Особенности проектирования и расчёта треугольных деревянных армированных систем с затяжкой.

При сечениях арки, подобранных из условий прочности и устойчивости, и независимо работающей проезжей части, расчетная величина прогиба от временной нагрузки составила 451 мм или 1/299 длины пролета, что было недопустимо. Повышение сечений элементов арок незначительно сказывалось на снижении деформаций. Например, при увеличении площади сечения верхнего пояса на 65 %, нижнего на 30 % прогиб снизился только на 20 %. При этом масса металла выросла на 120 т.
Чтобы снизить прогибы от временной нагрузки, было предложено заменить арочную систему комбинированной, объединить проезжую часть и продольные связи с арками. Тем не менее, практически это не сказалось на прогибах, они составили 449 мм. Одновременно продольные перемещения концов проезжей части на устоях при загружении временной нагрузкой, которые были вызваны деформациями арок и перемещениями их узлов как по вертикали, так и по горизонтали, выросли и достигли 120 мм. Поэтому было решено дополнительно прикрепить шарнирно проезжую часть к устоям, что позволило не только полностью устранить продольные перемещения концов проезжей части, но и снизить прогибы в четыре раза, доведя их до 114 мм или 1/1184 длины пролета [5].

Пример геометрического расчета треугольной арки с затяжкой
Геометрический расчет армированных деревянных арок состоит в определении углов наклона, размеров и их геометрических функций.
Расчетный пролет арки с учетом опирания:
,
где (м) длина опирания.
Расчетная высота арки составляет: .


Рисунок 2.1 - Расчетная схема арки

Угол определяем из формулы: .
Длина полуарки составляет: .
Данная система рассчитывается на сочетание нагрузок: временную и постоянную по всему пролету.
Значение нагрузок производится в табличной форме.

Таблица 2.1 - Сбор нагрузки на арку, н/м
№ п/п Наименование 1.
2. Постоянная
От панели покрытия
Собственный вес арки
-
3. Всего:
Временная
Снеговая

Итого:
Примечание:
1. Нагрузку от панели берут из таблицы сбора нагрузок (только постоянную):
; .
2. Снеговую нагрузку принимают по заданию:
; (где) [2]
3. Собственный вес арки принимают по формуле:
; ;
где - коэффициент собственного веса.
При первом сочетании нагрузки (см. рис. 2.1) опорные реакции составляют:
, Н;
Усилие в затяжке рассчитывается по формуле:
, Н;
Максимальная поперечная сила в верхнем поясе у опоры равна:
, Н.
Сжимающее усилие в верхнем поясе у опор равно:
.
Максимальный изгибающий момент от нагрузки по верхнему поясу равен:
м.(, Н
Далее производится подбор сечения и проверка напряжений. Из конструктивных соображений высоту арки назначают не менее , т.е..
Принимается:
,
где - толщина доски по заданию;
- число досок.
Ширину сечения арки задают по сортаменту, учитывая острожку с двух сторон. Верхний пояс рассчитывают как сжато-изогнутый элемент, который находится под воздействием изгибающего момента от распределенной поперечной нагрузки и внецентренно-приложенной продольной силы. Для снижения изгибающего момента в верхнем поясе продольное сжимающее усилие прикладывают с эксцентриситетом.
Геометрические характеристики поперечного сечения представлены ниже:
площадь ;
момент сопротивления;
момент инерции;
статический момент;
радиус инерции.
Эксцентриситет задается конструктивно.
Расчетный изгибающий момент составляет.
Гибкость в плоскости конструкции .
Коэффициент, который учитывает дополнительный момент:
.
Расчет на прочность по нормальным напряжениям верхнего пояса арки производится по формуле:

Недонапряжение допускается до 20%. Перенапряжение не допускается. При невыполнении данного условия необходимо корректировать размеры поперечного сечения.
Расчет на прочность по касательным напряжениям производится в соответствии со следующим условием:
.
Проверку устойчивости плоской формы деформирования производят с учетом его раскрепления через две панели.

где - ширина клеефанерной панели).
Гибкость элемента из плоскости составляет:
,
где .
Коэффициент устойчивости при изгибе высчитывают по формуле:
,
где - коэффициент, который зависит от формы эпюры изгибающих моментов.
Устойчивость сжато-изгибаемого элемента определяют по формуле:
.
Нижний пояс арки выполняются из круглой стали. Требуемая площадь затяжки при этом составляет: .
Для ограничения провисания затяжки предусматриваются подвески из круглой стали диаметром 12 мм. Расстояние между подвесками составляет не более 100 диаметров затяжки [4].

Заключение

Таким образом, можно сделать следующие выводы.
В современном строительном производстве большой объем составляют деревянные конструкции. За последние годы было разработано множество новых конструктивных решений, обширное внедрение получила клееная древесина, происходило совершенствование конструктивного исполнения узловых соединений.
В отличие от технологического и конструкторского направлений исследований в сфере деревянных конструкционных элементов, расчетно-теоретической части было уделено меньше внимания, что привело к ее отставанию от современного уровня. На сегодняшний день расчеты осуществляются или вручную, или с использованием систем автоматизированного проектирования железобетонных и металлических конструкционных элементов. При этом специфика работы древесины зачастую игнорируется, или же учитывается крайне односторонне.
Слабым местом деревянных конструкционных элементов являются узловые соединения - именно они чаще всего определяют несущую способность всей конструкции.
В данной работе были изучены основы проектирования и конструирования треугольных деревянных систем с затяжкой.

Список использованной литературы

Лисятников М.С. Совершенствование технологии изготовления деревоклееных конструкционных элементов с усилением приопорных зон: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.21.05 / Лисятников Михаил Сергеевич. – Архангельск : САФУ, 2015 – 179 с.
Рощина С.И., Сергеев М.С., Лукина А.В., Лисятников М.С. Исследование деревокомпозитных конструкционных элементов с применением эпоксидных олигомеров модифицированных углеродными нано-трубками. / Научно-технический вестник Поволжья. №2 2013 г. – Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2013.-298 с. ISBN 2079-5920, с. 189-192.
Сергеев М.С. Совершенствование технологии изготовления деревянных конструкционных элементов с термоупрочнением краевых зон: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.21.05 / Сергеев Михаил Сергеевич. – Архангельск : САФУ, 2013 – 173 с.
Рощина С.И., Сергеев М.С, Грибанов А.С, Кардаш Е.В, Марков С.В, Кустикова Ю.О Исследование моделей цельнодеревянных балок, симметрично усиленных стеклотканью на модифицированном эпоксидном олигомере./ Естественные и технические науки» №9-10(77)2014, г. Москва, «Спутник», ISSN 1684-2626.
Слицкоухов Ю.В. и др. Конструкции из дерева и пластмасс: учеб. для ВУЗов/ Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гапоев и др. – М.: Стройиздат, 1986. – 543 с.












2





18

4

20