Лекции по деревянным конструкциям - часть 34

Продольные  и  поперечные  силы  можно  определять  только  в  сечениях  у 

шарниров,  где  они  достигают  максимальных  величин  и  необходимы  для  расчетов 
узлов.  Необходимо  также  определять  продольную  силу  в  месте  действия 
максимального изгибающего момента при таком же сочетании нагрузок. 

Усилия  от  двустороннего  снега  и  собственной  массы  определяют  путем 

суммирования усилий от односторонних нагрузок. 

Полученные результаты сводят в таблицу усилий, по которой затем определяют 

максимальные  расчетные  усилия  при  основных  наиболее  не  выгодных  сочетаниях 
нагрузок. 

В число таких сечений должны входить: 

1) собственная масса и снег; 

2) собственная масса, снег и масса оборудования; 

3)  все  действующие  нагрузки,  включая  ветровую  с  коэффициентом 0.9, 

вводимого в усилия от временных нагрузок. 

Для клееных арок «Пособие» к СНиП II-25-80 расчет на прочность рекомендует 

выполнять при следующих сочетаниях нагрузок. 

а) в пологих арках (f<1/3l) 

–  расчетная  постоянная  и  временная  (снеговая)  нагрузка  на  всем  пролете  и 

временная нагрузка от подвесного оборудования; 

-  расчетная  постоянная  нагрузка  на  всем  пролете,  односторонняя  временная 

(снеговая)  нагрузка  на  половине  пролета  и  временная  нагрузка  от  подвесного 
оборудования; 

-  расчетная  постоянная  нагрузка  на  всем  пролете,  односторонняя  временная 

(снеговая) нагрузка, распределенная по треугольнику на l/2, и временная нагрузка от 
подвесного оборудования; 

б) стрельчатых арках (f≥1/3l) 

-  расчетная  постоянная  и  временная  (снеговая)  нагрузки  на  всем  пролете  и 

временная нагрузка от подвесного оборудования; 

- расчетная постоянная нагрузка на всем пролете, временная (снеговая) на S/2 

или части пролета в соответствии со СНиП «Нагрузки и воздействия» и временная 
нагрузка от подвесного оборудования; 

-  ветровая  нагрузка  с  постоянной  и  остальными  временными  (с  учетом 

коэффициента сочетания 0.9). 

Максимальные  изгибающие  моменты  возникают  обычно  в  сечениях  близ 

четверти  пролета  арки  при  действии  односторонних  временных  нагрузок.  В 

треугольных  арках  моменты  от  вертикальных  нагрузок  уменьшаются  за  счет 
обратных моментов М от эксцентриситета е продольных сил N 

 

Рисунок 9 – Силовые воздействия в опорном узле арки 

Наибольшие продольные силы возникают в сечениях близ опор, а наибольшие 

поперечные силы – в сечениях близ шарниров. 

Усилия  в  подвесках  затяжек  возникают  от  подвешенных  к  ним  грузов  и  от 

собственной массы затяжек. 

Подбор  сечений  и  проверка  напряжений  производятся  по  максимальным 

значениям  расчетных  усилий.  При  этом  ветровые  нагрузки  учитываются  только  в 
тех случаях, если ветер более чем на 20 % увеличивает расчетные усилия. 

Арки  работают  и  рассчитываются  на  сжатие  с  изгибом  по  прочности  и 

устойчивости в плоскости и из плоскости арки. 

Подбор  сечений  производится  методом  попыток  по  величине  изгибающего 

момента  при  условно  пониженном,  например,  до 0.8 R

u

  расчетном  сопротивлении 

древесины изгибу. 

При расчете арок выполняются следующие проверки 

1. Проверка прочности по нормальным напряжениям: 

 

2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования (из плоскости арки) 

 

3. Проверка устойчивости в плоскости арки выполняется по формуле 

 

где φ=f(λ) – коэффициент продольного изгиба, 

. 

Расчетную  длину  элемента  l

0

  следует  принимать  по  СНиП II-25-80 в 

зависимости от расчетной схемы и схемы загружения арки. 

При  расчете  арки  на  прочность  и  устойчивость  плоской  формы 

деформирования N и  M

g

  следует  принимать  в  сечении  с  максимальным  моментом 

(M

max

),  а  расчет  на  устойчивость  в  плоскости  кривизны  и  определение 

коэффициента ξ к моменту M

g

 нужно определять, подставляя значения сжимающей 

силы  N

0

  в  ключевом  сечении  арки,  т.к.  в  этом  сечении  сила  имеет  наибольшее 

значение. 

Затяжки и подвески арок работают и рассчитываются на растяжение. 

Узлы арок 

 Основными узловыми соединениями трехшарнирных арок являются опорные и 

коньковые шарниры. 

Опорные  узлы  арок  без  затяжек  выполняют,  как  правило,  в  виде  лобовых 

упоров  в  сочетании  с  металлическими  башмаками  сваркой  листовой  конструкции, 
служащими для крепления их к опорам. 

Башмак состоит из опорного листа с отверстиями для анкерных болтов и двух 

вертикальных фасонок с отверстиями для болтов крепления полуарок. 

 

Рисунок 10 – Опорный узел 

Узлы  сегментных  и  стрельчатых  арок,  в  которых  действуют  изгибающие 

моменты разного знака и незначительные поперечные силы, центрируются по осям 
полуарок, а опорный лист башмака перпендикулярен им. 

Узлы  треугольных  арок,  в  которых  действуют  в  основном  положительные 

моменты  и  значительные  поперечные  силы,  центрируются  по  расчетным  осям, 
расположенным  с  эксцентриситетом  относительно  осей  полуарок,  а  опорный 
башмак  перпендикулярен  равнодействующей  вертикальной  и  горизонтальной 
опорных реакций. 

 

Рисунок 11 – Опорная площадка, воспринимающая опорную реакцию без сдвига 

Расчет  опорного  узла  заключается  в  расчете  торца  полуарки  на  смятие  от 

действия  максимальной  сжимающей  силы  N

см

.  В  сегментных  и  стрельчатых  арках 

она  равна  максимальной  продольной  силе N и  действует  вдоль  волокон.  В 
треугольных арках она равна равнодействующей опорных усилий 

 

и действует под углом к волокнам α, определяемом из выражения  

 

Болты  крепления  полуарки  к  фасонкам  рассчитывают  на  действие 

максимальной  поперечной  силы Q, как  симметрично  изгибаемые,  двухсрезные.  На 
эту  же  силу  рассчитываются  анкерные  болты  на  срез  и  смятие.  Бетон  фундамента 
рассчитывается на смятие от силы N

см

. 

Опорный лист башмака работает на изгиб от действия равномерного давления 

лобового торца полуарки. 

Опорные  узлы  большепролетных  арок  без  затяжек  выполняют  с  применением 

металлических шарниров качающегося типа