конструкційні деревина і пластмаси

 

Зусилля в перерізах, .арок -згинальні моменти М, поздовжні N і поперечні Q сили визначаються в залежності від навантажень, координат перерізів х и у і кутів нахилу а дотичних до осі у цих перерізах. Наприклад, при рівномірному сніговому навантаженні s на лівому напівпрольоті арки Мх, Nх і Qx визначаються за формулами

 

Згинальні моменти варто визначати у всіх перерізах лівої напіварки й ілюструвати їх епюрами моментів (див. рис. 6.6). Поздовжні і поперечні сили можна визначати тільки в опорному і коньковому шарнірах сегментних арок, де вони досягають найбільших значень.

Конструктивний розрахунок дерев'яних арок проводиться на дію максимальних зусиль -згинаючих моментів М, поздовжніх N і поперечних Q сил, при найбільш несприятливих поєднаннях розрахункових навантажень.

Верхні пояса арок розраховуються на стиск із згином і сколювання, а нижні пояси — на розтяг.

Підбір перерізу верхнього поясу клеєдерев’яної арки може проводитись в наступному порядку. Спочатку можна задатися шириною прямокутного перерізу b в відповідності із шириною досок сортаменту пиломатеріалів і з врахуванням їх острожки по кромках. Так, як розміри верхнього поясу більшою мірою залежать від згинаючого момента, можна визначити необхідний момент опору Wн і необхідну висоту перерізу hн, виходячи з формули згину, в якій вплив поздовжньої сили можна враховувати коефіцієнтом 0.8

 

 Потім висоту перерізу варто пов’язати з товщиною дощок , із яких склеюється арка після їх острожки. Перевірка нормальних стискаючих напруг у перерізах проводиться по формулі (2.16):

 

де Mд=М/ξ;    ξ=1-N2/(3000RcA).

Тут N — поздовжня сила, яка діє в перерізі з максимальним згинальним моментом; lр - розрахункова довжина арки: при розрахунку сегментної арки – lр=0,580 2σ=1,16σ; при розрахунку трикутної  і стрілчастої арок - lр=σ,  де s-довжина піварок. Розрахунковий опір стиску повинний прийматися з врахуванням висоти перерізу тб ,вітру тп і товщини досок тш.

Перевірка сколюючих напружень проводиться в кінцях арки по формулі (2.20). При ексцентричному опиранні прямої піварки частиною торця в чисельник цієї формули вводиться коефіцієнт, що враховує концентрацію сколюючих напружень Кск. При висоті торця напіварки hт, рівному половині висоти перерізу арки, Кск. = 2. Підбір перерізу нижнього пояса чи затяжки і перевірка напружень у їхніх перерізах проводиться по формулам розрахунку на розтяг дерев'яних чи стальних элементів.

Розрахунок на стійкість плоскої форми деформування верхнього пояса необхідний при розрахунку клеєдерев’яних арок, що мають переріз пояса значної висоти h при відносно малій щодо його ширині b. Цей розрахунок повинний виключати небезпеку виходу поясу з вертикальної площини до момента втрати ним несучої здатності по міцності. Верхні пояса  арок закріплюються від виходу з вертикальної площини скатними зв'язками в точках, відстані між якими називаються розрахунковою довжиною lр. Ці зв'язки, як правило, розташовуються біля верхніх кромок арок.

При дії від’ємних згинальних моментів верхня зона арки виявляється розтягнутою і закріпленою зв'язками, а нижня зона — стиснутою і не закріпленою. У цьому випадку небезпека втрати стійкості  плоскої форми деформування вища, ніж при додатніх згинальних моментах, коли закріпленою зв'язками виявляється стиснута зона арки і її перевірка більш необхідна.

Стійкість плоскої форми деформування верхнього пояса сегментної клеєдерев’ної арки, що має площу перерізу А =b/h , момент опору W=bh2/6, довжину напіварки s, центральний кут її осі — αр (рад) і закріпленого з площини скатними зв'язками поверху з кроком lр, на яку діє поздовжня сила N і від’ємний згинальний момент Мд, проводиться по формулі

 

де φy,φм— коефіцієнти стійкості: φy= 3000/λy2; λy= s/(0,29b); φм=140b2/ (lрh)Kф ,при Kф =1,13

 

Розрахунковою довжиною напіварки з її площини є довжина її осі σ.

Якщо умова формули (6.6) не дотримується, крок скатних зв'язків повинний бути зменшений або необхідні додаткові зв'язки, що закріплюються з площини, нижню зону напіварки.

Опорний вузол клеедерев’яної арки без затяжки перевіряється за міцністю деревини при зминанні за формулою (2.19). В опорному вузлі сегментної чи стрілчастої арки торець напіварки перпендикулярний її осі, поздовжня сила N діє уздовж волокон деревини при куті зминання α = 0, і розрахунковий опір зминанню є максимальним, рівним розрахунковому опору стиску Rс. В опорному вузлі трикутної арки торець напіварки звичайно перпендикулярний поздовжній і поперечній силі . Ця поздовжня сила діє під кутом до волокон деревини, визначеним з виразу  tgα=Q/N, і розрахунковий опір зминанню Rзмa відповідно дещо нижче і визначається по формулі (2.18).

Число болтів кріплення кінця сегментної і стрілчастої арок до бічних фасок башмака визначається по величині поперечної сили Q як двох зрізних, що працюють симетрично при сталевих накладках під кутом α= 90° до волокон деревини. В опорному вузлі трикутної арки, де рівнодіюча сил N i Q діє перпендикулярно торцю напіварки, поперечня сила відсутня і болти кріплення приймаються конструктивно.

Опорний лист башмака працює на згин як балка на пружній оснолві. Максимальний згинальний момент в його перерізі при розрахунковій ширині b = 1 см визначається по наближеній формулі

 

де q1,q2 дорівнюють тиску торця напіварки і реактивному тиску фундамента, а l1і l2 рівні відповідно довжині листа при ширині перерізу арки.