2.3 Ветровая нагрузка

Ветровая нагрузка принимается по табл.5 и приложению 3 СНиПа [1].

Город Архангельск находится во II ветровом районе, нормативное ветровое давление на покрытие W_o= 0,3 МПа.

Расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле

W= W_o∙ k∙ c∙ γ_f;

где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

c – аэродинамический коэффициент, учитывающий форму покрытия

γ_f = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;

Погонные расчетные значения ветровой нагрузки

W₁= W₁∙ B= 0,3∙ 0,5∙ 0,8∙ 1,4∙ 4,5= 0,756 кН/м;

W₂= W₂∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,2)∙ 1,4∙ 4,5= -0,189 кН/м;

W₃= W₃∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,4)∙ 1,4∙ 4,5= -0,378 кН/м;

W₄= W₄∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,5)∙ 1,4∙ 4,5= -0,473 кН/м;

2.4 Расчет сочетаний нагрузок

Расчет сочетаний нагрузок производим по правилам строительной механики на ЭВМ с использованием расчетного комплекса «Лира Windows 9.0»

Сочетание нагрузок

Расчетные сочетания нагрузок принимаются в соответствии с п.п. 1.10.-1.13.СНиП [1]. Расчет ведется на одно или несколько основных сочетаний нагрузок.

Первое сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету:

q^I= g + S, кН/м

Второе сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету совместно с ветровой нагрузкой:

q^II= g + 0,9∙(S + W), кН/м

Третье сочетание нагрузок включает в себя постоянную нагрузку по всему пролету, снеговую нагрузку на половине пролета и ветровую нагрузку:

q^III= g + 0,9∙(S’ + W), кН/м

Наибольшие усилия в элементах арки (карнизный узел):

продольная сила N= - 130 кН;

поперечная сила Q= - 106 кН;

изгибающий момент М= + 331 кНм.

Коньковый узел

продольная сила N= - 82 кН;

поперечная сила Q= - 21 кН.

Опорный узел

продольная сила N= - 130 кН;

поперечная сила Q= + 83 кН.

2.5 Конструктивный расчет рамы

Конструктивный расчет преследует цель определить сечения элементов рамы и конструкцию узлов.

Несущий каркас здания представлен в виде однопролетных симметричных сборных рам с двускатным ригелем. Рамы решены по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлам и жесткими карнизными узлами. Жесткость последних обеспечивается сопряжением ригеля со стойкой на зубчатый шип.

Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты, возвышающиеся над уровнем пола на 20 см. Полная высота стойки h_ст = 5,5 м. Уклон кровли i =1:4.

2.6 Подбор сечения полуарки

Раму проектируем клееной из досок толщиной с учетом острожки 32 мм.

Коэффициент надежности по назначению γ_n = 0,95.

Сечение рамы принимается клееным прямоугольным. Ширина сечения b = 140 мм;

Материал – ель первого сорта.

Принимем размеры поперечного сечения рамы исходя из условий

h = l /20 – l /40 = (18/20…18/40) = (0,45…0,9)м;

h_оп = 0,3 h;

h_к= 0,4 h.

h = 700 мм, h_оп = 210 мм, h_к = 280 мм.

2.7 Проверка прочности биссектрисного сечения

Проверка прочности биссектрисного сечения производится с учетом технологического ослабления сечения зубчатым шипом и криволинейностью эпюры напряжения по формулам:

- внутренняя сжатая зона

- растянутая наружная кромка

где =-130 кН – расчетная продольная сила в карнизном узле;

где =331 кНм – расчетный изгибающий момент в карнизном узле;

k_м=0,9 – коэффициент технологического ослабления сечения;

- коэффициент, учитывающий криволинейность эпюры напряжений в биссектрисном сечении;

h_ = h/соs38^о=70/0,788=88,83 см- высота биссектрисного сечения;

F_ = bh_ =14∙88,83=1243,6 см²- площадь биссектрисного сечения;

W_ =(bh_²)/6 =14∙88,83²/6= 18411,8 см³-расчетный момент сопротивления;

k=0,5 – безразмерный коэффициент, при уклоне ригеля рамы i=1/4;

– коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле;

l_о = l₀=17,14∙1=17,14 м -расчетная длина элемента;

– радиус инерции сечения;

- гибкость элемента цельного сечения;

Коэффициент а = 0,8 для древесины;

- коэффициент продольного изгиба (при гибкости элемента   )

R_с = 1,5 кН/см² – расчетное сопротивление древесины сжатию;

– расчетное сопротивление древесины смятию под углом;

R_см = 1,5 кН/см² – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон;

R_см.90 = 0,18 кН/см² – расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон;

R_рα= 0,9 кН/см² – расчетное сопротивление древесины растяжению под углом;

Проверка прочности внутренней сжатой зоны

кН/м²

Проверка прочности биссектрисного сечения удовлетворяет условию.

Проверка прочности наружной растянутой зоны

кН/м²

Проверка прочности биссектрисного сечения выполняется