2.1.3 Ветровая нагрузка.

Нормативное значение средней ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяем по формуле

где - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района (табл. 1.10 [1]); w₀ = 0,23кН/м² – скоростной напор ветра для I района;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (табл. 1.11 [1]) дляместности типа B;

;

Так как при высоте конструкции 4,8м. то коэффициент k, принимаем с запасом – k = 0,5.

с– аэродинамический коэффициент, ; ; при h₁/l = 0,2 и α = 22º

(табл. 1.12 [1]).

Коэффициент надежности для ветровой нагрузки принимаем равным 1.4 [1].

Расчетная ветровая нагрузка на 1м арки по участкам:

;

.

Рисунок 2.5 Схема приложения на арку ветровой нагрузки

2.2 Статический расчет арки

Произведем расчет арки по следующим сочетаниям нагрузок:

1. Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет;

2. Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на половине пролета;

3. Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет + ветровая с коэффициентом сочетания 0,9 [1];

4. Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на половине пролета + ветровая с коэффициентом сочетания 0,9.

Статический расчет арки выполняем в программном комплексе “Raduga”. Основная система: статически определимая трехшарнирная арка.

Рисунок 2.6 Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет

Рисунок 2.7 Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на половине пролета

Рисунок 2.8 Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет + ветровая с коэффициентом сочетания 0,9 (расчетная комбинация)

Рисунок 2.9 Постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на половине пролета + ветровая с коэффициентом сочетания 0,9

Максимальный изгибающий момент возникает при загружении арки постоянной нагрузкой, снеговой нагрузкой на арку и ветровой. Внутренние усилия возникающие в сечениях арки представлены в табл. 2.2.

Рисунок. 2.10 Эпюра изгибающих моментов от расчетной

комбинации нагрузок

Рисунок. 2.11 Эпюра продольной силы от расчетной комбинации нагрузок

Таблица 2.2 Внутренние усилия в стержнях арки.

Максимальный изгибающий момент , соответствующая продольная сила - , поперечная сила - при комбинации: постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет + ветровая с коэффициентом сочетания 0,9 (расчетная комбинация)

2.3 Конструктивный расчет

Для изготовления арок принимаем пиломатериал из древесины породы лиственница кроме европейской и японской II сорта толщиной 40мм с последующей острожкой на 6мм (табл.1.1[1]) и шириной 225мм.

Оптимальная высота сечения арки находится в пределах:

.

Принимаем поперечное сечение арки 225мм680 мм из 20 слоев толщиной 34мм. После изготовления клееный пакет фрезеруется с фугованием по ширине на 10мм. (табл.1.3[1]). Таким образом принимаем окончательные размеры клееного пакета 215мм680мм – A_d= 146200 мм²;

Расчетное сопротивление сжатию и изгибу f_m.d=f_c.o.d=15МПа (табл. 2.4 [1]).

Коэффициент условий работы k_mod= 1,2 (табл. 2.6 [1]); при h=680мм k_h=0,936 (табл. 2.7 [1]); при =34мм k_ = 0.994 (табл. 2.8 [1]); k_s = 0.9 (п. 2.1.2.10 [1]); k_x = 1,2 (табл. 2.5 [1]).

С учетом коэффициентов расчетные сопротивления сжатию и изгибу равны

f_c.o.d= f_m.d= 151,20,9360.9941,20,9 = 18.09МПа.