2.4.4. Подбор сечения нижнего пояса (затяжки).

Расчетное усилие в нижнем поясе принимается максимальным от сочетания постоянной и снеговой, равномерно распределенной нагрузок на всем пролете:

H_max = 52,339 + 118,815 = 171,15 кН

Принимаем сечение затяжки в виде двух уголков из стали ВСт3кп2 (R_y = 236 МПа).

Требуемая площадь поперечного сечения для одного уголка:

.

Принимаем нижний пояс из двух равнополочных уголков 50х50х5 по ГОСТ 8509-86.

Фактическая площадь поперечного сечения для одного уголка:

.

Для улучшения совместной работы уголки свариваются стальными пластинами t=6 мм.

Максимальное расстояние между планками не должно превышать:

,

где см – радиус инерции уголка;

Принимаем расстояние между планками 1,2 м.

Для предотвращения провисаний нижнего пояса необходимо поставить подвески из тяжей диаметром 12 мм.

Предельная гибкость растянутого уголка нижнего пояса:

.

Определяем допустимую длину уголков между подвесками или подвеской и опорным узлом:

.

Принимаем по длине арки 3 подвески:

.

2.5. Расчет и конструирование узлов арки.

2.5.1. Опорный узел арки и крепление к колонне.

Верхний пояс в опорном узле упирается в плиту с ребрами жесткости, приваренную к вертикальным фасонкам.

Сжимающее усилие в опорном узле от наиневыгоднейшего сочетания постоянной и снеговой равномерно распределенных нагрузок на всем пролете:

Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно, как однопролетная балка таврового сечения.

Ширина упорной плиты принимается по ширине верхнего пояса, а расчетный пролет равен расстояние между вертикальными фасонками опорного узла:

; .

Высота упорной плиты принимается из условия проверки торцевого упора арки на смятие вдоль волокон, но не менее h/3 = 0,242 м, где h=0,726 м – высота сечения арки.

Расчетное сопротивление смятию по табл. 3 п.п. 3.1 (в) СНиП II-25-80:

Требуемая высота плиты:

,

Принимается высота упорной плиты h_пл = 0,6 м, с тремя ребрами жесткости.

Геометрические характеристики заштрихованной части плиты:

• площадь: ;

• статический момент относительно оси 0 – 0:

;

• расстояние от оси 0-0 до центра тяжести сечения Х-Х:

;

• расстояние от оси Х – Х до верхней грани плиты:

;

• расстояние от центра тяжести ребра до оси Х – Х:

;

• момент инерции относительно оси Х – Х:

;

• момент сопротивления:

;

;

• напряжение смятия арки:

.

• равномерно распределенная нагрузка, приходящаяся на расчетную часть плиты:

;

• изгибающий момент в расчетной части плиты:

;

• расчетное сопротивление стали марки ВСт3к2:

• напряжение от изгиба пластинки:

Опорная плита – горизонтальная плита, рассчитывается на изгиб от действия напряжений смятия основания как однопролетная балка с двумя консолями.

Опорная реакция принимается максимальной от наиневыгоднейшего сочетания нагрузок – постоянной и снеговой, распределенной по треугольнику на половине пролета:

Требуемая ширина опорной плиты принимается равной ширине арки:

.

Длина опорной плиты принимается конструктивно и равна высоте сечения колонны:

h_пл = 234 мм.

Напряжения смятия древесины колонны:

.

Изгибающий момент в пролете между двумя вертикальными фасонками при расчетной ширине 0,01 м:

Расчетное сопротивление стали марки ВСт3к2 толщиной до 20 мм:

Требуемая толщина плиты опирания:

.

Принимаем толщину опорной плиты t = 14 мм.