Конструктивные решения. Расчет плиты покрытия. Определение положения нейтральной оси сечения плиты. Расчетные усилия в плите, страница 5

Толщина проушины для полуарки определяется из условия смятия металла шарнирным пальцем на основании формулы (128) [3]:

- по табл.59* [3] для стали с временным сопротивлением 360 МПа при болтах повышенной точности.

Принята толщина проушины для  полуарки 14 мм.

Принята  толщина проушин опорной  плиты  14/2 = 7 мм  каждая.

Дополнительно  конструктивно приваривается  по  одному  ребру  жесткости  размером 60х55 мм ,  толщиной  10  мм с каждой стороны  проушины (рисунок 3.3).

3.1.4 Определение  площади  и  толщины  опорной  плиты.

Расчётные усилия:   N_o=-264 кН

Требуемая площадь опорной плиты из условия передачи ею реакции опоры арки на нижележащую несущую конструкцию равна:

где R_в,см=7,5 МПа – расчётное сопротивление бетона класса В12.5 смятию, согласно таблице 20 [4] .

Конструктивно  с  учётом  расстановки  анкерных  болтов опорная  плита принята  bхh=0,2x0,34 м  с     F_оп= 0,068  м²

При этом площадь опорной плиты:

 .

Толщину опорной плиты определена из условия прочности на изгиб консольного участка. Изгибающий момент в полосе плиты единичной ширины (b_о=1см) равен :

где  b₁=2,65см -  ширины консольного участка  опорной  плиты.

Момент сопротивления полосы плиты         W=b_оδ²/6

Из условия прочности требуемый момент сопротивления плиты:

- расчётное сопротивление стали С245, согласно табл.50 [3].                

Принимаем толщину плиты 10 мм.

3.1.5 Определение  длины и толщины упорной плиты.

Площадь упорной плиты определяется из условия смятия древесины арки                   

Конструктивно, упорная плита должна быть не короче  ¼  высоты сечения арки, т.е. 0,25·0,759=0,19 м

Из конструктивных соображений принимаем длину упорной плиты   h_уп=20 см.

Толщина плиты определяется из условия прочности на изгиб, рассматривая полосу единичной ширины b_о=1. Изгибающий момент в плите:

264·10³ ·0,01/0,18·0,2=7,3·10^-2  МН/м

Толщина плиты определяется по формуле:

Принимаем толщину плиты 14 мм.

3.1.6 Определение  диаметра  анкерного  болта.

Диаметр  анкерного  болта   определяется из  условия  среза:

Принимаем  d _а.б.=10 мм.

3.1.7 Определение  длины  сварных  швов прикрепляющих проушину  к  упорному элементу.

Расчётная  длина  сварных  швов  прикрепляющих проушину  к  упорному элементу определена  из  условия  на  срез:

- по  металлу  шва:

    

-  по металлу  границы    сплавления:

Конструктивно,  принимаем  сварные  швы длинной  по  l_w=150 мм  равные  длине проушины у  упорного  элемента.

к_f=5  мм  -  катеты угловых швов  согласно  таблице38 [3].

γ_wf=γ_wz=1.0  -  коэффициенты   условий  работы шва.

R_wz=0,45R_un=0,45·370=166,5 МПа

R_wf=0,54R_un=0,54·370=200 МПа

R_un=370 МПа – временное  сопротивление стали С245 разрыву.

Для  свариваемой  марки  стали  С245  соответствует  тип  электрода  Э46. Согласно  п.11.2 [3] для  свариваемых  элементов из  стали с  пределом  текучести  до  295 МПа для  электрода марки  Э46  должно  выполняться  условие:

1,1R_wz<R_wf<R_wz·β_z/β_f

1,1·166,5=183,5 МПа< 200 МПа< 166,5·1/0,7=237,5 МПа - условие  выполняется.

3.2.  Расчёт  и  конструирование  ключевого шарнира арки.

За основу принимаем конструкцию башмака, состоящую из двух боковых фасонок, упорной  и  опорной   плит, проушины для шарнирного пальца

N_кл=-122 кН

Q_соотв=42,1 кН – максимальное расчетное усилие действующее на башмак арки при наиболее неблагоприятном загружении.

Количество болтов вычисляем из выражения:           

              

где    m = 2 – количество срезов одного болта;

 - расчётная несущая способность одного условного среза болта, вычисляемая по формулам табл.17 [2].

- по смятию древесины:

Т_см=0,5·с·d·k_a=0,5·18·1,6·0,6= 8,64  кН

- по изгибу болта:

Т_и=2,5 d²=2,5·1,6² ·= 4,96 кН

Т_расч=Т_min=4,96  кН

d=16 мм  - диаметр  болта,

k_a=k₉₀=0,6 - согласно   таблице 20 [2]

n=21,5/(4,96·2)=2,3 шт;

Принимаем 3 болтов диаметром 16 мм.

Расстановка  болтов  согласно п.5.18[2]

S₁<7d=7d=7·16=112  мм  -  расстояние  между   осями болтов  вдоль  волокон  элемента.

S₂<3,5d=3,5·16=56  мм  - расстояние  между   осями болтов  поперек  волокон  элемента. S₃<3d=3·16=32 мм -  расстояние  между   осями болтов  и  кромкой  элемента.