Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет

Пример 7. Купол покрытия Спроектировать и рассчитать несущие конструкции покрытия над зда ­ нием цирка в Туле с температурно-влажностными условиями эксплуатации А1. Здание в плане имеет форму шестнадцатигранного многоугольника с ди ­ аметром описанного круга D H = 30 м. Ограждающие конструкции покрытия — фанерные плиты трапециевидной формы с деревянным каркасом. Класс ответственности здания 1, += 1. Материалы элементов купола — древе ­ сина, сосна 2-го сорта с влажностью 9 % (ГОСТ 8486 — 86 Е), сталь ВстЗпс 6-1 (ТУ 14-1-3023-80). Выбор конструктивной схемы. Купол покрытия проектируем ребрис ­ тым, состоящим из арок кругового очертания и поперечных связей. Верхнее кольцо стальное, нижнее — железобетонное (рис. 57, а). Ребра купола вы ­ полняем клееными. Каждая пара ребер образует трехшарнирную арку. Геометрические характеристики купола. Расстояние между осями ребер по нижнему кольцу В = nD^lm = 3,14 • 30/16 = 5,89 м. Стрела подъема арки f = D/6 = 30/6 = 5 м. Радиус кривизны оси арки R. = D~J (8/) + //2 = = 30 2 /(8 • 5) + 5/2 = 25 м. Центральный угол: sin ср/2 = D a l(2R) — = 30 1(2 ■ 25) = 0,6; ф = 72 °44'. Длина дуги арки s = 2nR(f I 360 °= 2 X X 3,14 • 25 • 73 °447360°= 32,16 м. Статический расчет арки. Постоянную нагрузку от покрытия вы ­ числяем в табл. 55. Таблица 55. Нагрузки от покрытия

Нагрузка, кН/м 2

Элемент покрытия, создающий нагрузку

Vf

нормативная

расчетная

0,13 0,116 0,136 0,033 0,096

Рубероидная кровля

1,3 1.1 1,1 1,1 1,2

0,1

Полки плиты (0,009-|-0,006) X 700/100 Ребра 0,046 • 0,169(5,98 • 4 + 0,43 • 15)Х X 500/(100-6)

0,105 0,123

0,03 0,08

Крепежные бруски Утеплитель 0,08 • 100/100

Итого: q = 0,44 0,52 Снеговая нагрузка [20]: s 0 = 1 кН/м 2 , распределенная по всему куполу; |і х = l/(8f) = 30/(8 ■ 5) = 0 75; с учетом сдувания ветром [13] = 0,75 (0,85 — — 0, In) = 0,75 (0,85 — 0,1 -5) =0,262; неравномерная нагрузка на одной сто- роне купола (наибольшая ордината над опорой арки) Ц 2 = с о ( е > н /2/ sin Р = /]52\ = 2,4 - 1 = 2,4 (прил. 12); при g a 0 /s 0 = 0,44/1 = 0,44, = 1,6; р, = 1 X X 0,262 • 1,6 = 0,418 кН/м 2 ; р,_ = 1 • 2,4 • 1,6 = 3,84 кН/м 2 . Нагрузку от собственного веса ребер определяем по формуле (1): 0 44 _ц з 84/2 sl В = іобо дг/іо) - I = °- 322 кН / “ 2 ; S c . в = 0-322 -1,1 = 0,36 кН/м. Наибольшие ординаты треугольной нагрузки: g — (0,52 + 0,36) X X 5,89 • 32,16/30 = 5,52 кН/м; р А = 0,418 • 5,89 = 2,46 кН/м; р 2 = 3,84Х X 5,89 = 22,62 кН/м. Опорные реакции и усилия в арке купола определяем по табл. 2 (прил. 10) при следующих сочетаниях нагрузок: а) постоянная g и снеговая р х по всему пролету арки; б) постоянная g по всему пролету и снеговая p t на половине пролета; в) постоянная g по всему пролету и снеговая р 2 на половине пролета. 175