Определение геометрических характеристик

Прежде чем определить геометрические характеристики, проверим, к какому типу относится панель. Для этого проверим условия:

где .

Условия выполняются, следовательно, панель относится к четвертому типу (согласно классификации [1]), то есть к панелям со сплошным срединным слоем. Для таких панелей обрамляющие ребра, расположенные по контуру, в работе не учитываются. Геометрические характеристики подсчитывают без учета срединного слоя для расчетной полосы, равного 1 м. Принимая во внимание, что обшивки сделаны из различного материала, то все геометрические характеристики будем приводить к материалу верхней обшивки.

Приведенный статический момент

Площадь, приведенная к материалу верхней обшивки

Определяем положение нейтральной оси

Приведенный момент инерции относительно нейтральной оси

Приведенный момент сопротивления

Определение расчетных усилий

Проверяем, не относится ли панель к гибким пластинам, используя выражения:

;

886,65<7153, следовательно, панель не относится к гибким пластинам. Рассчитываем панель, как свободнолежащую балку на двух опорах с расчетным пролетом .

Проверка несущей способности панели

Проверка прочности растянутой обшивки:

Так как толщина сжатой обшивки меньше 4 мм., то прочность ее проверяем с учетом начальной кривизны по формуле

где .

Проверка прочности срединного слоя

-по нормальным напряжениям

где ;

-по касательным напряжениям

-по эквивалентным напряжениям

Проверка прогибов панели

Изгибная жесткость панели с учетом податливости срединного слоя равна:

где .

Проверяем прогиб панели по формуле:

Расчет на местные нагрузки

В качестве местной нагрузки принимаем монтажный груз P^н=1000 Н с коэффициентом надежности . Интенсивность действия местной нагрузки

Радиус приведенного круга:

Значения коэффициентов при характеристике

1) ;

2) ;

Проверяем прочность:

а) по нормальным напряжениям в обшивке:

б) по касательным напряжениям в обшивке:

в) по нормальным сжимающим напряжениям в срединном слое:

.
3.0 Проектирование круговой арки

Трехшарнирные арки являются статически определимыми системами, поэтому определение усилий в них не вызывает каких-либо трудностей. Весь статический расчет будем производить в следующей последовательности:

1. выбор геометрической схемы;

2. подсчет нагрузок и выявление характера их действия;

3. определение усилий в сечениях и составление сводной таблицы усилий.

Выбор геометрической схемы.

За геометрическую схему, а в равной степени и за расчетную схему арки принимают линию, соединяющую центры тяжести сечений, т.е. геометрическую ось арки (рис.2).

Для арки с затяжкой геометрический расчет сводится к следующему.

При известной величине пролета l =42 м. и принятой стреле подъема f =6 м. радиус кривизны r арки кругового очертания определяется по формуле

Центральный угол раскрытия выполняется по формуле

Длину дуги арки S определим выражением

Рис.2 Расчетная схема арки

Подсчет нагрузок.

1. Постоянная нагрузка от покрытия подсчитывается по фактическому весу всех элементов (обшивок, обрамления и среднего слоя) панели. Для возможности дальнейшего сравнения нескольких вариантов в расчетах будем использовать нормативное значение нагрузки и с учетом коэффициента надежности расчетное значение .

2. Снеговую нагрузку будем подсчитывать по [10].

Вариант 1. При равномерно распределенной снеговой нагрузке интенсивностью

( =1,6–коэффициент надежности по нагрузке, согласно [10] при ).

Вариант 2. При распределенной по треугольнику треугольной нагрузке с максимальной ординатой

3. Ветровая нагрузка определяется по [10].

Характер действия ветровой нагрузки показан на рис.2.

Интенсивность ветровой нагрузки подсчитывается по формулам:

где – скоростной напор для второго района;

C–аэродинамический коэффициент;

B–коэффициент, учитывающий изменение скоростного напора по высоте (для местности типа B [10 табл.6] при высоте H=11м. К=0,44; при H=15,2 м. К=0,61; при H=17 м. К=0,68; другие значения К находятся по интерполяции);

–коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,4.