5. 2.3 Расчет главных ферм

Определение коэффициентов поперечной установки для фермы Гау-Журавского с ездой поверху габаритом Г-7 , тротуарами Т = 2 х 1 (рисунок 2.4) .

А8 ПЕРВЫЙ СЛУЧАЙ

ФЕРМА №1

КПУ^Т== 0,5(0,7+0,48+0,35+0,12) = 0,825; КПУ^V=0,5(Z1+Z2+S1(Z3+Z4))=0,5(0,7+0,48+0,6(0,35+0,12))=0,731 КПУ^ТР== 0,5(0,83-0,17) = 0,66

А8 ВТОРОЙ СЛУЧАЙ

ФЕРМА №1

КПУ^Т== 0,5(0,76+0,54+0,3+0,08) = 0,84; КПУ^V=0,5(Z1+Z2+S1(Z3+Z4))=0,5(0,76+0,54+0,6(0,3+0,08))=0,764;

НГ– 60

ФЕРМА №1

КПУ^нг== 0,5(0,73+0,42) = 0,575;

А8 ПЕРВЫЙ СЛУЧАЙ

ФЕРМА №2

КПУ^Т== 0,540,33 = 0,66; КПУ^V=0,5(Z1+Z2+S1(Z3+Z4))=0,5(0,66+0,60,66)=0,528 КПУ^ТР== 0,50,66 = 0,33

А8 ВТОРОЙ СЛУЧАЙ

ФЕРМА №2

КПУ^Т== 0,540,33 = 0,66; КПУ^V=0,5(Z1+Z2+S1(Z3+Z4))=0,5(0,66+0,60,66)=0,528;

НГ– 60

ФЕРМА №2

КПУ^нг== 0,50,66= 0,33;

Так как КПУ фермы №1 значительно больше чем КПУ фермы №2, то дальнейшие расчеты будем вести по ферме №1.

Определяем нагрузку от собственного веса фермы.

, где

V = 237,0 м³ – обьём древесины;_др= 6 кН/м³ – удельный вес древесины;

G_мет= 79,7 кН – вес металла; L_P= 41,5 м – расчётная длина фермы;

Определение усилий в стержнях фермы (4 панель) производим загружением линий влияния (рисунок 2.5).

НИЖНИЙ ПОЯС:
Пост. нагр.
А8 1случай
А8 2случай
НГ–60
ТЯЖ:
Пост. нагр.
А8 1случай
А8 2случай
НГ–60
ОСНОВНОЙ РАСКОС:
Пост. нагр.
А8 1случай
А8 2случай
НГ–60
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ РАСКОС:
Пост. нагр.
А8 1случай
А8 2случай
НГ–60
ВЕРХНИЙ ПОЯС:
Пост. нагр.
А8 1случай
А8 2случай
НГ–60

7. 2.4 Подбор сечений основных элементов фермы

НИЖНИЙ ПОЯС N₁

Назначаем из 2-х брёвен d = 38 см. Наиболее ослаблена площадь поперечного сечения в месте врубки узловой подушки на 6 см и подгаечного бруса h = 2 см. По приложению 3 и 13 [1] определяем площадь поперечного сечения пояса:

Проверяем площадь по наибольшему усилию N₄ = 1679,45 кН:

m= 0.8– коэффициент условия работы сечения с врубкой.

Принимаем 2 бревна нижнего пояса диаметром 38 см.

Для сжатых элементов опасная работа на устойчивость, поэтом по прочности выгодна и ведётся расчёт на устойчивость.

Расчётная длина элемента L₀= 4,80 м. Площадь поперечного сечения 1-го бревна А_bt= 2268 см².

Радиус инерции : .

Гибкость: .

Для сжатых элементов 100, для растянутых –150.

При 70

Проверяем площадь сечения нижнего по наибольшему усилию N₄ = 1693,4 кН:

Проверка устойчивости брёвен верхнего пояса из плоскости фермы.

Условия выполняются. Окончательно принимаем верхний пояс d= 38 см и нижний поясd= 38 см.

РАСКОСЫ N₃иN’₃

Рабочую площадь сечения раскоса определяем из условия смятия дубовой подушки поперёк волокон по формуле:

;R_dдр = 23,1 = 6,2 мПа – расчётное сопротивление местного смятия поперёк волокон при лобовых врубках.

В месте примыкания подкоса к подушке он будет ослаблен металлическим штырём с диаметром 1,4 см и двумя стёсками по 2 см каждая .

Принимаем диаметр раскоса равным d = 31 см, тогда

Площадь штыря: .

Назначаем длину обратного раскоса N’₃в плоскости фермы:

.

Расчётная длина Lосновного раскоса из плоскости фермы:

Радиус инерции : .

Гибкость: .

При > 70

Проверяем площадь сечения основного раскоса по наибольшему усилию N₃ = 295,8 кН:

Расчётная длина L_Робратного раскоса из плоскости фермы:

Радиус инерции : .

Гибкость:

Принимаем основной раскос диаметром равным d= 31 см и обратный раскос диаметромd= 31 см.

ТЯЖ N₂

Требуется площадь тяжа:

; Принимаем тяж из стали класса А-Iс расчётным сопротивлениемR_S= 210 мПа.

;

С фактической площадью:

Принимаем d= 5,5см.

ШАЙБА

Рисунок 2.6 – Расчетная схема болтового соеденения и подгаечного бруса

Требуется площадь смятия дубового () подгаечного бруса под шайбой:

Смятие местное поперёк волокон под шайбами при углах смятия от 60до 90. С учётом отверстия шайбы для тяжаd= 5,5см определяем требуемый размер стороны квадратной шайбой:

Принимаем шайбу 230 х 230 мм с отверстием 55 мм.

Напряжение смятия древесины бод шайбой.

Из условия работы шайбы на изгиб определяем требуемый момент сопротивления на 1 см поперечного сечения шайбы по формуле.

, где

Определим толщину шайбы:

Принимаем толщину шайбы = 20 мм.

ПОДГАЕЧНЫЙ БРУС

Подгаечный брус из дуба врублен на 2 см в нижний пояс из брёвен d = 38 см. Ширина соприкосновения бруса с одним бревном пояса по прил. 13 [1] принимается равной b₀= 17 см.

Требуемая ширина подгаечного бруса:

Принимаем ширину бруса b= 24 см.

Изгибающий момент в подгаечном брусе, L=d_бр= 33 см:

Требуемый момент сопротивления поперечного сечения бруса:

Определяем расчётную высоту бруса:

Принимаем h= 20 см.

Проверим брус на скалывание при h= 20 см:

Принимаем подгаечный брус из дуба сечением 20 х 24 см и длиной 80 см.

РАСЧЁТ УЗЛОВОЙ ПОДУШКИ

Горизонтальная и вертикальная составляющая усилия в раскосе составляет: ;

Вычисляем силу трения, вызванной прижимом вертикальной составляющей усилия в раскосе : (рисунок 2.5).

Рисунок 2.7 – Расчетная схема узловой подушки

По приложению 13 [1] определяем величину площади смятия дубовой подушки врубленной на глубину ₁= 3 см и₂= 6 см. Пояс из 2-х брёвен d = 38 см.

С учётом силы трения проверяем прочность подушки на смятие:

Проверяем на скалывание зуба подушки по сечению I–I:

Проверяем на скалывание зуба подушки по сечению II–II:

R_dсмят = 1,57 мПа – расчётное сопротивление при скалывании вдоль волокон.

Проверяем условие прочности на выкалывание зуба пояса:

Смятие пояса под частью подушки, на которую опирается раскос N₃