3. Расчёт и конструирование узловых соединений
3.1 Опорный узел
Рис.21 Опорный узел
Верхний пояс фермы упирается в стальной башмак (из стали С235), состоящий из нижней опорной плиты, вертикальных листов δ=10 мм и приваренной к ним сверху упорной наклонной плиты, усиленной тремя ребрами жесткости δ=6 мм. К вертикальным листам башмака изнутри приварены ветви нижнего пояса.
Верхнюю упорную плиту считают на изгиб как однопролетную балку.
Для создания принятого при расчете верхнего пояса эксцентриситета е=0,04 м высота упорной плитки должна быть:
hn=h-2*e=0,264-2*0,04=0,184 м.
Статический момент инерции поперечного сечения относительно оси Х1-Х1 равен
Sx1=184*8*(60+8/2)+3*6*60/2=94748 мм3.
Площадь поперечного сечения F=184*8+3*60*6=2552 мм2.
Расстояние от оси Х1-Х1до центра тяжести сечения:
y0=S/F=94748/2552=37 мм.
Расстояние от центра тяжести сечения до наружной грани упорной плиты y1=68-37=31 мм.
Момент инерции сечения относительно центральной оси:
Jx=184*83/12+184*8*(31-8/2)2+3*6*603/12+3*6*60*(37-60/2)2=1457858 мм4.
Минимальный момент сопротивления сечения:
Wmin= Jx/ y0=1457858/37=39401 мм3.
Рис.22 Упорная плита
Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в упорную плиту:
Пролет упорной плиты принимаем равным расстоянию между осями вертикальными листов ln=140 мм.
Погонная нагрузка на упорную плиту:
q=δ*hn=8,17*184*10-6=1,5*10-3 МН/мм.
Изгибающий момент:
М=q*ln2/8=1,5*10-3*1402/8=3,675 МН*мм=3,675*10-3 МН*м.
Напряжение изгиба в плите:
Условие прочности выполняется.
Опорная плита
Горизонтальную
опорную плиту рассчитываем на изгиб
под действием напряжения смятия ее
основания как однопролетную балку с
двумя консолями. Максимальная опорная
реакция фермы
,размеры
опорной плиты принимаемbхl=200х270мм,
площадь опорной
плиты:
Рис.23 Опорная плита
Напряжение смятия:
Равномерно-распределенная нагрузка на балку:
q=δ*b=1,93*0,2=0,386 МН/м
Изгибающий момент в сечении над опорой:
Изгибающий
момент в середине пролета балки:
расчетным является
сечение над опорой.
Требуемый момент сопротивления:
Требуемая толщина
плиты:
Принимаем толщину
плиты
=12мм.
Рассчитаем сварные швы, прикрепляющие уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам в опорном узле.
Продольная сила в нижнем поясе N= 271,58 кН.
Принимаем катет шва kf=6 мм. Расчетная длина шва ( с учетом количества уголков - 2 шт. и m= 0,85)
Для неравнополочных уголков (75х50х6) длина шва у “обушка” должна составлять l1 =0,6*l.
l1=0,6*0,223=134 мм; l2=0,4*0,223=89 мм – длина шва у “пера”.
Конструктивно длину швов принимаем l1=150 мм; l2=100 мм.
Сварные швы,
прикрепляющие пластинки – ребра упорной
плиты к вертикальным листам. Необходимая
длина шва при kf=6
мм
Имеется lш=2*(60+60)=240>149 мм.
3.2 Узел примыкания раскоса к верхнему поясу
Раскосы соединяются с верхним и нижним поясом металлическими пластинами – наконечниками сечением 10х80мм. Металлические пластинки работают на продольный изгиб на длине равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянного бруса в пластинку.
Рис.24 Узел примыкания раскоса к верхнему поясу
Свободная длина
пластинок-наконечников
Гибкость
пластинок-наконечников
Коэффициент
продольного изгиба
[3].
Расчет
на устойчивость выполняем по формуле:
Узловой болт, передающий усилие от раскоса на вкладыш работает на изгиб.
Изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления:
Принимаем
болт
.
Напряжение смятия болта:
Напряжение среза болта:
Напряжение смятия торца раскоса:
Составляющая усилия в раскосе, перпендикулярная продольной оси верхнего пояса, воспринимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша.
Напряжения смятия поперек волокон древесины верхнего пояса под пластинкой вкладыша:
b=0,16 м – ширина башмака, равная ширина ширине верхнего пояса;
l=0,08 м – свес пластинки.
Рис.25 Вертикальная стенка металлического вкладыша
Изгибающий момент в консоли нижней пластинки:
l=0,08м
Требуемый
момент сопротивления:
Требуемая
толщина пластинки:
Принимаем толщину пластинки 16 мм.