4. Подбор сечения нижнего пояса.

Расчет металлических элементов производим для усилия N=163,8кН. Нижний пояс выполняют из стального тяжа. Необходимая площадь сечения пояса:

Принимаем тяж d=40 мм, F=12,57см².

В хомутах и петлях у опорных узлов требуемая площадь поперечного сечения:

Принимаем d_x=32 мм, F_x=8,04 см².

5. Расчет и конструирование узловых соединений.

Упорная плита.

Плиту с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс системы, рассчитываем на изгиб приближенно как однопролетную балку с поперечным сечением тавровой формы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять:

h_п=h_вп-2е=495-2*123,5=248мм

Ширину упорной плиты принимают по ширине сечения верхнего пояса b=238 мм.

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

-площадь F=124*18+80*14=3352 мм²;

-статический момент относительно оси х₁-х₁ S_х1=124*18*89+80*14*40=243448 мм²;

-расстояние от оси х₁-х₁ до центра тяжести сечения

y₀= S_х1/ F=243448/3352=73мм; y₁=98-73=25мм; y_Р=73-40=33мм;

-момент инерции сечения относительно оси х-х

J_x= ;

-моменты сопротивления

W_min= =33543,4мм³;

W_max= =97946,8мм³.

Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту

Принимаем пролет упорной плиты равным заданному расстоянию в осях между вертикальными листами l_п=218мм. Изгибающий момент

Напряжение изгиба

Толщина пластины

В нижней части упорной плиты по всей ширине верхнего пояса привариваем пластину толщиной 18мм, фиксирующую эксцентриситет в верхнем поясе у опоры.

Рис.9 Конструкция упорной плиты.

Опорная плита.

Горизонтальную опорную плиту рассчитывают на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.

Площадь опорной плиты F=418*210=87780 мм².

Напряжение смятия σ= .

Момент в консольной части плиты .

Момент в средней части плиты

Необходимый момент сопротивления .

Необходимая толщина плиты .

Принимаем толщину плиты 14мм.

Необходимую длину шва приварки нижнего пояса к вертикальным листам при ручной сварке электродами марки Э-42 и высоте катета шва шва k_f= 6 мм определяют по формуле:

где – число швов, прикрепляющих нижний пояс к вертикальным листам; – коэффициент согласно табл. 34 СНиП II-23-81; – расчетное сопротивление металла швов сварных соединений с угловыми швами согласно табл. 56 СНиП II-23-81; – коэффициент условия работы шва согласно п. 11.2 СНиП 23-81; – коэффициент условия работы согласно табл. 6, п. 5 СНиП II-23-81.

Требуемая длина шва

Принимаем длину шва

Рассчитываем сварные швы, прикрепляющие петли к нижнему поясу при k_f= 6 мм, принимаем

Рассчитываем сварные швы, прикрепляющие ребра упорной плиты к вертикальным листам. Усилия на одну пластинку:

Необходимая длина шва при k_f= 6 мм:

Имеем

Рис.10 Конструкция опорного узла.

6. Расчет конькового узла

При полном симметричном снеговом нагружении покрытия верхние концы сжатого пояса подвержены сжимающему действию горизонтальной силы и стыкуются простым лобовым упором: Размер площадки назначаем из расчета на обеспечение приложения силы, сжимающей верхний пояс, с эксцентриситетом е=123,5мм. Для этого в верхней части сечения устраиваем зазор высотой, равной двум величинам эксцентриситета. Площадка смятия в узле:

F_см=0,238(0,495-2*0,1235)=0,06м².

Смятие в коньковом узле происходит под углом к волокнам, и расчётное сопротивление древесины смятию будет:

Напряжение смятия в узле:

При несимметричном нагружении снегом лишь одного из скатов покрытия в коньковом узле возникает поперечная сила, которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах.

Поперечная сила в узле при несимметричной снеговой нагрузке будет:

Накладки принимаем сечением 75 х 175мм. Учитывая кососимметричную схему работы накладок и прикладывая к ним поперечную силу в точке перегиба их оси, определяем усилия, действующие на болты, присоединяющие накладки к поясу:

Для прикрепления накладок принимаем болты диаметром 14 мм.

Несущая способность болта на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия, считая в запас, под углом 90 к волокнам будет:

-из условия изгиба болта

-из условия смятия

из условия смятия среднего элемента – верхнего пояса

Минимальная несущая способность T_min= .

Необходимое число болтов в ближайшем к узлу ряду:

где – расчетное усилие, определенное ранее, – число расчетных швов одного нагеля.

Число болтов в дальнем от узла ряду:

Принимаем 1 болт.

Изгибающий момент в накладках:

Момент сопротивления накладки, ослабленной двумя отверстиями d=14мм

Напряжения в накладках

Для поддерживания нижнего пояса от провисания в коньковом узле устраиваем подвеску из тяжа d=12мм.

Рис.11 Конструкция конькового узла.