2.4. Расчет нижнего пояса фермы

Нижний пояс выполним из проката уголкового профиля по ГОСТ 8509 -72, 18510-72, сталь марки ВСт3Пс6.1по ГОСТ 1380-71*.

Учитывая значительную разницу в величине усилий в отдельных панелях нижнего пояса, определим сечение каждой из них.

Элементы 1-3, 5-7. Расчетное усилие N = 370.61 кН.

Требуемая площадь сечения:

A_тр > N _п / R_у _с = 370.61*0.95 / 23.5*0.95 = 15.77 см .

Здесь _п - коэффициент, учитывающий степень ответственности по назначению, _п = 0.95; R_у - расчетное сопротивление по пределу текучести, R_у = 23.5 кН/см ; _с - коэффициент условий работы, _с = 0.95.

Принимаем 2 уголка 70*6; A = 2*8.15 = 16.3 см > 15.77; i = 2.15 см;

Гибкость элемента _zп = L / i = 442.5 / 2.15 = 205.8 < _пр = 400.

Элемент 3-5. Расчетное усилие N = 242.64 кН.

Требуемая площадь сечения:

A_тр > N _п / R_у _с = 242.64 кН/23.5 = 10.33 см .

Принимаем 2 уголка 70*45*5; A = 2*5.59 = 11.18 > 10.33 см; i = 2.23см

Гибкость элемента _zп = L / i = 885.0 / 2.23 = 396.9 < _пр =400.

2.5. Расчет элементов раскосной решетки

Элементы 2-3, 5-6. Расчетное усилие N = - 79.56 кН.

Используем деревянные элементы с поперечным сечением b*h = 100*175 мм. Размер из плоскости (h = 175мм) принимаем равным ширине сечения верхнего пояса для упрощения узловых сопряжений. Размер в плоскости b= 100 мм принимаем из условий размещения болтов d = 20 мм для закрепления стойки к панели верхнего пояса (см. ниже узел 3); при этом b > 2 S3 = 2*2.5d = 10 см.

Материал: сосна 3-го сорта, R_c = 1.0 кН/см .

В связи с отсутствием изгибающих моментов, определяющим расчетом является расчет на устойчивость.

Гибкость элемента (в плоскости фермы): _у=_max= l_o/i_min= 142.7/0.289*10 = 49.38 ‹70, коэффициент продольного изгиба  = 1 - 0.8 (/100)² = 1 - 0.8(49,38/100)² = 0.805.

Расчет устойчивости элемента принятого сечения:

= N/A = 79.56/0.805 * 175 = 0.565 < R_c = 1.0 кН/см .

Элементы 3-4, 4-5. Расчетное усилие N= 152.46 кН.

В связи с большой величиной усилий растяжения указанные элементы целесообразно изготавливать из арматурных стержней; принимаем 2 стержня класса А-III (расчетное сопротивление R_s = 36.5 кН/см).

Требуемая площадь поперечного сечения:

A_тр > N _п / R_s _с = 152.46*0.95 / 0.85*36.5 = 4.66 см .

Здесь коэффициентом _с = 0.85 учитывается неравномерность распределения усилий между отдельными, совместно работающими, гибкими элементами (арматурными стержнями).

Требуемый диаметр стержней:

d_тр > (2 A_тр /  )^0.5 = (2*4.66 / 3,14)^0.5 = 1.72 см.

Принимаем 2 d 18, А-III, A = 5.08 см > A_тр = 4.66 см .

2.6. Расчет и конструирование узлов фермы

2.6.1. Опорный узел фермы (узел 1).

Конструкция узла показана на рис. 5 (следует обратить внимание на эксцентричное сопряжение элементов верхнего пояса, предусмотренное проведенным ранее расчетом).

Конструированию и расчету подлежат: опорная торцевая диафрагма; опорная пластина; ребра жесткости; фасонки; сварные швы.

Опорная торцовая диафрагма.

Ширина торцевой диафрагмы принята равной ширине верхнего пояса: b_д = b_п = 17.5см, ее высота h_д = 21.5см (расчетная высота h_д'= 21см, см. выше расчет верхнего пояса).

Толщина торцевой диафрагмы определяется из расчета отдельных ее участков на поперечный изгиб под действием равномерно распределенной нагрузки q кН/см, величина которой на единичную ширину пластинки численно равна контактным напряжениям сжатия в верхнем поясе фермы:

q = σ_c *(1см) = (N _п / A_д ) * (1cм)

q = (390.6 * 0.95 / 21* 17.5) * 1 = 1.01 кН/см

Максимальный изгибающий момент на единичную полосу торцевой диафрагмы, как пластинки, опертой по трем сторонам (принимаем два ребра жесткости, рис. 6) с соотношением размеров b/a = 21/5.83 = 3.6, при котором численный коэффициент = 1.33 [5]:

M_max =  а² q = 0.133 * 5.83² * 1.01 = 4.56 кН см.

Требуемая толщина диафрагмы:

t_д>(6 M _п / _c K_пл R_y)= (6*4.56*0.95 /0.95* 1.2 * 22.5) = 1.01 см.

Принимаем толщину опорной диафрагмы t_д = 1. 00 см.