11. Розрахунок і конструювання вузлів

1) Карнизний вузол

Сталевий башмак складається з бокових фасонок, між якими приварений швелер, і горизонтального опорного листа. Габарити башмака визначаються розмірами швелера, опорного листа й довжиною зварних швів l_ш.р.=20,11+1,5=21,61см, що приєднують опорний розкіс до башмака.

2) Розрахунок упора

Поздовжнє зусилля, що діє у верхньому поясі, передається у вузлі лобовим упором в швелер. Висота швелера визначається прийнятою висотою площадки зминання торця верхнього пояса в упорі h_зм=16см. Приймаємо швелер №16У з такими розмірами: ширина полки b=6,4мм, товщина стінки d=5мм, товщина полки t=8,4мм; F=18,1см², I_y=63,3см⁴, W_y=13,8см³, z₀=1,8см. Швелер працює на згинання, як балка, що защемлена на опорах, під тиском g_ш=N/h_зм=163,758/16=10,23кН/см². Згинаючий момент М_ш=10,23•13,5²/12=155,4кН•см; необхідний момент опору швелера

W_ш=М_ш/(R_стv_c)=155,4•10/(230•1)=6,8см³<13,8см³.

Стінки швелера розміром b_ст×h_ст=(16-2•0,84)×13,5=14,32×13,5см працює на згинання, як плита, що защемлена по контуру. При співвідношенні b_ст/h_ст=14,32/13,5=1,06. Знаходимо коефіцієнт γ_S=37. Тиск на стінку g_ст=10,23/13,5=0,758кН/см². Згинаючий момент М_ст=37•0,758•14,32²•10^-3=5,75кН•см.

Необхідна товщина стінки см>d=0,5см.

При обмежених розмірах швелера немає можливості ставити додаткові ребра жорсткості, тому між швелером і торцем верхнього пояса розміщуємо упорний лист завтовшки δ_уп=8мм, який горизонтальними швами приварюємо до швелера, а вертикальними – до фасонок башмака.

Загальна довжина зварних швів, якими упор приварено до фасонок, l_{ш. уп.}=(2•16+

+4•6,4)-8=49,6см. Розрахункова несуча здатність зварних швів катетом k_f=5мм

N=49,6•0,5•0,7•180•0,85•0,9•10^-1=236,44кН>N=163,758кН.

3) Розрахунок опорного листа

Під листом відбувається зминання деревини верхнього пояса впоперек волокон від зусилля P=29,82кН. Необхідна довжина площадки зминання

см,

де R^М_{зм 90}=3МПа – розрахунковий опір зминанню деревини впоперек волокон деревини в опорних частинах конструкцій.

Конструктивна довжина площадки зминання

(b-δ_уп)/2=(17,8-0,8)/2=8,5см>l_оп=7,36см,

тобто прийнятої довжини горизонтального листа, що дорівнює товщині опорного стояка l_Л=17,8см, достатньо.

Опорний лист працює на згинання, як плита, защемлена по трьох сторонах під навантаженням, дорівнює різниці між тисками від опорного стояка

кН/см² і від верхнього пояса кН/см²:

g_оп=0,5-0,28=0,22кН/см². При співвідношенні сторін листа 8/13,5=0,593 знаходимо – β=53[додаток 6, 2] і згинаючий момент на полосу завтовшки 1см М_оп=53•0,22•13,5²•10^-3=2,13кН•см.

Необхідна товщина листа см, приймаємо δ_оп=8мм.

Фасонки башмака робимо також шириною 17,8см, це забезпечить розрахункову довжину зварних швів l_ш.р.=21см. Товщина фасонок δ_a=10мм дозволяє виконати горизонтальні шви катетом k_f=6мм. Несуча здатність двох швів

N=2•(17,8-1)•0,6•0,7•180•0,85•0,9•10^-1=194кН>N=119,28кН.