4.5 Конструирование узлов фермы

По полученным длинам швов крепления раскосов и стоек определяем размеры фасонки. Стержни решётки не доводим до поясов на расстояние мм, но не более 80 мм, - толщина фасонки в мм. Для рассчитываемой фермы мм < 80мм, принимаем а=55мм.

Узел 1.

Длина сварных швов крепления стойки к фасонке l = 50 мм. Принимаем k_f = 5 мм. Расчётная длина швов

в расчёт включаем l_w = 38,25 см.

Сварные швы крепления пояса рассчитываем на совместное действие усилий N₁₀ = -49,86 кН и N₁₄ = -459,38 кН

Напряжения в наиболее нагруженных швах по обушкам уголков:

Напряжения в наиболее нагруженных швах по перу уголков:

Рисунок 4.8 – Расчетная схема узла №1

Узел 2

_{Длина сварных швов крепления пояса к} фасонке l = 80 см. Принимаем k_f = 5 мм. Расчётная длина швов

в расчёт включаем l_w = 38,25 см.

Сварные швы крепления пояса рассчитываем на совместное действие усилий N₁ = 385,821 кН и N₂ = 694,478 кН

Напряжения в наиболее нагруженных швах по обушкам уголков:

Рисунок 4.9 – Расчетная схема узла №2

Узел 5

Длина швов крепления пояса к фасонке составляет: по обушку 18 см, по перу – 39,3 см. Принимаем k_f = 5 мм. Выполняем проверку на прочность на срезывающее действие сосредоточенной силы F₂ = 49,86 кН.

где: – суммарная протяженность участков швов, передающих силу F₂.

Рисунок 4.10 – Расчетная схема №5

Узел 6

Швы крепления пояса к фасонке рассчитываем на совместное действие продольных усилий в смежных панелях пояса N₄ и N₅ узловой нагрузки F₁.

N₄ = 0 кН и N₅ = -617,314 кН.

Узловая нагрузка: F₁ = 99,72 кН.

_{По полученным при конструировании узла размерам} фасонки длина швов крепления пояса составляет l = 90 см. Принимаем k_f = 5 мм.

_{Расчетная длина шва 1:}

в расчет включаем l_w = 38,25 см.

Напряжения в наиболее нагруженном шве по обушку:

Дополнительные напряжения от узловой нагрузки F:

где: – суммарная протяженность участков швов, передающих силу F₂.

Выполняем проверку по приведенным напряжениям:

Условием прочности сварных швов выполняется.

Рисунок 4.11 – Расчетная схема узла №6

Узел 7

Длина швов крепления пояса к фасонке составляет: по обушку 18 см, по перу – 39,3 см. Принимаем k_f = 5 мм. Их прочность не проверяем, так как эти швы передают то же усилие, что и швы крепления стойки 11 к фасонке, длина которых меньше.

Рисунок 4.12 – Расчетная схема узла №7

Узел 8

Узел проектируем на высокопрочных болтах М20 из стали 40X “селект”, для крепления поясов принимаем 4 листовых накладки сечением 125х14 мм.

Прочность стыка проверяем по усилию от совместного действия сил N₇ = 617,314 кН и N₇ = 91,871 кН:

Площадь сечения стыка определяем с учетом ослабления поперечного сечения каждой накладки одним отверстием диаметром d₀ = 23 мм, тогда площадь нетто горизонтальной и вертикальной накладок:

Усилие воспринимаемое одной накладкой:

где _с = 1,0 коэффициент условий работы;

R_y = 240 МПа – расчетное сопротивление стали С255 для листового проката по ГОСТ 27772-88 при толщине от 10 до 20мм (т. 2.3 [1]);

Средние напряжения в накладках:

Определяем несущая способность одной плоскости трения одного высокопрочного болта:

где Аbh=2,45 см2 –площадь одного болта нетто (т.5.5 [1]);

R_bn = 0,7R_bun = расчетное сопротивление болтов растяжению;

R_bun = 1 100 МПа – наименьшее временное сопротивление (т.5.7[1]);

_b = 0,8 – коэффициент условий работы болтового соединения;

 = 0,58 и _h = 1,02 коэффициент трения и коэффициент надежности для дробеметного или дробеструйного способа обработки двух поверхностей без консервации и контроля натяжения болтов по моменту закручивания (т.5.9[1]);

Для прикрепления одной горизонтальной накладки при одной плоскости трения (k = 1) число болтов по одну сторону от оси стыка:

принимаем 4 болта М20.

Для крепления вертикальных накладок k = 2:

Так как площадь ослабленного сечения накладки

то необходима проверка его прочности по следующей формуле:

где A_c = 1,18A_vn – расчетная площадь сечения;

n_i = 1 – количество болтов в рассматриваемом сечении;

n = 4 – общее число болтов на накладке по одну сторону от оси стыка.

Сварные швы крепления фасонки к поясу принимаем конструктивно минимальной толщины k_f = 5 мм.

Рисунок 4.13 – Расчетная схема узла №8

Узел 8’

Сечение накладок b_нхt_н = 110х10 мм.

Прочность стыка проверяем по усилию N ₂ = 694,478 кН.

Площадь сечения одной накладки с учетом ослабления одним отверстием:

_{Среднее напряжение в накладках:}

Принимаем такие же болты, как в предыдущем случае и тот же способ обработки. Усилие воспринимаемое одной накладки:

Для прикрепления одной горизонтальной накладки при одной плоскости трения (k = 1) число болтов по одну сторону от оси стыка:

принимаем 3 болта М20.

Площадь ослабленного сечения накладки

Дополнительная проверка прочности не требуется.

Для крепления вертикальных накладок в узле требуется такое же число болтов. Болты располагаем в один ряд.

Сварные швы крепления фасонки к поясу принимаем конструктивно минимальной толщины k_f = 5 мм.

Рисунок 4.14 – Расчетная схема узла №8’

Соединительные прокладки.

Для обеспечения совместной работы уголков их необходимо соединить прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40i для сжатых элементов и 80i для растянутых элементов, где i – радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной плоскости прокладки. При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок. Ширину прокладок принимаем равной 60мм, длину - , толщину – 12 мм, равной толщине фасонок.

.