2. Коньковый узел

   1. Расчет крепления стальных пластинок-наконечников к раскосам

Принимаем пластинки-наконечники из полосовой стали толщиной 0.8 см и шириной 10.0 см (рисунок 2.6). Число пластинок принимаем равное двум для каждого раскоса. Пластинку к раскосам крепим 2-мя болтами из стали марки Вст3кп2 10 мм и двумя проволочными гвоздями 5 мм для исключения возможности возникновения эксцентриситета.

Расчётную несущую способность одного среза нагеля в симметричном соединении с обоими внешними элементами из стали согласно п. 9.4.2.1 [1] следует принимать равной меньшему значению из полученных по формулам (9.11) и (9.14) [1]:

где – расчётное сопротивление древесины смятию в глухом нагельном гнезде для симметричного соединения согласно таблицы 9.2 и примечания таблицы 9.3 [1];

– ширина сечения раскоса;

– диаметр нагеля;

– расчётное сопротивление стального нагеля изгибу согласно таблице 9.4 [1];

– коэффициент согласно таблице 9.4 [1];

– коэффициент, учитывающий угол между силой и направлением волокон, при =0 (таблица 9.5 [1]).

Тогда , .

Принимаем и находим расчётное количество нагелей:

,

где – максимальное расчётное усилие в раскосах (таблица 2.1);

– количество швов в соединении для одного нагеля.

Принимаем количество болтов в соединении ,тогда расчётная несущая способность соединения будет равна: .

Запас прочности составит: .

Проверим прочность на растяжение стальных пластинок-наконечников, ослабленных отверстиями под болты(d_о,б=0.9 см).

; ;

.

Также проверим устойчивость стальных пластинок-наконечников из плоскости фермы между точками их закрепления узловым болтом и нагелями (рисунок 2.6).

1 – раскос; 2 – верхний пояс фермы; 3 – узловой болт 16 мм, l=170 мм; 4 – накладки 100160642мм; 5 – пластинки-наконечники 56810010 мм; 6 – болт 10 мм, l=160 мм; 7 – болт 10 мм, l=280 мм; 8 – гвоздь 5 мм; 9 – болт 10 мм, l=280 мм; 10 – подкладка 1201008 мм;

11 – сварной вкладыш; 12 – вырез в накладках; 13 – квадратная шайба 45454 мм.

Рисунок 2.6 - Коньковый узел фермы

; .

Гибкость пластин-наконечников: .

где – коэффициент продольного изгиба центрально-сжатых элементов при и (таблица 72 [6]).

Максимальная гибкость пластинок-наконечников не превышает предельно допустимой:

(таблица 19^* [6]),

где , поэтому .

2. Конструирование сварного вкладыша и подбор диаметра узлового болта

В узлах верхнего пояса ставим сварные вкладыши, предназначенные для передачи усилий в блоках пояса и крепления раскосов (рисунок 2.7). Площадь поверхностей плит вкладыша, соприкасающихся с торцами блоков верхнего пояса: . Толщина плит вкладыша 0.6 см. Поскольку размеры поверхностей плит вкладыша такие же, как и упорной плиты в опорном узле, напряжения смятия не проверяем.

Рисунок 2.7 - Сварной вкладыш конькового узла

Проверяем прочность на изгиб плиты вкладыша с учётом постановки ребер жёсткости между плитами. Рассматриваем полосу плиты вкладыша шириной 1 см как двухпролётную балку с и пролётом (см.рисунок 2.7).

Максимальный изгибающий момент:

.

Напряжение изгиба

.

Запас прочности: .

Рассчитываем узловой болт, к которому крепятся раскосы, на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах, которую определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 2.1 при действии на ферму снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта, выбираем усилия: ,

где – для такого же сочетания усилий, как и для Д₂.

Тогда ,

где -угол между раскосами Д₂ и Д₃.

Изгибающий момент в узловом болте:

,

где – эксцентриситет приложения усилия N_r (рисунок 2.7).

Диаметр болта определяем по формуле:

.

С учетом сортамента (приложение 14 [5])принимаем узловой болт диаметром .

Примечание: в узлах верхнего пояса для восприятия монтажных усилий ставим симметричные деревянные накладки. Суммарная площадь поперечного сечения накладок в местах ослабления должна быть не менее площади поперечного сечения верхнего пояса фермы.