3.2.2 Подбор сечения панелей нижнего пояса

Принимаем пояс из 2 неравнополочных уголков. Требуемая площадь сечения пояса:

, (3.16)

где кН – максимальное усилие в панелях нижнего пояса,

МПа кН/см² - расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу стали класса С245 толщиной от 2 до 20 мм;

- коэффициент условий работы при расчете стальных конструкций;

см².

Из условия обеспечения гибкости панелей меньше предельной, принимаем 2 , общей площадью см².

Полки уголков, размером 7,5 см располагаются вертикально, а полки размером 5,0 – горизонтально вплотную одна к другой, соединяя их сваркой через интервалы не более см. Принимаем интервал 99,2 см, т е каждую панель длиной 595см разбиваем на 6 интервалов.

Проверяем сечение другой панели нижнего пояса на совместное действие растягивающей силы и изгибающего момента в середине панели от собственного веса.

Геометрические характеристики сечения:

см; см ; см³.

Нагрузка от собственного веса двух уголков (масса 1 м.п. уголка 5,59 кг, согласно ГОСТ 8510-86): Н.см;

Нсм кНсм.

Напряжение в середине второй панели нижнего пояса:

кН/см² МПа МПа.

Гибкость пояса в вертикальной плоскости:

, (3.17)

.

3.3.2 Расчет раскосов

Раскос Д2

Расчетное усилие– кН.

Задаемся гибкостью =200,  =0,161.

Требуемая площадь сечения:

см².

Принимаем 2∟160х100, см², i_х=5,15см, i_у=2,85см.

Гибкости стержня

 _х = 180 - 60 _х = 180 – 600,01=179,4; _х=_min=0,01;

;

_у =180 – 60  _y = 180 – 600,025=178,5; _у =0,249;

;

Проверка устойчивости стержня:

 R_y_c = 240,95 =22,8 .

Устойчивость обеспечена.

Раскос Д4.

Расчетное усилие– кН.

Задаемся гибкостью =160,  =0,244.

Требуемая площадь сечения:

см².

Принимаем 2∟140х90, см², i_х=4,49см, i_у=2,58см.

Гибкости стержня

 _х = 180 - 60 _х = 180 – 600,03=178,2; _х=_min=0,03;

;

_у =180 – 60  _y = 180 – 600,061=176,37;

_у =0,275;

Проверка устойчивости стержня:

 R_y_c = 240,95 =22,8 .

Устойчивость обеспечена.

Стержень Д6.

Расчетное усилие кН.

Требуемая площадь сечения:

см².

Требуемые радиусы инерции:

см; см.

Принимаем 2∟63х40, см², i_x=2,01см, i_y=1,13м.

Гибкость стержня

  = 400; = 400.

Проверяем прочность

кН/см²  R_y_c=22,8кН/см².

Условие выполняется.

3.3 Конструирование и расчет узлов

3.3.1 Опорный узел

В опорном узле верхний пояс упирается в плиту (упорная плита) с рёбрами жёсткости, приваренную к вертикальным фасонкам сварного башмака. Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщина фасонок принята 8мм.

Определяем площадь опирания торца верхнего пояса на упорную плиту башмака из условия смятия под действием сжимающей силы кН:

, (3.18)

см².

где

МПа кН/см,

здесь - расчётное сопротивление сосны смятию вдоль волокон для 2-го сорта для элементов прямоугольного сечения шириной св. 0,13м при высоте сечения от 0,13 до 0,5м (табл. 6.5 [1]).

Приняв ширину плиты равной ширине верхнего пояса находим длину плиты:

см.

Принимаем см.

Тогда: кН/см² кН/см².

Проверяем местную прочность на изгиб упорной плиты. Для этого рассмотрим среднюю часть упорной плиты как прямоугольную плиту, свободно опёртую по четырём сторонам, которыми являются вертикальные фасонки башмака и рёбра жёсткости упорной плиты. Вертикальные фасонки толщиной по 8мм располагаем на расстоянии 125 мм в свету для того, чтобы между ними могли разместиться два неравнополочных уголка нижнего пояса.

Расчёт ведём по формулам теории упругости. Расчётные пролёты опёртой по четырём сторонам плиты (рисунок 2.4):

см ; см.

При согласно табл. 4.5 [6] .

Изгибающий момент в такой плите:

кНсм².

Крайние участки упорной плиты рассмотрим как консоли. Расчёт ведём для полосы шириной 1см. При с=3,4см:

.

По наибольшему из найденных для двух участков плиты изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты по формуле (3.19):

, (3.19)

где - расчётное сопротивление при изгибе стали класса С245 толщиной от 2 до 20мм (табл. 51* [5]).

см, принимаем мм.

Проверяем общую прочность упорной плиты на изгиб. Расчёт ведём приближённо как расчёт балок таврового сечения (рисунок 2.3) пролётом, равным расстоянию между осями вертикальных фасонок см.

Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты: кН,

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 20см: кН/см.

1 – опорная плита; 2 – вертикальные фасонки сварного башмака; 3 – упорная плита; 4 – рёбра жёсткости упорной плиты; 5 – болт Ø14мм; 6 – верхний пояс фермы; 7 – нижний пояс фермы (2L75x50x6); 8 – соединительная прокладка L75х50х6, l=125 мм.

Рисунок 3.3 – Опорный узел фермы

Рисунок 3.4 – Упорная плита башмака с рёбрами жёсткости.

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

кН∙см.

По рис. 2.4 определяем момент сопротивления заштрихованной части сечения:

см³,

см²,

см,

см⁴,

см³.

кН/см² МПа МПа.

Рассчитываем опорную плиту (рисунок 2.3). Полагаем, что опорная плита башмака опирается на брус из такой же древесины, что и ферма. Принимаем размеры опорной плиты b_пл×l_пл=25×35см.

Длина опорной плиты l_пл принимается исходя из конструктивных требований (табл. 39 [5]) не менее значения:

см,

где - ширина горизонтальной полки уголка нижнего пояса;

- толщина вертикальной фасонки;

- предварительно принятый диаметр отверстия под болт, крепящий ферму к колонне.

Максимальная опорная реакция фермы:

, (3.20)

кН.

Напряжения смятия под опорной плитой:

кН/см² МПа МПа

где - расчётное сопротивление сосны 2-го сорта местному смятию поперёк волокон в узловых примыканиях элементов (табл. 6.5 [1]).

Толщину опорной плиты (рис. 2.3) находим из условия изгиба:

- консольного участка кНсм,

- среднего участка кНсм,

где – вылет консоли;

– пролёт среднего участка.

При ширине расчётной полосы в 1см находим толщину плиты по формуле (3.19):

см, принимаем мм.

Находим длину сварных швов, крепящих уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам.

Принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70*), для которой R_wf=215МПа (табл. 56 [5]). В соответствии с табл. 38* [5] принимаем по обушку к_f,об=6мм, а по перу к_f,п=5мм. Для выбранных катетов швов при полуавтоматической сварке β_f=0,9 и β_z=1,05 (табл. 34* [5]). Для стали класса С245 R_уn=370МПа (табл. 51* [5]) и соответственно МПа. Т. к. МПа МПа расчёт ведём по металлу границы сплавления. Тогда, с учётом распределения усилия в первой панели нижнего пояса по перу и обушку (табл. 5.6 [6]), требуемые расчётные длины швов составят:

– по перу: см;

– по обушку: см.

В соответствии с п.п. 11.2*, 12.8 [5] принимаем см и см.