3.2.2 Подбор сечения панелей нижнего пояса

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

, (3.20)

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 с зазором, равным 25мм, соединяя их планками, расположенными с интервалом не более см. Принимаем интервал 103 см, т.е. каждую панель длиной 620 см 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 4,79 кг, согласно ГОСТ 8510-86) :

Н/см;

Нсм кНсм.

Напряжение в середине второй панели нижнего пояса:

МПа.

Гибкость пояса в вертикальной плоскости:

, (3.21)

.

3.2.3 Расчет раскосов

Все раскосы проектируем металлическими.

Раскос 2-7.

Расчетное усилие–N_1-2= -5,8 кН. Задаемся гибкостью =100,  =0,542.

Требуемая площадь сечения:

; (3.22)

см².

Принимаем 2∟50х50 х 5, А=9,6,м², i_х=1,53см, i_у=2,45см.

Гибкости стержня:

; (3.23)

 _х = 210 - 60 _х = 210 – 600,096=204,24.

_х=_min=0,276.

; (3.24)

.

; (3.25)

_у =210 – 60  _y = 210 – 600,068=205,92; _у =0,392;

; (3.26)

.

Проверка устойчивости стержня:

; (3.27)

кН/см² R_y_c = 2400,95 =22,8кН/см².

Устойчивость обеспечена.

Раскос 3-7.

Расчётное усилие N=6,65 кН.

Требуемая площадь сечения:

; (3.28)

см².

Принимаем 2∟50х50 х 5, А=9,6 см², i_y=1,53 см, i_x=2,45см.

Гибкость стержня:

  = 400; = 400.

Проверяем прочность:

; (3.29)

кН/см² R_y_c=22,8 кН/см².

Условие выполняется.

Для раскоса 3-8 конструктивно принимаем 2∟50х50 х 5, А=9,6 см².

Горизонтальные полки уголков соединяем планками, приваривая их на расстоянии не более - для растянутых раскосов(3-7), и - для сжатых(2-7, 3-8).

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:

; (3.30)

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 3.2):

см ; см.

При согласно табл. 4.5 [6] .

Изгибающий момент в такой плите:

; (3.31)

кНсм².

Крайние участки упорной плиты рассмотрим как консоли. При с=3см:

; (3.32)

.

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

, (3.33)

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 l=12.5+0.8=13.3 см.

Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты: кН.

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 12,50см: кН/см.

Рисунок 3.2 – Опорный узел фермы

Рисунок 3.3 – Упорная плита башмака с ребрами жесткости

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

кН∙см.

Определяем момент сопротивления заштрихованной части сечения:

см³,

см^2.,

; (3.32)

y см.

см⁴.

; (3.33)

см³.

кН/см² МПа МПа.

Рассчитываем опорную плиту (рисунок 3.2). Полагаем, что опорная плита башмака опирается на брус из такой же древесины, что и ферма. Принимаем размеры опорной плиты b_пл×l_пл=15×25см.

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

см.

Максимальная опорная реакция фермы:

; (3.34)

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. 3.1) находим из условия изгиба:

- консольного участка:

(3.35)

кН∙см.

- среднего участка:

(3.36)

где – вылет консоли;

– пролёт среднего участка.

кН∙см.

При ширине расчётной полосы в 1см находим толщину плиты по формуле (3.31):

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:

; (3.37)

см.

– по обушку:

(3.38)

см.

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