4. .3.5.2 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 (рис. 9). Площадь поверхностей плит вкладыша, соприкасающихся с торцами блоков верхнего пояса: А_п = b h = 14 18 = 252 см². Толщина плит вкладыша 1,0 см. Поскольку размеры поверхностей плит вкладыша такие же, как и упорной плиты в опорном узле, напряжения смятия не проверяем.

Проверяем прочность на изгиб плиты вкладыша с учётом постановки ребер жёсткости между плитами. Рассматриваем полосу плиты вкладыша шириной 1 см как двухпролётную балку с W = 1 1,0²/ 6 = 0,167 см² и пролётом l = 5,5 + 1,0 = 6,5 см (рис. 9).

Максимальный изгибающий момент:

М_max = _cm,0,d l² / 8 = 0,374 6,5² / 8 = 1,975 кН см.

Напряжение изгиба:  = М_max / W = 1,975 / 0,167 = 11,83 кН/см² = 118,3 МПа < R_y _c / _n = =240 1 / 1 = 240 МПа.

Рассчитываем узловой болт, к которому крепятся раскосы, на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах, которую определяем аналитически по теореме косинусов. Из табл. 2 выбираем при действии на ферму снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта, выбираем усилия: Д₂ = 7,61 кН, Д₃ = -5,227 кН.

Где Д₃ = -7,77 кН- для такого же сочетания усилия, как и для Д_2.

Тогда N_r = = = 9,23 кН,

где  = 90 – угол между раскосами Д₂ и Д₃.

Изгибающий момент в узловом болте:

М_б = N_r е / 2 = 9,23 1,3 / 2 = 6 кН см,

где е = 1,0 + 0,3 = 1,3 см – эксцентриситет приложения усилия N_r (рис. 9).

Диаметр болта определяем по формуле: d= =

С учетом сортамента (приложение 14[7]) принимаем узловой болт диаметром d = 1,2 см.

В узлах верхнего пояса для восприятия монтажных усилий ставим симметричные деревянные накладки (рис. 8).

А_нак=369,6 см² A_верх.п=323,4 см²;

А_нак=212(18-21,3)=369,6 см²;

А_верх.п=1423,1=323,4 см².

Суммарная площадь поперечного сечения накладок в местах ослабления должна быть не менее площади поперечного сечения верхнего пояса фермы.

2.3.6. Нижний промежуточный узел

В узле нижнего пояса фермы (рис.10) арматура прерывается и перекрывается пластинами. В центре пластины просверлено отверстие для узлового болта. Исходя из условия размещения сварных швов, прикрепляющих арматуру к пластинам и условия размещения узлового болта, ширину последних назначаем 8 см.

Из условия прочности на растяжение стальной передаточной пластины, ослабленной отверстием под узловой болт, найдём её толщину:

d_о,б = 1,5 см (предварительно принятый диаметр под узловой болт) ;

N_max = И₂ = 74,873 кН (табл. 2); А_n = 2 t_п.п. (8–1,5) = 13 t_п.п. см²;

А_n = N_max / (R_y _c/_n)  t_п.п.= 74,873 0,95 / (13 24 1 ) = 0,228 см.

Из условия возможности выполнения принятых ранее сварных швов в соответствии с п. 12.8 [5] принимаем t_п.п.=0,4 см.

Передаточные пластины соединяются с арматурой нижнего пояса сварными швами такой же длины, как и в опорном узле.

Диаметр болта определяем из условия его изгиба от максимальной силы, выбранной из разности усилий в смежных панелях нижнего пояса и равнодействующей усилий в раскосах.

Максимальная разность усилий в смежных панелях нижнего пояса возникает при односторонней снеговой нагрузке, распределённой по треугольнику, и равна:

И = 28,582 + 26,219 – 29,421 – 15,792 = 9,59 кН (см. табл. 2).

1 – раскос; 2 – нижний пояс фермы 2∅12 S400; 3 – узловой болт 14 мм, l=145 мм; 4 – передаточная пластина 420804 мм; 5 – пластинки-наконечники 425808 мм; 6 – болт 12 мм, l=160 мм; 7 – болт 12 мм, l=150 мм; 8 – гвоздь 5 мм ; 9 – подкладка 100808 мм.

Рисунок 10. Нижний промежуточный узел фермы

Равнодействующую усилий в раскосах определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 2 выбираем при действии на ферму снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта: Д₂ = 11,99 кН,

Д₁ = -10,76 кН.

Тогда N_r= =

= = 9,585 кН,

где  = 83 – угол между раскосами Д₂ и Д₁.

Изгибающий момент в узловом болте:

М_б = N_r е / 2 = 9,585 1,2 / 2 = 5,75 кН см,

где е = 0,8 + 0,4 = 1,2 см – эксцентриситет приложения усилия N_r (рис. 10).

Диаметр болта определяем по формуле:

D = = =1,36 см.

Принимаем узловой болт диаметром d = 1,4 см.