2.4 Підбір перерізів елементів ферми.

Верхній пояс . Вузли верхнього пояса виконуються з лобовим упорів елементів. Розрахунок елементів ведемо по схемі стиснуто – зігнутих стержнів. Розрахунковий проліт L = 400см. Підбір перерізу проводимо за розрахунковими зусиллями від першої комбінації навантажень:

• повздовжньому зусиллю в стержні О₁ = О₂ =47459 кгс;

; (10)

Розрахунковий згинаючий момент в панелі верхнього поясу

(11)

(12)

=24кгс/см² (13)

=24 кгс/см²

=659,98 кгс

=11,8см

Приймаємо h= 48.4см,

Перевіряємо прийнятий переріз:

Площа поперечного перерізу:

F_бр=bxh (14)

F_бр =30x48.1=1443cм²

Момент опору:

W=30x48.1²/6 =11568 cм³

Розрахункова гнучкість:

(15)

Ексцентриситет поздовжніх сил:

е_кон= = (16)

е_кон= =

Мінімальна висота площадок змяття торців:

h_см.мин. = (17)

h_см.мин. = < h_см =24.2см

Оптимальний ексцентриситет:

е_опт = (18) е_опт =

(19)

Приймаємо е=2см, та висоту пощадок змяття з урахуванням підрізки 0,4см

h_см=48,4-(2*2+0,4)=44см

перевіряємо прийнятий переріз поясу:

М_рас =1760-47459*0,02=810,8кгс*м

Через великий запас міцності перевірку на одностороннє завантаження снігом не виконуємо

Нижній пояс:

Необхідна площа поперечного перерізу металевого поясу:

(20)

Приймаємо переріз поясу з двох кутиків 100х63х7 з загальною площею 2х11,1=22,2 cм²

Стойки :

Висота перерізу стойки:

h = (21)

h =

Приймаємо стойки з трьох дошок товщиною 44мм, шириною 300мм

Перевіряємо прийнятий переріз 132х300. Фактична гнучкість:

(22)

Нормальні напруження:

Розкоси:

h =

Приймаємо розкоси з п’яти дошок товщиною 35мм, та шириною 300мм. Перевіряємо переріз 175х300:

Нормальні напруження:

Розрахунок і конструювання вузлових з’єднань.

Опорний вузол.

Карнизний вузол:

Торцовий швелер підбираємо за рівномірно розподіленим навантаженням:

(23)

Згинаючий момент:

Потрібний момент опору:

(24)

Приймаємо швелер №40, для збереження висоти площадки зварювання наварюємо на стінку лист висотою 24см, шириною 30см, знаходимо товщину листа з умови його згину від тиску верхнього поясу.

(25)

(26)

Визначаємо товщину стінки:

Приймаємо товщину стінки 24мм

Згинаючий момент дорівнює:

(27)

Положення центру ваги:

(28)

Момент інерції перерізу:

І_р=15*0,8*1,6²+2,4*13*2,4²+2,4*13²/12=649см⁴

Момент опору:

Потрібний момент опору за формулою (24):

Горизонтальний лист перевіряємо на згин від опорного реактивного тиску стойки

Реактивний тиск на лист:

(29)

Тиск верхнього поясу на лист:

(30)

Розрахунковий тиск на праву ділянку листа

g_л=g₁-g₂ (31)

g_л=39,16-3,4=35,76кгс/см²

згинаючий момент в плиті спертій на три канати з відношенням сторін 11/7=0,64 в смузі шириною 1см

(32)

Потрібна товщина листа

Приймаємо горизонтальний лист товщиною 28мм

Для прикріплення швелера до фасонки ручною сваркою електродами ЕО-42 при висоті шва 6мм з кожної сторони необхідна така довжина шву:

(33)

Для кріплення нижнього поясу до фасонки довжина шва висотою 6мм визначається:

(34)

На пері =10см

Проміжний вузол В верхнього поясу

Зусилля від одного елементу верхнього поясу на інший передаються лобовим упором через площадки змяття с h=24см. Глибина прорізу для утворення ексцентриситету е=2см равна 2е=4см. Стик перекривається з двох сторін накладками 132х300мм на болтах d=12мм

Розрахунковий опір деревени місцевому змяттю впоперек волокон знаходим:

(35)

Потрібна площа змяття:

(36)

Проектуємо підбалку з дуба.

Довжина підбалки знаходиться:

(37)

Приймаємо довжину підбалки з умови постановки, з кожної сторони пари глухарів d=6мм

L_б=4*10d (38)

L_б=4*10*0,6=24см>23,4см

Товщину підбалки знаходимо з умови згину:

(39)

Згинаючий момент консолі:

(40)

Потрібна товщина підбалки:

(41)

Приймаємо h=75мм

Проміжний вузол Д нижнього поясу:

Для кріплення до вузла кутиків нижнього поясу необхідна довжина швів висотою 6мм для елемента БД: по обушку 300мм, по перу 100мм, для елементу ДД́ відповідно 300 та 100мм

Зусилля стиску від розкосу передається на металеві діафрагми вузла. Тиск на вертикальну діафрагму:

(42)

Згинаючий момент в діафрагмі дорівнює:

(43)

Потрібна товщина вертикальної діафрагми:

Приймаємо =16мм

Розтягуючи зусилля від розкосу передається через два болта d=12мм, несуча спроможність яких дорівнює з умови згину:

2*2*250*12²=1440кгс>1240кгс

З умов зрізу:

2*3,14*1,2² *1300/4=2920кгс>1240кгс

З умов змяття:

2*,8*1,2*3200=5760кгс>1240кгс

З умов змяття деревени:

2*2*50*30*1,2=7200кгс>1240кгс

Горизонтальну діафрагму розраховуємо на тиск від стойки

Потрібна товщина листа:

Приймаємо 28мм

Вертикальне ребро, підтримуюче горизонтальну діафрагму, розраховуємо як балку на двох опорах, навантажену зосередженою силою. Приймаємо товщину ребра 2,7см, тоді потрібна висота:

; приймаємо =11см

Коньковий вузол Г

Окремі полу ферми з’єднуються між собою накладками 132х300мм на болтах діаметром 12мм. Необхідний ексцентриситет забезпечується проріззю 40мм.

Шви сприймають зусилля на зріз: 5256*0,561=2950кгс, та стиск 5256*0,827=4350кгс.

Напруження в швах висотою 4мм та загальною довжиною в одному швелері 7*2+16=30см, перевіряємо:

Сумарні напруження

Стискаючі зусилля від розкосу на швелери передається через розпірку з швелера №18. напруження згину в розпірці:

Перевіряємо зварні шви кріпящі розпірку до швелера довжиною 2(7*2+16)=60см:

Розтягуючи зусилля сприймається двома болтами діаметром 12мм.

Опорний вузол:

Ферма спирається на колону через обвязочні брусся, які виконують роль горизонтальних розпірок вертикальних вязей жорсткості між колонами. Висоту обвязочного бруса підбираємо по граничній гнучкості

h =

приймаємо ширину обвязочного брусу рівною ширині опорної стойки – 22см

Необхідна довжина горизонтального опорного листа знаходиться з умови місцевого змяття обвязочного брусу впоперек волокон при:

Приймаємо 720мм

Товщину опорного листа знаходимо з умови згину консольних ділянок довжиною 7см від реактивного тиску

Згинаючий момент в консолі шириною 1см

Потрібна товщина листа

; приймаємо =12мм

Перевіряємо опорну стійку на поздовжніє стискування. Гнучкість:

Коефіцієнт поздовжнього згину

Напруження

Список використаної літератури

1. “Конструкции з дерева и пластмас. Примеры расчета и конструирования ”

Иванов В.А – К .: Высшая школа, 1981;

2. СНиП 2.01.07. – 85 “Нагрузки и воздействия ” – М .: Стройиздат, 1988 ;

3. СНиП ll – 25 – 80 , Часть ll “ Деревянные конструкции – М ”

Стройиздат, 1988 ;

4. СНиН ІІ-23-81* Стальные конструкции. М. Стройиздат., 1981