3.3. Подбор сечения верхнего пояса.

Задаёмся эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорных и коньковых узлах е = 0,1 м.

Сечение верхнего пояса выполняют в виде клееного пакета, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов второго сорта. После фрезерования черновых заготовок по пластям на склейку идут чистые доски сечением 50х200 мм.

Клееный пакет из 16 досок общей высотой 16х50 = 800 мм.

Площадь поперечного сечения F = 0,2*0,8 = 16*10^-2 м². Момент сопротивления W = 0,16*0,8²/6 = 1,76*10^-4 м³. Принимаем расчётные характеристики древесины второго сорта по табл. 3 СНиП II-25-80. Расчётное сопротивление изгибу и сжатию: R_и = R_с = 15 МПа.

где М_д = М₁/+М_N/*к_н, а  = 1-N/*R_c*F_бр; к_н = _н+x(1-a_н).

Проверяем принятое сечение верхнего пояса для первого сочетания нагрузок.

Разгружающий момент в узлах

М_N = N₁*0.1 = 308,3*0,1 = 30,83 кН*м.

Гибкость верхнего пояса в плоскости действия изгибающего момента при

l_ск = 8,2 м:

 = 8,2/0,289*0,8 = 35,5;

тогда коэффициенты

j = 3000/35,5² = 2,38;

x = 1-286,1*10^-3/2,38*15*16*10^-2 = 0,95;

к_н = 0,81+0,95*(1-0,81) = 0,99.

Расчётный изгибающий момент

М_д = 253,2/0,95-30,83/0,95*0,99 = 233,7 кН*м

Напряжение в верхнем поясе

₁ = 308,3*10^-3/16*10^-2+233,7*10^-3/1,76*10^-4 = 15 = 15 МПа.

Проверяем принятое сечение для второго сочетания нагрузок:

разгружающий момент в узлах

М``_N = 179,6*0,1 = 17,96 кН*м;

Определяем

x = 1-179,6*10^-3/2,38*15*16*10^-2 = 0,97

к_н = 0,81+0,97*(1-0,81) = 0,99

Расчётный изгибающий момент

М``_д = 253,2/0,97-17,96/0,97*0,99 = 242,3 кН*м;

Напряжение в верхнем поясе

s₂ = 179,6*10^-3/16*10^-2+242,3*10^-3/1,76*10^-4 = 14,8<15 МПа.

3.4. Подбор сечения нижнего пояса.

Расчётное усилие в нижнем поясе принимаем максимальным при первом сочетании нагрузок Н₁ = 286,1 кН.

Нижний пояс выполняют из стального тяжа. Необходимая площадь сечения пояса

F_тр = 286,1/189*0,8 = 1892 мм²,

где: R^ст_р = 210*0,9 = 189 МПа – расчётное сопротивление принято по табл. 51;

_с = 0,9 – коэффициент условия работы по таблице 6 п.5 СНиП II-23-81;

m_a = 0,8 – согласно п.3.4 СНиП II-25-80.

Принимаем тяж d = 120 мм; с учётом установки стяжной муфты

F_нт = 2480 мм²>1892 мм².

В хомутах и петлях у опорных узлов требуемая площадь поперечного сечения

F_x = 286,1*10³/2*189*0,85*0,71 = 1254 мм².

Принимаем d_x = 70 мм; F = 1318.3>1254 мм².

Здесь 0,85 учитывает возможную неравномерность распределения усилия в двойном тяже, а 0,71 учитывает угол наклона тяжа в опорных узлах.

3.5. Расчёт и конструирование узловых соединений.

Опорный узел выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по

ТУ 14-1-3023-80.

Упорная плита. Плиту с рёбрами жёсткости, в которую упирается верхний пояс системы, рассчитывают на изгиб приближённо как однопролётную балку с поперечным сечением тавровой формы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять

h_п = h_в.п.-2*е = 800-2*100 = 600 мм,

где: h_в.п. – высота сечения верхнего пояса.

Ширину упорной плиты принимают по ширине сечения верхнего пояса

b = 200 мм.

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

Площадь F = 300*10+70*8 = 3560 мм²;

Статический момент

S_x1 = 300*10*75+70*8*30 = 241800 мм³,

Расстояние от оси х₁ до центра тяжести сечения

y_о = S_x1/F = 241800/3560 = 67,9 мм;

y₁ = 80-56 = 24 мм; y_р = 21 мм;

момент инерции

J_x = 300*10³/12+300*10*16²+8*70³/12+70*8*21² = 103,5*10⁴ мм⁴;

Момент сопротивления

W_min = 103,5*10⁴/67,9 = 15,2*10³ мм³;

W_max = 103,5*10⁴/14 = 73,9*10³ мм³;

Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту

s_см = 308,3*10^-3/0,2*0,6 = 2,5 МПа<15МПа.

Принимаем пролёт упорной плиты равным заданному расстоянию в осях между вертикальными листами l_п = 160 мм.

Изгибающий момент

М = 2,5*300*160²*10^-3/8 = 2400 кН*мм.

Напряжение изгиба

s = 2400*10³/15,2*10³ = 157,9<220 МПа.

В нижней части упорной плиты по всей ширине верхнего пояса приваривают пластину толщиной 10 мм, фиксирующую эксцентриситет в верхнем поясе у опоры.