4.4.3. Розрахунок опорних вузлів Верхній опорний вузол.

Розрахунок вузла виконуємо на дію найбільшого від’ємного опорного моменту в перерізі 4-4 рами, який відриває фланець від колони . При цьому згинаючий момент замінюємо парою сил Н

,

де – відстань між центрами верхнього та нижнього опорних вузлів на внутрішній грані колони; .

Товщину опорного фланця конструктивно приймаємо t_ф=20 мм і в подальшому перевіряємо на міцність.

Поздовжнє зусилля в стержні верхнього поясу крайньої панелі - N_3-9=685,2 кН.

Висота фланця знята з креслення: . Ширина фланця b=180 мм виходячи з вимог розміщення болтів. Болти приймаються діаметром 2 см.

Шви, які прикріплюють фланець до фасонки, мають розрахункову довжину, яка визначається при конструюванні вузла (знімається з креслення):

.

Необхідний катет шва:

.

Приймаємо остаточно (за табл.1.12.1[4] при товщині більш товстого зі з’єднуваних елементів t_ф=20 мм).

Перевіряємо розрахункову довжину:

.

Сила Н намагається відірвати фланець від колони і викликає його згин. Момент при згині фланця визначається як в защемленій балці прольотом „а”, рівним відстані між вертикальними рядами болтів:

.

Перевіряємо міцність фланця:

Міцність фланця забезпечена.

Нижній опорний вузол.

Товщина опорного фланця t_ф=20 мм. Визначаються положення торців кутиків.

Відстань між найближчими точками кутиків нижнього поясу та опорного розкосу

приймаємо 65 мм.

Приймаємо в вузлі 6 болтів в два вертикальні ряди. Ширина фланця , висота фланця за результатами конструювання вузла .

Перевіряємо прийняті розміри перерізу фланця ( та ) на місцеву стійкість фланця:

; ;

.

Остаточні розміри поперечного перерізу фланця повинні забезпечувати умову міцності на зминання торцевої поверхні, оскільки торець фланця передає опорну реакцію ригеля:

,

де V – опорна реакція ригеля як вільно лежачої балкової конструкції від дії постійного та снігового навантажень

,

V_p та V_s – опорні реакції ригеля відповідно від постійного та снігового навантажень

A_ф – площа поперечного перерізу фланця

;

R_p=427 МПа – розрахунковий опір сталі зминанню торцевої поверхні за табл.Е.4. дод.Е[4] при R_un=470 МПа для сталі С345 за товщини листового прокату t=t_ф=20 мм.

Остаточно:

.

Умова міцності виконується.

В опорному вузлі можлива дія сили H_t , яка викликає відрив фланця від колони, то його розраховуємо на згин як пластину, яка защемлена в місцях розміщення болтів. Значення сили H_t визначається як:

,

де +M_max – максимальний додатній згинаючий момент в перерізі 4-4 рами.

+M_max=738,42кНм.

Розрахунок полягає в перевірці товщини фланця:

,

де a=200 мм – відстань між вертикальними рядами болтів; h=500 мм – висота опорного фланця.

Далі розраховуємо зварні шви, які з’єднують фасонку з опорним фланцем. Вони працюють в складному напруженому стані під дією вертикальної опорної реакції ферми V=210 кН та стискаючої сили від рамних зусиль H=340 кН, яка прикладена з ексцентриситетом е=135 мм відносно середини шва, оскільки діє вздовж осі нижнього поясу. Розрахункова довжина кожного з двох швів (з кожного боку фасонки) отримана при конструюванні вузла і рівна:

,

де l_p=50 см – конструктивна довжина шва, рівна довжині контакту фасонки з опорним фланцем.

Подальша задача розрахунку полягає в обчисленні необхідного катету шва з умови міцності за рівнодіючим напруженням. Рівнодіюче напруження в найбільш напруженій точці шва А (крайня точка шва):

,

де ; .

Враховуючи, що

; ; ,

а також те, що зусилля сприймаються двома швами, отримаємо:

Звідси необхідний катет шва:

Приймаємо остаточно .

Товщину опорного столика приймаємо .

Ширина столика:

.

Висоту столика приймаємо:

Катет флангового шва, який кріпить столик до колони:

.

Приймаємо .