2.5 Расчет и конструирование узловых соединений.

Опорный узел выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Опорная плита.Горизонтальную опорную плиту рассчитывают на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.

Опорная реакция фермы (снег на всем пролете)

R_л = 40,74 кН.

Определение геометрических размеров плиты в плане из условия смятия стойки:Принимаем с=370мм.

Момент в консольной части плиты: ,

Где b_конс=(370-160)/2=105мм.

Требуемый момент сопротивления:

Необходимая толщина плиты:

Принимаем толщину плиты δ = 22 мм.

Узел А выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Опорная плита.Плиту с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс фермы, рассчитывают на изгиб как однопролетную балку с поперечным сечением тавровой формы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота опорной плиты должна составлять: гдеh_в.п. – высота сечения верхнего пояса.

Ширину упорной плиты принимают по ширине сечения верхнего пояса b_п=160 мм. Площадь поперечного сечения:

Напряжение сжатия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту:

Принимаем пролет упорной плиты, равным ширине клееного пакета l_п=160 мм.

Изгибающий момент:

Момент сопротивления: Расчетное сопротивление стали R=240 МПа :

Требуемая толщина листа:

Напряжение изгиба в плите:,

где R^ст_и – расчетное сопротивление стали согласно таблицы 51 СНиП II-23-81.

Принятое сечение упорной пластины удовлетворяет.

Сварные швы, прикрепляющие пластинки-ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам.

Усилие на одну пластинку: Необходимая длина шва при k_f=6мм:

Имеется l_ш = 2(60+60)=240 мм>34,06 мм.

Сварные швы прикрепления уголков раскоса к вертикальным фасонкам в узле А. Усилие на шов у обушка одного уголка:

Усилие на шов у пера одного уголка:

Длина шва у обушка при k_f=6мм:

Длинна шва у пера при k_f =6 мм:

Конструктивно длина шва принята соответственно 200 и 150 мм.

Узел Б.Узел примыкания стойки (9-10) к верхнему поясу приведен на рис.10. Вертикальная стенка металлического вкладыша имеет высоту и ширину такие же, что и упорная плита и рассчитывается на изгиб как трехпролетная неразрезная балка под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса.

Напряжение смятия торца верхнего пояса:

Изгибающий момент пластинки вкладыша шириной 10мм: ,

(согласно п.5.22 СНиП II-23-81), где l – расстояние между ребрами вкладыша;

Необходимый момент сопротивления:

Требуемая толщина стенки:

Принимаем толщину стенок вкладыша δ = 8 мм.

Узловой болт, передающий усилие от стойки (9-10) на вкладыш (см. Рис.10), работает на изгиб:

Необходимый момент сопротивления:

Требуемый диаметр болта:

Принимаем болт d=27мм; F=572мм². При этом напряжение смятия болта: , (см. табл. 59 СНиП I-23-81).

Напряжение среза болта:

, (см. табл. 58 СНиП I-23-81).

Стойки соединяются с верхним и нижним поясом металлическими пластинками-наконечниками сечением 10х100 мм. Металлические пластинки работают на продольный изгиб на длине, равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянной части стойки.

Свободная длина пластинок-наконечников l₀= 280 мм. Гибкость пластинок-наконечников:

Коэффициент продольного изгиба: φ = 0,474 согласно таблице 72 СНиП II-23-81.

Напряжение сжатия в пластинках-наконечниках:

,

где 0,8–коэффициент условий работы согласно табл.6 СНиП II-23-81 для λ>60.

Пластинку в которую упирается деревянная стойка, рассчитывают на поперечный изгиб приближенно как простую балку с сечением тавровой формы так же, как в упорной плите узла А. В данном случае: W_тр = 6,87·10³ мм³.

Напряжение смятия торца стойки:

Изгибающий момент:

Напряжение изгиба:

Составляющая усилия стойки, перпендикулярная верхнему поясу, воспринимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша (см. Рис.10):

Напряжение смятия поперек волокон верхнего пояса под пластинкой вкладыша: , см.табл. 3 СНиП II-25-80).

Изгибающий момент в консоли нижней пластинки шириной 10 мм:

Необходимый момент сопротивления:

Требуемая толщина пластины:

Принимаем толщину пластинки 18 мм.

Узел В. выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Швеллер, в который упирается стойка (9-10) фермы, рассчитывают на изгиб как однопролетную балку.

Ширину упорного швеллера принимают по ширине сечения стойки b_п=160мм, а номер швеллера из условия смятия древесины стойки:

где z – высота швеллера

Принимаем конструктивно швеллер №10.

Расчет приварки швеллера:

(периметр швеллера).

Швеллер, в который упирается раскос (10-11) фермы, рассчитывают на изгиб как однопролетную балку.

Ширину упорного швеллера принимают по ширине сечения раскоса b_п=160мм, а номер швеллера из условия смятия древесины раскоса:

где z – высота швеллера

Принимаем конструктивно швеллер №10.

Расчет приварки швеллера:

(периметр швеллера).

Сварные швы прикрепления уголков раскоса к вертикальным фасонкам в узле С. Усилие на шов у пера одного уголка:

Усилие на шов у обушка одного уголка:

Длина шва у пера при k_f=6мм:

Длина шва у обушка при k_f=6мм:

Конструктивно длина шва принята соответственно 250 и 200 мм.

Сварные швы прикрепления уголков панели (1-11) нижнего пояса к вертикальным фасонкам в узле С.

Усилие на шов у одного уголка:

Длина шва при k_f =6мм:

Конструктивно длина шва с одной и другой стороны уголка принята по 120 мм.

Коньковый узел.выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту

Напряжение смятия в пластинках-наконечниках:

где N_(10-11) = 7,68 кН – сжимающее усилие в раскосе,

0,8 – коэффициент условий работы введен согласно таблице 6 СНиП II-23-81 для λ > 60.

Пластинку в которую упирается деревянная стойка, рассчитывают на поперечный изгиб приближенно как простую балку с сечением тавровой формы так же, как в упорной плите узла А. В данном случае: W_тр = 6,87·10³ мм³.

Напряжение смятия торца стойки:

Изгибающий момент:

Напряжение изгиба:

Расчет приварки пластин-наконечников:

Конструктивно принимаем два шва по 100 мм.

Узел Г. выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Сварные швы прикрепления уголков панели (1-11) нижнего пояса к вертикальным фасонкам в узле C’.

Усилие на шов у одного уголка:

Длина шва при k_f=6мм:

Конструктивно длина шва с одной и другой стороны уголка принята по 120 мм.