Подбор сечения нижнего пояса

В соответствии с заданием принимаем пояс из двух неравнополочных уголков. Требуемая площадь сечения пояса:

,

Где – максимальное усилие в панелях нижнего пояса (таблица 2.1);

– расчетное сопротивление растяжению, сжатию и изгибу стали класса С245 толщиной от 2 до 20 мм (таблица 51^*[6]);

– коэффициент услови0й работы при расчёте стальных конструкций (таблица 6^*[6]).

.

Из условия обеспечения гибкости панелей меньше предельной, принимаем сечение нижнего пояса 2 75х50х5(ГОСТ 8510-86). Общая площадь:

.

Полки уголков размером 7,5см располагаем вертикально, а полки размером 5,0 см—горизонтально вплотную одна к другой, соединяя их сваркой через интервалы не более . Принимаем интервал 106,25 см, т.е. каждую панель длиной 850 см разбиваем на восемь интервалов.

Проверим сечение второй панели нижнего пояса на совместное действие растягивающей силы и изгибающего момента в середине панели от собственного веса.

Геометрические характеристики сечения согласно ГОСТ 8510-86:

Нагрузка от собственного веса уголков (масса 1 п.м. уголка – 4,79кг согласно ГОСТ 8510-86): .

.

Напряжение в середине второй панели нижнего пояса:

.

Запас прочности

Гибкость пояса в вертикальной плоскости:

(таблица 20^* [6]).

Запас по гибкости .

Конструирование и расчет узлов

Опорный узел

В опорном узле верхний пояс упирается в плиту (упорная плита) с рёбрами жёсткости, приваренную к вертикальным фасонкам сварного башмака(рисунок 2.4). Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщина фасонок принята 0,8 см.

1 – опорная плита; 2 – вертикальные фасонки сварного башмака; 3 – упорная плита; 4 – рёбра жёсткости упорной плиты; 5 – болт Æ14 мм, l=160 мм; 6 – верхний пояс фермы; 7 – нижний пояс фермы (неравнополочный уголок ∟75´50´5); 8 – соединительная прокладка - ∟63´40´4, l=100 мм.

Рисунок 2.4 - Опорный узел фермы

 

Определяем площадь опирания торца верхнего пояса на упорную плиту башмака из условия смятия древесины под действием максимальной сжимающей силы :

,

где ,

здесь – расчетное сопротивление лиственницы смятию вдоль волокон для 2-го сорта для элементов прямоугольного сечения шириной свыше 0.13 м при высоте сечения от 0.13 до 0.5 м (таблица 6.4 [1]).

Приняв ширину плиты равной ширине верхнего пояса, находим длину плиты: . Конструктивно принимаем .

Тогда: . Упорную плиту проектируем с ребрами жесткости (рисунок 2.5).

 

Рисунок 2.5 - Упорная плита башмака с ребрами жесткости

 

Проверяем местную прочность упорной плиты на изгиб. Для этого рассмотрим среднюю часть упорной плиты как прямоугольную плиту, свободно опёртую по четырём сторонам, которыми являются вертикальные фасонки башмака и рёбра жёсткости упорной плиты. Вертикальные фасонки толщиной по 8 мм располагаем на расстоянии 100 мм в свету для того, чтобы между ними могли разместиться два неравнополочных уголка нижнего пояса.

Расчёт ведём по формулам теории упругости, приведенным в [7]. Расчётные пролёты опёртой по четырём сторонам плиты (рисунок 2.4 и 2.5):

, .

При согласно табл. 4.5 [7] .

Изгибающий момент в такой плите: .

Крайние участки упорной плиты рассмотрим как консоли. Расчёт ведём для полосы шириной 1 см.

При – .

По наибольшему из найденных для двух участков плиты изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты по формуле (4.13) [7]:

,

– расчетное сопротивление при изгибе стали класса С245 толщиной от 2 до 20 мм (таблица 51^* [6]).

Принимаем .

Проверяем общую прочность упорной плиты на изгиб. Расчёт ведём приближенно как расчёт балок таврового сечения (рисунок 2.4) пролётом, равным расстоянию между осями вертикальных фасонок .

Нагрузка на рассматриваемую плиту ():

,

где – максимальное сжимающее усилие в опорной панели верхнего пояса (таблица 2.1).

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 11.5 см:

.

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

.

Определяем момент сопротивления заштрихованной части сечения плиты, рисунок 2.5.

Расстояние от нижней грани ребер жесткости до центра тяжести сечения:

,

Где ;

.

.

.

.

Запас прочности .

Рассчитываем опорную плиту(рисунок 2.4). Полагаем, что опорная плита башмака опирается на брус из такой же древесины, что и ферма. Определяем размеры опорной плиты.

Длина опорной плиты l_пл принимается исходя из конструктивных требований (таблица 39 [6]) не менее значения:

,

где –ширина горизонтальной полки уголка нижнего пояса фермы;

– толщина вертикальной фасонки;

– предварительно принятый диаметр отверстия под болт, крепящий ферму к колонне.

Принимаем длину опорной плиты .

Максимальная опорная реакция фермы от постоянной нагрузки и снеговой нагрузки по всему пролету по закону треугольника:

Требуемая ширина опорной плиты будет равна:

.

Принимаем размеры плиты .

Напряжения смятия под опорной плитой:

где – расчетное сопротивление лиственницы 2-го сорта местному смятию поперёк волокон в узловых примыканиях элементов (таблица 6.4 [1]).

Запас прочности , однако размеры плиты мы не можем уменьшить исходя из конструктивных требований.

Толщину опорной плиты (рисунок 2.4) находим из условия изгиба:

— консольного участка ;

— среднего участка ,

где – вылет консоли;

– пролёт среднего участка.

При ширине расчётной полосы в 1 см находим толщину плиты:

.

Принимаем .

Находим длину сварных швов, крепящих уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам.

Принимаем полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-70^*), для которой (таблица 56 [6]). В соответствии с таблицей 38^* [6] принимаем катет шва по перу, а по обушку Для выбранного катета шва при полуавтоматической сварке и (таблица 34^* [6]). Для стали класса С245 (таблица 51^* [6]) и соответственно .

Т.к. , расчёт ведём по металлу границы сплавления. Тогда, с учётом распределения усилия, требуемая расчётная длина шва составит:

Принимаем сварные швов минимальной длины, т.е. 5см.

 

Коньковый узел