Конструирование сварного вкладыша и подбор диаметра узлового болта

В узлах верхнего пояса ставим сварные вкладыши, предназначенные для передачи усилий в блоках пояса и крепления раскосов (рисунок 2.7). Площадь поверхностей плит вкладыша, соприкасающихся с торцами блоков верхнего пояса: . Толщина плит вкладыша 0.6 см. Поскольку размеры поверхностей плит вкладыша такие же, как и упорной плиты в опорном узле, напряжения смятия не проверяем.

Рисунок 2.7 - Сварной вкладыш конькового узла

 

Проверяем прочность на изгиб плиты вкладыша с учётом постановки ребер жёсткости между плитами. Рассматриваем полосу плиты вкладыша шириной 1 см как двухпролётную балку с и пролётом (см.рисунок 2.7).

Максимальный изгибающий момент:

.

Напряжение изгиба

.

Запас прочности: .

Рассчитываем узловой болт, к которому крепятся раскосы, на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах, которую определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 2.1 при действии на ферму снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта, выбираем усилия: ,

где – для такого же сочетания усилий, как и для Д₂.

Тогда ,

где -угол между раскосами Д₂ и Д₃.

Изгибающий момент в узловом болте:

,

где – эксцентриситет приложения усилия N_r (рисунок 2.7).

Диаметр болта определяем по формуле:

.

С учетом сортамента (приложение 14 [5])принимаем узловой болт диаметром .

Примечание: в узлах верхнего пояса для восприятия монтажных усилий ставим симметричные деревянные накладки. Суммарная площадь поперечного сечения накладок в местах ослабления должна быть не менее площади поперечного сечения верхнего пояса фермы.

 

 

Нижний промежуточный узел

 

В узле нижнего пояса фермы(рисунок 2.8) уголки прерываются и перекрываются пластинами. В центре пластины просверлено отверстие для узлового болта. Исходя из условия размещения сварных швов, прикрепляющих уголки к пластинам и условия размещения узлового болта, ширину пластин назначаем 11.0 см.

Из условия прочности на растяжение стальной передаточной пластины, ослабленной отверстием под узловой болт, найдем её толщину:

(предварительно принятый диаметр под узловой болт);

(таблица 3.1);

Из условия возможности выполнения принятых ранее сварных швов в соответствии с п12.8(5) принимаем . Однако в таком случае суммарная ширина составит 110 мм, что на 5 мм меньше ширины раскосов. Поэтому окончательно назначаем .

Передаточные пластины соединяются с уголками с нижнего пояса сварными швами такой же длины, как и в опорном узле.

Диаметр болта определяем из условия его изгиба от максимальной силы, выбранной из разности усилий в смежных панелях нижнего пояса и равнодействующей усилий в раскосах.

Максимальная разность усилий в смежных панелях нижнего пояса возникает при постоянной нагрузке и односторонней снеговой нагрузке, распределенной по треугольнику:

(см. таблицу 2.1)

1 – раскос; 2 – нижний пояс фермы (2∟ 75x50х5); 3 – узловой болт Æ16 мм, l=170 мм; 4 – передаточная пластина 340´110´8 мм; 5 – пластинка-наконечник 390´100´8 мм; 6 – болт Æ10 мм, l=280 мм; 7 – болт Æ10 мм, l=280 мм; 8 – гвоздь Æ5 мм; 9 – подкладка 120´100´8 мм;

Рисунок 2.8 - Нижний промежуточный узел фермы

 

Равнодействующую усилий в раскосах определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 2.1 выбираем при действии на ферму постоянной нагрузки и снеговой нагрузки, распределенной по треугольнику на половине пролета усилия .

Тогда

Где - угол между .

Изгибающий момент в узловом болте

Где е=0,8+0,4=1.2см – эксцентриситет приложения усилия (рисунок 8).

Диаметр болта определяем по формуле:

.

Принимаем узловой болт диаметром d =1.6см.

Прочность на растяжение стальных пластинок-наконечников, ослабленных отверстиями под болты и гвозди, проверялись в п.3.1.4.2.1.

 

3. Статический расчет поперечной рамы и подбор сечения колонны

По исходным п. 1 и 2 подобрать сечение клееной колонны из древесины лиственницы 2-го сорта и законструировать ее сопря­жение с фундаментом. Высота до низа фермы Н=7.5 м. Здание проектируется для типа местности "В" в V ветровом районе.