Опорный узел

В опорном узле верхний пояс упирается в плиту (упорная плита) с рёбрами жёсткости, приваренную к вертикальным фасонкам сварного башмака. Снизу фасонки приварены к опорной плите.

Определяем площадь опирания торца верхнего пояса на упорную плиту башмака из условия смятия под действием сжимающей силы N_d=_______ кН:

А_оп=N_d/f_cm,0,d=_____________=________ см²,

где f_cm,0,d=f_cm,0,d´k_х´k_mod/g_n=______________=______МПа=______ кН/cм²,

здесь f_cm,0,d=15 МПа – расчетное сопротивление пихты смятию вдоль волокон для 2-го сорта для элементов прямоугольного сечения шириной св. 0,13 м при высоте сечения от 0,11 до 0,5 м (табл. 6.5 [1]).

Приняв ширину плиты равной ширине верхнего пояса находим длину плиты:l_п=А_оп/b_п=__________=_____ см. Принимаем l_п=2´h/3=_______=____ см.

Тогда: s_cm,0,d=_____________=____ кН/cм²<f_cm,0,d=_______ кН/cм².

Проверяем местную прочность на изгиб упорной плиты. 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 149 мм в свету для того, чтобы между ними могли разместиться два равнобоких уголка нижнего пояса.

Расчёт ведём по формулам теории упругости, приведенным в [6]. Расчётные пролёты опёртой по четырём сторонам плиты: a=_______=____ см, b=_________=____см.

При b/a=________=_______ согласно табл. 4.5 [6] a=_______.

Изгибающий момент в такой плите:

M_п=a´s_cm,0,d´a²=____________=_______кН´см.

Крайние участки упорной плиты рассмотрим как консоли.

Расчёт ведём для полосы шириной 1 см.

При с= см – М_к=s_cm,0,d´с²/2=___________=____ кН´см.

По наибольшему из найденных для двух участков плиты изгибающих моментов определяем требуемую толщину плиты по формуле (4.13) [6]:

t_пл,у³= ________________________ =___ см,

где R_y=240 МПа=24,0 кН/см² – расчетное сопротивление при изгибе стали класса С245 толщиной от 2 до 20 мм (табл. 51* [5]).

Принимаем t_пл,у=___ мм.

Проверяем общую прочность упорной плиты на изгиб. Расчёт ведём приближенно как расчёт балок таврового сечения пролётом, равным расстоянию между осями вертикальных фасонокl=_______=____ см.

Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты: N=O₁/2=_________=_______кН,

где O₁=_______ кН – максимальное сжимающее усилие в опорной панели верхнего пояса (табл. 2).

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 16,5 см:

q=_____________=______ кН/см.

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

М=____________________________=___________ кН´см.

По рис. 4 определяем момент сопротивления заштрихованной части сечения:

S_x=______________________________=_____ см³,

А=________________=______ см²,

y=S_x/А=___________=_______см,

I_x=_______________________________________________=______см⁴,

W_min=I_x/y=__________= ________ см³.

s=_____________=________кН/см²=________МПа<R_y´g_c/g_n=________=____МПа

______________________=______% 15%

Рисунок. 4. Упорная плита башмака с ребрами жёсткости

Рассчитываем опорную плиту. Полагаем, что опорная плита башмака опирается на брус из такой же древесины, что и ферма.

Длину опорной плиты l_пл принимаем исходя из конструктивных требований (табл. 39 [5]) не менее значения:

l_пл,min=2´(b_уг+d_ф+2´1,5´d_от)=_________________=______ см,

где b_уг=6,0 см – ширина полки уголка нижнего пояса;

d_ф=0,8 см – толщина вертикальнойфасонки;

d_от=1,3 см – предварительной принятый диаметр отверстия под болт, крепящий ферму к колонне.

Принимаем длину опорной плиты l_пл=___ см.

Максимальная опорная реакция фермы F_А=0,5´G_d´l+0,229´Q_d,D´l=_____________________________=_______кН.

Требуемая ширина опорной плиты будет равна:

b_тр=F_a/(f_cm,90´l_п)=_____________________=_________ см.

Принимаем размеры опорной плиты b_пл´l_пл=_______ см.

Напряжения смятия под опорной плитой:

s_cm,90,d=______________=________ кН/см²=______ МПа f_cm,90,d´k_х´k_mod/g_n=_________________=_____МПа,

s_cm,90,d< f_cm,90,d´k_х´k_mod/g_n

f_cm,90,d=3 МПа – расчетное сопротивление пихты 2-го сорта местному смятию поперёк волокон в узловых примыканиях элементов (табл. 6.4[1]).

Запас прочности ________________=_____% 15%

Толщину опорной плиты находим из условия изгиба:

— консольного участка М_к=s_cm,90,d´с²/2=_____________=______ кН´см;

— среднего участка M_п=s_cm,90,d´a²/8=______________=_______ кН´см,

где: с=см – вылет консоли;

а=см – пролёт среднего участка.

При ширине расчётной полосы в 1 см находим толщину плиту:

t_пл,оп³; _______________________=_____ см. Принимаем t_пл,оп=___ мм.

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 R_wf=215 МПа (табл. 56 [5]).

В соответствии с табл. 38* [5] принимаем по обушку катет шва k_f,о=7 мм, а по перу k_f,п=6 мм.

Для выбранных катетов швов при полуавтоматической сварке b_f=0,9 и b_z=1,05 (табл. 34* [5]).

Для стали класса С245 R_un=370 МПа (табл. 51* [5]) и соответственно R_wz=0,45´R_un=___________=______ МПа.

Т.к. R_wz´b_z=__________=_____ МПа <R_wf´b_f=_______=____ МПа расчёт ведём по металлу границы сплавления.

Тогда, с учётом распределения усилия в первой панели нижнего пояса по перу и обушку (табл. 5.6 [6]), требуемые расчётные длины швов составят:

по перу

l_w,п=0,32´И₁´g_n/(R_wz´b_z´k_f,п´g_с)=___________________________=______ см;

по обушку

l_w,о=0,68´И₁´g_n/(R_wz´b_z´k_f,о´g_с)=________________________=_______ см.

В соответствии с пп. 11.2*, 12.8 [5] принимаем по перу сварной шов 5 см, а по обушку 10см.

Рисунок 5. Опорный узел фермы

1-опорная плита; 2-вертикальные фасонки сварного башмака; 3-упорная плита; 4-рёбра жёсткости упорной плиты; 5-болт Æ14 мм, l=185 мм; 6-накладки для соединения башмака с верхним поясом; 7-верхний пояс фермы; 8-нижний пояс фермы (2Ð60´5); 9-соединительная прокладка Ð60´5, l=120мм.