Подбор сечения элементов фермы.

Верхний пояс. Верхний пояс принимаем из неразрезного клееного бруса прямоугольного сечения. Опирание концов бруса в узлах выполняем с эксцентриситетом е = 4 см.

Назначаем сечение бруса b ´ h = 754 ´ 297 мм (для изготовления взяты доски 170 ´ 40 мм, после фрезерования доски будут иметь размер 154 ´ 33 мм).

Проверяем сечение на прочность и устойчивость на сжатие с изгибом.

Находим изгибающие моменты в верхнем поясе (рис. 5):

в узлах В и Д:

в узле Г:

по середине панели:

Гибкость пояса в плоскости действия изгибающего момента

Рис. 5. Расчетная схема и эпюра моментов для верхнего пояса

,

где r = 0,289 × 29,7 = 8,58 см.

Площадь сечения F_бр = 15,4 × 29,7 = 457,38 см²

С учетом ослабления одним горизонтально – расположенным болтом d = 16 мм, F = 432,74 см²

Момент сопротивления

С учетом ослабления одним горизонтально – расположенным болтом W_нт = 2257,46 см³

Проверяем устойчивость:

Проверку пояса из плоскости фермы не производим, т.к. он закреплен от потери устойчивости панелями покрытия.

Нижний пояс. Сечение пояса проектируем из двух равнобоких уголков. Требуемая площадь сечения:

где R_у – расчетное сопротивление стали С235 для фасонного проката с толщиной до 20 мм.

Принимаем 2 Ð 50 ´ 5, F = 2 × 4,8 = 9,6 см².

Раскосы. Сечение центрально сжатых опорных раскосов АВ принимаем из клееных брусьев b ´ h = 154 ´ 165 мм(из досок 170 ´ 40 мм, после фрезерования – 154 ´ 33 мм), F = 254,1 см² и проверяем на продольный изгиб при гибкости стержня:

и

Проверка устойчивости раскоса:

Сечение раскосов ДЕ и ДЕ¢, в которых могут быть знакопеременные усилия, принимаем из клееных брусьев b ´ h = 154 ´ 132 мм(из досок 150 ´ 40 мм, после фрезерования – 134 ´ 33 мм), F = 203,28 см².

Проверяем сечение на продольный изгиб при

и

Прочность раскоса на растяжение не проверяем, т.к. она очевидна.

Растянутый раскос ВЕ принимаем из двух уголков 50 ´ 5, F = 2 × 4,8 = 9,6 см².

Проверка прочности:

Стойки принимаем из клееных брусьев b ´ h = 99 ´ 154 мм (из досок 170 ´ 40 мм, после фрезерования – 154 ´ 33 мм), F = 152,46 см³.

Проверяем сечение на продольный изгиб при:

и

Конструирование и расчет узловых сопряжений.

Опорный узел (рис. 6). Деревянная стойка и опорный раскос упираются в сварной башмак. Размеры опорной плиты назначаем конструктивно: 150 ´ 290 мм, F = 435 см².

Рис. 6. Опорный узел

а – общий вид; б – схема к расчету опорной плиты; в – схема к расчету упора раскоса

Напряжение смятия под опорной плитой:

,

где - опорная реакция фермы.

Толщину опорной плиты определяем из расчета ее на изгиб. Изгибающие моменты в плите (для полосы шириной 1 см):

- в пролете с учетом разгружающего влияния опорной стойки:

;

- на консольном участке:

Требуемую толщину плиты для каждого участка (с учетом пластичности) находим по формуле:

;

- для среднего участка плиты:

;

- для консольного участка:

Толщину плиты принимаем 8 мм, с учетом работы на изгиб на консольном участке полки уголка нижнего пояса толщиной 5 мм.

Наклонную упорную стальную плиту башмака укрепляем ребрами жесткости из полосы 50 ´ 6 мм. Размеры упорной плиты принимаем в соответствии с сечением опорного раскоса 154 ´ 165 мм.

Напряжение под упором раскоса определяется по формуле:

Изгибающие моменты в плите шириной 1 см (рис. 6, в):

- на консольном участке:

;

- на средних участках:

Требуемая толщина плиты (с учетом пластичности):

Принимаем толщину упорной плиты t = 8 мм.

Проверяем прочность плиты на изгиб в перпендикулярном направлении, рассчитывая как балку таврового сечения пролетом 15,4 см, шириной 6 см, с ребром 5 ´ 0,6 см (см. 6, в, заштрихованная часть).

Изгибающий момент в заданном направлении:

Требуемый момент сопротивления балки (с учетом пластичности):

Для принятого сечения расстояние от центра тяжести до наиболее удаленного волокна 4,53 см, момент инерции 22,5 см⁴ и момент сопротивления:

, что больше требуемого.

Узел В. Элементы, сходящиеся в узле, соединяются при помощи металлической вставки (см. рис.7). Верхний пояс упирается в стальной лист толщиной 8 мм, усиленный ребрами жесткости. Расчет прочности аналогичен проверке соответствующей детали опорного узла.

Усилие от опорного раскоса передается на узловую вставку посредством двух уголков 50 ´ 5. Прочность уголков достаточна, т.к. усилие в опорном раскосе меньше усилия в нижнем поясе, составленном из тех же уголков.

Длину сварных швов, прикрепляющих уголки к фасонкам вставки, назначаем: у пера - 130 мм, у обушка – 120 мм. Катеты швов соответственно 4 и 5 мм. Проверяем прочность швов:

,

где , ;

Усилие опорного раскоса передается с деревянного бруса на уголки также при помощи сварного упора с плитой толщиной t = 8 мм и размером 130 ´ 146 мм. Проверка прочности плиты аналогична проверке упора в опорном узле.

Опорные ребра упора привариваем к уголкам сварными швами к_f = 5 мм. Плита упора приваривается к уголкам также швами к_f = 5 мм.

Проверяем прочность швов:

Уголки 50 ´ 5 растянутого раскоса привариваем к фасонкам вставки швами длиной у пера 50 мм и у обушка – 80 мм. Катеты швов соответственно 4 и 5 мм.

Проверяем прочность швов:

Конструкции узлов фермы показаны на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид фермы и конструкция узлов

Поиск по сайту: