Полная версия

Главная arrow Строительство arrow КОНСТРУКЦИИ ИЗ ДЕРЕВА И ПЛАСТМАСС. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Расчет узлов фермы

Конструкции узлов показаны на рис. 6.8—6.12. Все узлы центрированы по осям элементов.

Опорный узел. Расчетные усилия в верхнем поясе Nc = 420,63 кН; в нижнем поясе Np = 361,24 кН. Опорная реакция от постоянной нагрузки:

Опорная реакция от снега по всему пролету по варианту 1:

Опорная реакция от снега по всему пролету по варианту 2:

Максимальная величина опорной реакции:

Требуемая площадь опирания верхнего пояса на плиту башмака из условия смятия торца:

Длина плиты /„= 16,69см. Принимаем /пл = 200 мм.

16,8

Плиту от местного изгиба усиливаем ребрами жесткости в количестве 3 шт. толщиной 10 мм и с шагом между ребрами 60 мм.

Опорный узел фермы

Рис. 6.8. Опорный узел фермы

Определяем толщину упорной плиты. Для этого рассчитываем участок плиты, опертый по контуру со сторонами bxa = 168 х 60 мм. 168 по 420,63-10

При отношении —— = 2,8 и а = —————= 12,51 МПа максималь- 60 16,8-20

ный момент в плите:

Тогда толщина плиты должна быть не менее:

принимаем толщину плиты 8=12 мм.

Проверяем упорную плиту с тремя подкрепляющими ребрами 10x80 мм как балку пролетом 1{ =16,8 см на изгиб. Максимальный изгибающий момент в ней равен:

Найдем для сечения плиты, изображенного на рис. 6.9, положение нейтральной оси:

Поперечное сечение упорной плиты

Рис. 6.9. Поперечное сечение упорной плиты

Момент инерции сечения относительно оси х — х:

Проверка прочности:

Прочность обеспечена.

Боковые листы башмака (щеки) принимаем толщиной б = 10 мм. Элементы башмака свариваем швами К/ = 8 мм.

Рассчитываем горизонтальную опорную плиту башмака. Ферма опирается на обвязочный брус шириной 250 мм. Опорная реакция передает на него напряжения, направленные поперек волокон древесины. Принимаем опорную плиту размером 250x350 мм и проверяем обвязочный брус на смятие под плитой поперек волокон:

где RCM90 = 3 МПа — расчетное сопротивление древесины местному смятию в опорных частях конструкции поперек волокон.

Прочность обеспечена.

Толщину плиты находим из условия изгиба:

• консольный участок

• средний участок

Тогда толщина опорной плиты равна:

Принимаем б = 20 мм.

Консольные участки плиты дополнительно усиливаем ребрами жесткости.

Длина швов, крепящих уголки нижнего пояса к башмаку, при катете шва Kj = 8 мм:

Промежуточный узел верхнего пояса (вариант 1)

Элементы решетки снабжаются стальными планками (наконечниками), прикрепленными болтами к деревянным раскосам. Планки навешиваются на центральный узловой болт, который будет воспринимать равнодействующую двух сил (Nf и Щ) и передавать ее на торцы элементов верхнего пояса под некоторым углом а к волокнам древесины.

Усилия в левом 13 (согласно рис. 6.10) и правом 14 раскосах при действии постоянной и снеговой нагрузок (2-й вариант) равны:

Равнодействующую получаем (графически): R{ =28кН;а = 34°. Из условия достаточной несущей способности болта

Промежуточный узел верхнего пояса фермы

Рис. 6.10. Промежуточный узел верхнего пояса фермы

имеем:

где Ka = 0,88 — коэффициент снижения несущей способности болта при угле ос = 34°.

Принимаем болт диаметром d = 27 мм.

Проверим несущую способность болта из условия смятия древесины пояса под углом оц = 34°:

Оставляем болт d = 27 мм.

Для крепления раскосов примем размеры стальных планок 100x8 мм. С учетом ослабления их отверстием диаметром 30 мм под болт d = 27 мм.

Площадь нетто равна:

Условие прочности:

где Nf = 33,55 кН — максимальное усилие в раскосе; 0,8 — коэффициент, учитывающий возможную перегрузку одной из пластин.

Проверим устойчивость стальных пластин. Расчетная длина пластины, равная расстоянию между центральным болтом и болтом, объединяющим пластины у торцов раскосов, составляет 300 мм. Максимальное сжимающее усилие Nc =-34,86 кН. Гибкость пластины:

Проверка устойчивости:

где Лбр = 10 • 0,8 = 8 см2; ср = 0,398 при X = 129,7.

Устойчивость обеспечена.

Пластины крепятся к деревянным раскосам болтами d = 16 мм. Несущая способность болта:

• из условия изгиба (на два среза):

• из условия смятия древесины:

Принято Ти = ГП11П =12,8 кН.

Требуемое количество болтов:

Принимаем 3 болта.

Промежуточный узел верхнего пояса (вариант 2)

Все узлы верхнего пояса выполняются с применением сварных металлических вкладышей. В зависимости от месторасположения вкладыши могут иметь коническую форму. Взаимный контакт вкладыша с деревянным элементом пояса осуществляется под углом 90° к оси панели верхнего пояса.

Один из вариантов узлов верхнего пояеа со сварными металлическими вкладышами представлен на рис. 6.11.

Требуемая площадь контакта:

Рис. 6.11. Узел верхнего пояса (вариант 2)

где N = 420,63 кН — максимальное усилие в верхнем поясе.

При ширине пояса b = 16,8 см высота вкладыша должна быть не менее:

Принимаем высоту вкладышей во всех узлах верхнего пояса 1% = 200 мм.

Вкладыши конструктивно крепим к элементам верхнего пояса болтами М16, при этом отверстия под болты принимаем овальными, т.е. увеличенными в продольном направлении. В центре сварного вкладыша делается отверстие под центровой болт, на который навешиваются стальные наконечники раскосов. Болт работает на срез и па изгиб от действия равнодействующей усилий в раскосах.

Проверяем прочность центрового болта на изгиб как для консольной балки с пролетом / = 16,8 + 2 = 18,8 см, нагруженной по концам силой Ri (равнодействующей усилий в раскосах), по формуле

Т1(1з

где M = Rl 1,58 = 28-1,5-1 = 42 кН-см; W = ——— момент сопротивления болта.

Требуемый диаметр центрового болта:

Принимаем болт диаметром 27,0 мм и проверяем его на срез:

Прочность обеспечена.

Узел но нижнему поясу (вариант 1)

Этот вариант (рис. 6.12, а), являющийся типовым, предпочтителен (с точки зрения простоты изготовления).

В таком узле раскосы своими наконечниками навешиваются на шпильку, приваренную к металлическому нижнему поясу. Усилия с раскосов передаются на шпильку, что вызывает ее работу на изгиб и на срез.

Усилия в раскосах: N2 = +33,55 кН; N$ = -34,86 кН.

Стальные накладки и болты для их крепления рассмотрены выше.

Рассчитаем узловой болт (шпильку), приваренный к уголкам нижнего пояса, на равнодействующую усилий Щ и ЛГ|. Равнодействующая усилий N% и Щ равна: R2 = 28 кН. Плечо усилия R2 относительно грани уголка С = 5 = 10 мм (толщина пластины наконечника).

Узел нижнего пояса

Рис. 6.12. Узел нижнего пояса:

а — со шпилькой (вариант 1); б — с узловыми фасонками (вариант 2); в — с усилением в месте ослабления болтом (вариант 3)

Изгибающий момент в шпильке:

откуда

Требуемый диаметр шпильки найдем из выражения

Принимаем диаметр шпильки d- 20 мм. Проверяем шпильку на срез:

Прочность обеспечена.

Шпилька приваривается к нижнему поясу с эксцентриситетом

e = — + z = — + 2,15 = 3,15см (z — расстояние от верхней кромки

уголка до центральной его оси).

Максимальный изгибающий момент, создаваемый эксцентричным примыканием шпильки в нижнем поясе:

• в первом узле

• во втором узле

Эти моменты поровну распределяются между смежными панелями нижнего пояса, т.е. изгибающий момент во второй панели равен:

а в третьей панели

Эти моменты нужно учесть при проверке прочности нижнего пояса.

Проверка прочности нижнего пояса во второй панели:

где W = 50,8 см3 — момент сопротивления двух уголков нижнего пояса.

Проверка прочности нижнего пояса в третьей панели:

Прочность обеспечена.

Узел по нижнему поясу (вариант 2)

Все элементы фермы в узле центрируются, тем самым мы избегаем появления в нижнем поясе изгибающих моментов (см. рис. 6.12 б). Однако при этом не избежать ослабления его отверстием под центровой болт. Ослабление нижнего пояса компенсируем стальными накладками 8x120 мм длиной 250 мм, привариваемыми к каждому уголку пояса в центре узла. Площадь поперечного сечения накладок значительно превышает площадь ослабления уголков центровым болтом, а именно:

Поэтому прочность пояса по ослабленному сечению с учетом дополнительных накладок можно не проверять. Центровой болт и крепление раскосов в узле в данном случае рассчитывается, как в варианте 1. Болт принимаем диаметром 20 мм.

Следует только заметить, что ширина узла в месте приваривания стальных накладок увеличилась на 2x8 = 16 мм. Для того чтобы наконечники раскосов плотно подходили к узловым накладкам, необходимо под наконечники в местах крепления их болтами к раскосам подложить металлические шайбы толщиной 8 мм.

Чтобы избежать ослабления нижнего пояса центровым болтом, узел можно выполнять с применением узловых фасонок (рис. 6.12, б).

При необходимости (а это всегда имеет место при больших пролетах ферм) выполнения стыков верхнего пояса, их желательно устраивать в узлах нижнего пояса. С этих позиций узлы по нижнему поясу целесообразно выполнять по варианту 2, тогда узел с размещением стыка нижнего пояса можно выполнять согласно рис. 6.13.

Промежуточный узел нижнего пояса

Рис. 6.13. Промежуточный узел нижнего пояса

Стыковые накладки рассчитываются на прочность как центрально растянутые элементы с учетом ослабления центровым болтом, и сварные швы проверяются на срез, на восприятие усилий 7V, и N2.

Все остальные детали узла рассчитываются аналогично рассмотренным выше.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>