Рис. 6. Опорный узел фермы

Опорная пластина

Размеры опорной пластины в плане определяются из следующих геометрических и конструктивных представлений:

ширина пластины bп (размер из плоскости) принимается с учетом необходимости фланцевых выступов (за габариты верхнего пояса) при размещении крепежных (по отношению колонне) болтов. Задавшись диаметром этих болтов d = 20 мм и, учитывая размеры стандартных шайб: bш= 4d = 8 см, определяется ширина выступов: ba = 4d + 0.5d = 8 +1.0 = 9.0 см и ширина опорной пластины: bn = bn + 2ba = 17.5 + 2 ∙ 9.0 = 35.5 см, длина опорной пластины и размеры ее отдельных участков определяются из геометрических построений с учетом центрирования всех несущих элементов узлового сопряжения и расчетным обеспечением прочности древесины в оголовке колонны при торцевом смятии под действием продольной силы в колонне.

Принята длина опорной пластины: Ln = 15 см.

 – опорная реакция стропильной фермы с учетом карнизов здания. Определение изгибающих моментов для полосы единичной ширины каждой из пластин на отдельных участках:

·        участок 1:

·        участок 2: изгибающий момент определяется из расчета консоли с расчетным вылетом: lк = 9.0 см.

На третьем участке контактные напряжения существенно меньше по величине и, поэтому, не учитываются при расчете пластины на поперечный изгиб. Необходимая толщина опорной пластины:

Принимаем толщину пластины tп=1.6 см.

Ребра жесткости, фасонки

Определение геометрических размеров и формы боковых накладных фасонок (с учетом положения фиксирующих болтов по отношению к составляющим элементам). Толщина ребер жесткости и фасонок принимается конструктивно: t = 5 мм.

Сварные швы

При принятой толщине фасонок и полок проката углового профиля определяется высота сварных швов: hш = 6 мм. Определение длинны сварных швов: соединение уголков нижнего пояса при усилии: N =341.121 кН:

Соединение ребер жесткости с диафрагмой и опорной пластиной при N =341.121  кН:

Длинна сварных швов с каждой стороны каждого из ребер жесткости, с одной стороны фасонок:

3.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу

Расчетные усилия: N = 75.885 кН – для площадки смятия; скатная составляющая (для расчета болтов):Т = N sina = 75.885* sin 18.4330 =23.994 kН.

Расчет опорной стойки

Усилия сжатия: N =75.885 kН передается на древесину верхнего пояса посредством «торцевого упора» через опорную диафрагму. Угол смятия древесины верхнего пояса: a = 900–18.4330 =71.567 Расчетное сопротивление древесины смятию:

Rсмa = 0.400 кН/см2 – расчетное сопротивление местному смятию под шайбами под углом 90°
к волокнам древесины.

Требуемая площадь смятия:

Длина площадки смятия (при bсм = bп = 17.5 см):

Принимаем lт = 9.5 см. Толщина опорной диафрагмы принимается по конструктивным соображениям: tт = 5 мм.

Рис. 7. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу

Расчет стержневых нагелей

Предварительное значение диаметра стержневых нагелей: d=20 мм. Расчетная несущая способность на один срез нагеля при действия усилия под углом: aс =71.567 (ka=0.6):

по условиям смятия: Тсм = 0.5 bn d ka = 0.5 ∙ 17.5 ∙ 2 ∙ 0.6 = 10.500 kН;

-       по условия изгиба:

Требуемое количество нагельных болтов (ns = 2):

Принимаем 2Æ20. Для обеспечения необходимой жесткости узла из плоскости фермы используются деревянные накладки сечением 50х15 см, с закреплением их с элементами верхнего пояса с помощью болтов диаметром 20 мм.

3.6.3. Коньковый узел фермы

Конструирование и расчет вкладыша

Толщина диафрагмы: tд = 1 cм, ребер жесткости: tp = 0.5 см.

Расчет центрового болта

Усилие N4-5 = 136.231 kН, ns = 2 – число срезов. Требуемый диаметр центрового болта:

Принимаем центровой болт Æ26 мм.

Толщина крайних (рабочих) ребер вкладыша определяется из расчета болтового соединения на смятие под действием равнодействующей усилий:

Толщина крайних ребер вкладыша: tр = 1 см, промежуточных: t = 0.5 см.

Конструирование и расчет фасонок

Толщина фасонок, примыкающих к узлу растянутых раскосов 3-4, 4-5 определяется из расчета на смятие отверстий для центрового болта под действием усилия: N4-5 = 136.231 Н:

Рис. 8. Коньковый узел фермы

Принята толщина фасонок: tф = 1 см. Ширина фасонок определяется из расчета на растяжение с учетом ослабления отверстием под центровой болт Æ26 мм:

По конструктивным соображениям (из условия обеспечения требуемых расстояний от болта до краев металлических пластин):

Расчет сварных швов

Длина сварных швов (два шва на каждой фасонке) при соединении арматурных стержней и фасонок элементов раскосной решетки:

Принята длина каждого из указанных швов: lш = 5.60 cм.

3.6.4. Промежуточный узел по нижнему поясу

Расчет торцевого опирания стойки 2 – 6:

Расчетное усилие: N = 75.885 kН. Определение напряжения смятия (при размерах опорной пластины в плане (17.5 х 9.5):

Для уменьшения изгибающего момента в опорной пластине, с внутренней стороны вводим два уголка, сваренных с опорной пластиной, накладкой и дополнительным ребром жесткости. Ширина свободного, неподкрепленного полками, участка определяется размером:

а = bn – 2by = 17.5 –2*7 = 3.50 cм

Принимая одно ребро жесткости получаем, что «глубина» участка b = 5 cм:

Требуемая толщина опорной пластины:

Конструктивно принимаем толщину опорной пластины: tn = 5 мм, толщина дополнительного ребра жесткости: tр = 5 мм.

Рис. 9. Промежуточный узел по нижнему поясу

4. Проектирование колонны

Колонны проектируемого сооружения в статическом плане являются составной частью его рамного поперечника, и, поэтому, усилия в колонне определяются лишь в результате расчета статически неопределимой конструктивной системы.

Рис. 10. Расчетная схема колонны

4.1. Сбор нагрузок

Интенсивность вертикальных нагрузок от массы покрытия конструкций и фермы определяются, используя данные таблицы 3.

Таблица 6. Сбор нагрузок на колонну

Нормативная масса колонны, длиной: Нк = 400 cм и поперечным сечением: bкhк = 15х15 cм составляет: Gк = 0.515 кН; g = 500 кг/м3 – удельный вес древесины. Грузовая ширина – с учетом карнизных участков покрытия: (17.0 + 0.6)/2 = 8.80 м

Определение ветровой нагрузки по [2, форм. 6]:

wi = gf ωо k ci ℓк, где:

gf = 1.4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке [2, п. 6. 11];

ωо = 0.230 кН/м2 – нормативный скоростной напор ветра для г. Н.Новгород по [2, табл. 5, прил. 5];

k = 0.65 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте до 5 м;

сi – аэродинамический коэффициент [2, прил. 4];

ℓк = 6.0 м – шаг колонн по заданию.

Таблица 7. Ветровые нагрузки на колонну

Учитывая приблизительное равенство коэффициентов се1 и се2 по покрытию, влиянием горизонтальных составляющих ветровой нагрузки пренебрегаем.

4.2. Определение изгибающих моментов в колоннах

Нормальная жесткость ригеля EIр принимается бесконечно большой. Определение значений неизвестных усилий, приложенных в направлениях продольной оси ригеля от ветрового давления:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5