Покрытие по треугольным металлодеревянным фермам с клееным верхним поясом (стр. 5 из 6)
0.0047 м²;где Rсм =3 МПа – расчётное сопротивление дерева смятию .
С учётом отверстий для анкеров конструктивно принимаем ширину опорной плиты 150 мм и длину её 400 мм.
При этом площадь опорной плиты:
Fопф=0.15∙0.400=0.06 м² > 0.0047 м²
Толщину опорной плиты определим из условия прочности на изгиб по сечению 1-1 консольного участка.
Изгибающий момент в полосе плиты единичной ширины в сечении 1-1 определится:
6129,84 Н∙м,где
1186333 Па=1,19 МПа.Момент сопротивления полосы плиты:
Wпл=
.Из условия прочности требуемый момент сопротивления площади плиты:
Wтр=
Приравняв Wтр=Wпл получим:
0,0124 м.Принимаем толщину плиты 13 мм.
Толщина плиты определяется из условия прочности на изгиб, рассматривая полосу плиты единичной ширины.
Изгибающий момент в полоске определяется как в двухпролётной балке с пролётами а=189/2=94,5:
М=
6351,64 Н∙м,где
5687221 Па = 5,69 МПа.Толщина плиты определится по формуле:
12,6∙10-3 м=0,013 м.Принимаем толщину плиты 14 мм.
Круглые стержни панели АД привариваются к фасонкам четырьмя угловыми швами, которые должны воспринимать растягивающее усилие в нижнем поясе И1= 175460 Н.
Расчетная длина сварного шва определяется из условия на срез согласно п.11.1 [3] по двум сечениям – по металлу шва и металлу границы сплавления.
Максимальный катет шва при сварке листа и круглого стержня:
кf=1,2∙δ=1,2∙8=9,6 мм.
Принимаем кf=8 мм.
Расчётная длина шва по металлу шва определится по формуле:
=0.0384 м = 38,4 мм,где γwf=1,0 – коэффициент условий работы шва;
γс=0,95 – кэффициент условий работы узла конструкции.
Расчётная длина шва по металлу границы сплавления определится по формуле:
=0.0347 м = 34,7 мм,Принимаем длину шва 150 мм.
4.5.2. Промежуточный узел «Д» по нижнему поясу
В этом узле соединяются четыре элемента фермы: опорная и центральная панель нижнего пояса, стойка и раскос.
Сжатая стойка из клееной древесины опирается на упорный столик, расположенный между двумя стальными фасонками, приваренными к ветвям опорной панели. На концах опорной панели и на фасонках выполнены упоры и, в отверстия которых пропускаются концевые стержни (имеющие резьбу) раскоса и центральной панели нижнего пояса и закрепляются гайками и контргайками.
Толщину плиты опорного столика определим исходя из условия её работы на изгиб.
Нагрузкой на плиту является равномерное давление стойки:
σп==
= 1865946 Па = 1,87 МПа.Изгибающий момент определяется как в плите, опёртой по трём сторонам. Однако при отношении а/b < 0,5 влияние опирания на сторону «а» делается незначительным и плита рассчитывается, выделив полосу 1 см как консоль с вылетом «а» по формуле:
М= ;
В данном случае =
= 0.27 < 0.5;М =
= 2337,5 Н∙м.Толщина плиты определяется по формуле:
0,01 м,Принимаем толщину плиты 10 мм.
Ребро опорного столика рассчитывается на изгиб с учётом работы плиты.
Площадь поперечного сечения столика:
Аст=b∙δп+hр∙δр= 0.1*0.01 + 0.1*0.01 = 2∙10-3 м².
Статический момент площади поперечного сечения относительно оси х1-х1:
Sх1=δр∙hр∙(+)=0.01∙0.1∙
= 5.5∙10-5 м3.Расстояние от оси х1-х1 до центра тяжести поперечного сечения:
Z =
=0.0275 м.Момент инерции площади сечения относительно оси х-х:
Ix=
==
2.35*10-6 м4;Момент сопротивления сечения:
Wx= =
= 3.04∙10-5 м3.Изгибающий момент в столике:
М =
где q = σп∙b = 1,87∙106∙0.1 = 187000 Н/м.
М =
= 834,98 Н∙м.Напряжение в столике:
=
=27466447 Па = 27,47 МПа < Rуgс =240*0.95 = 228 МПа.Сварные швы, прикрепляющие ребро опорного столика к фасонкам, должны воспринять усилие V1= 61580Н. Расчётная длина сварного шва определяется из условия на срез
- по металлу шва:
=0.0433 м = 43,3 мм,где к = 6 мм – минимальный катет швов по таблице 38 [8].
Rwf = 200 МПа – расчетное сопротивление угловых швов по металлу шва для стали С255 и электродах Э46А
- по металлу границы сплавления:
= 0.0364 м = 36,4 мм.Привариваем ребро упорного столика к фасонкам по вертикальным плоскостям. При этом фактическая расчётная длина швов определится:
4∙(100–10) = 360 мм > 43,3 мм.
Упорная плита столика приваривается к ребру и фасонкам.
Сварные швы прикрепляющие упор к ветвям нижнего пояса рассчитываются на срез по усилию И2 = 135950 Н.
При кf=6 мм расчётная длина шва по металлу шва определится по формуле:
= 0.0396 м = 39,6 мм.Расчётная длина шва по металлу границы сплавления:
= 0.0358 м = 35,8 мм,Принимаем длину швов 120 мм.
Сварные швы прикрепляющие фасонки к ветвям нижнего пояса воспринимают усилие равное равнодействующей усилий в нижнем поясе:
∆И = И1‑И2 =175460 – 135950 = 39510 Н.
Принимаем, с запасом прочности, длину нижнего шва как и в опорном узле 150 мм, при кf=6 мм.
Концевой стержень центральной панели нижнего пояса фермы Д-Д` приваривается к трём ветвям шестью швами.
При кf=6 мм расчётная длина шва по металлу шва:
0.0264 м = 26,4 мм.Расчетная длина шва по металлу границы сплавления:
= 0.0239 м = 23,9мм.Принимаем длину шва 70 мм.
Концевой стержень раскоса Д-Б приваривается к двум ветвям четырьмя швами.
При кf=6 мм расчётная длина шва по металлу шва:
= 0.0218 м = 21,8 мм.Расчётная длина шва по металлу границы сплавления:
= 0.0197 м = 19,7 мм.Принимаем длину шва 70 мм.
4.5.3. Промежуточный узел верхнего пояса В
Глубина прорези от верхней кромки равна 2∙е=2∙40 = 80 мм. Соединение смежных клееных блоков пояса осуществляется при помощи деревянных накладок сечением 69´144 мм(до острожки – доска сечением 75х150), располагаемых с двух сторон и связанных конструктивно болтами Æ 14 мм.
Подбалка, поддерживающая верхний пояс в месте стыка, нижней гранью опирается на стойку, сжимающее усилие в которой V1= 34520 H.
Площадь смятия равна Fсм = 0.185∙0.104 = 0.0192 м2
Напряжение смятия:
=
= 1797917 Па = 1,8 МПа < Rсм 90∙mп = 3∙1.0 = 3,0 МПа.Принимаем сечение стойки из шести досок 32х200 (после фрезерования слоев и пакета – 185х(4х26)=185х104).
4.5.4. Коньковый узел фермы
Конструкция конькового узла (рисунок 13) предусматривает укрупненную сборку фермы перед ее монтажом из двух шпренгелей.
Стальные опорные элементы приняты конструктивно из листовой стали С255 толщиной 8 мм.
Каждая ветвь раскоса приваривается двумя швами длиной по 70 мм при Кf = 6 мм.