Расчет и конструирование узлов фермы. Опорный узел (узел 1)

Конструированию и расчету подлежат: опорная торцевая диафрагма, опорная пластина, ребра жесткости, сварные швы

Опорная торцевая диафрагма

Ширина опорной торцевой диафрагмы равна ширине верхнего пояса: bд = bn = 16 (см), высота диафрагмы: hд = 10 (см)

Толщина торцевой диафрагмы определяется из расчета отдельных ее участков на поперечный изгиб под действием равномерно распределенной нагрузки, величина которой на единичную ширину пластинки численно равна контактным напряжениям сжатия в верхнем поясе фермы:

Максимальный изгибающий момент на единичную полосу торцевой диафрагмы, как пластинки, опертой по трем сторонам (принято два ребра жесткости), с соотношением размеров bд /aд = 9/ 5 = 1,8, при котором численный коэф-нт b = 0,094:

Mmax = b a2 q = 0,094 * 52 * 1,49 = 3,50 (кН/см)

Требуемая толщина торцевой диафрагмы:

Принимаем толщину опорной диафрагмы: tд = 10 (мм).

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, определяется ширина выступов: ba = 4d + 0,5d = 4 * 2 + 0,5 * 2 = 9 (см) и ширина опорной пластины: bn = bn + 2ba = 34 (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).

Nк = (Lф / 2 + 0,3) q = (7,4 + 0,3)* 9,94 = 76,54 (кН) – опорная реакция стропильной фермы с учетом карнизов здания. Определение изгибающих моментов для полосы единичной ширины каждой из пластин на отдельных участках:

- участок 1: b / a = 9 / 5 = 1,8 Þ b = 0,13

- участок 2: b / a = 6 / 15 = 0,4 < 0,5 (изгибающий момент определяется из расчета консоли с расчетным вылетом: lк = 5 (см)

>0,520

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 (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 = 0,5 (см).

Сварные швы

При принятой толщине фасонок и полок проката углового профиля определяется высота сварных швов: hш = 0,6 (см). Определение длины сварных швов:

– соединение уголков нижнего пояса при усилии: N = 235,49 (кН):

Длина сварных швов у обушка: lшо=0,7lш +2=0,7 * 15,57+2=12,90=13 (см);

у пера: lшт = 0,3*15,57+2=6,67=7 (см)

– соединение ребер жесткости с диафрагмой и опорной пластиной при

N = 250,98 (кН):

Длина сварных швов с каждой стороны каждого из ребер жесткости с одной стороны фасонок: lшi = (lш / 6) + 2 = (33,20/ 6) + 2 = 7,53=8 (см)