Расчет и конструирование узловых соединений - Проектирование зданий с несущими и ограждающими конструкциями на основе древесины

Опорный узел

Опорный узел выполняют из листовой стали марки ВСтЗкп 2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

Упорная плита

Плиту с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс фермы, рассчитывают на изгиб приближенно как однопролетную балку с поперечным сечением тавровой фермы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота опорной плиты должна составлять

Где hВ. п. - Высота сечения верхнего пояса.

Ширину опорной плиты принимают по ширине сечения верхнего пояса.

Площадь поперечного сечения:

Статический момент поперечного сечения относительно оси :

Расстояние от оси до центра тяжести сечения: ,

Момент инерции сечения относительно оси х:

Момент сопротивления:

Напряжения смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту:

Принимаем пролет упорной плиты, равным расстоянию между вертикальными листами в осях 1П=140мм. Изгибающий момент:

Напряжение изгиба в плите:

Где = 220MПa - расчетное сопротивление стали согласно табл.51 СНиП II-23-81.

Опорная плита

Горизонтальную опорную плиту рассчитываем на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.

Опорная реакция фермы (снег на всем пролете):

Площадь опорной плиты принимаем

Напряжение смятия:

Момент в консольной части плиты:

Момент в средней части плиты:

Требуемый момент сопротивления:

Необходимая толщина плиты:

принимаем толщину плиты д=10мм

Сварные швы прикрепления поясных уголков к вертикальным фасонкам в опорном узле. Усилие на шов у обушка одного уголка:

Усилие на шов у пера одного уголка:

Длина шва у обушка при :

Длина шва у пера при :

Конструктивно длина шва принята 250 и 200мм.

Сварные швы, прикрепляющие пластинки ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам. Усилие на одну пластинку:

Необходимая длина шва при :

Имеется 1Ш=2 (60+60) =240мм > 122.6мм

Вертикальная стенка металлического вкладыша имеет высоту и ширину такие же, что и упорная плита и рассчитывается на изгиб как трехпролетная неразрезная балка под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса.

Напряжение смятия торца верхнего пояса:

Изгибающий момент пластинки вкладыша шириной 10мм определяют по формуле:

(согласно п.5.22 СНиП II-23-81),

Где

L - расстояние между ребрами вкладыша.

Необходимый момент сопротивления:

Требуемая толщина стенки:

Принимаем толщину стенок вкладыша д=8 мм.

Узловой борт, передающий усилие от раскоса на вкладыш работает на изгиб:

Необходимый момент сопротивления:

Требуемый диаметр болта:

Принимаем болт d = 26 мм; F = 530 мм2. При этом напряжение смятия болта

(табл.58 СНиП II-23-81).

Напряжение среза болта: (табл.58 СНиП II-23-81).

Раскосы соединяются с верхним и нижним поясом металлическими пластинками-наконечниками сечением 10x100 мм. Металлические пластинки работают на продольный изгиб на длине, равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянной части раскоса.

Свободная длина пластинок - наконечников 10=280мм;

Гибкость пластинок-наконечников: ;

Коэффициент продольного изгиба =0,474 (табл.72 СНиП II-23-81).

Напряжение сжатия в пластинках-наконечниках:

Где 0,8 - коэффициент условия работы для >60 (табл.6 СНиП II-23-81).

Пластинку, в которую упирается деревянный раскос, рассчитывают на поперечный изгиб приближенно, как простую балку с сечением тавровой формы, так же, как и в упорной плите опорного узла.

В данном случае

Напряжение смятия торца раскоса:

Изгибающий момент:

Напряжение изгиба:

Составляющая усилия раскоса, перпендикулярная верхнему поясу, воспринимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша.

Напряжение смятия поперек волокон верхнего пояса под пластинкой вкладыша.

(см. табл.3 СНиП II-25-80).

Изгибающий момент в консоли нижней пластинки шириной 10мм:

Необходимый момент сопротивления:

Требуемая толщина пластины:

Принимаем толщину пластинки 10мм.

Средний узел нижнего пояса

В среднем узле уголки нижнего пояса соединяются пластинками сечением 10х100мм. В центре пластины находится отверстие для узлового болта. Площадь ослабленного сечения стыковой накладки:

Напряжение в стыковой накладке:

Длина шва приварки нижнего пояса к стыковым накладкам при,

1Ш=146мм>90.14мм (см. расчет опорного узла).

Прикрепление стойки к нижнему поясу

Усилие в стойке V=44.88kH. Принята стойка из круглой стали d=27мм. Крепление стойки к узловому болту происходит с помощью приваренных концевых планок сечением 10х100мм. Площадь сечения концевых планок с учетом ослабления от узлового болта:

Напряжение в планках:

Длина сварного шва при,

Конструктивно принимаем 1Ш=100мм.

Узловой болт при загружении фермы по всему пролету работает на изгиб от усилия в стойке и равнодействующих вертикальных составляющих усилий в раскосах, равных по величине усилию в стойке. Плечо сил в этом случае:

Изгибающие моменты в болте:

При нагружении фермы временной нагрузкой на половине пролета узловой болт работает на изгиб от горизонтальной составляющей усилия работающего раскоса, равной разности усилий в поясах нижнего пояса. В этом случае плечо сил:

(усилие в стойке при этом нагружении меньше, чем в предыдущем случае).

Узловая нагрузка от временной (снеговой) нагрузки:

Разность усилий:

Изгибающий момент в болте:

Необходимый момент сопротивления:

Требуемый диаметр болта:

Принимаем болт d=36мм.

Коньковый узел

В коньковом узле между концами панелей верхнего пояса установлен металлический вкладыш. Смятие торца верхнего пояса:

Металлическую стенку вкладыша рассчитывают на изгиб как консольную балку под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса. Изгибающий момент консольной части стенки вкладыша шириной 10мм: