4. Расчет и конструирование узлов фермы

4.1 Опорный узел

Опорный узел выполняется в виде сварного башмака, состоящего из опорного листа, двух фасонок и диафрагмы между ними. Верхний пояс упирается в швеллер и крепиться к фасонкам болтами, а нижний – сварными швами. Конструктивно толщину фасонок принимаем 8 мм.

В узле швеллер работает как балка на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой от торцевой поверхности верхнего пояса.

Усилия, действующие в узле равны соответственно: N₁ = 81390 кг, N₂ = 78940 кг.

Определяем длину швов для прикрепления одного уголка нижнего пояса к фасонке:

где β_f = 0,9 – коэффициент, зависящий от толщины элемента при полуавтомат. сварке;

k_f = 0,6 – катет сварного шва;

R_wf = 0,55∙4200/1,025 = 2253,66 кг/см² – расчетное сопротивление по металлу шва.

Принимаем длину шва:

– по обушку:

– по перу:

Определяем длину шва для прикрепления упорного швеллера к фасонкам:

Конструктивно принимаем упорный швеллер №40 с полкой 11,5 см, равный ширине верхнего пояса.

Фактическая длина швов по внутренней стороне стенки и по наружным сторонам полок равна:

Проверяем упорный швеллер из условия смятия торца в месте упора верхнего пояса:

где b = 13,5 см – ширина верхнего пояса;

h = 49,5 см – высота верхнего пояса.

Горизонтальную плиту рассчитываем на изгиб под действием напряжений смятия ее основания на однопролетную балку с двумя консолями. Определяем геометрические размеры опорной плиты в плане из условия смятия основания:

где R_А = 22897,24 кг – опорная реакция фермы;

R_в = 110 кг/см² – расчетное сопротивление бетона класса В15.

Из условия размещения болтов принимаем свес а = 9,0 см, тогда ширина средней части:

По конструктивным соображениям с = 22,0 см, которая равна ширине верхнего пояса. Следовательно, размеры опорной плиты в плане составляют:

– Ширина:

– Длина: но конструктивным соображениям с учетом сварки плиты с фасонками увеличиваем ширину, что составляет

Определяем толщину опорной плиты из условия:

Реактивное давление основания на опорный лист составит:

– условие выполняется.

Момент в консольной части плиты:

Момент в средней части плиты

Из наибольшего изгибающего момента М = 1154,4 кг∙см определяем необходимую толщину опорной плиты:

4.2 Коньковый узел

Коньковый узел решаем лобовым упором с перекрытием стыка парными деревянными накладками толщиной равной половине верхнего пояса – 100 мм. В узле соединяются панели ГД, ДГ₁, а также крепится тяж ДК.

Крепление растянутой стойки к коньковому узлу производится при помощи шайбы. Размеры которой определяем из условия смятия древесины верхнего пояса под углом ∟ГДК=77˚42’:

где R_см90 = 40 кг/см² = 4,0 МПа – сжатие и смятие по всей площади поперек волокон;

R_др.см. = 130 кг/см² = 13 МПа – расчетное сопротивление смятию вдоль волокон.

Необходимая площадь смятия верхнего пояса фермы равна:

Шайбу проектируем квадратного сечения в плане, тогда ее ширина равна:

Толщину шайбы определяем из условия ее изгиба, для этого определим максимальный изгибающий момент, возникающий в пластине по формуле:

Толщина шайбы равна:

Окончательно принимаем шайбу с размерами 13×13×1,8 см. Металлические накладки ставим конструктивно с двух сторон размером 13×13×1,2 см. С каждой стороны стыка ставим по 3 болта Ø25 мм.