2.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу (узел 2).

Конструкция промежуточного узла фермы по верхнему поясу показана на рис.6. Расчету подлежат: площадка смятия по торцу сжатой стойки "2-3"; болты (стержневые нагели), закрепляющие стойку от смещений в плоскости ската верхнего пояса.

Расчетные усилия: N = - 105.77кН (для площадки смятия); скатная составляющая (для расчета болтов) T =N sin18.43 =105.77 sin 18.43=30,19 кН.

Расчет упора стойки.

Усилие сжатия N = 105.77кН передаем на древесину верхнего пояса посредством "торцевого упора" (через опорную диафрагму). Угол смятия древесины верхнего пояса _с= 90 - 18.43 = 71.46.

Расчетное сопротивление древесины смятию определим из выражения:

R_см = R_смо /[1+((R_смо/R_см)- 1) sin³] = 1.5/[1+((1.5/0.4)-1)(sin71.46)³] = 0,446

Здесь R_см - расчетное сопротивление местному смятию под шайбами под углом 90⁰ к волокнам древесины; R_см = 0.4 кН/см .

Необходимая площадь смятия:

A_см > N _п / R_смо = 105.77*0.95/0.446 = 225.3 см .

Необходимая длина площадки смятия l_т (при b_cт = b_n = 16 см):

l_т > A_см / b_cм = 225.3 / 16 = 14,1 см

Принимаем l_т = 15 см= b_ст / cos 18.43 = 15.8 см.

Увеличиваем сечение стоек до 150 х 160 мм.

Расчет болтов.

Предварительно зададимся диаметром стержневых нагелей (болтов) d = 2.0см (см. выше). Расчетная несущая способность на один срез нагеля при действии усилия под углом  = 71.43 к волокнам древесины; коэффициент K_ = 0,6:

- по условиям смятия:

T_см = 0.5 cd * K_ = 0.5 * 16 * 2* 0.6 = 9,6 кН;

- по условиям изгиба:

T_изг = 2.5 d² * (K_)^0.5 = 2.5* 4 * 0.6^0.5 =7.74 кН < 9,6 кН.

Требуемое количество нагельных болтов (n_s = 2):

n > T / n_s T_min = 30,19 / 2*7.74 = 1,95

Принимаем 2 d 20. Размеры накладок и фасонок определяем из геометрических построений с учетом необходимости в сохранении требуемых размеров S₁, S₂ и S₃ при расстановке болтов в древесине и металле; ширина металлических накладок b_н > 3d = 6 см при этом толщину накладок, фасонок принимаем равной t = 0.5 см по конструктивным соображениям.

2.6.3. Коньковый узел фермы (узел 4)

Конструкция узла показана на рис. 7. Расчету и конструированию подлежат: вкладыш узлового сопряжения элементов верхнего пояса; центровой болт; листовые фасонки растянутых раскосов; сварные швы.

Расчетные усилия: N_вп = - 519.28 кН; N₆₃ = N₃₈ = + 202.67 кН.

Конструирование и расчет вкладыша.

Торцевые диафрагмы вкладыша (при количестве ребер жесткости n_р= 4) работают и рассчитываются аналогично диафрагмам опорного узла.

Толщину диафрагмы примем как в опорном узле t_д = 1.2 см; промежуточных ребер жесткости t_р = 0.5 см. Толщину крайних ребер определим из последующих расчетов сопряжений центрового болта (см. ниже).

Расчет центрового болта.

Требуемый диаметр центрового болта (шпильки) определим из расчета его на срез под действием равнодействующей усилий в элементах 3-6 и 3-8:

N = 2 N₃₄ sin 36.87 = 2 *202,67*sin36.87 = 221.85 кН

d > (4N _п / _с n_s R_ср )^0.5 = (4* 221,85 / 15*2 * 3.14)^0.5 = 3,06 см.

Принимаем d = 3 см.

Толщину крайних (рабочих) ребер вкладыша определим из расчета болтового соединения на смятие под действием равнодействующей усилий в элементах 3-6 и 3-8:

t_р > N _п / 2 R_см _с d = 221.85 * 0.95 /2* 43* 0.9 * 3 = 0,91 см.

Принимаем толщину крайних ребер вкладыша t_р = 1.0 см; толщину двух промежуточных ребер принимаем равной 0.5 см.