Расчет и конструирование узловых соединений

Опорный узел.

Расчетные усилия: О = 31020,50 кгс, V₁ = 29453,14 кгс, R = 13061,26 кгс.

Требуемая длина горизонтальной площадки опирания из условия смятия обвязочного бруса поперек волокон при

R =18(1+8/(20+1,2)) = 24,6 кгс/см² определяется по формуле

см; принимаем l =28 см. Так как обвязочную балку с такой шириной изготовить затруднительно, предусматриваем опирание фермы на обвязочную балку через стальную пластину.

13061,26/(х·24,6) = 20.

х = 26,54 см. Принимаем размеры стальной пластины 200х280 мм. Толщина пластины принимаем равной 10 мм.

Для создания горизонтальной опорной площадки используем по­душку сечением 200х340 мм длиной 650 мм со стеской горизонтальной площадки 200 мм. Подушка врезается в брус верхнего пояса на глубину 140 мм, что обеспечивает требуемый эксцентриситет е = (34/2-14)+14/2 = 10 см и достаточную площадь смятия торца 14 см > h = 13,3 см.

Проверяем длину подушки по скалыванию вдоль ее длины

64,63 см < 65 см.

Подушка крепится к брусу двумя парами болтов d = 20 мм.

Нижний пояс присоединяется к опорному узлу траверсой, сварен­ной из швеллера № 10 со стенкой, усиленной листом толщиной 10 мм, и листа размером 20х160 мм. Ширина листа обеспечивает требуемый размер высоты площадки смятия торца верхнего пояса (подушки), равный h = 13,3 см. Траверса рассчитывается на изгиб с расчетным пролетом, равным расстоянию между ветвями нижнего пояса l _тр = 20+2 (3,8 + 1,4) = 30,4 см.

Расчетный момент

M = 150211,01 кгс·см.

Геометрические характеристики сечения (рис. 6): площадь сечения

F= 10 + 10,9 + 32 = 52,9 см²;

Положение центра тяжести

z = S/F = (20,9·5,1)/52,9 см;

момент инерции сечения

I = 22,4 + 20,9·2,98 +32·2,02 = 337,4 см (22,4 - момент инерции швеллера с листом);

Минимальный момент сопротивления

W = I/(h-z) = 337,4/(6,6 – 2,02) = 73,8 см .

Нормальные напряжения

σ = М /W = 150211,01/73,8 = 2035,38 кгс/см² < 2100 кгс/см².

Проверяем на изгиб лист траверсы при давлении от усилия в нижнем поясе g = 92,04 кгс/см, где 16 см – длина листа траверсы.

Изгибающий момент для полосы среднего участка шириной 1 см при пролете 10 см и защемленных концах

М = g l /12 = 92,04·10 / 12 = 767 кгс·см;

то же для консольного участка вылетом l = 3 см

М = g l /2 = 92,04·3 / 2 = 414,18 кгс·см.

Требуемая толщина плиты

= 1,48 см. Принимаем 2 см.

Рассчитываем сварные швы для крепления швеллера к листу. Длина траверсы 40 см. Требуемая высота шва

h = 0,35 см;

принимаем швы максимально возможной высоты l = 5 мм.

Крепление фермы к обвязочному брусу производится болтами d = 20 мм с помощью уголков 90x8 мм.

Узел нижнего пояса (рис. 7). Расчетные усилия: V₁= 29453,14 кгс, V₂ = 12 900 кгс, D ₁= 6204,10 кгс, D ₂= 8946,97 кгс. Фасонки в узле выполнены из листовой стали δ = 10 мм с отверстиями для то­ченых валиков. Элементы нижнего пояса и раскос крепятся в узле с помощью петель, диаметры которых рассчитаны выше. Расчетный пролет валиков l_В = 3,4 + δ = 4,4 см. Расчетный момент в валиках для крепления горизонтальных тяжей (по максимальному усилию)

M = V₁· l_В /4 = 29453,14·4,4 / 4 =32398,45 кгс·см.

Требуемый диаметр валиков

d_B = 5,36 см; принимаем d_B = 54 мм.

Проверяем принятый диаметр валика

на срез

R = 1300 кгс/см²;

на смятие фасонки

R = 3200 кгс/см².

Аналогично подбираем валик для крепления раскоса.

l_В = 2,0 + δ = 3,0 см

M = D₂· l_В /4 = 8946,97·3 / 4 =6710,23 кгс·см.

d_B = 3,17 см; принимаем d_B = 32 мм.

Проверка:

на срез

R = 1300 кгс/см²;

на смятие фасонки

R = 3200 кгс/см².

Наименьшая ширина фасонок в месте ослабления отверстиями b = d_B + =5,4 + 12,41 см.

Принимаем по конструктивным соображениям

b_ф = 2 • 1,5 • d_B = 3 • 5,4 = 17 см > b

Минимальная длина сварных швов h = 8 мм для крепления петель к тяжам из двух круглых стержней

l = 8,76 см. Принимаем l = 10 см.

Так как в стойке возникают только сжимающие усилия, упираем ее в уголок 125х90х8 мм, приваренный к фасонкам, и крепим двумя болтами d = 14 мм.