Конструирование сварного вкладыша и подбор диаметра узлового болта
В узлах верхнего пояса ставим сварные вкладыши, предназначенные для передачи усилий в блоках пояса и крепления раскосов (рисунок 3.4). Площадь поверхностей плит вкладыша, соприкасающихся с торцами блоков верхнего пояса: . Толщина плит вкладыша 0,8 см. Поскольку размеры поверхностей плит вкладыша такие же, как и упорной плиты в опорном узле, напряжения смятия не проверяем.
Рисунок 3.4 - Сварной вкладыш конькового узла
Проверяем прочность на изгиб плиты вкладыша с учётом постановки ребер жёсткости между плитами. Рассматриваем полосу плиты вкладыша шириной 1 см как двухпролётную балку с и пролётом (см. рисунок 3.4).
Максимальный изгибающий момент:
.
Напряжение изгиба:
Рассчитываем узловой болт, к которому крепятся раскосы, на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах, которую определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 3.1 при действии на ферму снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта, выбираем усилия: , ,
где – для такого же сочетания усилий, как и для Д2.
Тогда ,
где - угол между раскосами Д2 и Д3.
Изгибающий момент в узловом болте:
,
где – эксцентриситет приложения усилия Nr
Диаметр болта определяем по формуле:
.
С учетом сортамента (приложение 14 [7]) принимаем узловой болт диаметром .
Нижний промежуточный узел
В узле нижнего пояса фермы (рисунок 3.5) швеллеры прерываются и перекрывается пластинами. В центре пластины просверлено отверстие для узлового болта. Исходя из условия размещения сварных швов, прикрепляющих уголки к пластине и условия размещения узлового болта, ширину пластины назначаем 10 см.
Из условия прочности на растяжение стальной передаточной пластины, ослабленной отверстием под узловой болт, найдем её толщину:
(предварительно принятый диаметр под узловой болт);
Из условия возможности выполнения принятых ранее сварных швов в соответствии с п. 12.8[5] принимаем .
1 – раскос; 2 – нижний пояс фермы (2∟50х5); 3 – узловой болт Æ14 мм, l=170 мм; 4 – передаточная пластина 340´100´8 мм; 5 – пластинки-наконечники 360´60´8 мм; 6 – болт Æ10 мм, l=170 мм; 7 – болт Æ10 мм, l=170 мм; 8- гвоздь Æ5 мм;
9 – подкладка 120´60´8 мм.
Рисунок 3.5 - Нижний промежуточный узел фермы
Передаточные пластины соединяются со швеллерами нижнего пояса сварными швами такой же длины, как и в опорном узле.
Диаметр болта определяем из условия его изгиба от максимальной силы, выбранной из разности усилий в смежных панелях нижнего пояса и равнодействующей усилий в раскосах.
Максимальная разность усилий в смежных панелях нижнего пояса возникает при постоянной нагрузке и односторонней снеговой нагрузке, распределённой по треугольнику:
(см. таблицу 2.1).
Равнодействующую усилий в раскосах определяем аналитически по теореме косинусов. Из таблицы 2.1 выбираем при действии на ферму постоянной нагрузки и снеговой нагрузки, распределённой по треугольнику на половине пролёта усилия:
, ,
Тогда ,
где - угол между раскосами Д1 и Д2.
Изгибающий момент в узловом болте:
,
где – эксцентриситет приложения усилия Nr.
Диаметр болта определяем по формуле:
.
Принимаем узловой болт диаметром .
Прочность на растяжение стальных пластинок-наконечников, ослабленных отверстиями под болты, проверялись в п. 3.2.1.