Підбір перерізів елементів ферми

Верхній пояс.

Вузли верхнього поясу виконуєть лобовим упором елементів. Розрахунок елементів ведуть за схемою стиснуто – зігнутого стержня. Розрахунковий проліт приймаємо між точками закріплення l =АВ = 4,319 м. Підбір перерізу проводять за розрахунковими граничними зусиллями:

- поздовжнє зусилля N₁ = -230,45 кН;

- згинаючий момент від зовнішнього рівномірно розподіленого навантаження

кНм.

Для зменшення моменту від зовнішнього навантаження М_g вузли верхнього поясу ферми конструюють з позацентровою передачею поздовжніх зусиль з від¢ємним ексцентриситетом, завдяки чому в елементах верхнього поясу виникає розвантажуючий момент М_е = N e. Оптимальну величину ексцентриситету е знаходять із умови рівності напружень в перерізі елемента посередині і на кінцях панелі

7,8 см, де

x = 0,5 – коефіцієнт, прийнятий орієнтовно.

Приймаємо ексцентриситет у вузлах верхнього поясу однаковим і рівним е = 10 см.

Приймаємо верхній пояс з брусу шириною b = 15 см і визначаємо необхідні мінімальні розміри торцевих площадок зминання в вузлах ферми:

а) в опорному і гребеневому вузлах зминання деревини відбувається під кутом a - a₁ = 20°32¢ - 1°15¢ = 19°17¢ до напрямку волокон, де

.

см,

МПа;

;

б) в проміжному вузлі зминання деревини відбувається вздовж волокон

см,

Необхідна висота брусу верхнього поясу ферми

h_nec=h_p,max+2 е =18,35+2×7,8 = 33,95 см.

Приймаємо h = 27,5 см, оскільки це максимально можлива висота бруса за сортаментом.

Перевіряємо прийнятий переріз.

Геометричні характеристики:

А_f = A = 15 x 27,5 = 412,5 см²; W_x = 1890,63 см³.

Гнучкість елемента в площині ферми .

Розрахунковий згинаючий момент

М = М_q – M_e = M_q – N₁× е = 27,02–230,45×0,078 = 9,04 кНм.

Відносна гнучкість

Визначаємо напруження в стержні від поздовжнього зусилля:

Від згинаючого моменту:

Оскільки то перевірку міцністі і стійкісті елемента проводимо за формулою:

Перевірка виконується, міцність і стійкість бруса забезпечена.

Стиснутий розкос.

Розрахункове зусилля: N₈ = -50,04 кН

Розрахункова довжина:

l ₁ = 1,6 м.

Переріз приймаємо розмірами 150х150.

Перевіряємо переріз з умови стиску (зминання) підбалка поперек волокон над торцем стояка:

Радіуси інерції перерізу:

Максимальна гнучкість: .

Перевірку міцності виконуємо за формулою:

Площу перерізу визначаємо з врахуванням послаблень від отворів для болтів діаметром 10 мм, відстань між отворами менша 150 мм:

Перевіряємо стійкість елемента.

Відносна гнучкість:

Стійкість елемента:

де оскільки площа послаблень не перевищує 25% площі перерізу брутто.

Стійкість розкосу забезпечена.

Розтягнуті елементи.

Розрахункові зусилля в елементах:

N₅ = 216,11 кН; N₆ = 144,07 кН; N₉ = 72,19 кН.

Проектуємо розтягнуті елементи з двох круглих тяжів.

Необхідна площа перерізу елемента №5: см², де

R_y = 230 МПа – розрахунковий опір для сталі С235, товщиною 2 – 20 мм.

Необхідний діаметр тяжа визначаємо за виразом

см, де

0,8 – коефіцієнт, який враховує послаблення перерізу різьбою;

0,85 – коефіцієнт несумісності роботи двох стержнів.

Приймаємо елемент №5 діаметром 45 мм.

Аналогічно визначаємо діаметри стержнів елементів №6 і №9.

см²,

см,

см²,

см,

Приймаємо елемент №6 діаметром 36 мм, а елемент №9 –діаметром 25 мм.

Для зменшення прогину елемента №6 передбачаємо підвіску із круглої сталі діаметром 14 мм.

Діаметри петель для приєднання тяжів до проміжних вузлів нижнього поясу за умови рівноміцності приймаємо:

для №5 – d_nem = 40 мм;

для №6 - d_nem = 30 мм;

для №9 - d_nem = 20 мм.

3.4. Розрахунок та конструювання вузлових з¢єднань.

Опорний вузол А (рис. 10).

Розрахункові зусилля N₁ = 230,45 кН; N₅ = 216,11 кН; R_A = 106,8 кН.

Необхідна довжина горизонтальної площадки опирання із умови зминання обв¢язочного брусу поперек волокон визначається за формулою

см,

де:

де l _p = b = 25 см,

Приймаємо l = 20 см.

Для утворення горизонтальної опорної площадки використовуємо подушку перерізом 250 х 200 мм довжиною 1000 мм. Подушка врізається в брус верхнього поясу на глибину 100 мм, що забезпечує достатню площу зминання торця h_p = 9,9 см та величину ексцентриситету e=87,5 мм.

Перевіряємо довжину подушки на сколювання вздовж волокон:

см < 100см, де

f_v,k =2 МПа– характеристичний опір сколюванню вздовж волокон.

Рис. 10. Опорний вузол (А)

Подушка кріпиться до брусу двома парами болтів діаметром 16 мм. Нижній пояс приєднується до опорного вузла траверсою, звареною із швелера № 10, стінка якого підсилена листом товщиною 10 мм, і листа розміром 20 х 185 мм. Ширина листа забезпечує необхідний розмір висоти площадки зминання торця верхнього поясу (подушки), який дорівнює h_р = 18,35 см.

Траверса розраховується на згин з розрахунковим прольотом, рівним відстані між вітками нижнього поясу

l_тр = b + 2(d_АB + 1,5) = 15 + 2×(2,5 + 1,5) = 23,0 см.

Розрахунковий момент кН×см.

Геометричні характеристики перерізу:

а) площа перерізу: А = А_Л1 + А_Ш + А_Л2 = 9 ´ 1 + 10,95 + 18,5 ´ 2 = 56,95 см²;

б) положення центру ваги: см,

де у₁ = 6,1 см та у₁ = 4,15 см (див. рис.11);

в) момент інерції перерізу:

г) мінімальний момент опору:

см³.

Рис. 11. До визначення геометричних характеристик перерізу траверси

Нормальні напруження

кН/см² < кН/см².

Перевіряємо на згин лист траверси за величини тиску від зусилля в нижньому поясі:

кН/см²,

де l _т = 18,5 см – висота листа траверси.

Згинаючий момент для смуги середньої ділянки шириною b = 1см за прольоту l = 10 см і защемлених кінцях

кН×см.

Те ж саме, для консольної ділянки з l = 3 см

кН×см.

Необхідна товщина листа

см.

Приймаємо t = 20 см.

Розраховуємо зварні шви для кріплення швелера до листа. Довжина траверси 23 + 2´5 = 33 см. Необхідна висота шва:

см

l_w = 32 см – розрахункова довжина шва;

b_f = 0,9 – коефіцієнт переходу від катета шва до ширини відповідної площини руйнування;

R_wf = МПа – розрахунковий опір в перерізі по металу шва;

R_wun = 410 МПа – нормативний опір металу шва за тимчасовим опором;

g_wm = 1,25 – коефіцієнт надійності за матеріалом шва;

g_wf = 1 – коефіцієнт умов роботи шва;

g_с = 1 – коефіцієнт умов роботи.

Приймаємо катет щва k_f = 4 мм.

Кріплення ферми до обв¢язочного брусу виконуємо на болтах d = 16 мм за допомогою кутиків 80 ´ 8 мм.

Вузол нижнього поясу В (рис. 12).

Вузол нижнього поясу (рис. 12)

Розрахункові зусилля N₅ = 216,11 кН; N₆ = 144,07 кН;

N₈ =-50,04 кН; N₉ = 72,19 кН.

Фасонки у вузлі виконані із листової сталі t_ф = 10 мм з отворами для валиків. Елементи нижнього поясу і розкіс кріпляться за допомогою петель, діаметри яких розраховані вище. Розрахунковий проліт валиків:

l _в =d_пет + t_ф = 40 + 10 = 50 мм = 5,0см,

де d_пет=40мм – діаметр петлі для стержня №5.

Розрахункові момент в валиках для кріплення горизонтальних тяжів:

Для елемента №5:

Для елемента №6:

Для елемента №9:

Необхідний діаметр валиків:

Для елемента №5:

Приймаємо

Для елемента №6:

Приймаємо

Для елемента №9:

Приймаємо

Перевіряємо прийнятий діаметр валика №5:

а) на зріз кН/см² < кН/см²;

б) на зминання фасонки кН/см² < кН/см², де R_s = кН/см², R_р = кН/см²,

g_m = 1,025 – коефіцієнт надійності за матеріалом.

Перевіряємо прийнятий діаметр валика №6:

а) на зріз кН/см² < кН/см²;

б) на зминання фасонки кН/см² < кН/см², де R_s = кН/см², R_р = кН/см²,

g_m = 1,025 – коефіцієнт надійності за матеріалом.

Перевіряємо прийнятий діаметр валика №9:

а) на зріз кН/см² < кН/см²;

б) на зминання фасонки кН/см² < кН/см², де R_s = кН/см², R_р = кН/см²,

g_m = 1,025 – коефіцієнт надійності за матеріалом.

Найменша ширина фасонок в місці послаблення отворами

см.

Приймаємо

Мінімальна довжина зварних швів при k_f = 6 мм для кріплення петель до тяжів із двох круглих стержнів см.

Приймаємо l _w = 13 см.

Оскільки в стояку діють тільки зусилля стиску, то впираємо його в кутик 250´160´12 мм, який приварений до фасонок, і кріпимо двома болтами діаметром d= 10 мм.

Рис.3.6 Вузол нижнього поясу

Проміжний вузол верхнього поясу Б (рис. 13).

Зусилля від одного елемента верхнього поясу на другий передаються лобовим упором через площадки зминання, висота яких h_p = h – 2 e = 27,5 – 2 × 8,25 = 11 см більша необхідної висоти h_nec = 9,9 см. Стик у вузлі перекривається двома дерев¢яними накладками перерізом 200´75 мм довжиною 720 мм на болтах діаметром d = 10 мм.

Зусилля від стояка передається на верхній пояс через торець упором. Накладки з брусів 75´75 мм довжиною 350 мм і болти діаметром d = 10 мм приймаємо конструктивно.

Рис.3.7 Проміжний вузол верхнього поясу

Гребеневий вузол Г (рис. 14).

Гребеневий вузол виконуємо лобовим упором з перекриттям стика парними накладками розміром 125 ´ 250 ´ 1120мм. З кожного боку стика ставимо по три болти діаметром d = 10 мм. Зминання брусів в стику по вертикальній площині не перевіряємо, оскільки воно забезпечене повністю.

Рис. 11. Гребеневий вузол (В)

Розрахункові зусилля: N₁₀ = 114,97 кН; N₅ = -340,59 кН.

Зусилля від одного елемента на другий передається лобовим упором через дубову підкладку перерізом 100´100 мм довжиною 250 мм. Розміри дубової підкладки приймаємо таким чином, щоб конструкція вузла забезпечувала:

а) необхідний розмір площадок зминання її торця (100 мм > 70,2 мм);

б) перетинання ліній дії зусиль у всіх елементах в одній точці з розрахунковим ексцентриситетом е = 60 мм;

в) розміщення траверс для кріплення розкосів.

Траверси влаштовують із швелера № 8, стінка якого підсилена листом товщиною 8 мм і шириною 50 мм, та листа перерізом 10´120 мм. Розрахунок їх виконуємо аналогічно розрахунку траверси в опорному вузлі.

Розрахунковий згинаючий момент в траверсі

кН×см.

Геометричні характеристики перерізу:

а) площа перерізу А = А_Л1 + А_Ш + А_Л2 = 5 ´ 0,8 + 8,98 + 12 ´ 1 = 23 см²;

б) положення центру ваги см;

в) момент інерції перерізу

см⁴;

г) мінімальний момент опору

см³.

Нормальні напруження кН/см² < кН/см².

Перевіряємо на згин лист траверси за величини тиску

кН/см²,

де l _т = 12 см – довжина листа траверси.

Приймаємо кінці защемленими і визначаємо згинаючий момент для смуги шириною b = 1см середньої ділянки за прольоту l = 8 см за формулою

кН×см.

Необхідна товщина листа см.

Приймаємо t = 10 мм.

Швелер і лист зварюють між собою швом з катетом k_f = 4 мм.

Лист має коритоподібну форму і є спільним для обох траверс. До нього двома болтами діаметром d = 10 мм кріпиться дубова підкладка і вертикальна підвіска із круглої сталі діаметром 14 мм.

Подібно до опорного вузла, в гребеневому вузлі використовують подушки 250´250 мм довжиною 600 мм із врізкою в бруси верхнього поясу на глибину 90 мм. Лист траверси шириною 120 мм забезпечує необхідний розмір площадки зминання торця подушки, оскільки 12 см > h_p = 10,41 см.

Рис.3.8 Конструкція гребеневого вузла

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: