Проектирование одноэтажного здания с несущим деревянным каркасом

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Деревянные конструкции»

Выполнил:

студент группы 3017/1

Проверил:

Семенов К.В..

Санкт-Петербург

2007 г.

Содержание

1. Конструктивная схема здания.

1.1. Деревянные фермы.

1.2. Выбор шага рам.

1.3. Связи.

2. Конструирование и расчет покрытия здания.

2.1. Конструкция покрытия.

2.2. Подбор сечения рабочего настила.

2.3. Подбор сечения стропильных ног.

2.4. Подбор сечения прогонов

2.5. Расчет гвоздевого забоя.

3. Расчет и конструирование элементов ферм.

3.1. Определение усилий в стержнях ферм.

3.2. Подбор сечений элементов ферм.

4. Расчет и конструирование узлов ферм.

4.1 Опорный узел на натяжных хомутах.

4.2 Промежуточный узел.

4.3 Коньковый узел.

4.4 Центральный узел нижнего пояса.

Список используемой литературы.

1. Конструктивная схема здания

Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется полигональная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.

Пространственная жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.

1.1 Деревянные фермы

Рассмотрим полигональную деревянную ферму.

В фермах различают следующие элементы:

1 – Нижний пояс.

2 – Верхний пояс.

3 – Раскосы.

4 – Стойки.

Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.

Высота фермы определяется по пролету. Для полигональной фермы: h_>ф> =1/6L_>ф>– 8-ти панельная ферма

В данном проекте пролет фермы L_>ф>=19,2 метра,

поэтому высота фермы h_>ф>=1/6*19,2=3,2 метра

Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:

5 – Опорные.

6 – Коньковый.

7 - Центральный узел нижнего пояса.

Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(l_>п>). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.

1.2 Выбор шага рам

Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3.5 до 5 метров. Так как проектируемое здание будет с внутренним отоплением (т.е. покрытие будет утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 5-му снеговому району, зададим 15 по 4.5 м и крайние по 3.6 м. Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.

1.3 Связи

Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с полигональной 8-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:

1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например, у одного из торцов здания).

2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.

3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.

Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они, придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.

Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:

6 – горизонтальные связи между колоннами.

7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.

На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 0,9 м.

2. Конструирование и расчет покрытия здания

2.1 Конструкция покрытия

1 – Прогон.

2 – Стропильные ноги.

3 – Рабочий настил.

4 – Пароизоляция.

5 –Утеплитель.

6 – 3 слоя рубероида.

2.2 Подбор сечения рабочего настила

Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб. Выполняется из досок. Для обеспечения достаточной жесткости, каждая доска опирается как минимум на 3 опоры (имеется двухпролетная неразрезная балка).

Расчет рабочего настила по первой группе предельных состояний.

Первое сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).

Расчетная схема:

Таблица 1. Нагрузки собственного веса.

№ п. п.	Наименование	g_>н>, кгс/м³	g	g, кгс/м³
1	3-х слойный ковер рубероида на битумной мастике	10	1.1	11
2	Утеплитель ρ=100 кг/см³	7	1.2	8.4
3	Пароизоляция	3	1.1	3.3
4	Рабочий настил (t=25 мм)	12.5	1.1	13.8
	Итого:	32.5		36.5

Обозначения в таблице:

g_>н> – нормативная нагрузка собственного веса;

g - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;

g - расчетная нагрузка собственного веса.

Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 5 Þ P^**= 320 кг/м²

Далее определяем погонные нагрузки q и P.

q = g * b = 36.5 кг/м - расчетная

q_>н>= g_>н>*b=32.5 кг/м - нормативная

где b – ширина полосы сбора нагрузки (b = 1 м);

P^*= P^*** cosa=320*1=320кг/ м²

P= P^** B=320кг/ м²- расчетная

P_>n>= P*0.7=224кг/ м²- нормативная

где a - угол наклона кровли к горизонту (cosa ≈ 1).

Расчет по прочности:

s= M_>max> / W <= R_>изг> * m_>в>

где s - напряжение;

M_>max> - расчетный изгибающий момент;

W - момент сопротивления рабочего настила;

R_>изг> - расчетное сопротивление изгибу (R_>изг> = 130 кгс/см²);

m_>в> - температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаемости здания (так как здание отапливается m_>в>=1).

М_>max> = 0.125(q+ P) * L_>n>_>р>² = 0.125 * (36.5+ 320) * 0.9² = 36.09 кгс*м

W = b * h² / 6 = 1 * 0.025²/ 6= 1.04*10^-4 м³

s = 36.09/1.04*10^-4 =3.46*10⁵ кг/ м² < R_>изг> * m_>в> = 130 * 1= 13*10⁵ кг/ м²

Расчет на жесткость:

f=2.13*( q_>н>+P_>n>)* L⁴_>n>_>р>_>>/384/E/I<=1/150* L_>n>_>р>

где f – допустимый прогиб;

E – модуль нормальной упругости (E = 1 * 10⁵ кг/см²);

I – момент инерции.

I=b*t³/12=1* 0.025³/12=1.3*10^-6 м⁴

f=2.13*(32.5+224)*0.9⁴/ 384/ 10⁵/10⁴/1.3* 10^-6=0.72*10^-3м.

1/150* L_>n>_>р>=0,9/150=6*10^-3

0,72*10^-3<6*10^-3

Второе сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + монтажная.

Расчетная схема:

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

s= M_>max> / W <= R_>изг> * m_>в>

М_>max> = 0.07 * q* L_>n>_>р>² * + 0.207 * 2 * P_>ч> * L_>n>_>р>

где P_>ч> –вес человека ( P_>ч>=100кг)

Р_>р.ч>= P_>ч>*g =100*1,2=120 кгс

где P_>р.ч> – расчетный вес человека;

g - коэффициент надежности по монтажной нагрузке (g = 1.2).

M_>max> = 0.07 * 36,5 * 0,9² + 0.207 * 2 * 120 * 1,205 = 39,32 кгс*см

s = 39.32 / 1.04*10^-4 = 378076 кгс/м² < R_>изг> * m_>в> = 130 * 1 =13*10⁵ кгс/м²Прочность обеспечена.

2.3 Подбор сечения стропильных ног

Нормы предписывают выполнять расчет стропильных ног как однопролетную балку.

Расчетная схема:

Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:

L_>об> = d / cosa = 2.4 / 1 = 2.4 м

где d – длина панели фермы (d = 2.4 м).

Определим нагрузки:

Собственный вес:

q_>н>= g_>н>* c*cosa+ 5=36.5*0.9*1+5=34.75 кг/м

q = g * с * cosa + 5*g = 36.5*0.9*1+5*1.1=37.85 кг/м

Снеговая нагрузка: P= P^** c*cosa =320*0.9*1=288 кг/ м

P_>n>= P*0.7=288*0.7=201.6кг/ м

Проверка на прочность:

s= M_>max> / W <= R_>изг> * m_>в>

М_>max> = 0.125 * (q+ P) * L_>об>² = 0.125 * (37.85+ 288) * 2.4² = 234.6 кгс*м

W = b * h² / 6 = 7.5 * 12.5²/ 6= 195.31 cм³

s = 234*10² /195.31=12*10⁵ кг/ м² < R_>изг> * m_>в> = 130 * 1= 13*10⁵ кг/ м²

Подобранное сечение проверяем на прогиб:

f=5*( q_>н>+P_>n>)* L⁴_>об>_>>/384/E/I<=1/200* L_>об>

I=b*h³/12=7.5* 12.5³/12=7813 cм⁴

f=5*(34.75+201.6)*240⁴/ 384/ 100*10⁵/7813=0.13 см

1/200* L_>n>_>р>=2.4/200=1,2 см

0,13<1,2

Прочность обеспечена. Принимаем поперечное сечение стропильной ноги 125*75 мм.

2.4 Подбор сечения прогона

Прогон проверяют на прочность и на прогиб.

Подбор сечения прогона.

От собственного веса

q_>н> = g_>н> * d + 15=32,5*2.4+20=98 кг/м

q = g * d + 20*g=36.5*2.4+20*1.1=109,6 кг/м

Снеговая нагрузка

P= P* d=320*2.4=768 кг/ м

P_>n>= P*0.7=768*0.7=537,6 кг/ м

Где d – расстояние между прогонами по горизонтали (а = 4,5м); g = 1.1

Проверка на прочность:

s= M_>max> / W <= R_>изг> * m_>в>

М_>max> = 1/12 * (q+ P) * L_>пр>² = 1/12 * (109,6+768) * 4.5² = 1480,95 кгс*м

W =2* b * h² / 6 =2*6 * 25²/ 6= 1012,5 см³

s =1480.95/1012,5 =118,47 кг/ см² < R_>изг> * m_>в> = 130 * 1= 130 кг/ см²

Подобранное сечение проверяем на прогиб:

f=( q_>н>+P_>n>)* L⁴_>пр>_>>/384/E/I<1/200* L_>пр>

I=2*b*h³/12=2*6 25³/12=15625 cм⁴

f=(98+537.6)*4.5⁴/ 384/ 100*10⁵/15625=0.434 см.

1/200* L_>n>_>р>=4.82/200=2,41 см.

0,45<2,25

Прочность обеспечена.

Принимаем поперечное сечение прогона из двух досок 60*250 мм.

2.5 Расчет гвоздевого забоя

Определяем Q = Mоп /2/ a

Находим количество гвоздей n =Q/ Tгв,

Tгв – несущая способность 1-го гвоздя.

Mоп =М_>max> = 1/12 * (q+ P) * L_>пр>² = 1/12 * (109.6+768) * 4.5² = 1480.95 кгс*м

Примем диаметр гвоздя d_>гв>= 5.5 мм

Определяем a = 0.2*L – 23 d_>гв> = 0.2 * 4.5 – 23*55*10^-4 = 0,7735 м

n=1480.95 /2/0.7735=7,9

Принимаем n = 8 шт.

3. Расчет и конструирование элементов ферм

3.1 Определение усилий в стержнях фермы

Все вертикальные нагрузки, действующие на ферму, делятся на постоянные и временные. При определении усилий принимается, что все нагрузки приложены к узлам верхнего пояса.

P – узловая нагрузка от действия снега.

G – узловая нагрузка от действия собственного веса.

G =( g_>покр>_>>+ g_>св>)*а*d/cosα; g_>покр>= g+g_>об>+g_>пр>

где d – длина панели, измеряемая вдоль верхнего пояса фермы;

а – ширина панели;

g_>обр>=A/c*ρ*γ_>f>

где ρ–плотность древесины(500 кг/м³); γ_>f>–коэффицмент(1,1)

g_>обр>=0,075*0,1*500*1,1/0.9=4,583 кг/м²

g_>пр>=А_>пр>/d*ρ*γ_>f>_>>; g_>пр>=0.2*0.1*500*1.1/1.2=9,16 кг/м²

g_>покр>=36,5+4,58+9,16=50,246

g_>св>=_>>; g_>св>=_>>=39,317 кг/м²

G=(50.246+39.317)*10.8= 967.287 кг P=P*10.8= 3456 кг

Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.

Элемент	Усилие от 1	N_>G>	N_>P>	N
фермы	слева	справа	везде	кг	кг	кг
В1	0	0	0	0	0	0
В2	-2,43	-0,97	-3,4	-3288,8	-11750,4	-15039,2
В3	-3,55	-1,77	-5,32	-5145,96	-18385,92	-23531,22
В4	-3,67	-2,44	-6,11	-5910,1	-21116,16	-27026,26
Н1	2,42	0,97	3,39	3279,1	11715,84	14994,94
Н2	3,53	1,76	5,29	5116,95	18282,24	23399,19
Н3	3,65	2,43	6,08	5881,1	21012,48	26539,72
Н4	3	3	6	5803,72	20736	26539,72
Р1	-3,48	-1,39	-4,87	-4710,69	-16830,72	-21541,41
Р2	-1,68	-1,2	-2,88	-2785,79	-9953,28	-12739,07
Р3	-0,19	-1,06	-1,25	-1209,11	-4320,98	-5529,11
Р4	1,08	-0,95	0,13	125,747	-3283,2/ +3732,48	3858,227
С1	-0,5	0	-0,5	-483,64	-1728	-2211,64
С2	1,26	0,9	2,16	2089,34	7464,96	9554,3
С3	0,15	0,82	0,97	938,27	3352,32	4290,59
С4	-0,86	0,76	-0,1	-96,728	-2972,16/ +2626,56	-3068,88/ -2529,83
С5	0	0	0	0	0	0

где N_>G> – реальное усилие в стержнях фермы от сил G;

N_>P> - реальное усилие от снеговой нагрузки;

N – суммарное усилие

3.2 Подбор сечений элементов ферм

Нижний пояс.

Подбираем одно сечение на весь пояс. За основу берем элемент Н3, с Nmax=26839,58 кг.

1. Из условия прочности (1) для центрально растянутого стержня определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения

_>>

где m_>в>=1 (группа конструкций АI) и m_>о>=0,8.

2.При максимальной степени ослабления сечения н.п. врубкой на глубину h_>вр>=1/4h_>нп> (h_>нп>– высота сеченя н.п.) полная площадь поперечного сечения _>> определяется как

_>>.

3. С учетом требования h_>нп>³1,5b_>нп> (b_>нп> – ширина сечения н.п.) и сортамента пиломатериалов хвойных пород (приложение 4) выбираем сечение н.п. b_>нп>xh_>нп>=200x225 мм, при котором А_>бр>=450 см².

4. Из условия h_>вр>£1/4h_>нп> задаемся глубиной врубки в нижний пояс h_>вр>=56 мм (значение h_>вр> должно быть кратно 0,5 см) и проверяем прочность ослабленного сечения

_>>

(Условие выполняется)

Верхний пояс.

1. Из условия прочности центрально-сжатого стержня (2) определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения

_>>

где R_>c>=140 кг/см² (для изготовления поясов фермы применяется древесина II сорта).

2. Определяем требуемое значение полной площади поперечного сечения _>> с учетом ослабления сечения в.п. врубкой (h_>вр>=1/4h_>вп>)

_>>.

3.Ширина сечения в.п. b_>вп> принимается равной b_>нп> 0, т.е. b_>вп>=b_>нп>=20 см. Требуемое значение высоты сечения в.п. определяем как

_>>

С учетом сортамента и требования h_>вп>³b_>вп> назначаем сечение в.п. b_>вп>xh_>вп>=200x200 мм, при котором А_>бр>=400 см².

4. Вычисляем радиусы инерции сечения r_>y>=r_>x>=0,289h_>вп>»0,0578м. Расчетные длины в.п. в плоскости и из плоскости фермы при установке прогонов в каждом узле в.п. равны между собой l_>x>=l_>y>=d/cosa=2,4/1»2,4 м. Определяем гибкости в.п. l_>x> и l_>y> : l_>x>=l_>y>=l_>x>/r_>x>=2,4/0,0578=41,522 < 70

Условие прочности не выполняется! Увеличим сечение в.п.!

5. Так как максимальная гибкость не превышает 70, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле

_>>

6. Выполняем проверку устойчивости в.п. по формуле (3) с учетом А_>р>=А_>бр>

_>>

Опорный раскос.

Элемент Р1.

1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5 и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

_>>

2. С учетом сортамента и требования b_>р>=b_>нп> назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса b_>р>xh_>р>=200x175 мм, А_>бр>=350 см².

3. Расчетные длины опорного раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере l_>x>=l_>y>=3,451 м. Радиусы инерции r_>x> =0,289*0,175=0,05075 м.

r_>y> = 0,289*0,2=0,0578 м

Определяем гибкости опорного раскоса:

_>>,

_>>

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как l_>max>< 70, определяем j по формуле

_>>.

4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

_>>.

(Условие устойчивости выполняется)

Элемент Р2.

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

_>>

2. С учетом сортамента и требования b_>р>=b_>нп> назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса b_>р>xh_>р>=200x150 мм, А_>бр>=300 см².

3. . Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере l_>x>=l_>y>=3,63 м. Радиусы инерции

r_>y>=0,289×h_>p>=0,289*0,2=0.0578 м,

r_>x>=0,289×b_>p>=0,289*0,15=0.04335 м.

Определяем гибкости опорного раскоса:

_>>,

_>>

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как l_>max>>70, определяем j по формуле

_>>.

4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

_>>.

(Условие устойчивости выполняется)

Элемент Р3.

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса:

_>>

2. С учетом сортамента и требования b_>р>=b_>нп> назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса b_>р>xh_>р>=200x125 мм, А_>бр>=250 см².

3. . Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере l_>x>=l_>y>=3,811 м. Радиусы инерции

r_>x>=0,289×h_>p>=0,289*0,2=0,0578 м,

r_>y>=0,289×b_>p>=0,289*0,125=0,036123 м.

Определяем гибкости опорного раскоса:

_>>

_>>,

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150).

_>>

(Условие устойчивости выполняется)

Элемент Р4.

1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3). Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

_>>

2. При подборе сечения 200х75 не будет выполнено условие предельной гибкости, следовательно с учетом сортамента и требования b_>р>=b_>нп> назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса b_>р>xh_>р>=200x100 мм, А_>бр>=200 см².

3. Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере l_>x>=l_>y>=4 м. Радиусы инерции инерции r_>x> =0,289*0,1=0,0289 м.

r_>y> = 0,289*0,2=0,0578 м

Определяем гибкости опорного раскоса:

_>>,

_>>

_>>.

4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

_>>.

(Условие устойчивости выполняется)

Элемент Р(встречный раскос).

В общем случае расчет встречного раскоса производится аналогично расчетам остальных раскосов. По условиям задания сечение встречного раскоса принимается как у раскоса Р4 (200*100мм).

Стойка.

Элемент С1.

Стойка С1, в отличии от всех остальных, работает на сжатие и, следовательно выполняется из дарева. Сечение стойки принимается минимально возможным в данных условиях 200*100мм

Элемент С2.

Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

_>>

где N_>ст> – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=30мм ; A_>ст>=5,06 см²

Элемент С3.

Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

_>>

где N_>ст> – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=20мм; A_>ст>=2,182 см²

Элемент С4.

Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

_>>

где N_>ст> – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=16мм; A_>ст>=1,408 см

4. Расчет и конструирование узлов ферм.

4.1 Опорный узел на натяжных хомутах

1.Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса.

Пусть раскос примыкает к нижнему поясу под углом 45⁰.

_>>,

так как 61,54 кг/см² < 62,69 кг/см² - условие прочности выполняется.

2. Определение диаметра тяжа.

_>>,

где _>>

Принимаем d=20 мм А_>нт> = 2,18 см².

3. Определение количества двухсрезных нагелей для прикрепления накладок к нижнему поясу.

_>>,

проверим d_>наг.> = 20 мм

толщина накладок а = 6 d_>наг.>= 6×2= 12 см

Т_>с>=50×с×d_>н>=50×20×2=2000 кг,

Т_>а>=80×а×d _>н>=80×12,5×2=2000 кг,

Т_>и>=180×d _>н>²+2а²=180×2²+2×12,5²=1032,5 кг,

но не более Т_>и>=250d_>н>²=250×2²=1210 кг.

_>>

4. Расчет швеллера.

Расчетная схема:

_>> _>>

_>>

По конструктивным соображениям подбираем швеллер: h>h_>нп>+6мм

Принимаем ] 30 W_>y> = 43,6 см³

_>>

(условие прочности выполняется).

5.Проверка накладок на смятие.

_>>

(условие прочности выполняется).

_>>

6. Расчет прочности уголков в торце накладок.

Расчетная схема:

_>>

где _>>

Проверим равнобокий уголок 12,5X12,5X8 W=75,9 см³ , I = 294 см⁴

_>>

Подходит.

7. Проверка опорной подушки на смятие под воздействием опорного давления.

N_>опор>= 4(967б287 +3456) = 17693,148

Требуемая площадь опоры:

_>>

Принимаем опорную подушку 200X225мм.

4.2 Промежуточные узлы фермы

Промежуточный узел 2.

Сечение сжатого раскоса b_>P>X h_>p> = 17,5X20 см², усилие в нем 12739,07 кг, угол между осями раскоса и верхнего пояса – 40,3⁰.

1. Назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс:

_>> .

Принимаем h _>вр> = 5 см.

2. Проводим проверку на смятие верхнего пояса по площадке смятия.

а) Определим размеры площадки смятия:

_>>

б) Условие прочности на смятие:

_>> _>>

_>>

Прочность на смятие не обеспечена. Изменяем конструкцию узла.

1. Проверяем прочность на смятие в зоне рабочего опирания подушки на верхний пояс. Разность усилий в элементах верхнего пояса, примыкающих к узлу составляет 5010 кг.

_>>