6. Подбор сечения нижнего пояса

H=H₁ = 218519,4 Н

Затяжка в пределах опорного узла выполнена из двух круглых стержней из стали С245, на среднем участке пролета - из одного стержня. Требуемая площадь двух стержней затяжки с учетом коэффициента условий работы γ_c=0,95 (пункт 6 табл.6* СНиП II-23-81* [3]) и коэффициента 0,85, учитывающего возможную неравномерность распределения усилия в двойном тяже (СНиП П-25-80 п.3.4):

Требуемая площаль двух стержней затяжки

A_конц=H/ R_y m γ_c = 21851,9/(2450x0,85x0,95)=11,05cм²;

Принимаем 2 стержня d = 27 мм (ГОСТ 2590-88).

Требуемая площадь сечения стержня на среднем участке

А_средн = Н/R_bt = 21851,9/2500=8,74 см²

R_bt - расчетное сопротивление болта класса прочности 6.6 растяжению.

Принимаем стержень d = 34 мм (ГОСТ 2590-88).

7. Расчет узловых соединений

7.1 Опорный узел

Конструкция опорного узла фермы приведена на рисунке 7.1.1.

Рисунок 7.1.1 1 - опорная плита: 2 - упорная плита;

В месте упора верхний пояс проверяется на смятие:

F = c₁ x b_сеч /cosα = [(0,35)x0,135]/0,97=0,048cм² - площадь смятия.

а - угол между направлением волокон и нормалью к опорной площадке.

с –высота опорной площадки, принимаемая в пределах (0,4-0,6) · h

Напряжения смятия:

σ=N₁^’/F_см > R_см =244312 /0,049=4,99x10⁶<16,4x10⁶ Па;

Проверка удовлетворяется.

Требуемая площадь опорной плиты из условия передачи ею реакции опоры арки на железобетонные колонны.

F_тр^пл = А₁/R_см =109259,7/9*10⁶=0,01214м²=121,4 см²,

где R_CM=R_np=9 МПа - расчетное сопротивление бетона марки 200 смятию, равное призменной прочности R_np.

Площадь опорной плиты принимаем конструктивно

F_пл^ф =0,15x0,3м=0,045 м²

При этом площадь опорной плиты

F = 0,15х 0,3 =0,045 > F_тр ^пл0,00904м²

Толщина опорной плиты определяется из условия прочности на изгиб консольного участка.

Изгибающий момент в полосе плиты единичной шири­ны в сечении определяется:

М=(σ xa²)/2=(2,43х10⁶x0,076²)/2=7012Нм;

σ_см = А₁/F_пл^ф =109259,7/0,045=2,43 МПа;

а₁ - длина консольного участка плиты. Момент сопротивления полосы плиты. Момент сопротивления полосы плиты W_П1 =δ₁²/6.

Из условий прочности требуемый момент сопротивления площади плиты

W_mp=M/R_y γ_с

R_y = 240 МПа сталь С245;

_с =1,2 табл. 6 [3].

Приравниваем W_mp = W_П1, получим

δ= 6M/R_yγ_с = 6x012/240x10⁶x1,2 =0,012м;

Принимаем толщину опорной плиты δ = 10,5 мм по ГОСТ 19903-74

Площадь упорной плиты (2), согласно ранее произведенному

расчету торца полуфермы на смятие удовлетворяет условию прочности.

Толщина плиты определяется из условий прочности на изгиб,

рассматривая полосу плиты единичной ширины.

Изгибающий момент в плите

M = q x a₂² /8 = 4,99*10⁶ х 0,074²/8 =3412,9 Нм

где q=σ = N₁^’/F_см = 4,99*10⁶ Па

а2 – половина ширины плиты (ширины полуарки)

Момент сопротивления полосы плиты

W_n2= δ₂² /6

Из условий прочности требуемый момент сопротивления сечения плиты

W_тр = M/R_y x γ_с

ПриравнявWтр = Wп2, получим

δ₂ = 6M/ R_y x γ_с = 6 х 3412,9/240*10⁶*1,2 =0,0084 м

Принимаем толщину упорной плиты δ2 = 10 мм (по ГОСТ 19903-74*)

Круглые стержни затяжки привариваются к фасонкам (3)

четырьмя угловыми швами, которые должны воспринимать усилие, равное

распору фермы.

Расчётная длина сварного шва определяется из условия прочности на срез

по двум сечениям – по металлу шва и по металлу границы сплавления.

Максимальный катет шва при сварке листа и круглого стержня

k f = 1,2 х t = 1,2х 10 = 12 мм (п. 12.8 [3])

Минимальная величина kf согласно таблице 38* [3] при ручной сварке kf = 6

мм.

Расчётная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм, по

металлу шва определяется по формуле

l_w =H/4 х R_wf х β_f х κ_f х γ_wf γ_с = 218519,4/ 4 х 180 х10⁶ х 0,7 х 0,006 х 1 х 1 =0,056 м

где Rwf = 180 МПа – расчетное сопротивление срезу по металлу шва для Э42

(табл. 56 [3]);

βf =0,7 – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали, согласно

п. 11.2 [3]

kf = 0,006 – катет шва (6 мм)

γс = 1,0 – коэффициент условий работы (табл. 6 п. 6.б примечание 3 [3])

16

γwf = 1,0 – коэффициент условий работы шва, согласно п. 11.2 [3]

Расчётная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм, по

металлу границы сплавления определяется по формуле

l_w =H/4 х R_wz х β_z х κ_f х γ_wz γ_с = 218519,4/ 4 х 165,5 х10⁶ х 1 х 0,006 х 1 х 1 =0,041 м

где Rwz = 0,45·Run = 0,45·370 = 166,5 МПа – расчетное сопротивление срезу по

металлу границы сплавления (п. 3.4, табл. 51* [3]);

βz =1,0 – коэффициент, принимаемый при сварке элементов из стали, согласно

п. 11.2 [3]

kf = 0,006 – катет шва (6 мм)

γс = 1,0 – коэффициент условий работы (табл. 6 п. 6.б примечание 3 [3])

γwz = 1,0 согласно п. 11.2 [3]

Длину шва принимаем конструктивно, с учетом условий п. 12.8[3] , но не менее

51 мм (lw + 10 мм = 41 + 10 = 51 мм).