лекции ч2
.pdf
ОПОРНЫЕ УЗЛЫ ФЕРМ
Основным конструктивным элементом опорного узла металлодеревянных ферм является стальной опорный башмак. Опорный башмак состоит из упорной ребристой диафрагмы, боковых фасонок и опорной плиты. Упорная диафрагма воспринимает давление верхнего пояса и состоит из упорной плиты и рёбер жёсткости. Опорные узлы треугольных и трапециевидных ферм решаются с эксцентриситетом. В сегментных и многоугольных фермах узлы решаются центрально: в первом случае разгружающий момент создаётся за счёт выгиба панели верхнего пояса, во втором случае в этом нет необходимости так как опорная панель имеет незначительную длину.
ЦЕНТРАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ОПОРНОГО УЗЛА
в сегментных и многоугольных фермах
в |
с |
b |
Упорная диафрагма |
в |
|||
Варианты решения упорной диафрагмы |
|
a |
|
|
|
|
hуп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ уп |
|
8 |
|
14=8мм-14 |
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
lр =60-120 |
||
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
80 120мм |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уп |
|
N |
hуп |
|
>50 |
|
>50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ p |
а |
δ p |
а |
δ |
р |
6 10мм |
|||||||
|
|
|
в |
|
|
р |
=6-10 |
|
|
||||||
|
|
|
р |
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
а |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
10-24= |
δопоп |
воп |
|
|
|
|
|
|
|
10 24мм |
Конструирование |
и |
расчёт |
следует |
выполнять |
по |
|||
hоп |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
аналогии с узлами арочных конструкций (см. слайды |
||||||
|
с |
|
18 26). |
|
|
|
|
|
|
|
δф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
bоп |
вb |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф с |
|
Для обеспечения совместной работы уголков |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 см |
ставятся соединительные планки через |
|
|
|
|
|
|
q=R/Fon |
|
80 радиусов инерции одного уголка. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
ВАРИАНТЫ КОНСТРУКЦИЙ ОПОРНОГО БАШМАКА
А) Открытый вариант решения опорного башмака. Упорная диафрагма опирается на фасонки. Проектное положение арки фиксируется шпилькой и дополнительными планками приваренными к упорной плите.
А)
Одна из фасонок условно не показана.
Б)
Закрытый вариант конструктивного решения опорного башмака.
ЧЕРТЁЖ ОПОРНОГО УЗЛА С ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОМ
Так обычно решается опорный узел треугольных ферм.
2е
Опорный узел решается лобовым упором аналогично треугольным аркам.
ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ТРЕУГОЛЬНОЙ ФЕРМЫ . Нижний пояс из круглой стали
Упорная диафрагма
Хомут
Размер подрезки определяется из условия работы на смятие поперек волокон обвязочного бруса
Обвязочный брус
В данной конструкции узла опорная часть панели верхнего пояса опилена по горизонтали и вертикали. Опорная реакция воспринимается горизонтальной плоскостью, а усилие от нижнего пояса– вертикальной плоскостью с помощью упорной диафрагмы.
К РАСЧЁТУ УЗЛА
δтр
hтр |
hпл |
N |
|
Толщина стенки траверсы определяется из условия работы |
|
|||||||
изгиб, как пластины опертой по контуру . |
|
|
|
|
||||
1см |
|
Изгибающий момент в пластине |
||||||
|
M αqb2 , |
|
|
|
||||
|
hпл |
|
|
|
||||
|
где α –коэффициент, зависящий от отношения |
|||||||
|
|
|||||||
|
|
большей стороны пластины к меньшей; b- |
||||||
b |
|
размер меньшей стороны; |
|
|
|
|||
|
|
q |
Np |
|
. |
|
|
|
|
|
|
bh |
|
|
|
||
|
|
|
|
тр |
|
|
|
|
|
|
Требуемая толщина стенки |
δ |
|
6Mγn . |
|||
|
|
тр |
|
Ry γc |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Расчёт траверсы на общий изгиб |
|
|
|
|
|
|||
Расчётное сечение
нижний пояс
q |
H |
хомут |
|
||
b |
|
|
Nсж |
βb ℓ |
Np |
|
|
|
распорка |
|
|
|
Необходимо найти положение центра |
|
|
|
||||||
z |
тяжести сечения z и геометрические |
|
|
|
||||||
характеристики J и W. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
· |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
qb |
b |
|
||||
|
Изгибающий момент |
M |
|
|
|
|
. |
|
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
||
|
Проверка прочности сечения |
|
|
|
|
|
|
|||
|
σ |
M |
R γ /γ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
W |
y c |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. К расчёту хомута |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Требуемая площадь ветви хомута |
Fнт |
|
Np |
, |
|||||
|
2Ry 0,8 |
0,85 |
||||||||
где 0,8 и 0.85 –коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения усилия между ветвями и ослабление сечения резьбой соответственно.
Распорку необходимо рассчитать на устойчивость. σ |
Nсж |
Ry |
γc |
/γn , |
где N |
N tgβ |
, |
|
p |
||||||
|
Fбр |
|
|
|
сж |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||
φ– коэффициент продольного изгиба. |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ТРАПЕЦИЕВИДНОЙ ФЕРМЫ С РАСТЯНУТЫМ ОПОРНЫМ РАСКОСОМ
b
δл
Nc
|
Np |
|
Ra |
|
1см |
|
hшв |
h |
а=b/2 |
|
ℓк |
q2 |
|
q |
п |
|
||||
|
2b к |
|||
|
|
|
||
δоп
q1 Ra bh
α |
ℓп |
|
Сжимающие усилие верхнего пояс воспринимается упорной диафрагмой вваренной между фасонками.
1. Номер упорного швеллера устанавливается из расчёта его на изгиб как балки пролётом b, загруженной равномерно распределённой нагрузкой от давления верхнего пояса
q |
Nccosα |
. |
|
|
|
|
|
|
шв |
b |
|
|
|
|
|
|
|
Изгибающий момент |
M |
qшвb2 |
8 . |
|
Mγn |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Требуемый момент сопротивления |
Wтр |
|
. |
|||||
|
Ry |
|||||||
2. Расчёт стенки швеллера на местный изгиб. |
|
γc |
||||||
|
|
|
||||||
Стенку швеллера укрепляем ребром. |
|
|
|
|
|
|||
Участок стенки рассчитываем |
|
как плиту жёстко |
|
|
||||
защемлённую по контуру. В зависимости от
соотношения сторон находим значение |
|
изгибающего |
|||||||||
момента |
Mст αqcтa |
2 |
, |
где |
qст |
Nccosα |
. |
||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
bhшв |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Требуемая толщина стенки |
δтр |
|
|
6Mст γn |
. |
|
|||||
|
|
Ry γc |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Если требуемая толщина стенки меньше толщины стенки принятого прокатного швеллера необходимо наварить дополнительный лист.
3. Горизонтальный лист работает на изгиб от разности давлений опорной стойки q1 и верхнего пояса q2. Расчётная нагрузка qpасч q1 q2.
Правый участок плиты рассчитываем на изгиб как плиту жёстко защемлённую п трём сторонам аналогично расчёту стенки швеллера.
УЗЛЫ КРЕПЛЕНИЯ К ВЕРХНЕМУ ПОЯСУ ФЕРМ
РАСТЯНУТЫХ РАСКОСОВ
Раскосы при значительных значениях растягивающих усилий в металлодеревянных фермах выполняются из круглой или прокатной стали. Существует два варианта решения узлов: без металлического вкладыша и с металлическим вкладышем. В первом варианте продольное усилие в коньковых панелях воспринимается непосредственным лобовым опором панелей верхнего пояса по части их сечения, что необходимо для создания расчётного эксцентриситета. Растянутый тяж может проходить через панель верхнего пояса, а может обходить ее с помощью хомута, что предпочтительнее. В первом случае крепление тяжа выполняется в виде болтового соединения с шайбой. Шайба может выполняться из листового или прокатного металла.
При больших значениях растягивающих усилий требуемая площадь шайбы может значительно превышать габариты узла. В этом случае следует перейти на решение узла с металлическим вкладышем. Такое решение исключает слабую работу древесины на смятие под углом.
Во всех фермах узлы стыков панелей верхнего пояса должны быть перекрыты двухсторонними деревянными накладками для обеспечения жёсткости узла из плоскости. С каждой стороны стыка должно быть поставлено не менее двух шпилек. Длина накладки должна быть не менее 2.5-3 высоты сечения пояса, толщина не менее 2/3 толщины пояса.
КРЕПЛЕНИЕ РАСТЯНУТОГО РАСКОСА |
|
ш =? |
две гайки |
|
|
|
смятие под шайбой |
|
|
|
δш =? определяется из условия |
Пропил для создания |
|
||
|
|||
|
|||
эксцентриситета |
|
работы на изгиб |
|
Расчётная схема шайбы: |
|
|
|
|
Np |
Требуемая |
площадь шайбы: |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
q |
|
Fтрш = ? Np/Rαсм |
||||||
q =Nр/(ℓш с |
пр). |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Nр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
требуемая толщина шайбы |
|
|||
Изгибающий момент: M = q (ℓ |
ш/2)2/8 |
|
|
δш =√6М/Rу γс |
|||||
Вырезаем из шайбы полосу шириной 1 см
При значительной величине растягивающего усилия следует перейти на решение узла с металлическим вкладышем, тем самым исключив слабую работу древесины на смятие под шайбой.
КОНЬКОВЫЙ УЗЕЛ С УЗЛОВЫМ ВКЛАДЫШЕМ
К расчёту шайбы |
узловой вкладыш |
Nр шайба
Эп. М
Двухсторонние накладки
(условно не показаны)
hуп =h-2e
Nр