Рис. 5. Расчетная схема верхнего пояса

Предварительные геометрические размеры поперечного сечения составляющих элементов и сечения в целом:

Механические характеристики древесины: сосна 2-го сорта; R_с = R_и = 1.5 кН/см²;Е=450 кН/см²

Характеристики средств соединения: нагельные пластины Ст9Г6к; d = 6 мм; n_н = 9; Т_н = 1.4 кН; Т_с = Т_н d = 1.4 ∙ 9 =12.6 кН; d_с = 0.1 см; D_с= 0.2 см.

Продольная сила: N=371.475 kН; Максимальный изгибающий момент от поперечной нагрузки:

Для уменьшения величины изгибающего момента используется эксцентричное сопряжение панелей верхнего пояса в узлах фермы через жесткие торцевые диафрагмы. Минимально допустимая высота диафрагмы определяется из расчета опорного торца панели на смятие:

Продольная сила передается торцам нижнего и верхнего составляющих элементов – брусьев – для снижения общего количества связей сдвига вследствие восприятия части сдвигающих усилий по плоскости сплачивания торцевыми диафрагмами. При таком загружении появляется эксцентриситет:

x = 0.6 – коэффициент деформационных приращений изгибающих моментов.

Высота опорной диафрагмы:

По конструктивным требованиям:

Расчетная высота диафрагмы принята: h_т = 19.0 см. Геометрический размер диафрагмы 19.5 см, с учетом зазора между брусьями, равный толщине нагельной пластины: t_н.п. =0.5 см.

Определение момента, образуемого за счет эксцентричного сжатия панели верхнего пояса:

Суммарная сдвигающая сила на полудлине плоскости соединения панели верхнего пояса как стержня целого сечения:

от поперечной нагрузки:

от изгибающего момента М_е с учетом нагружения через диафрагмы:

Расчетное количество связей сдвига, необходимое для восприятия сдвигающих сил на полудлине стержня (с учетом их деформационных приращений):

Количество связей сдвига, подлежащих установке (с учетом работы опорных диафрагм, перекрывающих плоскость сплачивания):

k_дq=0.833 – коэфф. работы опорных диафрагм при изгибе под распределенными нагрузками.

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров:

Напряжение сжатия в составных элементах:

;

Жесткость средств соединения на полудлине:

;

Деформативность соединения по шву:

;

Взаимное смещение элементов (при n_c = 0):

;

Взаимное смещение элементов (при n_c = 15):

;

Параметр m_wi (для определения коэффициента k_wi):

;

Коэффициент влияния податливости:

;

Параметр m₁ (для определения коэффициента k₁):

;

Коэффициент влияния податливости:

;

Радиус инерции поперечного сечения:

;

Гибкость стержня составного сечения:

;

Критическая сила:

;

Коэффициент деформационных приращений:

;

Изгибающий момент:

;

Первое предельное состояние

- прочность нормальных сечений:

- прочность средств соединения:

Прочность составного стержня по нормальным сечениям и прочность средств соединения обеспечены. Проверку устойчивости плоской формы деформирования панели верхнего пояса производить не нужно, т.к. раскрепление связями в сочетании с продольными ребрами и наклонными элементами плит покрытия рассматривается как «сплошное».

Расчетные координаты связей сдвига на полудлине плоскости сплачивания (n_c’ =15):

Общее количество связей по всей длине панели верхнего пояса: 2n_c’ +1 =33

Расстояния между нагельными пластинами:

Расстояние от торцов стержня до первой пластины принимается равным: S₁ = 9d = 5.4 см.

Таблица 5. Координаты связей сдвига и расстояние между ними в элементах фермы, см

Расчет нижнего пояса фермы

Нижний пояс фермы выполнен из проката уголкового профиля по ГОСТ 8509–72, сталь марки ВСт3Пс6.1 по ГОСТ 1380 – 71*, согласно [3].Так как разница в величине усилий в отдельных панелях нижнего пояса значительна, усилия определяются в каждом элементе по отдельности.

Элементы 1-3, 5-7. Расчетное усилие N =341.120 kН.

Требуемая площадь сечения:

g_n = 0.95 – коэффициент надежности по назначению для II класса надежности [2, прил. 7*];

g_с = 0.95 – коэффициент условий работы [3].

R_y = 23.5 кН/см² – расчетное сопротивление стали по пределу текучести [3];

Принимаем два уголка 75х7:

Элементы 3-5. Расчетное усилие N =227.835 kН.

Требуемая площадь сечения:

Принимаем два уголка 70х5: