Расчет узлов рамыУзел В - сопряжение ригеля со стойкой (см. рис. 57). Соединение ригеля со стойкой осуществляем с помощью уголков на болтах. Конструктивно принимаем уголки 63 ´ 63 ´ 5 мм и болты диаметром 20 мм, обеспечивающие боковую жесткость в узле и передающие на стойки распор от ригеля рамы Q В = 3, 38 кН (см. табл. 35). При наличии двух боковых уголков болты крепления их к стойке и к ригелю являются двусрезными. Усилие, действующее на каждый болт крепления, определяем из условия равновесия моментов от распора Q В = 3, 38 кН и усилия болта относительно условной оси вращения, за которую принимается болт, наиболее удаленный от линии приложении распора Q В: Q В e 1 - N 2 e 2 = 0; N 2= Q В e 1/ e 2= 3, 38× 54/14 = 13, 04 кН; N 1 = N 2 - Q В = 13, 04 - 3, 38 = 9, 66 кН. Усилие в болте крепления уголков к ригелю равно распору Q В = 3, 38 кН. Несущая способность одного среза болта d = 20 мм крепления уголков к стойке: из условия смятия древесины T 1= 0, 5 cdk α = 0, 5× 14× 2× 0, 6 = 8, 4 кН, из условия изгиба болта T 2 = (1, 8 d + 0, 02 d 2) T' 2 = 2, 5 d 2 T мин = 6, 57 кН > N 2/2 = 6, 52 кН. Узел А - сопряжения стойки с фундаментом (рис. 58). Согласно расчетной схеме рамы, сопряжение стойки с фундаментом жесткое. Защемление обеспечиваем двумя металлическими пластинами, которые крепятся к стойке посредством наклонно вклеенных стержней, приваренных к пластинам. Для соединения пластин с анкерными болтами, замоноличенными в фундамент, к ним приварены также траверсы из профилированной листовой стали. К пяте стойки крепится оголовок (стальной, железобетонный, из полимербетона). Между оголовком и торцом стойки размещается гидроизоляционный и выравнивающий слой из клеевой эпоксидной шпатлевки ЭП-00-10. Для обеспечения плотного примыкания вкладыша по всей плоскости его соприкосновения с торцом стойки на заводе-изготовителе производится притяжка вкладыша к стойке при помощи временных траверс и стяжных болтов. После подтяжки болтов производится приварка пластин стойки к вкладышу и демонтаж временной оснастки, которая затем используется для изготовления других стоек рамы. Рис. 58. Опорный узел рамы 1 - стойка; 2 - наклонно вклеенные стержни; 3 - пластина 50 ´ 10; 4 - траверса из полосовой стали 100 ´ 10; 5 - шайба 60 ´ 60 ´ 18; 6 - вкладыш (стальной, железобетонный, из полимербетона); 7 - клеевая прослойка из эпоксидной шпатлевки ЭП-00-10; 8 - анкерные болты М24; 9 - железобетонный фундамент; 10 - подливка из цементного раствора 1: 3; 11 - цокольная панель При расчете соединения стойки в пяте с фундаментом используем наиболее невыгодное сочетание нагрузок M д = 31, 98 кН× м; N = 55, 8 кН; Q = 5, 16 кН. Торец стойки имеет размеры: b = 140 мм; hk = 363 мм. Эксцентриситет приложения продольной силы e = M д/ N = 31, 98× 106/55800 = 573, 1 мм > hk /6 = 363/6 = 60, 5 мм. Следовательно, имеет место частичное сжатие (смятие) торца стойки. Высоту сжатой зоны стойки и усилие, приходящееся на пластину, в первом приближении определяем по формулам: x = hk (1 + hk /6 e)/2 = 363(1 + 363/6× 573, 2)/2 = 200, 7 мм; Na = N (e - hk /2 + x /3)/(hk + a - x /3) = 55, 8(573, 1 - 363/2 + 200, 7/3)/(363 +5 - 200, 7/3) = 84, 97 кН, где a = 5 мм расстояние от центра тяжести пластины до ближайшем грани стойки. Требуемое сечение пластины из стали Вст3пс6-1: Fa треб = Na γ n /(Ry γ с) = 84970× 0, 95/(240× 0, 9) = 374 мм2. Принимаем пластину размером 60 ´ 10 мм. Fa = 60× 10 =600 мм2 и делаем уточняющий расчет. Высоту сжатой зоны определяем из решения кубического уравнения Аx 3 + Вx 2 + Сx + Д = 0, коэффициенты которого равны: А = -2 Nb /3 = -2× 55, 8× 0, 14/3 = -5, 208 кН× м; В = -2 Nb (e - hk /2) = -2× 55, 8× 0, 14(0, 5731 - 0, 363/2) = -6, 1185 кН× м2; С = -4 NF 0 n [ e + (hk + 2 a)/2] = -4× 55, 8× 0, 0006× 20[0, 5731 + (0, 363 + 2× 0, 005)/2) = -2, 0344 кН× м3; Д = 4 NF 0 n (hk + a)[ e + (hk + 2 a)/2] = 4× 55, 8× 0, 0006× 20(0, 363 + 0, 005)10, 5731 + (0, 363 + 2× 0, 005)/2] = 0, 7487 кН× м; n = Ea / E д = 20. Действительный корень этого уравнения, т.е. высота сжатой зоны древесины равна: x = 0, 211 м = 211 мм. Определяем краевые напряжения смятия в древесине и напряжения растяжения в пластине: σ д = 2 N / b (e + hk /2 + a)/[ x (hk + a - x /3)] = 2× 55800/140(573, 1 + 363/2 + 5)/[211(363 + 5 - 211/3)] = 9, 64 МПа< R см = 13, 9 МПа; σ a = N (e - hk /2 + x /3)/[ Fa (hk + a - x /3)] = 55800(573, 1 - 363/2 + 211/3)/[600(363 + 5 - 211/3)] = 144, 3 МПа< Ry γ с/γ n = 240× 0, 9/0, 95 = 227 МПа. где Ry = 240 МПа - расчетное сопротивление материала пластины - стали Вст3пс6-1 по пределу текучести. Пластину крепим по каждой из двух граней к стойке двумя наклонными стержнями d = 30 мм из арматуры периодического профиля класса А-III, вклеенными под углом β = 30° к продольной оси стойки. Диаметр стержней был определен путем пробных подсчетов исходя из их предельной несущей способности на растяжение и выдергивание. Длина стержня принята l = 35 см и определена графически с учетом обеспечения зазора 2 см между встречными стержнями. Усилие растяжения в пластине, передающееся на вклеенные стержни, раскладываем на две составляющие: N р, направленные вдоль оси стержней, и Q, направленные перпендикулярно оси стержней. Анкерное усилие, действующее на пластину с приваренными к ней наклонными стержнями, равно: Na = σ aFa = 144, 3× 600 = 86580 Н; усилие растяжения, действующее на один вклеенный стержень, N р = Na cosβ / n = 86580× 0, 866/2 = 37490 Н; коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжения сдвига по длине вклеенной части одного стержня, k с= 1, 2 - 0, 02 l / d = 1, 2 - 0, 02× 35/2 = 0, 85; несущая способность вклеенного стержня по сдвигу древесины T = π (d + 5) lk с m н R ск/γ n = 3, 14(20 + 5)350× 0, 85× 1, 2× 2, 1/0, 95 = 61980 Н > N р = 37490 Н. Вклеенные стержни имеют отгибы длиной 5с = 5× 20 = 100 мм для приварки стержней к пластинам. Приварка производится по всей длине отгиба с двух сторон стержня. Проверяем прочность наклонно вклеенных стержней, на которые действуют составляющие: N р = 37, 49 кН; Q = Na sin β / n = 86, 58× 0, 5/2 = 21, 645 кН; Na = 86, 58 кН. Расчетная несущая способность стержня из арматуры класса А-III при нагружении поперечной силой при сварном соединении вклеенного стержня с пластиной составляет: T и = 7 d 2 = 7× 22 = 28 кН; Площадь сечения F = π d 2/4 = 3, 14× 202/4= 314 мм2; [ N р/(FRa)]2 + Q / T и = [37490/(314× 375)]2 + 21645/28000 = 0, 101 + 0, 773 = 0, 874 < 1, т.е. прочность стержня обеспечена. Проверяем прочность анкерной полосы, к которой привариваются вклеенные стержни, работающей на растяжение с изгибом. Изгибающий момент составляет Ma = 24 d 3 = 24× 0, 023 = 0, 000192 МН× м = 192000 Н× мм. Площадь сечения нетто полосы с отверстием 22 мм для пропуска стержней d = 20 мм F нт = 10(60 - 22) = 380 мм2. Пластический момент сопротивления полосы: cW нт = 1, 47(60 - 22)102/6 = 931 мм2; [ Na /(F нт Ra)]2+ Ma /(cW нт Ra) = [86580/(380× 227)]2 + 192000/(931× 227) = 1, 01 + 0, 91 = 1, 92 > 1. Увеличиваем сечение анкерной полосы, принимая ее размером 80 ´ 12 мм, тогда F нт = 12(80 - 22) = 696 мм2; cW нт = 1, 47(80 - 22)122/6 = 2040 мм3; [ Na /(F нт Ra)]2 + Ma /(cW нт Ra) = [86580/696× 227)]2 + 192000/(2046× 227) = 0, 3 + 0, 413 = 0, 713 < 1, т.е. прочность анкерной пластины обеспечена.
|