| Расчёт узлов.
Опорный узел:
Расчётная нормальная сила N
=735.48(кн), поперечная сила Q
=139(кн).
Материалы шарнирного соединения в пяте и коньке, сталь марки ВСт3кп2 по ГОСТ 3832-87 с изменениями.
Проверка напряжений в шарнире на смятие:
Конструктивно принимаем стержень d
=40(мм). При этом для гнутого профиля башмака принимаем половину трубы d
=50(мм) с толщиной стенки 5(мм).
Производим проверку торцевого упора арки на смятие. Расчётное сопротивление смятию
R
c
м
=R
c
=R
и
=12.2(Мпа). Требуемая площадь смятия:
Исходя из этих размеров, назначаем ширину и длину башмака соответственно 200 и  400мм. Усилие от шарнира передаётся на башмак через сварной профиль из пластин, имеющих два боковых и одно среднее рёбра. Тогда площадь смятия торца арки под башмаком: F
см=200·400=800·10²(мм); напряжения смятия σ
см=735.48·10³/800·10²=9.19(Мпа) σ
см < 12.2(Мпа); площадь смятия рёбер под сварным профилем: F
см=(2·4+12)·δ=20·δ;
требуемая толщина рёбер башмака:
Принимаем рёбра толщиной 22(мм).
В пределах башмака оголовок работает как плита, защемлённая с трёх сторон и свободная короткой стороной, с размером в плане 200×160(мм). Вычислим максимальный изгибающий момент: M
=0.085ql
²=0.085·8.1·160²=176·10²(мм). Требуемый момент сопротивления:
  W=δ
²/6=M/R
и=1.76/220 δ
²=6·80=480 δ
=21.9(мм). Принимаем лист толщиной 20(мм).
Концевые части пластины оголовка подвергаются изгибу как консольные от равномерно распределённой нагрузки интенсивностью, соответствующей напряжениям смятия по всей внутренней площадке оголовка от нормальной силы:  Безопасное расстояние x от края пластины оголовка до рёбер башмака определяем из равенства:
Таким образом, конструктивно длину башмака принимаем: a=750-2·66=620(мм).
На болты, присоединяющие оголовок, действуют усилия:
Необходимый диаметр болта определим исходя из его несущей способности:
Принимаем болты диаметром 30(мм).
Коньковый шарнир:
Расчёт опорной пластины.
Принимаем пластину разметом 300×200(мм). Нормальная сила, сжимающая пластину N
=113.68(кн). Напряжения смятия торца арки в ключе:
Толщину пластины находим из условия её работы на изгиб по схеме двух консольной балки, для которой нагрузка:
q
=113.68/0.3=379(кн/м)
изгибающий момент:
M
=379·0.135²/2 М
=3.45(кн·м).
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности): W
=M/(R
и
·1.2)
W
=3450·10³/220·1.2=13·10³(мм³).
Требуемая толщина пластины: δ²
=6·W/b
пл=6·13·10³/200=390 > δ
=19.75(мм).
Принимаем толщину пластины 20(мм).
Расчёт упорного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10³·50=6950·10³(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10³/220·1.2=26·10³(мм³)
При ширине штыря b
=100(мм) требуемая толщина:
d
²=6·26·10³/100=1560 > δ
=39.5(мм)
Принимаем δ
=40(мм).
Расчёт спаренного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10³·50=6950·10³(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10³/220·1.2=26·10³(мм³)
При ширине штыря b
=90(мм) требуемая толщина:
d
²=6·26·10³/100=1560 > δ
=39.5(мм)
Принимаем δ
S
=40(мм). Каждый штырь по 20(мм).
Оголовок и его крепление принимаем таким же, как и в опорных узлах арки. Безопасное расстояние от края пластины оголовка до опорной пл
астины определяем так же, как при расчёте пятого шарнира: x
=Ö1.2·200·22²·2·220/6·152=237(мм)
Тогда длину опорной пластины конструктивно принимаем 750-2·237=300(мм).
|