ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) - ЧАСТЬ 19

где R

a

 = 285 МПа расчетное сопротивление арматурной стали А-II; 0,8 - коэффициент 

уменьшения расчетного сопротивления тяжей; γ

с

 = 0,9 - коэффициент условий работы. 

Расчет и конструирование узлов 

Маркировка узлов дана на рис. 

34

. 

Опорный узел А (рис. 

37

). 

Конструируем узел в виде лобового упора раскоса во вкладыш. Вкладыш крепится к 

нижнему  поясу  фермы  с  помощью  упора  из  уголков,  стальных  тяжей  и  деревянных 
боковых накладок, присоединяемых нагелями к нижнему поясу фермы. 

Проверяем  вкладыш  на  смятие  усилием  сжатия  опорного  раскоса  Д

1

 = 96,8 кН. 

Площадь смятия определяем за вычетом небольшого свеса сечения раскоса, равного 16 
мм, который получился при компоновке узла, 

F

см

 = 150

150 - 1501,6 = 2,0110

4

 мм

2

. 

Угол наклона раскоса к оси нижнего пояса определяем по рис 

36

: 

tg α = (0,75 + 2,25

2,648/8,9)/2,648 = 1,42/2,648 = 0,536; α = 28°12'. 

Напряжение смятия 

σ

см

 = Д

1

/F

см

 = 96,8

10

3

/2,01

10

4

 = 4,8 < R

смα

/γ

n

 = 7,6/0,95 = 8 МПа, 

где R

смα

 - расчетное сопротивление древесины 3-го сорта смятию под углом α = 28°12' к 

направлению волокон, определяемое по формуле (2) 

СНиП II-25-80

. 

Боковые накладки принимаем сечением 70 

 150 мм. Крепление их к нижнему поясу 

осуществляем на 10 нагелях диаметром 16 мм, 5 из которых являются болтовыми. 

Проверяем боковые накладки на сжатие 

U

1

/F

нт

 = 81,8

10

3

/[2(70

150 - 21670)] = 5,13 < R

с

 = 13,7 МПа. 

Определяем требуемое сечение растянутых четырех тяжей из арматурной стали А-II. 

F

нт

 = U

1

γ

n

/(R

a

γ

с

m

a

m) = 84,8

10

3

0,95/(2850,90,80,85) = 457 мм

2

, 

где m = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерную работу тяжей (

СНиП II-25-

80

, п. 3.4). 

 

Рис. 37. Конструкции опорного узла «А» брусчатой фермы 

1 - болты диаметром 16 мм; 2 - нагели диаметром 16 мм; 3, 4, 5 - уголки 15 

 75  6; 6 - полоса 465  50  

3 мм; 7, 8 - болты диаметром 16 мм; 9 - деревянная накладка 1020 

 150  70 мм; 10 - гвозди с нарезкой 

K5 

 70 

Принимаем тяжи диаметром 16 мм с площадью F

нт

 = 4

140,8 = 563,2 > 457 мм

2

. 

Проверяем  прочность  при  изгибе  горизонтальных  уголков.  Погонная  нагрузка, 

приходящаяся на два уголка, находится 

q = U

1

/b = 84800/150 = 505 Н/мм, 

изгибающий момент в середине пролета 

M = 565

150110/2 - 56575

2

/2 = 4,66

10

6

 - 1,59

10

6

 = 3,07

10

6

 Н

мм; 

требуемый момент сопротивления одного уголка 

W

уг

 = Mγ

n

/(2R

y

γ

с

) = 3,07

10

6

0,95/(2245,00,95) = 6,2710

3

 мм

2

, 

где  R

y

 = 245 МПа - расчетное  сопротивление  по  пределу  текучести  стали  ВСт3пс 

толщиной 4 - 10 мм. 

Принимаем уголки 75 

 75  6 мм по ГОСТ 8509-72 с изм., для которых 

I

x

 = 46,6

10

4

 мм

4

; Z

0

 = 20,6 мм; W

x

 = I

x

/(b

уг

 - Z

0

) = 46,6

10

4

/(75 - 20,6) = 8,57

10

3

 > W

уг

 = 

6,27

10

3

 мм

3

. 

Сечение вертикальных уголков принимаем также 75 

 75  6 мм. 

К нижнему концу опорной стойки на гвоздях с нарезкой диаметром 5 мм крепятся 

двусторонние  полосы  толщиной 3 мм,  шириной 50 мм  из  стали  ВСт3пс.  Наибольшая 
несущая способность одного гвоздя на изгиб составляет (

СНиП II-25-80

, табл. 17, п. 3): 

T = 4d

2

 = 4

0,5

2

 = 1 кН; 

требуемое количество гвоздей 

n = V

1

/T = 8,25/1 = 8,25 шт., 

т.е.  по  одну  сторону  стойки  достаточно 5 гвоздей.  Конструктивно  из  условия 
сокращения типоразмеров полос, используемых в остальных узлах фермы, принимаем 
полосы длиной 540 мм на 16 гвоздях. 

Крепление  конца  стойки  к  верхнему  поясу  фермы  производится  посредством 

стяжного  болта  диаметром 16 мм,  плотно  обжимающего  узел.  В  этом  узле  болт 
работает как двусрезный нагель. Угол наклона усилия на болт к продольным волокнам 
верхнего пояса составляет α = 90° - 14° = 76°, где 14° - угол наклона верхнего пояса. 
Коэффициент  k

α

 = 0,647 определяем  по 

СНиП II-25-80

,  табл. 19. Тогда  несущая 

способность двусрезного болта 

T = 2

2,5d

2

α

k

 = 2

2,51,6

2

647

,

0

 = 10,3 > V

1

 = 8,25 кН. 

 

Рис. 38. Узел «Б» брусчатой фермы

 

Определяем  ширину  опорной  подушки  из  условия  смятия  ее  поперек  волокон 

опорной реакцией фермы R

А

 = 54,97 кН 

b

оп

 = R

А

γ

n

/(bR

см90

) = 54,97

10

3

0,95/(1503) = 116 мм. 

Принимаем подушку шириной 15 см. 

Узел Б

 (рис. 

38

) 

В  узле  сходятся  два  элемента  верхнего  пояса,  опорный  и  растянутый  раскосы. 

Конструируем  узел  простым  лобовым  упором  опорного  раскоса  и  верхнего  пояса.  В 
точке  пересечения  осей  устанавливаем  центровой  болт.  Этим  болтом  стягиваются 

также  стальные  полосы  узла  растянутого  раскоса  и  брусья  опорной  напели  верхнего 
пояса.  В  узле  опорный  раскос  соединен  с  двухветвевым  элементом  опорной  напели 
стяжным  болтом  диаметром 16 мм.  Концы  ветвей  опорной  панели  соединяются  с 
верхним поясом двумя болтами диаметром 16 мм. 

Принимаем центровой болт диаметром 20 мм. Угол наклона растянутого раскоса к 

продольным волокнам древесины верхнего пояса равен: 

α

2

 = φ

1

 + φ

3

 = 14° + 34°16' = 48°16', 

где φ

3

 = arctg (1,42/2,084) = 34°16'; 

k

α

 = 0,72; 

α

k  = 0,848. 

Несущая способность одного условного среза болта диаметром 20 мм: 
по смятию древесины 

T

1

 = 0,5cdk

α

 = 0,5

152,00,72 = 10,8 кН; 

по изгибу болта 

T

2

 = 2,5d

2

α

k  = 2,52

2

0,818 = 8,48 кН. 

Расчетное усилие на один срез болта 

D

2

/2 = 13,92/2 = 6,96 кН < T

2

 = 8,48 кН. 

Стальные полосы крепятся к растянутому раскосу гвоздями диаметром 5 мм, длиной 

70 мм. Несущая способность одного гвоздя на изгиб. Требуемое количество гвоздей 

n

гв

 = Д

2

/T = 13,9/1 = 13,9 шт. 

Принимаем 16 гвоздей, по 4 гвоздя в 2 ряда с двух сторон раскоса. 
Проверяем  прочность  полосы 50 

 3 мм,  ослабленной  отверстием  под  центровой 

болт, на растяжение: 

F

нт

 = (50 - 1

21)3 = 87 мм

2

; 

Д

2

/(2F

нт

) = 13,92

10

3

/(2

87) = 80 < R

y

γ

с

/γ

n

 = 245

0,9/0,95 = 232 МПа. 

Прогиб фермы 

Максимальный прогиб по нижнему поясу фермы от расчетной нагрузки A

в

 = 82 мм. 

Отношение  нормативных  нагрузок  на 1 мм

2

  покрытия  с  учетом  собственного  веса 

фермы к расчетным составляет (1,293 + 0,128)/(1,913 + 0,141) = 0,692, соответственно 
максимальный  прогиб  фермы  от  нормативных  нагрузок  Δ

н

в

 = 82

0,692 = 57 мм,  что 

составляет l/314 < l/300. 

Общий вид запроектированной брусчатой фермы показан на рис. 

39

. 

П р и м е р  2. Запроектировать  металлодеревянную  треугольную  четырехнапельную 

ферму  пролетом 18 м,  шагом 3 м  для утепленного  покрытия  деревообрабатывающего 
цеха (рис. 

40

). 

Верхний  пояс  составного  сечения  из  сосновых  брусьев 2-го  и 3-го  сорта  на 

пластинчатых  нагелях.  Нижний  пояс  из  арматурной  стали  класса  А-III.  По  ферме 
укладываются  утепленные  плиты  покрытия  шириной 150 см,  кровля  из  волнистых 
асбестоцементных листов. Район строительства г. Архангельск. Условия эксплуатации 
А-3 по табл. 1 

СНиП II-25-80

.