Определим усилия в стержнях фермы

1) Узел 2:

(сж)

2) Узел 1:

3) Узел 3:

КР	Лист

4) Узел 4:

5) Узел 5:

6) Узел 6:

7) Узел 7:

8) Узел 8:

КР	Лист

9) Узел 9:

10) Узел 10:

КР	Лист

Расчет сечений фермы

Расчет сечений верхнего пояса

Сечение фермы запроектируем из двух равнобоких уголков.

А.

Наиболее загруженный элемент верхнего пояса 10-11 с

Расчетная длина всех стержней верхнего пояса в плоскости фермы:

Расчетная длина из плоскости фермы:

Примем толщину фасонки

Ферма выполнена из стали С345 с

Задаемся предельной гибкостью элемента

Требуемая площадь сечения:

Примем сечение 2∟200х12 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 7-8, 8-10 и 10-11 сечением 2∟200х12 ГОСТ 8509-93.

Б.

Подбор сечение для стержней 2-4, 4-5 и 5-7 по наибольшему усилию

Задаемся предельной гибкостью элемента

КР	Лист

Примем сечение 2∟100х10 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 2-4, 4-5 и 5-7 сечением 2∟100х10 ГОСТ 8509-93.

КР	Лист

Расчет сечения нижнего пояса

А.

Подберем сечения стержней 6-9 и 9-12 по максимальному напряжению (раст)

Расчетная длина элемента в плоскости фермы:

Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями:

Примем толщину фасонки

Ферма выполнена из стали С345 с

Требуемая площадь сечения:

Примем сечение 2∟100х7 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Напряжение в элементе:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 6-9 и 9-12 сечением 2∟100х7 ГОСТ 8509-93.

Б.

Подберем сечение стержня 1-6 по максимальному напряжению (раст)

Требуемая площадь сечения:

КР	Лист

Примем сечение 2∟50х5 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Напряжение в элементе:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 1-6 сечением 2∟50х5 ГОСТ 8509-93.

Расчет сечения раскосов

А

Расчет сечения наиболее загруженного сжатого раскоса

Расчетная длина наиболее загруженного раскоса:

Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями:

Примем толщину фасонки

Ферма выполнена из стали С345 с

Задаемся предельной гибкостью элемента:

Требуемая площадь сечения:

Примем сечение 2∟125х9 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости:

КР	Лист

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 1-3, 3-4, 6-7 и 9-10 сечением 2∟125х9 ГОСТ 8509-93.

Б.

Расчет сечения наиболее загруженного растянутого раскоса

Расчетная длина наиболее загруженного раскоса:

Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями:

Примем толщину фасонки

Ферма выполнена из стали С345 с

требуемая площадь сечения:

Примем сечение 2∟63х5 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 4-6, 7-9, 10-12 сечением 2∟63х5 ГОСТ 8509-93.

Расчет сечения стоек

Стойка 8-9

Расчетная длина элемента:

КР	Лист

Расчетная длина из плоскости фермы равна расстоянию между закреплениями:

Примем толщину фасонки

Ферма выполнена из стали С345 с

Задаемся предельной гибкостью элемента:

Требуемая площадь сечения:

Примем сечение 2∟50х5 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Условие не выполняется. Увеличим сечение уголка.

Примем сечение 2∟90х7 ГОСТ 8509-93

Гибкость элемента:

Коэффициент продольного изгиба по максимальной гибкости:

Условие соблюдается, устойчивость элемента обеспечена.

Примем стержни 1-2, 5-6, 8-9 и 11-12 сечением 2∟90х7 ГОСТ 8509-93.

КР	Лист

Результаты расчета

Таблица 5 – Подбор сечений стержней фермы

Эл-т фермы	Обозн. стержней	Расчетное усилие	Принятое сеч.	Площадь , см2	Расчет длина, см	Радиус инерции, см	Коэф. прод. изгиба	Толщина фасонки, см	Гибкость	Напряжение кН/см2
Верхний пояс	2-4 4-5 5-7	-525,4 -525,4	2∟100х10	38,4			3,05	4,67	0,46		98,36	64,24	29,74<31,5
7-8 8-10 10-11	-854,1 -854,1 -888,1	2∟200х12	94,2			6,22	8,69	0,831		48,23	34,52	11,35<31,5
Нижний пояс	1-6	287,3	2∟50х5	9,6			1,53	2,61	-		392,2		29,9<31,5
6-9 9-12	648,4 865,3	2∟100х7	27,6			3,08	4,6	-		194,8	130,4	31,35<31,5
Раскосы	1-4 6-7 9-10	-416,3 -273,8 -111,8	2∟125х9				3,86	5,63	0,365		112,7	77,3	25,9<31,5
4-6 7-9 10-12	345,1 202,6 37,5	2∟63х5	12,26			1,94	3,12	-		224,2	139,4	28,15<31,5
Стойки	1-2 5-6 8-9 11-12	-25,32 -51,64 -65,77 -53,8	2∟90х7	24,6			2,77	4,21	0,359		113,7	74,8	7,45<31,5

6 Расчет узлов

Опорный узел

Рисунок 13 – Опорный узел

Для сварки узлов фермы примем полуавтоматическую сварку проволокой СВ-08Г2С электродом Э42А с расчетным сопротивлением углового шва срезу по металлу шва:

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления:

А.

Рассчитаем длину швов прикрепляющих раскос 1-4 к фасонке. Определим требуемую длину шва обушка:

КР	Лист

Примем

Так как

Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу шва. Расчетная длина обушка:

- коэффициент распределения напряжений между швами пера и обушка,

- коэффициент работы шва

Примем с катетом шва

Определим требуемую длину шва пера:

Так как

Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу шва. Расчетная длина пера:

Примем с

Б.

Рассчитаем длину швов, прикрепляющих стержень 1-6 нижнего пояса фермы.

Определим требуемую длину шва обушка:

Так как

Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу шва. Расчетная длина обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

КР	Лист

Так как

Решающее значение будет иметь разрушение шва по металлу шва. Расчетная длина пера:

Примем с

В.

Рассчитаем фланец, прикрепляющийся к фасонке

Конструктивно примем толщину фланца 20мм. Проверим фланец на смятие.

Рассчитаем швы, прикрепляющие ребро фасонки к фланцу. Катет шва:

, тогда

Фланец привариваем к фасонке по всей высоте, но из-за неравномерного распределения напряжений в расчет вводим величину:

Прочность условного шва:

Прочность шва обеспечена.

КР	Лист

Расчет среднего узла

Рисунок 14 – Нижний пояс

А.

Нижний пояс перекрыть уголковыми накладками из 2∟100х7 ГОСТ 8509-93, для удобства сварки срезать вертикальное перо на величину:

Для более плавного залегания накладок к уголку с обушка снять фаску.

Площадь двух накладок.

Условная площадь ослабленного сечения нижнего пояса:

Прочность нижнего пояса:

Прочность нижнего пояса обеспечена.

Определим усилие в накладках:

Это напряжение распределяется на 4 шва прикрепляющих накладку, тогда определим предел текучести стали в зависимости от вида сварки. Требуемая длина швов при (по табл. 38* СНиП)

Требуемая длина:

Примем с

Расчетное усилие для крепления поясных уголков к фасонке:

Длина каждого шва из двух уголков для обушка:

примем

примем с катетом

Длина шва пера:

КР	Лист

примем с катетом

Б.

Определим длину швов прикрепляющих раскос 7-9 к фасонке.

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

В.

Рассчитаем длину швов прикрепляющих стойку 8-9 к фасонке.

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Г.

Рассчитаем длину швов прикрепляющих раскос 9-10 к фасонке.

Определим требуемую длину шва обушка:

КР	Лист

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем

Расчет узла 3

Рисунок 15 – Верхний пояс

А.

В расчетном узле осуществляется стык уголков верхнего пояса. В виду различной толщины уголков перекрываем их вместе сверху накладками, стык смещаем в сторону панели с меньшим усилием.

Расчетное усилие в накладках:

1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилия по поясу фермы;

КР	Лист

Требуемая площадь накладок:

Требуемая толщина накладок:

-ширина накладки, назначенная исходя из ширины полки поясного уголка, зазора между кромкой накладки и фасонкой (40мм) и свесом накладки (20мм):

Примем толщину накладки . Длину накладки примем из конструктивных соображений 250мм.

Часть усилия передающаяся на фасонку:

За условную площадь сечения фасонки примем площадь её полосы высотой равной удвоенной ширине прикрепляемой к полке уголка:

Напряжение в фасонке при упрощенном расчете на растяжение

Усилие в накладках распределяется на 2 шва, прикрепляющих накладки к поясным уголкам с одной стороны стыка. Определим длину этих швов

При минимальном катете шва

Примем с

Б.

Определим длину швов прикрепляющих пояс 5-7 к фасонке.

Расчетным усилием для швов, прикрепляющих уголки пояса 5-7, к фасонке будет большее из усилий:

Определим требуемую длину шва обушка:

КР	Лист

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

В.

Определим длину швов прикрепляющих пояс 7-8 к фасонке.

Расчетным усилием для швов, прикрепляющих уголки пояса 7-8, к фасонке будет большее из усилий:

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Г.

Определим длину швов прикрепляющих раскос 6-7.

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

КР	Лист

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Д.

Определим длину швов прикрепляющих раскос 7-9

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Расчет конькового узла

КР	Лист

А.

Коньковый узел является монтажным. Полки верхнего пояса перекрываются гнутой листовой накладкой, площадь поперечного сечения которой определяем по усилию приходящемуся на угловые швы со стороны обушков.

Горизонтальные усилия в накладке:

Площадь поперечного сечения накладки:

Ширина накладки с учетом выпуска накладки за грань уголка на

Толщина накладки:

Примем толщину накладки

Б.

Расчет сварных швов прикрепляющих накладку.

Требуемая конструктивная длина четырех угловых швов толщиной , для прикрепления накладки к полкам поясных уголков.

Примем два шва длиной и два длиной .

Тогда

Требуемая длина четырех швов передающих усилие на фасонку:

Примем два шва длиной и два длиной .

Тогда

Узловую фасонку состоящую из двух половинок перекрываем двухсторонними поясовыми накладками. Швы этих накладок рассчитываем на усилие:

При толщине швов длина:

КР	Лист

Примем два шва длиной и два длиной .

Тогда

Необходимая толщина четырех горизонтальных швов передающих вертикальную составляющую продольного усилия в прокладке на поперечные ребра, приваренные к накладкам фасонки при длине шва .

Примем

В.

Определим длину швов прикрепляющих уголки пояса 10-11 к фасонке.

Расчетное усилие для швов:

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Г.

Вертикальные усилия в накладке:

Площадь поперечного сечения накладки:

Ширина накладки с учетом выпуска накладки за грань уголка на

КР	Лист

Толщина накладки:

Примем толщину накладки

Д.

Определим длину швов прикрепляющих уголки стойки 11-12 к фасонке.

Расчетное усилие для швов:

Определим требуемую длину шва обушка:

Примем с

КР	Лист

Определим требуемую длину шва пера:

Примем с

Список литературы

1. Проектирование металлического каркаса одноэтажного промышленного здания. – Чайковский: издание ЧТИ ИжГТУ, 2004;

2. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1990;

3. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1985;

4. Беленя Е.И. Металлические конструкции – М.: Стройиздат – 1986.

КР	Лист