Определение усилий в ферме
| № п/п | Нагрузка | Усилия в стержнях | |||||||||||||||||||||
| Верхний пояс | |||||||||||||||||||||||
| 1-b | 3-c | 4-b | 6-e | 7-f | |||||||||||||||||||
| 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | |||||||||
| 1. | Постоянная нагрузка | -3,9 | -3,5 | -2,7 | -407,9 | -367,1 | -285,5 | -407,9 | -367,1 | -285,5 | -510,5 | -459,4 | -357,3 | -510,5 | -459,4 | -357,3 | |||||||
| 2. | Снег | -3,6 | -3,2 | -2,5 | -264,0 | -237,6 | -184,8 | -264,0 | -237,6 | -184,8 | -330,0 | -297,0 | -231,0 | -330,0 | -297,0 | -231,0 | |||||||
| 3. | Вертикальная крановая нагрузка (тележка крана слева) | 4,6 | 4,1 | 3,2 | 3,8 | 3,4 | 2,6 | 3,8 | 3,4 | 2,6 | 3,3 | 2,9 | 2,3 | 3,3 | 2,9 | 2,3 | |||||||
| 4. | То же, тележка справа | 5,8 | 5,2 | 4,0 | 4,3 | 3,9 | 3,0 | 4,3 | 3,9 | 3,0 | 3,4 | 3,1 | 2,4 | 3,4 | 3,1 | 2,4 | |||||||
| 5. | Поперечное торможение у левой колонны вправо | 2,3 | 2,1 | 1,6 | 2,8 | 2,5 | 2,0 | 2,8 | 2,5 | 2,0 | 3,2 | 2,8 | 2,2 | 3,2 | 2,8 | 2,2 | |||||||
| 6. | То же, у левой колонны влево | -2,3 | -2,1 | -1,6 | -2,8 | -2,5 | -2,0 | -2,8 | -2,5 | -2,0 | -3,2 | -2,8 | -2,2 | -3,2 | -2,8 | -2,2 | |||||||
| 7. | То же, у правой колонны вправо | 8,7 | 7,9 | 6,1 | 5,9 | 5,3 | 4,1 | 5,9 | 5,3 | 4,1 | 4,9 | 4,4 | 3,4 | 4,9 | 4,4 | 3,4 | |||||||
| 8. | То же, у правой колонные влево | -8,7 | -7,9 | -6,1 | -5,9 | -5,3 | -4,1 | -5,9 | -5,3 | -4,1 | -4,0 | -3,6 | -2,8 | -4,0 | -3,6 | -2,8 | |||||||
| 9. | Ветер слева | -30,4 | -27,3 | -21,3 | -15,0 | -13,5 | -10,5 | -15,0 | -13,5 | -10,5 | -4,5 | -4,1 | -3,2 | -4,5 | -4,1 | -3,2 | |||||||
| 10. | Ветер справа | 28,5 | 25,6 | 19,9 | 13,5 | 12,1 | 9,4 | 13,4 | 12,1 | 9,4 | 3,2 | 2,9 | 2,3 | 3,2 | 2,9 | 2,3 | |||||||
| Расчетные усилия | |||||||||||||||||||||||
| Nmax+ | 1+(4+7)+10*0,9 | 36,2 | |||||||||||||||||||||
| Nmax- | 1+(3+8)+9*0,9+2*0,7 | -37,9 | 1+2*1 | -671,9 | 1+2*1 | -671,9 | 1+2*1 | -840,5 | 1+2*1 | -840,5 | |||||||||||||
| № п/п | Нагрузка | Усилия в стержнях | |||||||||||||||||||||
| Нижний пояс | |||||||||||||||||||||||
| а-2 | а-5 | а-8 | |||||||||||||||||||||
| 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | |||||||||||||||
| 1. | Постоянная нагрузка | 235,4 | 211,8 | 164,7 | 473,9 | 426,5 | 331,7 | 475,0 | 427,5 | 332,5 | |||||||||||||
| 2. | Снег | 152,0 | 136,8 | 106,4 | 306,0 | 275,4 | 214,2 | 307,0 | 276,3 | 214,9 | |||||||||||||
| 3. | Вертикальная крановая нагрузка (тележка крана слева) | -8,9 | -8,0 | -6,3 | -8,3 | -7,5 | -5,8 | -7,9 | -7,1 | -5,5 | |||||||||||||
| 4. | То же, тележка справа | -9,8 | -8,8 | -6,8 | -8,7 | -7,8 | -6,1 | -7,9 | -7,1 | -5,5 | |||||||||||||
| 5. | Поперечное торможение у левой колонны вправо | -9,4 | -8,4 | -6,6 | -9,8 | -8,8 | -6,9 | -10,1 | -9,1 | -7,1 | |||||||||||||
| 6. | То же, у левой колонны влево | 9,4 | 8,4 | 6,6 | 9,8 | 8,8 | 6,9 | 10,1 | 9,1 | 7,1 | |||||||||||||
| 7. | То же, у правой колонны вправо | -13,9 | -12,5 | -9,7 | -11,6 | -10,4 | -8,1 | -10,1 | -9,1 | -7,0 | |||||||||||||
| 8. | То же, у правой колонные влево | 13,9 | 12,5 | 9,7 | 11,6 | 10,4 | 8,1 | 10,1 | 9,1 | 7,0 | |||||||||||||
| 9. | Ветер слева | 17,3 | 15,6 | 12,1 | 4,7 | 4,2 | 3,3 | -3,9 | -3,5 | -2,7 | |||||||||||||
| 10. | Ветер справа | -24,6 | -22,1 | -17,2 | -12,3 | -11,0 | -8,6 | -3,9 | -3,5 | -2,7 | |||||||||||||
| Расчетные усилия | |||||||||||||||||||||||
| Nmax+ | |||||||||||||||||||||||
| Nmax- | 1+2*1 | 387,4 | 1+2*1 | 779,9 | 1+2*1 | 782,0 | |||||||||||||||||
| № п/п | Нагрузка | Усилия в стержнях | |||||
| Стойка | |||||||
| 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | ||
| 1. | Постоянная нагрузка | -48,4 | -43,6 | -33,9 | -48,1 | -43,3 | -33,7 |
| 2. | Снег | -32,0 | -28,8 | -22,4 | -31,0 | -27,9 | -21,7 |
| 3. | Вертикальная крановая нагрузка (тележка крана слева) | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 4. | То же, тележка справа | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 5. | Поперечное торможение у левой колонны вправо | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 6. | То же, у левой колонны влево | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 7. | То же, у правой колонны вправо | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 8. | То же, у правой колонные влево | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 9. | Ветер слева | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| 10. | Ветер справа | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| Расчетные усилия | |||||||
| Nmax+ | |||||||
| Nmax- | 1+2*1 | -80,4 | 1+2*1 | -79,1 |
| № п/п | Нагрузка | Усилия в стержнях | ||||||||
| Нижний пояс | ||||||||||
| а-2 | а-5 | а-8 | ||||||||
| 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | 1 | 0,9 | 0,7 | ||
| 1. | Постоянная нагрузка | 235,4 | 211,8 | 164,7 | 473,9 | 426,5 | 331,7 | 475,0 | 427,5 | 332,5 |
| 2. | Снег | 152,0 | 136,8 | 106,4 | 306,0 | 275,4 | 214,2 | 307,0 | 276,3 | 214,9 |
| 3. | Вертикальная крановая нагрузка (тележка крана слева) | -8,9 | -8,0 | -6,3 | -8,3 | -7,5 | -5,8 | -7,9 | -7,1 | -5,5 |
| 4. | То же, тележка справа | -9,8 | -8,8 | -6,8 | -8,7 | -7,8 | -6,1 | -7,9 | -7,1 | -5,5 |
| 5. | Поперечное торможение у левой колонны вправо | -9,4 | -8,4 | -6,6 | -9,8 | -8,8 | -6,9 | -10,1 | -9,1 | -7,1 |
| 6. | То же, у левой колонны влево | 9,4 | 8,4 | 6,6 | 9,8 | 8,8 | 6,9 | 10,1 | 9,1 | 7,1 |
| 7. | То же, у правой колонны вправо | -13,9 | -12,5 | -9,7 | -11,6 | -10,4 | -8,1 | -10,1 | -9,1 | -7,0 |
| 8. | То же, у правой колонные влево | 13,9 | 12,5 | 9,7 | 11,6 | 10,4 | 8,1 | 10,1 | 9,1 | 7,0 |
| 9. | Ветер слева | 17,3 | 15,6 | 12,1 | 4,7 | 4,2 | 3,3 | -3,9 | -3,5 | -2,7 |
| 10. | Ветер справа | -24,6 | -22,1 | -17,2 | -12,3 | -11,0 | -8,6 | -3,9 | -3,5 | -2,7 |
| Расчетные усилия | ||||||||||
| Nmax+ | ||||||||||
| Nmax- | 1+2*1 | 387,4 | 1+2*1 | 779,9 | 1+2*1 | 782,0 |
Подбор сечений фермы из уголков
| Элементы фермы | Номр стержня | Усилие , кН | Сечение | Площадь, А см2 | Длина, см | Радиус инерции, см | Гибкость | Условия гибкости | Типсечения | Коэф. Продольного изгиба | Напряжени , Мпа | Коэф.условия работы | Расчетное сопротивление, Мпа | Соединительная планка | |||||||
| lx | ly | ix | iy | λx | λy | α | [λ] | λmax | φ | σ | ϒс | Ry*ϒc | il | 40*il | 80*il | ||||||
| Верхний пояс | 1-b | 21,88 | 125х10 | 24,33 | 3,85 | 4,98 | 0,96 | 122,4 | 2,7 | с | 0,769 | 3,72 | - | ||||||||
| 3-c | -580 | ||||||||||||||||||||
| 4-d | -580 | ||||||||||||||||||||
| 6-e | -738 | ||||||||||||||||||||
| 7-e | -738 | ||||||||||||||||||||
| Монтажный расчет | - | - | 5,03 | - | 110,44 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||||||
| Нижний пояс | а-2 | 75х50х6 | 7,25 | 2,38 | - | - | - | 8,6 | - | - | 3,53 | - | - | ||||||||
| а-5 | 90х50х9 | 15,6 | 2,75 | 3,7 | |||||||||||||||||
| а-8 | - | - | |||||||||||||||||||
| Раскосы | -487 | 125х8 | 19,7 | 3,87 | 5,46 | 95,6 | 0,091 | 3,3 | с | 0,516 | -247 | 3,72 | - | ||||||||
| 63х6 | 7,28 | 311,2 | 1,93 | 3,14 | - | 6,9 | 0,673 | 1,53 | - | ||||||||||||
| -174 | - | 175,3 | 7,6 | 0,673 | -120 | 0,8 | 2,3 | - | - | ||||||||||||
| 343,2 | 0,1 | 175,3 | 7,6 | 0,205 | 0,8 | 1,93 | |||||||||||||||
| 0,079 | 174,1 | 8,4 | 0,205 | 0,8 | 1,72 | 77,2 | |||||||||||||||
| Стойки | -70 | 60х5 | 5,83 | 220,8 | 1,84 | 2,76 | 0,099 | 5,1 | с | 0,388 | -120,1 | 1,72 | 68,8 | - | |||||||
| -70 | 269,6 | - | 6,2 | 0,388 | -120,1 | 1,47 | - |
Расчет и конструирование узлов
Зазор между спаренными уголками фермы принят 10 мм.
Расчет рядовых узлов.
Расчет рядовых узлов фермы из уголков приведен в таблице №15.Конст-рукция рядового узла приведена на рис. 20 а).Соединение элементов решетки в узлах рассчитывается на усилия , приведенные в табл. 15. Соединение поясов с фасонками в узлах верхнего пояса рассчитывается на суммарное усилие 
, а в узлах нижнего пояса – на суммарное усилие 
, где 
и 
– усилия в поясе, приложенные справа ( ) и слева ( ) от рассчитываемого узла фермы (по табл. 13).
Для расчета узлов принята ручная сварка электродами Э42А (табл. Г.1. [1]).
Расчетное сопротивление углового шва и коэффициенты, определяющие глубину провара, составляют
· по металлу шва Rwf=180 Н/мм2(табл. Г.2. [1]), βf=0,7(табл. 39 [1])
· по металлу границы сплавления Rwz=0,45Run=0,45·370=166,5Н/мм2(табл. 4 [1]),βz=1,0(табл. 39 [1])
Проверяем правильность выбора марки электрода при ручной сварке (п. 14.1.8. [1])
Расчет сварного соединения с угловыми швами производится (п. 14.1.16 [1])
· по металлу шва при 
;
· по металлу границы сплавления при 
.
В нашем случае расчет производим по металлу шва, так как 0,7·180=126<1·166,5.
В соответствии с п. 14.1.7. [1]и табл. 38 [1] катет углового шва принимаем kf=0,6см. Требуемая суммарная расчетная длина шва определяется по формуле 176[1].
Расчетная длина шва должна быть 4kf=2,4см<lw<85 βfkf=85·0,7·0,6=35,7сми не менее 4 см. Длины сварных швов округляется до 1 см. В табл. 15 приведены для каждого шва две длины: в числителе расчетная длина, в знаменателе – конструктивная (минимальные, устанавливаемая при конструировании узла).
Коэффициенты распределения длины швов по перу α’’ и обушку α’ уголков приняты:
· для равнополочных уголков α’’=0,3, α’=0,7.
· для неравнополочных уголков, соединенных узкими полками α’’=0,25, α’=0,75.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции / Минрегион России. - М.: ГУП ЦПП, 2011. – 172 с.
2. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия / Минрегион России. - М.: ГУП ЦПП, 2011. – 92 с.
3. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Компоновка каркаса, статический расчет поперечной рамы / П.А. Пяткин, И.В. Астахов,
В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 95 с.
4. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ступенчатой колонны рамы/ П.А. Пяткин, И.В. Астахов,
В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 95 с.
5. Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ригеля рамы и подкрановых балок/ П.А. Пяткин, И.В. Астахов,
В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 95 с.