Р а с ч е т с в а р н ы х ш в о в

Подбор сечений стержней фермы.

Элемент фермы	Стержень	Расчетное усилие N, кН	Сечение	Площадь сечения А, см2	Расчетные длины	Радиусы инерции	Гибкость	К-нт продольного изгиба j	К-нт условий работы gС	кН/см2	RygC, кН/см2	Расстояние между прокладками, см	Сечение прокладок, м
lX	ly	iX	iy	lX	ly	lu	"-" 40iX	"+" 80iХ
ВП	1 - 2   2 - 3   3 - 4   4 - 5   5 - 6	-1180,76   -1790,40	160х11   160х18	68,84   109,6			4,95   4,87	7,07   7,22	60,61   61,6	42,08   41,55	121,8   124,2	0,806   0,803	0,95   0,95	21,28   20,35	21,85   21,85	194,8		80х180   80х180
Монтажный расчет:					7,22		166,2
НП	12-13   13-14   14-15	+743,68   +1790,40	100х10   160х18	38,4   109,6			3,05   4,87	4,66   7,22	195,44   61,6	194,81   124,65			0,95   0,95	19,36   19,75	21,85   21,85		389,6	80х120   80х180
Р	1-19   2-12   2-13   4-13   4-14   6-14	-955,85   +776,63   -482,37   +374,35	56х5   125х16   100х10   100х16   70х7   70х7	5,41   75,6   38,4   59,4   18,84   9,42	344,8   344,8   344,8   344,8		1,72   3,78   3,05   2,98   2,14   2,14	2,77   5,78   4,66   4,8   3,44   3,44	121,51   55,29   113,05   115,7   161,12   161,12	75,45   72,32   92,49   89,79   125,29   125,29	124,8     122,4	0,746   0,459	0,8   0,95   0,8   0,95	16,95   20,22   17,69   19,87	18,4   21,85   18,4   21,85	151,2   119,2	171,2	80х150   80х120   80х120   80х100
С	3-13   5-14   6-15	-151,25   -223,13	70х7   75х8   56х5	18,84     5,41			2,14   2,28   1,72	3,44   3,65   2,77	115,89   106,27   144,19	90,12   84,93   111,91		0,458   0,5273   0,327	0,8   0,8	17,53   18,398	18,4   18,4	85,6   91,2		80х100   80х100

Верхний пояс.

Стержень 3 – 4:

Расчетное усилие N = -1180,76 кН.

l_X = 300 см, l_y = 300 см, g_С = 0,95.

Зададим гибкость l = 65 è j₀ = 0,786.

.

Принимаем: 160 х 11;

А = 2А₁ = 2*34,42 = 68,84 (см²);

i_x = 4,95 см; è l_x = l_x / i_x = 300 / 4,95 = 60,61; è j_min = 0,806;

i_y = 7,07 см; è l_y = l_y / i_y = 300 / 7,07 = 42,08;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,97 = 121,8.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 2,6 % ).

Стержень 5 – 6:

Расчетное усилие N = -1790,40 кН.

l_X = 300 см, l_y = 300 см, g_С = 0,95.

Зададим гибкость l = 65 è j₀ = 0,786.

.

Принимаем: 160 х 18;

А = 2А₁ = 2*54,79 = 109,58 (см²);

i_x = 4,87 см; è l_x = l_x / i_x = 300 / 4,87 = 61,6; è j_min = 0,803;

i_y = 7,22 см; è l_y = l_y / i_y = 300 / 7,22 = 41,55;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,93 = 124,2.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 6,86 % ).

Монтажный расчет:

Предельная гибкость верхнего пояса из плоскости фермы в процессе монтажа l_u = 220.

l_y = 1200 см, i_y = 7,22 см, l_y = 1200 / 7,22 = 166,2 < l_u = 220.

Нижний пояс.

Стержень 12 – 13:

Расчетное усилие N = +743,39 кН.

l_X = 600 см, l_y = 900 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;

А = 2А₁ = 2*19,2 = 38,4 (см²); i_x = 3,05 см; i_y = 4,66 см;

( 11,4 % ).

l_х = 600 / 3,05 = 195,44; l_y = 900 / 4,66 = 194,81; l_u = 400.

Стержень 14 – 15:

Расчетное усилие N = +1790,4 кН.

l_X = 300 см, l_y = 900 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 160 х 18;

А = 2А₁ = 2*54,79 = 109,58 (см²); i_x = 4,87 см; i_y = 7,22 см;

( 9,61 % ).

l_х = 300 / 4,87 = 61,6; l_y = 900 / 7,22 = 124,65; l_u = 400.

Раскосы.

Стержень 1 – 19:

Расчетное усилие N = 0 кН.

l_X = 209 см, l_y = 209 см.

Принимаем минимальное сечение: 56 х 5;

А = 5,41 см²; i_x = 1,72 см; è l_x = 209 / 1,72 = 121,51;

i_y = 2,77 см; è l_y = 209 / 2,77 = 75,45.

Стержень 2 – 12:

Расчетное усилие N = -955,85 кН.

l_х = l_y / 2 = 418 / 2 = 209 см, l_y = 418 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 75 è j₀ = 0,730.

.

Принимаем: 125 х 16;

А = 2А₁ = 2*37,8 = 75,6 (см²);

i_x = 3,78 см; è l_x = 209 / 3,78 = 55,29;

i_y = 5,78 см; è l_y = 418 / 5,78 = 72,32; è j_min = 0,746;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,92 = 124,8.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 7,8 % ).

Стержень 2 – 13:

Расчетное усилие N = +776,63 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;

А = 2А₁ = 2*19,2 = 38,4 (см²); i_x = 3,05 см; i_y = 4,66 см;

( 7,5 % ).

l_х = 344,8 / 3,05 = 113,05; l_y = 431 / 4,66 = 92,49; l_u = 400.

Стержень 4 – 13:

Расчетное усилие N = -482,37 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 117 è j₀ = 0,452.

.

Принимаем: 100 х 16;

А = 2А₁ = 2*29,7 = 59,4 (см²);

i_x = 2,98 см; è l_x = 344,8 / 2,98 = 115,7; è j_min = 0,459;

i_y = 4,8 см; è l_y = 431 / 4,8 = 89,79;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,96 = 122,4.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 3,86 % ).

Стержень 4 – 14:

Расчетное усилие N = +374,35 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 70 х 7;

А = 2А₁ = 2*9,42 = 18,84 (см²); i_x = 2,14 см; i_y = 3,44 см;

( 9,1 % ).

l_х = 344,8 / 2,14 = 161,12; l_y = 431 / 3,44 = 125,29; l_u = 400.

Стержень 6 – 14:

Расчетное усилие N = 0 кН.

l_X = 344,8 см, l_y = 431 см.

Принимаем минимальное сечение: 70 х 7;

А = 9,42 см²; i_x = 2,14 см; è l_x = 344,8 / 2,14 = 161,12;

i_y = 3,44 см; è l_y = 431 / 3,44 = 125,29.

Стойки.

Стержень 3 – 13:

Расчетное усилие N = -151,25 кН.

l_х = 0,8*310 = 248 см, l_y = 310 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 115 è j₀ = 0,464.

.

Принимаем: 70 х 7;

А = 2А₁ = 2*9,42 = 18,84 (см²);

i_x = 2,14 см; è l_x = 248 / 2,14 = 115,89; è j_min = 0,458;

i_y = 3,44 см; è l_y = 310 / 3,44 = 90,12;

; l_u = 210-60a = 210-60*0,95 = 153.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 4,73 % ).

Стержень 5 – 14:

Расчетное усилие N = -223,13 кН.

l_х = 0,8*310 = 248 см, l_y = 310 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 105 è j₀ = 0,532.

.

Принимаем: 75 х 8;

А = 2А₁ = 2*11,5 = 23 (см²);

i_x = 2,28 см; è l_x = 248 / 2,28 = 106,27; è j_min = 0,5273;

i_y = 3,65 см; è l_y = 310 / 3,65 = 84,93;

; l_u = 210-60a = 210-60*0,999 = 150.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 0,01 % ).

Стержень 6 – 15:

Расчетное усилие N = 0 кН.

Т.к. ферма состоит из двух отправочных элементов, то стержень 6 – 15 - это 2-ве стойки. Принимаем минимальное сечение: 56 х 5.

А = 5,41 см²; l_x = 248 см; l_y = 310 см;

i_x = 1,72 см; è l_x = 248 / 1,72 = 144,19; è j = 0,327;

i_y = 2,77 см; è l_y = 310 / 2,77 = 111,91.

Р а с ч е т с в а р н ы х ш в о в.

Стержни решетки прикрепляются к фасонкам фланговыми швами. Сварка – автоматическая в среде углекислого газа, сварочная проволока Св – 08А, диаметр d = 2 мм.

Верхний пояс.

1. R_wf = 18 кН/см² – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва (табл.56,[1]);

R_wz = 0,45R_un =0,45*36 = 16,2 (кН/см²) – то же, по металлу границы сплавления.

2. Коэффициент проплавления шва (табл.34, [1]): b_f =0,9, b_z = 1,05.

3. Проверка сварочных материалов: , è .

4. Выбор минимального произведения:

b_f*g_wf*R_wf = 0,9*1*18 = 16,2 (кН/см²) – min;

b_z*g_wz*R_wz = 1,05*1*16,2 = 17,01 (кН/см²);

g_wf, g_wя = 1 – коэффициент условий работы шва.

5. Суммарная расчетная длина угловых: .

Стержни "1-2" - "2-3": 160 х 11

.

.

Принимаем: .

,

,

;

a = 0,7 – для равнополочных уголков.

Принимаем: l_О = 350 мм < 85*b_f*k_f = 85*0,9*9 = 689 мм;

l_П = 200 мм < 689 мм.

Стержни "2-3" - "3-4": 160 х 11

.

.

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 50 мм < 85*0,9*9 = 689 мм;

l_П = 40 мм < 689 мм.

Стержни "3-4" - "4-5": 160 х 11, 160 х 18

.

.

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 200 мм < 689 мм; l_П = 80 мм < 689 мм.

Стержни "4-5" - "5-6": 160 х 18

, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 70 мм < 689 мм; l_П = 40 мм < 689 мм.

Нижний пояс.

Стержень "12-13": 100 х 10

, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 100 мм < 612 мм.

Стержень "13-14": 160 х 18

N = 1574,47 кН, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 450 мм < 689 мм; l_П = 200 мм < 689 мм.

Стержень "14-15": 160 х 18

N = 1790,4 кН, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 500 мм < 689 мм; l_П = 250 мм < 689 мм.

Раскосы.

Стержень "1-19": 56 х 5

N = 0, .

Принимаем: .

, - конструктивно.

Стержень "2-12": 125 х 16

N = -955,85 кН,

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*10=765 мм; l_П = 150 мм < 765 мм.

Стержень "2-13": 100 х 10

, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 150 мм < 612 мм.

Стержень "4-13": 100 х 16

N = -482,37 кН,

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 200 мм < 85*0,9*9=689 мм; l_П = 80 мм < 689 мм.

Стержень "4-14": 70 х 7

, .

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 150 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 60 мм < 612 мм.

Стержень "6-14": 70 х 7

N = 0, .

Принимаем: .

, - конструктивно.

Стойки.

Стержень "3-13": 70 х 7

N = -151,25 кН,

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 70 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 40 мм < 612 мм.

Стержень "5-14": 75 х 8

N = -223,13 кН,

Принимаем: .

,

, ;

Принимаем: l_О = 90 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 50 мм < 612 мм.

Стержень "6-15": 56 х 5

N = 0,.

Шов принимаем конструктивно

, .

Элемент фермы	Стержень	Сечение	Расчетное усилие N, кН	, кН	F , кН	NC, кН	k­f, мм	ålW , мм	Расчетная длина шва, кН
lО	lП
ВП	1-2   2-3   3-4   4-5   5-6	160х11   160х11   160х11   160х18   160х18	-1180,76   -1180,76   -1790,40   -1790,40	-1180,76     609,64	151,25   151,25   183,7   223,13	1190,41   151,25   636,72   223,13
НП	12-13   13-14   14-15	100х10   160х18   160х18	+743,39   +1574,47   +1790,40	-	-	-
Р	1-19   2-12   2-13   4-13   4-14   6-14	56х5   125х16   100х10   100х16   70х7   70х7	-955,85   +776,63   -482,37   +374,35	-	-	-
С	3-13   5-14   6-15	70х7   75х8   56х5	-151,25   -223,13	-	-	-