Конструювання ферм. Деталі вузлів. Складний переріз Зварний шов по обушку та по перу

Розрахунок та конструювання вузлів ферми здійснюється відповідно до вимог, які пред'являються СНиП ll-23-81(91)*. Прикріплення елементів решітки з куточків до фаск рекомендується виконувати двома фланговими швами. При цьому необхідні площі швів повинні розподілятися по обушку і перу куточка пропорційно їх відстані до осі стрижня. Кінці флангових швів виводяться на торці елементів на довжину 20 мм. У розрахунках частку зусилля N, що припадає на флангові шви обушка та пера, приймають залежно від типу куточка таблиці 6.1.

Таблиця 6

Частка зусилля N на зварні шви обушка та пера

Довжини флангових швів при розрахунку на умовний зріз металу шва з подальшою перевіркою по металу межі сплавлення розраховуються за формулами

До поясів ферм фасонки кріпляться суцільними швами. Шви, що прикріплюють фасонку до пояса, розраховуються на різницю зусиль у суміжних панелях пояса

Nф = N2 - N1, (6.3)

Шви, що прикріплюють фасонку до пояса, де прикладена зовнішня зосереджена сила (навантаження), розраховуються на зусилля, що визначається за формулою

При спиранні на верхній пояс будівельних ферм великопанельних залізобетонних плит, коли товщина полиць куточків при кроці ферм 6 м становить менше 10 мм, і при кроці ферм 12 м - менше 14 мм, доцільно посилювати поясні куточки в місцях спирання приваркою зверху опорних листів товщиною 12мм.

Якщо куточки пояса перериваються у вузлі, вони мають бути перекриті накладками. Куточок з великим зусиллямзаводиться на 300-500 мм за центр вузла, між поясами, що з'єднуються, залишається зазор 60-50 мм. Товщина накладки приймається не менше товщини фасонки, а площа її повинна бути не менше площі виступаючого пера меншого пояса.

Шви, що прикріплюють листову накладку до поясів, розраховуються на зусилля у накладці

,(6.5), а, (6.6)

де у - напруга в накладці, - умовна розрахункова площа, рівна сумі площ накладок і частини площі фасонки висотою 2в (в - ширина полиці куточка, що прикріплюється), Nр - розрахункове зусилля в елементі, що дорівнює 1,2N.

А шви, що прикріплюють куточки до фасонок, - на розрахункові зусилля в поясах за вирахуванням зусилля, що передається куточка на куточок накладкою: 1,2N1,2 - N1,2, але не менше ніж 1,2N1,2/2.

При конструюванні опорних вузлів ферми при спиранні на стійку зверху приймають товщину опорної плити 16-25 мм, опорних ребер 10-14 мм. При спиранні будівельної ферми збоку колони приймають товщину опорного фланця ферми 16-20 мм, опорного столика 30-40 мм. Для чіткості спирання опорний фланець виступає на 10-20 мм нижче за фасонку опорного вузла. Опорний фланець до полиці колони кріпиться на болтах грубої або нормальної точності, які ставлять в отвір на 3 мм більше за діаметр болтів.

При шарнірному опиранні ферми на колону довжину зварних швів, що прикріплюють опорний фланець до фасонки, визначають за формулою

При спиранні ферми зверху на колону попередньо визначається реактивний тиск під плитою

де Rb – розрахунковий опір матеріалу колони;

Aоп – площа опорної плити.

Згинальні моменти в опорній плиті визначаються як для пластинки, опертої на дві сторони за формулою

де - коефіцієнт, що залежить від співвідношення в/а. Визначається за таблицею 6.2.

Таблиця 6.2.

Коефіцієнт для розрахунку пластин, опертих на три або дві сторони

Необхідна товщина плити

Верхній вузол кріплення ферми зазвичай прагнуть запроектувати так, щоб лінія дії сили проходила через центр фланця.

Розрахунок зварених швів.

Коефіцієнти та розрахункові опори, що приймаються при розрахунку по металу шва:

f = 0,9; wf = 1; Rwf = 240 МПа

f wfRwf = 0,91240 = 216 МПа,

де: Rwf - розрахунковий опір кутових швів зрізу (умовному) по металу шва, що приймається за табл. 56 (СНіП II-23-81, Додаток 2)

f - коефіцієнти розрахунку кутового шва по металу шва, приймається по табл. 34 (СНиП II-23-81, Розрахунок з'єднань сталевих конструкцій)

При розрахунку по металу межі сплавлення

z = 1,05; wz = 1; Rwz = 0,45Run = 0,45490 = 220,5 МПа,

z wzRwz = 1,051220,5 = 231,5 МПа;

де: Run = 490 МПа - тимчасовий опір сталі розриву, що приймається рівним мінімальному значенню за державним стандартамі технічним умовамна сталь;

z - коефіцієнти розрахунку кутового шва по металу межі сплавлення табл 56; Rwz - розрахунковий опір кутових швів зрізу (умовному) по металу межі сплавлення;

f wfRwf = 216 МПа z wzRwz = 231,5 МПа,

Розрахунок ведемо по металу шва. Несуча здатність зварних швів визначається міцністю металу зварного шва та обчислюється за формулою

де Nоб(п) - зусилля, що діє на обушок (перо) куточків;

n – кількість швів (n = 2); a – довжина шва на непровар (а = 1-2 см); kf – катет зварного шва. kf, min kf kf, max,

де kf, min - мінімальний катет шва, який визначається за табл. 38 (СНіП II-23-81, 12. Загальні вимогиз проектування сталевих конструкцій)

kf, max - максимальний катет шва, рівний: для шва по обушку 1,2 tуг; для шва по перу

kf, max = tуг - 1мм, при tуг 6мм; kf, max = tуг - 2мм, при tуг = 7 - 16мм; тут tуг - товщина куточка, що прикріплюється.

N = 0,5 * 0,7 * N - у обушка N = 0,5 * 0,3 * Ni - у пера

Результати розрахунку розмірів зварних швів зводимо до табл. 6.3.

ферма зварної покриття стрижень

Таблиця 6.3

Таблиця розрахунку швів

Номер стрижня			Шов по обушку	Шов по перу

Зварювання не напруженого стрижня 1 - 3 виконуємо конструктивно відповідно з катетами швів по обушку 9 мм завдовжки 12 см, катетами швів по перу 6мм завдовжки 8см.

Таблиця - Кількість типів куточків

Розрахунок вузлів ферми

Стрижні ферми у вузлах зв'язуються листовими фасонками, яких вони прикріплюються з допомогою електрозварювання.

Визначається за формулою

довжина шва по перу визначається за формулою

де α-коефіцієнт, що враховує частку зусилля, що припадає на обушок

N- зусилля у стрижні, кН

βf-коефіцієнт провару (при ручне зварюванняβf=0,7)

Kf1, Kf2- товщини швів відповідно по обушку і по перу, см

Rwf-розрахунковий опір кутових швів зрізу по металу шва,

рівне при використанні електродів типу Е50: Rwf = 21 кН/см2

γwf-коефіцієнт умов роботи шва; γwf=1

Коефіцієнт α приймаємо рівним: для рівнополочних куточків α=0,7.

Товщина шва по перу куточка приймається на 2 мм менше товщини полиці куточка, але не менше 4 мм. Максимальна товщина шва по обушку куточка не повинна перевищувати 1,2t min, де tmin-товщина більш тонкого елемента (фасонки або полиці куточка).

Мінімальна довжина шва має становити 4 Кf або 40 мм. Максимальна розрахункова довжина шва має перевищувати 85βf Кf .

Визначимо довжини швів поясів «6» і «7» (δ=6мм):

Конструктивна довжина шва по обушку

Приймаємо lw1 = 22 см.

Довжина шва по перу

Кf1 = 8мм = 0,8см. Kf2 = 6 мм = 0,6 см.

Визначимо довжини швів пояса «30» і «26» (δ=6мм):

Конструктивна довжина шва по обушку

Приймаємо lw1 = 4 див.

Довжина шва по перу

Кf1 = 8 мм = 0,8 см. Kf2 = 6 мм = 0,6 см.

Визначимо довжини швів пояса «22» (δ=6мм):

Конструктивна довжина шва по обушку

Приймаємо lw1 = 4 див.

довжина шва по перу

Кf1 = 8 мм = 0,8 см. Kf2 = 8 мм = 0,8 см.

Розраховані довжини швів наносяться на схему вузла, після чого виявляються розміри фасонки та її контур. Обрис фасонки, що приймається, має бути простим, бажано прямокутним.

Вузол Е повинен мати опорне ребро 16...25мм. Мінімальна ширина ребра 180 мм.

Таблиця зварних швів у вузлах ферми

Загальна розрахункова довжина зварних швів (см), що прикріплюють горизонтальну накладку до полиць куточків з одного боку стику:

де N- зусилля в стрижні нижнього пояса, що помикає до монтажного вузла, кН.

Більш докладно з конструкціями вузлів кроквяних ферм та особливостями їх розрахунку слід ознайомитися за рекомендованою літературою (1); (5); (7).

Підсумком проектування кроквяної ферми є складання специфікації металу на елемент відправки, форму якої слід прийняти за підручником (1).

5.Розрахунок поперечної рами каркаса

Визначення навантажень на раму.

На раму діють навантаження

а) постійна – від власної ваги конструкцій

б) короткочасні: снігова; кранова – вертикальна від тиску коліс мостового крана та горизонтальна від гальмування візка; вітрова.

Рис. Рама

А) Постійне навантаження на раму. На стійку рами діятиме опорна реакція ригеля (кН) Vg=g1L/2, де L-проліт ригеля (ферми); g1 – погонне розрахункове навантаження, кН/м2

Vg = 23,88 · 24/2 = 286,56 кН

б) Снігове навантаження на раму. На стійку рами діятиме відповідна опорна реакція ригеля (кН) Vр=S1L/2, де S1 – погонне розрахункове снігове навантаження, кН/м2

Vр = 4,2 · 24 / 2 = 50,4 кН

Вертикальні кранові навантаження. Кранове навантаження на поперечну раму визначається від двох зближених кранів, розташованих таким чином, щоб навантаження було найбільшим.

Розрахункова вертикальна сила (кН), що діє на стійку (колону), до якої наближені візки кранів

Dmax=γf·nc·Fn max·Σyi+G,

де Fn max - найбільший тиск колеса

γf-коефіцієнт надійності по навантаженню, γf=1,1

Σyi- сума ординат впливу для опорного тиску на колону

nc - коефіцієнт поєднання: nc = 0,85

G- вага підкранової балки, кН

Ординати ліній впливу y1 = 0,267, y2 = 1; y3=0,8; y3 = 0,066.

Dmax = 1,1 · 0,85 · 315 · (0,267 +1 +0,8 +0,066) +10,5 = 717,36 кН

Розрахункова вертикальна сила, що діє на іншу стійку рами

Dmin=γf·nc·Fn min·Σyi+G,

де Fn min- найменший тиск колеса на кран (кН)

Fn min = (P + Gc) / n0 - Fn max

P- вантажопідйомність крана

Gc- Загальна вагакрана з візком

n0-кількість коліс на одній стороні крана n0=2

Fn min = (300 +520) / 2-315 = 95 кН

Dmin = 1,1 · 0,85 · 95 · 2,4 +10,5 = 223,68 кН

Горизонтальні кранові навантаження.

Розрахункова горизонтальна сила (кН)

Tc= γf·nc·Tn·Σyi,

де Tn - нормативна горизонтальна сила при гальмуванні візка,

що припадає на одне колесо крана.

Горизонтальна сила Tc може діяти на ліву або праву стійку рами, причому як в одну, так і в іншу сторону.

г9 – висота катета шва (див. рис. 8.7). Мінімальні катети швів – див. табл. 38 * СНіП П-23-81 *. 3. Особливості розрахунку кутових швів при прикріпленні куточків При розрахунку прикріплення кутів кутовими зварними швами враховують, що зусилля, що діє на куточок, прикладається до його центру тяжкості і при приварюванні куточка до фасонки розподіляється між швами, виконаними по обушку і перу куточка. 8.8). Розподіл зусилля відбувається пропорційно площам, відтятим у куточка на розрізі лінією центру тяжіння. У рівнополочних куточках на шви по обушку доводиться 70% зусилля, на шви по перу 30%. Відповідно, при однакових по висоті катетах шва довжина шва по обушку становитиме 70%, а по перу 30% від загальної довжини шва. Загальна довжина шва визначається за формулами розрахунку кутових зварних швів.

Шов по перу куточка

Рис. В.В. ГГрікраплвнив кутовими зварними швами куточка

Висота катета шва «гпо перу куточка зазвичай приймається менше на 2 мм товщини куточка г, по обушку куточка висота катета призначається не більше 1,2а Висоти катетів швів по перу куточка і по обушку можуть призначатися однаковими з урахуванням вимог п.12.8 СНиП П-23 -81". Розрахункова довжина кутового зварного шва приймається не менше 41 чи не менше 40 мм. - 4. Розрахунок зварних з'єднань на дію ізпгбанвнього моменту

У разі впливу згинального моменту на зварне з'єднаннярозрахунок провадиться залежно від виду зварних швів. При дії на стикові шви моменту Мв площині перпендикулярної площині шва (рис. 8.9 о) розрахунок виконується за формулою про =М/Іl

(8.4) де ""- момент опору розрахункового перерізу шва;

Розрахункове зусилля у перерізі з парних рівнополочних куточків розподіляється так: 70 % посідає обушок (тобто. N про = 0,7N) та 30% - на перо (тобто. N п = 0,3N).

При розрахунку зварних швів задаються значеннями катетів швів по обушку ( ) та по перу ( ) і визначають необхідні довжини швів по обушку (
) та по перу (
).

При призначенні катета шва необхідно враховувати такі рекомендації:

(Куточка або фасонки). Товщина фасонок призначається за табл. 13 дод. 2.

Необхідна довжина зварного шва по обушці приймається за найбільшим значенням, знайденим за формулами:

при розрахунку по металу шва

; (4.4)

, (4.5)

де γ wf = γ wz = 1 (п. 11.2 *) - Коефіцієнти умов роботи зварного шва;

 f = 0,7,  z = 1 (табл. 34*) – коефіцієнти глибини проплавлення, що відповідають напівавтоматичному зварюванню в нижньому положенні;

(табл. 6*) – коефіцієнт умов роботи конструкції;

R wf і R w z(див. п. 2) – розрахунковий опір з'єднання з кутовими швами зрізу.

Необхідна довжина зварного шва по перу приймається за найбільшим значенням, знайденим за формулами:

при розрахунку по металу шва

; (4.6)

при розрахунку по металу межі сплавлення

. (4.7)

При призначенні довжин зварних швів по обушку ( ) і по перу ( ) слід керуватися наступним:

1. - ціле число сантиметрів;

2. ≥ 4 см;

3.
;

4.
;

5. значення і приймати можливо меншими.

Рис. 2. До розрахунку зварних швів

На деталювальному (робочому) кресленні показують фасад ферми, плани верхнього та нижнього поясів, вид збоку. Вузли зображують на фасаді, причому для ясності креслення вузли і перерізу стрижнів викреслюють в масштабі 1:10 на схемі осей ферми,

ної у масштабі 1:20.

Різання стрижнів решітки виробляють, як правило, нормально до осі стрижня. Для великих стрижнів допускається коса різання з метою зменшення розмірів фасонок. Стрижні грати не доводяться до поясів на відстань a = 6 t ф – 20мм(де t ф – товщина фасонки в мм), але не більше 80 мм(Рис. 2).

У фермі зі стрижнями із парних куточків, складених тавром, вузли проектують на фасонках, які заводять між куточками. До поясу ферми фасонки рекомендується прикріплювати суцільними швами мінімального катета. Фасонки випускають за обушки поясних куточків на 10...15 мм(Рис. 2).

Основою конструювання вузлів ферми є перетин осей всіх стрижнів, що сходяться в вузлі, в центрі вузла. Основними розмірами вузла є відстані від центру вузла до торців стрижнів решітки, що прикріплюються, і до краю фасонки. По цих відстанях визначаються необхідна довжина стрижнів решітки, яка призначається кратною. мм, та розміри фасонок. Розміри фасонок визначаються необхідною довжиною швів кріплення елементів. Необхідно прагнути до найпростіших контурів фасонок, щоб спростити їх виготовлення та зменшити кількість обрізків.

Задля більшої спільної роботи куточків їх з'єднують прокладками. Відстань у світлі між прокладками має бути не більше 40 i xдля стиснутих елементів та 80 i xдля розтягнутих, де i x – радіус інерції одного куточка щодо осі x - x. Товщина прокладок призначається рівною товщині вузлових фасонок. Прокладки приймаються шириною 60 ммта випускаються за габарити куточків на 10…15 мму кожний бік.

На фасаді ферми вказуються розміри (катет та довжина) зварних швів.

Опорну плиту прийняти завтовшки 20 ммта розмірами у плані 300 x 300 мм.

На кресленні розміщується специфікація деталей (за встановленою формою) на ферму та даються примітки.

ДОДАТОК 1

Таблиця 1

Вихідні дані для студентів спеціальності 270301 "Архітектура"

Дві останні цифри шифру	Довжина кроквяної ферми L(м)	Крок кроквяних ферм	Висота кроквяної ферми h(м)	Марка сталі

Таблиця 2

Вихідні дані для студентів спеціальності 270302 "Дизайн архітектурного середовища"

Дві останні цифри шифру	Довжина кроквяної ферми L(м)	Крок кроквяних ферм	Висота кроквяної ферми h(м)	Марка сталі

ДОДАТОК 2

Таблиця 3

Нормативні та розрахункові опори при розтягуванні,

стиску та згину прокату за ГОСТ 27772-88 для сталевих

конструкцій будівель та споруд (вибірка з табл. 51* 2)

	прокату, мм	Нормативний опір фасонного прокату, МПа		Розрахунковий опір фасонного прокату, МПа
		R уn	R un	R у	R u
	Св. 20 до 40
	Св. 20 до 30
	Св. 10 до 20 Св. 20 до 40
	Св. 10 до 20
	Св. 10 до 20
	Св. 10 до 20 Св. 20 до 40
	Св. 10 до 20 Св. 20 до 40

Таблиця 4

Матеріали для зварювання та розрахункові опори

(Вибірка з табл. 55 * і 56)

Таблиця 5

Двотаври сталеві гарячекатані з ухилом внутрішніх граней полиць (ГОСТ 8239-89)

Розміри, мм

перерізу, см 2

Ось х – х

Ось у - у

Маса 1 м, кг

I x, см 4

W x, см 3

i x, см

S x, см 3

I y , см 4

W y, см 3

i y, см

Таблиця 6

Швелери сталеві гарячекатані з ухилом внутрішніх граней полиць (ГОСТ 8240-89)

Розміри, мм

перерізу, см 2

Ось х – х

Ось у - у

z 0 ,

Маса 1 м, кг

I x, см 4

W x, см 3

i x, см

S x, см 3

I y , см 4

W y, см 3

i y, см

Т
аблиця 7

Кути сталеві гарячекатані рівнополочні (ГОСТ 8509-86)

Обозначення: b – ширина полиці; t – товщина полиці; R - Радіус внутрішнього закруглення; r – радіус закруглення полиці; I – момент інерції; i – радіус інерції; z 0 – відстань від центру тяжкості до зовнішньої грані полиці

Розміри, мм

перерізу, см 2

Довідкові величини для осей

Маса 1 м, кг

х – х

х 0 - х 0

у 0 – у 0

х 1 - х 1

z 0

I x, см 4

i x, см

I x 0 , см 4

i x 0 , см

I y 0 , см 4

i y 0 , см

I x 1 , см 4

Продовження таблиці 7

Закінчення таблиці 7

Рис. 3. Визначення зусиль у елементах ферми графічним способом (діаграма Максвелла-Кремони)

Таблиця 8

Коефіцієнт стійкості 

Умовна гнучкість	Коефіцієнт стійкості		Умовна гнучкість	Коефіцієнт стійкості

Примітка.

Для проміжних значень  величину  слід визначати лінійною інтерполяцією.

Таблиця 9

Вертикальні граничні прогини елементів конструкцій

(Вибірка з табл. 19)

Примітка.

Для проміжних значень l у поз. 2, авеличину n 0 слід визначати лінійною інтерполяцією.

Таблиця 10

Підбір перерізів стрижнів ферми

№ стрижня

Розрахункові зусилля N, кН

Площа перерізу A, см 2

Розрахункова довжина l x, см

Радіус інерції i x, см

Гнучкість λ

Гранична гнучкість [ λ ]

Умовна гнучкість  

Коефіцієнт стійкості 

Коефіцієнт умов робіт γ з

Перевірка перерізу,

розтягування

міцність

стійкість

Верхній пояс

) ┘└ 12512

21,51 < 23,75

Нижній пояс

23,66 < 23,75

конструктивно

15,68 < 23,75

23,748< 23,75

┘└ 10010

Таблиця 11

Розрахунок зварних швів

№ стрижня		Зусилля N, кН	Шов по обушку			Шов по перу
			N про , кН	, см	, см	N п , кН	, см	, см
	┘└ 10010

Таблиця 12

Мінімальні катети швів (табл. 38*)

Вид з'єднання	Вид зварювання	Межа плинності, МПа	Мінім. катети k f, мм, при товщині товстішого з елементів, що зварюються t, мм
Таврове з двосторонніми кутовими швами; нахльосткове та кутове
		Св. 430 до 530
	Автоматична та напівавтоматична
		Св. 430 до 530
Таврове з односторонніми кутовими швами
	Автоматична та напівавтоматична

Таблиця 14

Розрахункові довжини стрижнів

(Вибірка з табл. 11)

Позначення: l - Відстань між центрами вузлів

Таблиця 15

Граничні гнучкості стрижнів

(Вибірка з табл. 19 * і 20 *)

Таблиця 16

Коефіцієнт умов роботи

(Вибірка з табл. 6 *)

Л І Т Е Р А Т У Р А

1. СП 53-102-2004. Загальні правилапроектування сталевих конструкцій Держбуд Росії.- М.: ЦНДІБК ім. Кучеренка, 2005.

2. СНіП II-23-81 *. Стальні конструкції. Норми проектування/Мінбуд Росії. – М.: ДП ЦПП, 2000. – 96 с.

3. БНіП 2.01.07-85 * . Навантаження та впливу / Держбуд Росії. - М: ФГУП ЦПП, 2004.-44 з

4. Файбішенко В.К. Металеві конструкції: Навч. посібник для вузів. - М.: Будвидав, 1984. - 336 с.

Загальні відомості………………………………………..……………………
1. Вихідні дані…………………………………………………………
2. Вибір основних розрахункових характеристик……………………………
3. Розрахунок прогону покриття…………………………………………………
4. Проектування кроквяної ферми…………………………………….
4.1. Визначення навантажень на ферму………………………………………..
4.2. Визначення розрахункових зусиль у стрижнях ферми…………………...
4.3. Підбір перерізів стрижнів ферми………………………………………
4.4. Розрахунок зварних швів прикріплення розкосу та стійок до фасонок.
Додатки…………………………………………………………………...
Література…………………………………………………………………….

де - коефіцієнти глибини проплавлення

Коефіцієнти умов роботи шва

МПа- Розрахунковий опір по металу шва (т.4.4);

МПа- Розрахунковий опір по металу межі сплавлення;

МПа- тимчасове опір сталі С245 для фасонного прокату за ГОСТ 27772-88 при товщині від 2 до 20мм (т. 2.3);

Розрахунок ведемо по металу межі сплавлення, оскільки

МПа> МПа.

Прикріплювати елементи решітки із куточків до фасонок рекомендується двома фланговими швами.

Розподіл зусиль між швами по обушку та перу

Тип перерізу	k 1	k 2
y x x y	0.7	0.3

Значення коефіцієнтів, що враховують розподіл зусилля в елементі між швами по обушку та перу куточка, приймаються обушок куточка К 1 =0.7; перо куточка К2 = 0.3;

Необхідні розрахункові довжини швів:

По обушку; по перу;

Катет шва слід задаватися, виходячи з конструктивних обмежень:

По обушку; -по перу,

Конструктивна довжина шва мм. Отримані за розрахунком довжини швів округляємо у бік до розміру, кратного 5 мм. Якщо за розрахунком довжина шва менше 50 мм, то приймаємо 50 мм. Розрахунок швів зручно виконувати у табличній формі (таблиця 6.)

Таблиця 6 - Розрахунок довжин зварних швів

,

,

,

, мм мм мм мм мм мм верхній пояс 125х10 0.1 0.03 0.02 нижній пояс 90х8 358.5 119.6 61.52 розкоси 125х10 409.4 136.6 70.25 50х5 186.9 74.8 4/5 41.90 63х5 55.1 22.1 4/5 11.82 63х5 39.6 15.9 4/5 8.49 стійки 50х5 28.6 11.5 4/5 6.13 50х5 54.8 21.9 4/5 11.75 50х5 50.2 20.1 4/5 10.77

3.5 Розрахунок та конструювання вузлів ферм

За отриманими довжинами швів кріплення розкосів та стійок визначаємо розміри фасонки. Стрижні решітки не доводимо до поясів на відстань мм, але не більше 80 мм - товщина фасонки в мм. Для ферми, що розраховується мм<80мм, принимаем а=55мм.

Вузол 1.

Довжина зварних швів кріплення стійки до фасонки. Приймаємо. Розрахункова довжина швів, в розрахунок включаємо

Зварні шви кріплення пояса розраховуємо на спільну дію зусиль та

Напруги в найбільш навантажених швах по перу куточків:

Вузол 2.

Довжина зварних швів кріплення пояса до фасонки. Приймаємо. Розрахункова довжина швів, в розрахунок включаємо

Зварні шви кріплення пояса розраховуємо на спільну дію зусиль та .

Напруги в найбільш навантажених швах по обушках куточків:

Вузол 4.

Вузол проектуємо на високоміцних болтах М20 зі сталі 40X "селект", для кріплення поясів приймаємо 4 листові накладки перетином 125х10.

Міцність стику перевіряємо по зусиллю

Площа перерізу стику визначаємо з урахуванням ослаблення поперечного перерізу кожної накладки одним отвором діаметром, тоді площа нетто горизонтальної та вертикальної накладок:

Зусилля, що сприймається однією накладкою:

де - Коефіцієнт умов роботи;
R y= 240 МПа - розрахунковий опір сталі С245 для листового прокату за ГОСТ 27772-88 при товщині від 2 до 20мм (т. 2.3);

Середня напруга в накладках:

Визначаємо несучу здатність однієї площини тертя одного високоміцного болта:

де А bh=2.45 див 2 –площа одного болта нетто (т.5.5 );

Розрахунковий опір болтів розтягуванню;

Найменший тимчасовий опір (т.5.7);

Коефіцієнт умов роботи при кількості болтів у стику з одного боку менше n< 5 (т.5.3);

Коефіцієнт тертя для газополум'яної обробки контактних поверхонь без консервації та контролю натягу болтів на момент закручування (т.5.9);

Для прикріплення однієї горизонтальної накладки при одній площині тертя число болтів з одного боку від осі стику:

Приймаємо 4 болти М20.

Так як площа ослабленого перерізу накладки, то необхідна перевірка його міцності за такою формулою:

де - Розрахункова площа перерізу;

Кількість болтів у аналізованому перерізі;

Загальна кількість болтів на накладці з одного боку від осі стику.

Зварні шви кріплення фасонки до пояса приймаємо конструктивно мінімальної товщини.

Вузол 3.

Перетину накладок приймаємо.

Міцність стику перевіряємо по зусиллю:

т.к. умова не виконується, то переріз накладок приймаємо .

Площа перерізу однієї накладки з урахуванням ослаблення одним отвором:

Середня напруга в накладках:

4. Зусилля, що сприймається однією накладкою,

Необхідне число високоміцних болтів для прикріплення однієї горизонтальної накладки з одного боку від осі стику:

Приймаємо 3 болти.

Для прикріплення вертикальних накладок у вузлі потрібна така сама кількість болтів. Болти маємо в 1 ряд.

Оскільки , то потрібна перевірка міцності ослабленого перерізу.

Шви кріплення фасонки до пояса приймаємо конструктивно.

Вузол 5.

Довжина швів кріплення пояса до фасонки складає: по обушку 18 см, по перу – 12.6 см. Приймаємо. Розрахунки на міцність не виконуємо.

Вузол 6.

Шви кріплення пояса до фасонки розраховуємо на спільну дію поздовжніх зусиль у суміжних панелях пояса та вузлового навантаження F.

Розрахункове поєднання завантажень рами - 11,4:

За отриманими при конструюванні вузла розмірами фасонки довжина швів кріплення пояса становить l = 62.7 см. Приймаємо

Розрахункова довжина шва 1: тому у розрахунок включаємо .

Розрахункова довжина шва 2: тому у розрахунок включаємо .

Напруги в найбільш навантаженому шві по обушку:

Додаткова напруга від вузлового навантаження F:

де: - Сумарна довжина ділянок швів, що передають силу F.

Вузол 8.

Довжина швів кріплення пояса до фасонки складає: по обушку 18 см, по перу – 12.6 см. Приймаємо. Їх міцність не перевіряємо, оскільки ці шви передають те саме зусилля, що й шви кріплення стійки 3 до фасонки, довжина яких менша.

Сполучні прокладки.

Для забезпечення спільної роботи їх необхідно з'єднати прокладками. Відстань між прокладками має бути не більше 40i для стиснених елементів та 80i для розтягнутих елементів, де i – радіус інерції одного куточка щодо осі, паралельної площині прокладки. При цьому в стиснених елементах ставиться не менше двох прокладок. Ширину прокладок приймаємо рівною 60мм, довжину - , товщину - 12мм, що дорівнює товщині фасонок.

Якщо відносини нормативної ваги покриття до нормативної ваги снігового покриву, то