Подбор сечения верхнего сжатого пояса

Определяем требуемую площадь сечения:

– коэффициент устойчивости, при центральном сжатии, определяется по таблице 11 Приложения (т.К1 Приложения, [1]) в зависимости от условной гибкости и типа кривой устойчивости.

Условная гибкость стержня определяется по формуле:

где: гибкость стержня.

Гибкость стержня определяется для двух вариантов:

̶в плоскости фермы:

̶из плоскости фермы:

где, i_x и i_y – радиусы инерции сечения стержня.

Типы кривой устойчивости определяются по таблице 15 Приложения (т.1.4.1, [1]) в зависимости от типа поперечного сечения.

Для первоначального определения необходимо задаться гибкостью стержня, которая должна быть меньше предельной, по таблице 8 Приложения (т.1.9.9,[1]): для поясов и опорных раскосов для элементов решетки

N – расчетное усилие в рассматриваемом элементе, кН;

коэффициент условий работы.

Задаемся гибкостью равной 100. Отсюда условная гибкость:

 

 

Затем по таблице 11 Приложения, (т.К1 Приложения, [1]), интерполируя, получим коэффициент устойчивости для кривой устойчивости «с» и определим требуемую площадь сечения:

 

 

Из сортамента выбираем тавр Т30ШТ3

Определяем гибкости и Так как расчетные длины для элементов верхнего пояса одинаковы в обеих плоскостях, гибкость определяется по меньшему радиусу инерции

 

Предельно допустимая гибкость определяется по таблице 8 Приложения (т.1.9.9,[1]):

 

 

 

 

Производим проверку устойчивости:

 

Устойчивость обеспечена.

 

Подбор сечения нижнего растянутого пояса

Определяем требуемую площадь сечения:

 

 

Из сортамента выбираем тавр Т17,5ШТ2

Предельную гибкость определяем по таблице 28 Приложения (т.1.9.10, [1]),

Производим проверку прочности по формуле (п.1.4.1, [1]):

 

 

Прочность обеспечена.

 

Корректировка высоты фермы и определение геометрических длин раскосов и стоек

Генеральными размерами ферм являются расчетный пролет (длина фермы) – l₀ и высота фермы – h.

После определения сечения поясов корректируем высоту фермы (на опоре):

расстояние от оси до внешней грани полки тавра верхнего пояса;

расстояние от оси до внешней грани полки тавра нижнего пояса.

Принимаем h = 306 см.

При определении геометрической длины раскосов следует учитывать уклон 1,5%.

Расчетная длина сжатых стержней в плоскости фермы:

опорного раскоса:

промежуточных раскосов:

стоек:

Расчетная длина растянутых раскосов:

Опорный раскос а – б (стержень сжат)

Задаемся гибкостью

Прочность обеспечена.

 

Раскос б – в (стержень растянут)

Прочность обеспечена.

 

Раскос г – д (стержень сжат)

Задаемся гибкостью

 

 

Прочность обеспечена.

Раскос д – е (стержень растянут)

Прочность обеспечена.

Раскос ж – з (стержень сжат)

Прочность обеспечена.

Стойка 2 – а (стержень сжат)

Прочность обеспечена.

Стойка в – г (стержень сжат)

Прочность обеспечена.

Стойка е – ж (стержень сжат)

Прочность обеспечена.

Таблица подбора сечений стержней ферм

Таблица 3.2.

Элемент фермы	Обознач стержня	Расчетное усилие, кН	Сечение	Площадь см^2	Расчетная длина см	Радиус инерции см	Гибкости	φ
		ix	iy	λx	λy
Верхний пояс	3 – а
4 – в	– 802,99
5 – г	– 802,99
6 – е	– 1171,88
7 – ж	– 1171,88	Т30шт3	130,27			8,54	7,18		83,57	0,589
Нижний пояс	1 – б	457,57
1 – д	1038,94
1 – з	1204,32	Т17,5шт2	52,02			4,49	5,92	133,6
Раскосы	а – б	– 669,13	125 х 12	2 х 28,89			3,82	5,55	56,54	77,84	0,6239
б– в	503,69	75 х 8	2 х 11,50			2,28	3,50	189,5
г – д	– 350,69	125 х 8	2 х 19,69			3,87	5,46	90,44	80,22	0,5458
д – е	196,34	50 х 5	2 х 4,8			1,53	2,45	286,3
ж– з	– 49	75 х 5	2 х 7,39			2,31	3,42	154,1	130,12	0,2662
Стойки	2 – а	– 54,2	63 х 5	2 х 6,13			1,94	2,96	126,3		0,3618
в –г	– 108,4	70 х 6	2 х 8,15			2,15	3,25	117,2	96,92	0,401
е – ж	– 108,4	70 х 6	2 х 8,15	259,2		2,15	3,25	120,6	99,69	0,3854
з – з́

Расчет сварных швов

Исходные данные: сварка полуавтоматическая; сварочная проволока

С_в – 08Г2С диаметром

, (Таблица 30 Приложения (т.1.3.3, [1]))

(Таблица 22, Приложения (т.1.12.2, [1]).

Элементы решетки в сварных фермах крепятся к поясам и фасонкам сварными угловыми швами (рис 3.2.4), рассчитываемыми на прочность при условном срезе по металлу шва и металлу границы сплавления. Швы выполняются полуавтоматической или ручной сваркой. Типы сварочной проволоки и электродов принимаются соответственно выбранной марки стали по таблице 29 Приложения (Приложение т.Ж1, [1]).

 

Рис. 3.2.4 Крепление элементов решетки в фермах к поясам

и фасонкам сварными швами

 

При расчете необходимо определить катет и длину сварного шва. Рекомендуется задаться катетами швов и рассчитать их длину.

Размеры сварных угловых швов и конструкция соединения должны удовлетворять таким требованиям:

а) катет углового шва (рис. 3.2.5) должен удовлетворять требованиям расчета и быть, как правило, не меньше отмеченного в таблице23 Приложения (т.1.12.1, [1]); катет шва в тавровом двустороннем, а также внахлёст и угловому соединениях допускается принимать меньше указанного в таблице 23 Приложения(т.1.12.1, [1]), но не меньше 4 мм, при этом размеры шва должны обеспечивать его несущую способность, которая определяется расчетом. Производственным контролем должно быть установленное отсутствие дефектов, в том числе технологических трещин;

б) катет углового шва (рис. 3.2.5, а) не должен превышать 1,2 t, где t – наименьшая из толщин свариваемых элементов;

катет шва, проложенный вдоль закругленной кромки фасонного проката толщиной t, как правило, не должен превышать 0,9 t;

в) расчетная длина углового шва должна быть не меньшей чем 4 и не меньше, чем 40 мм;

г) режим сварки следует выбирать так, чтобы форма шва (рис. 3.2.5, б, в) удовлетворяла таким условиям: для углового шва – b/h ³ 1,3;

для стыкового однопроходного шва – b/h ³ 1,5;

д) расчетная длина флангового шва должна быть не больше, чем за исключением швов, в которых усилие действует вдоль всей длины шва (здесь – коэффициент, который принимается по таблице 22,23 Приложения (т.1.12.1,2, [1]).

е) размер внахлёст должен быть не менее чем пять толщин самого тонкого из свариваемых элементов;

ж) соотношение размеров катетов угловых швов следует принимать, как правило, 1:1; при разных толщинах свариваемых элементов допускается принимать швы с неодинаковыми катетами; при этом, катеты, которые прилегают к более тонкому элементу в соединении должны удовлетворять требования п. б), а катеты, которые прилегают к более толстому элементу в соединении, – требования п. а);

з) в сварных стыках элементов, которые перекрываются накладками, фланговые угловые швы следует не доводить до оси стыка не менее как на 25 мм;

и) в конструкциях 1-ой и 2-ой групп угловые швы следует, как правило, выполнять без усиления с плавным переходом к основному металлу;

к) сварные стыки с накладками следует выполнять по рис.3.2.6, а;

л) расстояние между параллельными сварными соединениями элементов конструкций следует устанавливать не меньше и 100 мм, где – толщина детали; приваривание ребер жесткости и элементов решетчатых конструкций необходимо выполнять в соответствии с рис. 3.2.6, б.

Рис.3.2.5 Размеры сварных швов
Рис. 3.2.6 Размещение сварных швов

 

Расчет сварного соединения с угловыми швами при действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, следует выполнять на срез (условный) в одной из двух расчетных плоскостей (рис 3.2.7) по формулам:

–при − в плоскости наплавленного металла

расчет выполняется в плоскости наплавленного металла

(1.12.2 [1])

–при в плоскости металла границы сплавления

(1.12.3[1])

где, – расчетная длина углового шва металла

Рис 3.2.7 Расчетные сечения угловых швов.

1 – по металлу шва; 2 – по металлу границы сплавления;

 

Длины швов определяем по формуле:

· для обушка

а) по металлу шва

в) по металлу границы сплавления

· для пера

а) по металлу шва

в) по металлу границы сплавления

 

где: – коэффициент, определяющий долю усилия, воспринимаемую

швом по обушку, (для равнобоких уголков );

b –ширина полки уголка;

–расстояние от обушка до центра тяжести уголка;

–количество швов по обушку (по перу), – для парных уголков;

R_wf –расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, кH/см²;

– расчетное сопротивление угловых швов срезу по границе сплавления;

– нормативное временное сопротивление стали.

 

Опорный раскос (а-б):

Толщина фасонки 14 мм, так как N= 699,13 кН.

Толщина уголков 12 мм;

Максимальные катеты по обушку и перу уголка:

Принимаем

Длина шва по обушку:

– количество швов для парных уголков.

Принимаем

Длина шва по перу:

Принимаем

 

Раскос б – в

Толщина фасонки 12 мм, так как N = 503,69 кН.

Толщина уголков 8 мм,

Принимаем:

Длина шва по обушку:

Принимаем

Длина шва по перу:

Принимаем

Стойка в – г (е – ж)

Толщина фасонки 6 мм, так как N = 108,4 кН

Толщина уголков 6 мм.

Принимаем

Длина шва по обушку:

Принимаем

Длина шва по перу:

Принимаем

Раскос г – д

Толщина фасонки 10 мм, так как N = 350,69 кН.

Толщина уголков 8 мм.

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Раскос д – е

Толщина фасонки 8 мм, так как N = 196,34 кН.

Толщина уголков 5 мм.

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Раскос ж – з

Толщина фасонки 6 мм, так как N = 49 кН.

Толщина уголков 5 мм.

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Нижний пояс (крайняя опорная панель). Толщина фасонки14 мм.

Результаты расчетов швов сводим в таблицу 3.5

Таблица 3.5

Обозначение стержня	Сечение	Расчетное усилие N, кН	Шов по обушку	Шов по перу
Nоб= 0,7NкН	kf^0 см	lw^0 см	Nп= 0,3NкН	kf^n см	lw^n см
а - б	125 х 12	669,13	468,39	1,4		200,74	1,0
б - в	75 х 8	503,69	352,58	0,9		151,11	0,7
в - г	70 х 6	108,4	75,88	0,7		32,52	0,5
г - д	125 х 8	350,69	245,48	0,9		102,21	0,8
д - е	50 х 5	196,34	137,44	0,6		58,9	0,4
е - ж	70 х 6	108,4	75,88	0,7		32,52	0,5
ж - з	75 х 5		34,3	0,6		14,7	0,4