Расчет и конструирование узлов укрупнительного стыка

Для фермы пролетом 24 м рассчитывают два узла укрупнительного стыка – верхний и нижний. Стык поясов осуществляем с помощью листовых накладок. Размеры сечения горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми вертикальными и горизонтальными полками пояса.

Верхний стык (рисунок 18).

Площадь сечения горизонтальной листовой накладки:

A_г.н=b_г.н*t_г.н³b_уг*t_уг.

Из конструктивных соображений имеем:

b_г.н=b_уг-40+(20…30),

b_г.н=125-40+30=115 мм.

Толщина накладки:

t_г.н≥b_уг*t_уг/b_г.н,

t_г.н≥125*9/115=9.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем t_г.н=10 мм, тогда

A_г.н=115*10=1150 мм².

Длину сварных швов, прикрепляющих накладки к полкам уголков по одну сторону от узла, определяем по формуле:

,

где: N_г.н=A_г.н*R_у=1150*240/10³=276 кН,

R_wf=180 МПа для сварки Св-08А.

l_w^тр=276*10³/(0,9*6*180)+20=304.0 мм.

Полученный шов распределяем вдоль пера и по скосу (приблизительно 3:2).

Усилие вертикальных полок уголков передается через сварной шов на фасонку, затем на вертикальную накладку. Расчет сварных швов прикрепления полок уголков к фасонке приведен в таблице 6.

Высоту фасонки определим из условия ее равнопрочности с вертикальными полками уголков:

А_ф=h_ф^факт*t_ф≥2*А_в.п=2*b_уг*t_уг,

откуда высота фасонки:

h_ф^факт≥2*b_уг*t_уг/t_ф.

h_ф^факт≥2*125*9/12=187.5 мм, примем h_ф^факт=272 мм, тогда А_ф^факт=272*12=3264 мм².

Проверим условие прочности фасонки:

,

σ=-620.07/(2*1150+3264)=111.4 МПа < 240 МПа.

Длину и толщину одной вертикальной накладки определяем из условия равнопрочности фасонки и накладки:

l_{в н}≥0,5*h_ф^факт,

t_{в н}≥0.5*t_ф,

l_{в н}≥0,5*272=186.0 мм, примем l_{в н}=200 мм,

t_{в н}≥0,5*12=6.0 мм, примем, для унификации t_{в н}=6 мм.

Катет шва прикрепления вертикальной накладки и фасонки определим из условия равнопрочности:

2*β_f*k_f*R_wf≥t_н*R_y,

откуда требуемый катет шва:

β_f*k_f=t_н*R_y/(2*R_wf),

β_f*k_f=6*240/(2*180)=4 мм, примем k_f=5 мм.

Рисунок 18. Верхний укрупнительный стык

Нижний стык (рисунок 19).

Из конструктивных соображений имеем:

b_г.н=100-40+30=90 мм.

Толщина накладки:

t_г.н≥100*7/90=7.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем t_г.н=8 мм, тогда A_г.н=90*8=720 мм².

N_г.н=720*240/10³=173 МПа.

l_w^тр=173*10³/(0,9*6*180)+20=233.3 мм.

Расчет швов прикрепление вертикальных полок к фасонке см. таблицу 6.

Высота фасонки:

h_ф^факт≥2*100*7/12=116.7 мм, примем h_ф^факт=272 мм, тогда А_ф^факт=272*12=3264 мм².

Проверим условие прочности фасонки:

,

σ=582.26/(2*720+3264)=123.8 МПа < 240 МПа.

Определяем длину и толщину одной вертикальной накладки из условия равнопрочности фасонки и накладки:

l_{в н}≥0,5*h_ф^факт=0,5*272=186.0 мм, примем l_{в н}=200 мм,

t_{в н}≥0,5*t_ф=0,5*12=6.0 мм, примем t_{в н}=6 мм.

Требуемый катет шва:

β_f*k_f=6*240/(2*180)=4 мм, примем k_f=5 мм.

Рисунок 19. Нижний укрупнительный стык

Расчет и конструирование ступенчатой колонны

Исходные данные для расчета ступенчатой колонны

Расчет и конструирование ступенчатой колонны

Рассчитываем ступенчатую колонну со сплошным сечением в верхней части и сквозным в нижней (ригель имеет жесткое сопряжение с колонной).

Расчетные усилия (расчетные сечения колонны изображены на рисунке 10):

- для верхней части колонны:

в сечении 1-1 М₁=-765.853 кН*м; N₁=-646.32 кН; Q₁=-208.252 кН (загружение №№ 1, 2, 3, 5, 10);

в сечении 2-2 М₂=681.619 кН*м (загружение №№ 1, 2, 3, 5, 10),

- для нижней части колонны:

в сечении 3-3 М₃=-1986.137 кН*м; N₃=-3447.64 кН; Q₃=-179.857 кН (загружение №№ 1, 3, 6; изгибающий момент догружает подкрановую ветвь);

в сечении 4-4 М₄=2207.159 кН*м; N₄=-3377.461 кН; Q₄=-253.673 кН (загружение №№ 1, 2, 3, 6, 10; изгибающий момент догружает наружную ветвь),

Q_max=-255.874 кН.

Соотношение жесткостей верхней и нижней части колонны I_B/I_H=0.1.

Материал колонны – сталь марки С245 (R_y=240 МПа), бетон фундамента марки В15 (R_b=8.5 МПа).