Особенности расчета угловых швов при прикреплении уголков

При расчете прикрепления уголков угловыми сварными шва­ми учитывают, что усилие, действующее на уголок, прикладыва­ется к его центру тяжести и при приварке уголка к фасонке рас­пределяется между швами, выполненными по обушку и по перу уголка (рис. 3). Распределение усилия происходит пропорцио­нально площадям, отсеченным у уголка на разрезе линией цент­ра тяжести. В равнополочных уголках на швы по обушку прихо­дится 70% усилия, на швы по перу 30%. Соответственно, при оди­наковых по высоте катетах шва длина шва по обушку составит 70%, а по перу 30% от обшей длины шва. Общая длина шва опре­деляется по формулам расчета угловых сварных швов.

Рис. 3

Высота катета шва k_f по перу уголка обычно принимается мень­ше на 2 мм толщины уголка t, по обушку уголка высота катета назначается не более 1,2 t. Высоты катетов швов по перу уголка и по обушку могут назначаться одинаковыми с учетом требований п.12.8 СНиП II-23-81*. Расчетная длина углового сварного шва принимается не менее 4 k_f ине менее 40 мм.

4. Расчет сварных соединений на действие изгибающего момента

В случае воздействия изгибающего момента на сварное соеди­нение расчет производится в зависимости от вида сварных швов. 11ри воздействии на стыковые швы момента М в плоскости, пер­пендикулярной плоскости шва (рис. 8.9, а), расчет выполняется по формуле

где W_w − момент сопротивления расчетного сечения шва;

 

Пример 1. Рассчитать прикрепление двух уголков 100 х 8 к фасонке фермы толщиной t = 10 мм. Уголки и фасонка фермы вы­полнены из стали С345. На стержень действует растягивающее усилие N =300 кН; γ _n = 1,0. Сварка ручная электродуговая. Кли­матический район строительства II₄. Коэффициент условия рабо­ты γ _с = 0,95 (рис. 4).

Решение.

1. Определяем группу конструкции по табл. 50* СНиП II-23-81*: стержень фермы относится ко 2-й группе, а фасонка фермы – к 1-й группе.

2. Принимаем марку электродов: для сварки элементов, отно­сящихся к 1-й группе конструкций и учитывая, что элемент иыполнен из стали С345, по табл. 55* СниП II-23-81* принима­ем электроды Э50А. R_wf =215Мпа = 18,0 кН/см² (табл. 56 СниП II-23-81*). R_wz =0,45 R_un = 0,45 ∙ 490 = 220,5 Мпа = 22,5 кН/см² (R_un = 490 Мпа – см. табл. 2.2).

Рис. 4

 

 

  3. Принимаем высоту катетов швов одинаковую по перу и по обушку уголков k_f =6 мм = 0,6 см; высота катета принята больше минимальной высоты k_{f , min} =5 мм (табл. 38* СНиП II-23-81*).

4. Определяем по табл. 34* СНиП II-23-81* коэффициенты: β _f = 0,7;β _z =l,0.

   5. Устанавливаем для климатического района II₄ коэффициен­ты: γ _wf = 1,0; γ _wz = 1,0.

6. Определяем расчетную длину швов по металлу шва:

 

7. Определяем расчетную длину швов по металлу границы сплавления:

8. Длины швов принимаем по наибольшей длине (в данном случае по металлу шва). Следует учитывать, что эта длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы меж­ду уголками − по перу (30%) и обушку уголка (70%):

 Вывод. Принимаем швы с высотой катета k_f =6мм; сварка руч­ная электродуговая; электроды Э42А; распределение швов по обушку и перу уголка.

 

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ №10

 Задача 1. Определить длину сварных швов, прикрепляющих уголок к фасонке фермы. Климатический район строительства II4, γc = 0,9. Сварка ручная электродуговая. На стержень из уголка 70 х 6 действует растягивающее усилие N = 100 кН, γn = 0,95; фасонка выполнена толщиной t = 12 мм, сталь С245 (рис. 5).

Рис. 5

 Таблица 1 Исходные данные

 

№варианта	Марка стали	Уголок	Усилие, кН	Толщина фасонки, мм
1	С245	70х6	60	10
2	С235	63х5	65	12
3	С245	50х5	70	14
4	С235	70х5	75	10
5	С245	75х6	80	12
6	С235	80х6	85	14
7	С245	90х6	90	10
8	С235	50х5	95	12
9	С245	63х5	100	14
10	С235	70х5	110	10
11	С245	70х6	120	12
12	С235	75х5	60	14
13	С245	80х6	65	10
14	С235	90х6	70	12
15	С245	50х5	75	14
16	С235	63х5	80	10
17	С245	70х5	85	12
18	С235	70х6	90	14
19	С245	75х5	95	10
20	С235	80х6	100	12
21	С245	90х6	110	14
22	С235	50х5	120	10
23	С245	63х5	60	12
24	С235	70х5	65	14
25	С245	70х6	70	10
26	С235	75х5	75	12
27	С245	80х6	80	14
28	С235	90х6	85	10
29	С245	70х5	90	12
30	С235	70х6	95	14

 

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №11

Тема: Подбор сечения стержней металлической фермы из парных уголков

Цель работы  - расчёт сжатых и растянутых стержней ферм из двух спаренных уголков наподбор сечения

В результате выполнения работы студент должен:

ü знать виды ферм, генеральные размеры, некоторые правила конструирования ферм иузлов;

ü уметь рассчитать, т.е. подобрать сечение растянутого и сжатого сечения стержнястальной фермы.

Теоретическое обоснование:

1. Расчет растянутых стержней

   Растянутые стержни стальных ферм рассчитываются как цен­трально-растянутые элементы (см. раздел 6). При центральном растяжении должна обеспечиваться прочность и ограничивается гибкость стержня.

Требуемая площадь растянутых стержней определяется из фор­мулы

при отсутствии ослаблений (отверстий) площадь сечения стерж­ня А = А _n,где А _n − площадь сечения стержня нетто. Гибкость проверяется по формуле:

при статической нагрузке предельная гибкость растянутых поясов и стержней ферм λ_пред. = 400.

2. Расчет сжатых стержней

Сжатые стержни рассчитываются как центрально-сжатые эле­менты. Порядок расчета сжатых стержней ферм аналогичен рас­чету центрально-сжатой колонны (см. раздел 5). При централь­ном сжатии должны быть обеспечены прочность, устойчивость и ограничивается гибкость. Расчет по прочности производится толь­ко в случае наличия ослаблений в расчетном сечении стержней. Если ослаблений нет, то наибольшие по величине напряжения получаются при расчетах устойчивости.

В соответствии с расчетом устойчивости требуемая площадь сечения стержня фермы определяется из формулы

  Гибкость сжатых поясов и стержней ферм проверяется по урав­нению (5.4, г)аналогично проверке гибкости растянутых стержней. Предельная гибкость сжатых стержней определяется по табл. 5.4.

Пример 1. Подобрать сечение стержня решетки стальной фер­мы, работающей в климатическом районе II₄ (рис. 9.12). На стер­жень действует растягивающее усилие N =200 кН (нагрузка ста­тическая). Геометрическая длина стержня (расстояние между уз­лами) l = 3000 мм. Предельная гибкость λ _max = 400. Толщина фасонки t =10 мм.

Решение.

  1. Учитывая климатический район и то, что фермы относятся к конструкциям группы 2 (табл. 50* СНиП II-23-81*), принима­ем из рекомендованных сталей сталь С245.

   2. Находим расчетное сопротивление стали по пределу текуче­сти (табл. 2.2): R_y = 240 МПа = 24,0 кН/см² (при толщине проката 2−20 мм).

3. Определяем коэффициент условий работы γ _с = 0,95 (табл. 2.3).

4. Определяем расчетные длины стержня (см. табл. 11 СНиП II-23-81*):

расчетная длина в плоскости фермы:

расчетная длина в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы:

5. Находим требуемую площадь сечения стержня:

6. По сортаменту прокатной угловой стали (Приложение 1, табл. 3) подбираем уголки, при этом учитываем, что сечение стер­жня состоит из двух уголков; площадь одного уголка будет равна:
А _{1 у} = 8,77/2 = 4,39 см²; принимаем 2 уголка 50 х 50 х 5; А _{1 у} =4,8 см²; i_x =1,92 см; i_{y l}= 2,45 см.

7. Проверяем принятое сечение:
а) проверяем прочность:

прочность обеспечена;

б) проверяем гибкость:

гибкость в пределах норм.

Вывод. Принимаем сечение стержня из двух уголков 50 х 50 х 5, сталь С245.

Пример 2. Подобрать сечение стержня решетки фермы (рис. 9.12), работающей в климатическом районе II₄. На стержень действует сжимающее усилие N = 359 кН (нагрузка статическая). Геометрическая длина стержня l = 4520 мм. Предельная гибкость λ _max = 210 − 60α, (см. табл. 5.4). Толщина фасонки t = 10 мм.

Решение.

1. Учитывая, что климатический район строительства II₄, фер­мы относятся к конструкциям группы 2 (табл. 50* СНиП II-23-81*), из допускаемых к использованию сталей принимаем сталь С345-1.

  2. Находим расчетное сопротивление стали по пределу текуче­сти R_у = 335 МПа = 33,5 кН/см² (при толщине проката 2−10 мм, табл. 2.2).

  3. Определяем коэффициент условий работы (табл. 2.3): пред­полагая, что гибкость стержня будет больше 60, принимаем по п. 3 табл. 2.3 γ _с = 0,8; также для нашего случая подходит коэффициент условия работы по п. 6а табл. 2.3, γ _с = 0,95; принимаем в расчет меньшее значение коэффициента γ _с =0,8.

4. Определяем расчетные длины стержня: расчетная длина в плоскости фермы l_{ef , x} = 0,8 l = 0,8 ∙ 4520 = 3616 мм; расчетная длина в плоскости, перпендикулярной плоскости фермы, l_{ef , y 1}= l =4520 мм (табл. 11 СНиП II-23-81*).

5. Находим требуемую площадь сечения стержня из формулы устойчивости; для этого предварительно принимаем гибкость стержня λ= 100 и по гибкости находим коэффициент продольно­го изгиба φ = 0,493 (табл. 5.3):

6. Определяем требуемые радиусы инерции:

7. По сортаменту (Приложение 1, табл. 2) подбираем уголки по трем параметрам: A, i_{x ,} i_{y 1}; при подборе уголков не забываем, что площадь стержня состоит из двух уголков; требуемая площадь одного уголка А _{1 y} = 27,17/2 = 13,59 см²; принимаем уголки: 2 уголка 100 x 8; А _{1 y} = 15,6 см²; i_{x ,}= 3,07 см; i_{y 1}= 4,47 см (принятое сечение имеет площадь больше требуемой, а радиусы инерции имеют зна­чения меньше, но близкие к требуемым).

  8. Проверяем принятое сечение:
  а) определяем гибкости:

б) по наибольшей гибкости λ =117,59 определяем (табл. 5.3) коэффициент продольного изгиба φ = 0,473;

в) находим значение коэффициента α:

так как значение коэффициента получилось больше 0,5, прини­маем величину коэффициента α = 0,91;

г) определяем предельную гибкость:

наибольшая гибкость стержня λ _х = 117,59, что меньше предельной гибкости λ _max = 155,4, следовательно, гибкость стержня в пределах нормы;

д) проверяем устойчивость:

устойчивость обеспечена.

Вывод. Принимаем сечение стержня из двух уголков 100 x 8, сталь С345-1.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ №11

 Задача 1. Подобрать сечение растянутого стержня решётки стальной фермы. На стержень действует усилие N=…кН, Геометрическая длина стержня l=…мм. Предельная гибкость λ=400. Толщина фасонки t=…мм.

Задача 2. Подобрать сечение сжатого стержня решётки стальной фермы. На стержень действует усилие N=…кН. Геометрическая длина стержня l=…мм. Предельная гибкость λ_max=210-60α. Толщина фасонки t=…мм.

 

Таблица 1 Исходные данные

 

№ варианта	Марка стали	Усилие	Длина стержня	Толщина фасонки
1	С245	100	3000	8
2	С345	120	3200	10
3	С245	140	3300	12
4	С345	150	3400	14
5	С245	160	3500	16
6	С345	170	3600	12
7	С245	180	3700	14
8	С345	200	3800	16
9	С245	210	3900	12
10	С345	220	4000	10
11	С245	230	4100	14
12	С345	240	4050	15
13	С245	250	4150	10
14	С345	260	4200	12
15	С245	270	3950	14
16	С345	280	4250	16
17	С245	290	4300	10
18	С345	300	5350	12
19	С245	310	4400	14
20	С345	320	4450	16
21	С245	330	4500	10
22	С345	340	4520	12
23	С245	350	4530	14
24	С345	360	4540	16
25	С245	370	4550	10
26	С345	380	4560	12
27	С245	290	4570	14
28	С345	400	4580	16
29	С245	410	4590	10
30	С345	420	4600	12

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №12

Тема: Расчёт центрально-загруженного столбчатого фундамента

Цель работы  - расчёт тела и подбор количества арматуры отдельно стоящего фундамента.

В результате выполнения работы студент должен:

ü знать о распределении напряжений под подошвой фундамента и в массиве дисперсногогрунта, конструкции фундаментов неглубокого заложения;

ü уметь рассчитать по материалу тело фундамента, подобрать количество арматуры.

Теоретическое обоснование: