6.5.3. Приклад проектування зварної ферми

Завдання. Спроектувати шарнірно оперту зварну ферму мостового переходу прольотом завантажену розподіленим навантаженням

і зосередженою силою . що рухається (рис. 6.90).

Температура експлуатації -

Розв'язання:

1. Вибір раціональної системи стержнів ферми та визначення її гене­ральних розмірів. Вибираємо трикутну ґратку з паралельними поясами і додатковими стояками, оскільки загальна довжина зиґзаґу ґратки і кількість вузлів менша, ніж у розкосної ґратки, а додаткові стояки зменшують довжину панелі верхнього пояса.Згідно 6.5.2 генеральні розміри ферми будуть: висота ферми а довжина панелі

2. Призначення матеріалу. Згідно будівельних норм і правил (СНиП ІІ-В-85) ферма належить до першої групи будівельних конструкцій. Для температури експлуатації рекомендуєть­ся сталь класу С285 марки ВСтЗсп5-2. Для цієї сталі

Для зварних з'єднань

3. Складання розрахункової схеми. Розрахункова схема подана на рис. 6.91.

Вузлове навантаження від розподілених сил

На опорах реакції:

4. Визначення зусиль в елементах ферми. Визначимо зусилля в стерж­нях ферми шляхом суперпозиції зусиль від нерухомого навантаження у вузлах та сили що рухається.

Від нерухомого навантаження визначимо зусилля трьома методами.

Методом побудови діаграми Максвела - Кремони. Приймаємо мас­штаб сил: 1 см - 20кН і будуємо діаграму (рис. 6.92).

Визначимо зусилля методом перерізів. Для цього послідовно робимо перерізи 1—1, 2—2, 3—3. (рис. 6.93-6.95) і складаємо рівняння рівно­ваги. Кут визначаємо: Звідки

Переріз 1—1.

(зворотній напрям зу­силля).

Залишилось визначити зусилля у стержнях їх визначаємо методом вирізання вузлів (рис. 6.96-6.99). Вузол 1-2-10-1.

Решта стержнів симетричні.

Зусилля у стержнях (максимальні) від рухомого навантаження визна­чимо, використовуючи раніше побудовані лінії впливу (рис. 6.76), прий­маючи масштаб 1 мм = 10 кН.

Загальні результати зведемо у таблицю 6.20. 5. Компоновка стержнів. Визначаємо потрібну площу перерізів стерж­нів. Для усіх стержнів верхнього поясу з технологічних міркувань (по­дальший монтаж конструкції) визначаємо площу за найбільшим зу­силлям стиску:

Для стержнів нижнього пояса за зусиллям в стержні

Для стояків: Для розкосів:

Перерізи стержнів компонуємо з кутників, враховуючи товщину коси­нок (з'єднувальних планок) (табл. 6.19). Результати компо- новки перерізів та їх геометричні характеристики наведені в таблиці 6.21.

Для забезпечення спільної роботи елементів перерізу встановлюємо з'єднувальні планки розміром 100 х 60 х 10 мм з кроком:

• для стержнів верхнього поясу (стиснутих) -для стержнів нижнього поясу (розтягнутих)

• для стояків

• для розкосу 10-11 (стиснутого) -

-для розкосів 12-13, 14-15 (розтягнутих)-

Приймаємо для стиснутих стержнів а для розтягнутих -

100 см.

Визначаємо гнучкість стержнів і напруження за формулами: для стержнів верхнього пояса:

6. Конструювання вузлів. Попередньо визначаємо максимальну (біля обушка) потрібну довжину флангових швів (накладки), що прикріплю­ють стержні до косинок (рис. 6.100) за формулою:

Виходячи з технологічних умов виготовлення ферми, приймаємо для усіх стержнів величину накладки 22 см.

Конструювання вузлів почнемо з вузла 1-2-10-1. Проводимо осі стержнів за геометричною схемою вузла (рис. 6.101). На горизонтальну вісь наносимо в масштабі контур стержня верхнього пояса. Потім контур стояка, недоводячи його до стержня верхнього пояса на 90 мм. Косинку конструюємо так, щоб забезпечити потрібну довжину зварних швів і технологію зварювання.

Опорний вузол (рис. 6.102) проектується аналогічними правила­ми за винятком розміщення стояка. Стояк доводиться до опорної плити з метою запобігання втрати стійкості косинки. Товщина косинки (торцевого листа) Торцевий лист перевіряємо на зминання:

Вузол 2-3-13-12-11-10-2. Рисуємо осі і наносимо контури стержнів. Починаємо з стержнів верхнього пояса (рис. 6.103).

Стояк і розкоси не доводимо до пояса на 90 мм. Конструюємо косинку.

За тією ж методикою конструюємо вузол 3-4-14-13-3 (рис. 6.104).

Решта вузлів ферми конструктивно не відрізняється, оскільки має однакову геометричну схему.

Перевірку міцності косинок (рис. 6.105) зробимо на прикладі вузла зі стержнем з найбільшим зусиллям розтягу (вузол 2-3-13-12-11-10-2, розкос 12-13).

Р уйнування косинки пройде по лінії За формулою:

Складаємо умову міцності за напруженнями:

Міцність косинок забезпечена.

7. Конструювання зварних з'єднань. Попередньо зварне з'єднання стержнів з косинкою вже було зроблене. З'єднання косинки з поясами проведемо для вузла, поданого на рис. 6.106. Визначаємо зусилля, що діють у швах:

(косинка симетрична, тому е_х = 0). Робимо перевірку по напруженнях:

Напруження незначні, тому розміри косинки визначаються з конструк­тивних умов проектування вузла.

На рис. 6.107 подано загальний вигляд половини ферми як симет­ричної конструкції.