4. Выбор марок сталей для стальных элементов фермы, расчётных сопротивлений стали и сварных соединений.

В зависимости от степени ответственности, а также от условий эксплуатации согласно таблице 50 [8] проектируемая ферма относится к группе 2. Согласно этой же таблицы для климатического района II₄, принимаем сталь по ГОСТ 27772-88 марки С255 с расчётным сопротивлением растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести R_y=240 МПа (при толщине 4‑20 мм).

Для растянутых элементов АД; А`Д`; ДБ; Д`Б; ЕД` принимаем сталь периодического профиля класса A400. Расчётное сопротивление растяжению арматурной стали класса А400 при диаметре стержней от 6 до 40 мм R_s=355 МПа.

Согласно таблице 57 [8] принимаем класс точности болтов 6.6, для которого по таблице 58 [8] находим расчётное сопротивление R_bt=250 МПа.

Для определения расчётных сопротивлений угловых швов срезу по металлу шва и металлу по границе сплавления выбираем типы электродов:

электроды типов по ГОСТ 9467-75*:

Э42А или Э46А для стали С255,

Э50А для арматурных стержней А400.

Выбранным типам электродов, согласно таблице 56 [8], соответствуют расчётные сопротивления угловых швов срезу по металлу шва:

Э42А – R_wf=180 МПа;

Э46А – R_wf=200 МПа;

Э50А – R_wf=215 МПа.

Расчётное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления определяем по таблице 3 [8]:

R_wz=0,45∙R_un=0,45∙370=166,5 МПа.

Согласно п. 11.2 [8] для сварных элементов из стали с пределом текучести до 295 МПа следует применять электроды, для которых должно выполняться условие:

R_wz < R_wf < R_wz ,

где β_z=10 и β_f=0,7 – коэффициенты, принимаемые по таблице 34 [8].

R_yn=245 МПа < 295 МПа – Э42А и Э46А

Э42А – 1,1∙166,5 < 180 < 166,5∙1/0,7 (МПа)

183,15 < 180 < 237,9 (МПа)

условие не выполняется;

Э46А – 183,15 < 200 < 237,9 (МПа)

условие выполняется;

R_yn=375 МПа > 295 МПа – Э50А

166,5 < 215 < 237,9 (МПа)

условие выполняется.

Таким образом для свариваемых элементов угловыми швами применяем электроды:

• Э46А – для марки стали С255;

• Э50А – для арматуры А400 (С375).

5. Подбор сечения стальных элементов фермы.

Опорная панель А-Д.

Опорную панель нижнего пояса А-Д принимаем из двух стержней арматурной стали класса А400. Растягивающее усилие в этой панели И₁=249740 Н. Требуемая площадь двух стержней с учётом коэффициента m=0,85 (по п. 3.4. [2]):

8,3∙10^-4 м²=8,3 см²,

принимаем два стержня Ø 25 с F=9,82 см²>8,3 см².

Панель нижнего пояса Д-Д`.

Панель нижнего пояса Д-Д` принимаем из трёх стержней арматурной стали класса А400, между которыми вварены концевые стержни из арматурной стали класса А240 с нарезкой на концах.

Рис. 8 – Стальные элементы фермы: а- панель Д-Д’, б- панель Д-Б

Растягивающее усилие в панели Д-Д` ‑ И₂=160270 Н. Требуемая площадь трёх стержней:

5,31∙10^-4 м²=5,31 см²,

принимаем 316 А400 с F=6,03 см².

Требуемая площадь нетто концевых стержней:

6,41∙10^-4 м²=6,41 см²,

принимаем 32 с F=8,043 см².

Раскос Д-Б.

Раскос Д-Б принимаем из двух стержней арматурной стали класса А400 с вваренным с одной стороны концевым стержнем из арматурной стали класса А240 с нарезкой на конце.

Растягивающее усилие в раскосе Д₁=90170 Н. Требуемая площадь 2-х стержней:

3,0∙10^-4 м²=3,0 см²,

принимаем 214 А400 с А_s=3,08 см².

Требуемая площадь нетто концевого стержня:

3,6∙10^-4 м²=3,6 см²,

принимаем 22 А400 с F=3,801 см².