3.1.6 Расчёт сварных швов прикрепления фермы

Для соединения элементов применяется полуавтоматическая сварка проволокой марки СВ-08Г2С диаметром d=1,4-2мм в среде углекислого газа(СО2).

Сварные швы в зависимости от конструкции соединения делим на два вида:

- угловые швы верхнего и нижнего поясов для прикрепления к фланцам;

- соединения решётки впритык к поясам.

Сварные швы, которые делаются с полным проваром стенки сечения стержня, а также при наличии установочного зазора, равного рассчитываются ка стыковые.

Коэффициенты и расчётные сопротивления, применяемые при расчёте:

-по металлу шва

где принимается по таблице 56 СНиП 2.23-81*\9\ , принимается по таблице 34 СНиП 2.23-81*\9\,

-по металлу границы сплавления

где принимается по таблице 34 СНиП 2.23-81*\9\, , где по таблице 51 СНиП 2.23-81*\9\.

Выполняем расчёт швов. Верхний сжатый пояс.

Для верхнего пояса принимается условие расчёта соединения по металлу границы сплавления.

Проверяем прочность шва по формуле

,где усилие в стыке.

Прочность шва обеспечена.

Стержни 13,1.

Нормальные напряжения в сварном шве, соединяющем верхний пояс с фланцем:

Касательные напряжения в сварном шве:

Прочность шва по приведённым напряжениям:

Прочность сварного шва обеспечена.

Нижний растянутый пояс(стержень 4).

Проверяем прочность сварного шва, соединяющего нижний пояс с фланцем по двум сечениям:

- по металлу шва:

где

- по металлу границы сплавления:

Прочность шва обеспечена.

Проверяем фланец на отрыв в околошовной зоне

где .

Условие прочности соблюдается.

3.1.6 Проектирование узлов фермы

В соответствии с\9\ в сопряжениях бесфасоночных элементов должны производиться проверки:

1.Поясов на продавливание (вырывание) при действии усилий от раскосов и стоек. 2.Несущей способности боковой стенки поясов в месте примыкания сжатых раскосов.

3. Несущей способности решетки в месте примыкания к поясу.

4.Прочности сварных швов в соединениях.

Узел 5.

Рис. 3.1.9– Узел 5

Несущая способность пояса на продавливание (вырывание) при
d/D< 0,9 и с/b < 0,25 в опорных узлах и узлах, где сходятся
элементы с разными знаками, проверяется для каждого элемента по
формуле в соответствии с \14\:

,

где - коэффициент условий работы; - коэффициент влияния знака усилия в примыкающем элементе, равный 1,2 - при растяжении, 1,0 - в остальных
случаях;

- коэффициент влияния продольной силы в поясе, определяемыq при сжатии в поясе, если - , по формуле ,а в остальных случаях , здесь F - продольная сила в поясе со стороны растянутого раскоса; А - площадь сечения пояса; - расчетное сопротивление стали пояса; - длина линии пересечения примыкающего элемента с поясом по направлению
оси пояса, равная а; с - половина расстояния
между смежными стенками соседних элементов решетки
или поперечной стенкой раскоса и опорным ребром, , - ширина и толщина сечения пояса;


Стержень 21:

Стержень 22:

Несущая способность стенки пояса в плоскости узла в месте
примыкания сжатого элемента решетки (стержень 22) при d/D > 0,85 проверяется
по формуле:

где t - толщина стенки пояса ; - коэффициент влияния тонкостенности пояса для отношения
 > 0,25, принимаемый 0,8, в остальных случаях - 1;
 - коэффициент при отношении
 < 40 равен 1,0.

Несущая способность элемента решетки в зоне примыкания к
поясу (стержень 21) проверяется по формуле:

где - определяется по /14/;

- расчетное сопротивление стали элемента решетки;

- площадь поперечного сечения элемента решетки;

- толщина стенки элемента решетки;

Расчет сварных швов

Длина сварного шва для стержня 21 – 10 .

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 21– 10:

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Длина сварного шва для стержня 22 – 9 .

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 22– 10:

.

где

Прочность сварного соединения обеспечена.

Узел 6

Рис. 3.1.10– Узел 6

Несущая способность пояса на продавливание (вырывание) при
d/D< 0,9 и с/b < 0,25 в опорных узлах и узлах, где сходятся
элементы с разными знаками, проверяется для каждого элемента по
формуле в соответствии с \9\:

Стержень 23:

Стержень 24:

Несущая способность стенки пояса в плоскости узла в месте
примыкания сжатого элемента решетки (стержень 24) при d/D > 0,85:

Несущая способность элемента решетки в зоне примыкания к
поясу при углах примыкания =30-50° (стержень 23):

Расчет сварных швов

Длина сварного шва для стержня 23 – 9

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 23– 9:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Длина сварного шва для стержня 24 – 8

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 24– 8:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Узел 7

Рис. 3.1.11– Узел 7

Несущая способность пояса на продавливание (вырывание) при
d/D< 0,9 и с/b < 0,25 в опорных узлах и узлах, где сходятся
элементы с разными знаками, проверяется для каждого элемента по
формуле в соответствии с \9\:

Стержень 20:

Стержень 21:

Несущая способность стенки пояса в плоскости узла в месте
примыкания сжатого элемента решетки (стержень 20) при d/D > 0,85:

Несущая способность элемента решетки в зоне примыкания к
поясу при углах примыкания =30-50° (стержень 21):

Расчет сварных швов

Длина сварного шва для стержня 20 – 4

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 20– 4:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Длина сварного шва для стержня 21 – 5 .

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 21– 5:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Узел 8

Рис. 3.1.12– Узел 8

Несущая способность пояса на продавливание (вырывание) при
d/D< 0,9 и с/b < 0,25 в опорных узлах и узлах, где сходятся
элементы с разными знаками, проверяется для каждого элемента по
формуле в соответствии с \14\:

Стержень 22:

Стержень 23:

Несущая способность стенки пояса в плоскости узла в месте
примыкания сжатого элемента решетки (стержень 22) при d/D > 0,85:

Несущая способность элемента решетки в зоне примыкания к
поясу при углах примыкания =30-50° (стержень 23):

Расчет сварных швов

Длина сварного шва для стержня 22 –5

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 22– 5:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Длина сварного шва для стержня 23 – 6 .

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 23– 6:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Узел 4

Рис. 3.1.13– Узел 4

Несущая способность пояса на продавливание (вырывание) при
d/D< 0,9 и с/b < 0,25 в опорных узлах и узлах, где сходятся
элементы с разными знаками, проверяется для каждого элемента по
формуле в соответствии с \9\:

Стержень 24:

Стержень 7:

Несущая способность стенки пояса в плоскости узла в месте
примыкания сжатого элемента решетки (стержень 22) при d/D > 0,85:

Несущая способность элемента решетки в зоне примыкания к
поясу при углах примыкания =30-50° (стержень 23):

Расчет сварных швов

Длина сварного шва для стержня 24 –6

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 24– 6:

.

где

Прочность сварного соединения обеспечена.

Длина сварного шва для стержня 7 – 6 .

Проверка прочности сварных соединений при для стержня 7– 6:

.

где .

Прочность сварного соединения обеспечена.

Верхний опорный узел 3

Рис. 3.1.14– Узел 3

Горизонтальное усилие на этот узел равно

.

Кроме горизонтального усилия здесь будет действовать опорная реакция.

Толщину сварного шва принимаем равной 0,4 см. Проверка прочности сварных швов, прикрепляющих фланец к трубе:

Прочность сварного соединения обеспечена.

Принимаем болты класса прочности 4.6, по табл.58 /9/ расчетное сопротивление срезу

Для фланца: нормативное сопротивление для С245 (листовой прокат) ; расчетное сопротивление смятию элементов .

Принимаем болт d=20мм - - по табл.62/9/.

Определяем расчетные усилия, которые могут быть восприняты одним болтом из условия его:

-среза

-смятия соединяемых элементов

-суммарная минимальная толщина элементов, сминаемых в одном направлении.

- растяжения

Определяем количество болтов:

Конструктивно принимаем 4 болта.

Ширина фланца ( ) – размер в горизонтальной плоскости исходя из размещения болтов и сварных швов назначается: .

Тогда толщина фланца при его работе на смятие от опорной реакции будет

где - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (принимается по табл. 52*/9/).

Принимаем фланец толщиной 20 мм.