0. 6.4. Расчет и конструирование узлов фермы

Предварительно выполняем расчет сварных швов, прикрепляющих раскосы и стойки решетки к фасонкам фермы. Для сварки узлов принимаем принимаем полуавтоматическую сварку (ГОСТ 14771-46*) в углекислом газе (ГОСТ 8050-85) проволокой Св-08Г2С (ГОСТ 2246-701*) 1.4-2 мм.

Коэффициенты глубины проплавления , . Расчетные сопротивления металла шва и зоны сплавления . Коэффициенты условий работы шва .

Несущая способность швов определяется прочностью по металлу шва, т. к. .

Прикреплять элементы решетки из уголков к фасонкам рекомендуется двумя фланговыми швами. Значения коэффициентов, учитывающих распределение усилия в равнополочном уголке между швами по обушку и перу уголка, принимаются:

- обушок уголка ,

- перо уголка .

Требуемые расчетные длины швов:

– по обушку – по перу

Таблица 5. Расчет сварных швов

№ стер-жня	Сечение	N, кН	Шов по обушку			Шов по перу
			кН	мм	мм	кН	мм	мм
8	140х12	1010.90	707.63	10	200	303.27	6	150
9	100x8	828.69	580.08	8	200	248.61	6	120
10	125х12	643.85	450.70	8	160	193.16	6	100
11	63x6	462.24	323.57	6	150	138.67	5	90
12	100х8	276.62	193.63	6	100	82.99	5	60
13	63x6	93.45	65.42	6	50	28.04	5	50
14	63x6	132.44	92.71	6	50	39.73	5	50
15	100х8	166.10	116.27	6	70	49.83	5	50
16	100х8	142.71	99.90	6	60	42.81	5	50

Конструирование узлов фермы выполняем путем вычерчивания их в масштабе. Расстояние от обушка уголков до разбивочной оси принимаем кратным 5 мм. По полученным длинам швов крепления раскосов и стоек определяем размеры фасонки. Стержни решетки не доводим до поясов на расстояние , но не более 80мм, где - толщина фасонки. Принимаем, а = 80 мм. Концы фланговых швов для снижения концентрации напряжений выводим на торцы стержня на 20 мм.

Узел 1

Конструктивно принимаем ширину опорного фланца

Тогда требуемая толщина фланца из условия смятия.

где

- опорная реакция фермы.

Из конструктивных соображений принимаем толщину фланца такой же, как и толщина фасонки, т. е. t = 16 мм. Выпускаем фланец за пределы фасонки на 15 мм < 1.5 t_f = 24 мм. Крепление нижнего пояса к фасонке выполняем швами .

Требуемая конструктивная длина швов:

Конструируем узел, принимаем конфигурацию фасонок с минимальным числом резов. Фактическая длина швов будет больше, чем нужно по расчету.

Длина шва крепления фасонки к фланцу определяется конструкцией узла и составляет h=45см. Проверяем опорную фасонку на срез

Сварные швы , прикрепляющие опорный фланец к фасонке, проверяем на срез от опорной реакции V и силы .

Эксцентриситет .

Расчетная длина швов

Прочность по металлу шва проверяем в наиболее напряженной точке А на действие результирующих напряжений:

.

;

;

.

– определено при том же сочетании загружений рамы (1, 2), что и опорная реакция V.

Опорный столик принимаем из листа толщиной 30 мм шириной 200 мм. Его высота определяется длиной вертикальных швов ( ), прикрепляющих столик к колонне.

где коэффициент 1.2 учитывает возможный эксцентриситет передачи нагрузки на столик.

Требуемая высота столика см. Принимаем h = 25 см.

В узле 1 не возможен отрыв фланца от колонны, так как при максимальном растяжении в стержне 4 (N₅ = 652.91 кН, сочетание 2) усилие в опорном раскосе

N₈ = -1224.2 кН и тогда

< 0

Поэтому принимаем конструктивно болты М20 с в количестве n = 6.

Рисунок 12 - Опорный узел фермы

Узел 3

Принимаем катет швов, прикрепляющий верхний пояс к фасонке .

Требуемые конструктивные длины швов.

Для крепления верхнего пояса фермы к колонне принимаем болты нормальной точности из стали класса 5.6 с расчетным сопротивлением на растяжение . Из условия прочности болтов суммарная их площадь

Принимаем 4 болта М20 с

Ширину фланца принимаем такой же как и в узле 1 - 180 мм. Расстояние между болтами из условия их размещения назначаем b = 100 мм, конструктивно высота фланца а = 260 мм.

Усилие N₁ стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб. Момент определяется как в защемленной балке пролетом b = 10 см.

Напряжение во фланце , откуда требуемая толщина фланца

Принимаем

Катет швов, прикрепляющих фланец к фасонке

Принимаем

Рисунок 13 - Опорный узел фермы

Узел 4

Швы крепления пояса к фасонке рассчитываем на совместное действие продольных сил в смежных панелях пояса и и узловой нагрузки .

Рассмотрим сочетания загружений рамы, дающие максимальные усилия в этих панелях: , .

Узловая нагрузка:

.

По полученным при конструировании узла размеров фасонки длина швов крепления пояса составляет l=72.0см. Принимаем

Напряжение в наиболее нагруженных швах по обушкам

Дополнительные напряжения от узловой нагрузки F

где

Результирующие напряжения:

Рисунок 14 - Промежуточный узел фермы

Узел 5

Длина сварных швов крепления пояса к фасонке составляет 73 см. Принимаем k_f=k_fmin = 5 мм. Расчетная длина сварных швов:

Сварные швы крепления пояса рассчитываем на совместное действие усилий N₅ и N₆.

Напряжения в наиболее нагруженных швах по обушкам уголков:

Рисунок 15 - Промежуточный узел фермы