1. Вибір матеріалу;

2. Складання розрахункової схеми;

3. Визначення потрібної площини перерізу.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с.260 - 261

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Вибір матеріалу. Матеріал призначається згідно нормативних доку­ментів в залежності від умов експлуатації та призначення конструкції.

Визначення потрібної площі перерізу стояка.

Потрібна площа пере­різу стояка визначається з основної формули розрахунку стиснутих сто­яків, виходячи з того, що стояк одночасно може втратити як міцність, так і стійкість, а саме:

де F/[σ] - враховує міцність; φ- коефіцієнт поздовжнього згину враховує можливу втрату стійкості φ = σ_кр / σ _т , σ_кр критичне значення напруження, що призводить до втрати стійкості, σ_Т - межа текучості.

При заданому розрахунковому навантаженні Ν, що діє на стояк, і граничному напруженні [σ] найменша площа F_п буде у такого стояка, у якого коефіцієнт φнайбільший. Коефіцієнт φ залежить від вільної довжи­ни та геометричних характеристик перерізу. Приступаючи до визначення потрібної площі перерізу стояка попередньо задаються наближеним значенням коефіцієнта поздовжнього вигину φ = 0,75 - 0,85, оскільки геометричні характеристики стояка ще невизначені.

Складання розрахункової схеми та визначення внутрішніх зусиль. Основним завданням при складанні розрахункової схеми є схематизація умов закріплення кінців стояка, що суттєво впливає на значення розра­хункової (вільної) довжини стояка:

l₀ = μL

де l₀ - вільна довжина стояка; L - проектна довжина стояка; μ- коефі­цієнт, залежний від умов закріплення кінців стояка (рис. ).

Рис. Розрахункові схеми стояків

Для будь-якого випадку закріплення кінців центральностиснутого стояка у ньому виникає тільки осьова сила N. Крім того, приймається, що внаслідок неможливості забезпечити на практиці ідеальне осьове навантаження, на стояк діє умовна поперечна сила Q_ум (рис. ).

Тема: Розрахунок стояка суцільних колон. Розрахунок наскрізних колон.

План:

1. Конструювання стояка суцільних колон;

2. Визначення гнучкості стояка;

3. Перевірка міцності і стійкості стояка;

4. Конструювання стояка наскрізних колон;

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с.261 – 272.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Конструювання стояка суцільного перерізу. Стояк суцільного пере­різу компонується з одного або декількох прокатних профілів або листів, що з'єднуються за допомогою зварювання. Типи перерізів суцільних стояків показані на рис. 6.32.

Найбільш раціональним з погляду роботи матеріалу є трубчастий переріз (рис. 6.32, а), що, однак, мало застосовується на практиці. Ос­новним перерізом суцільних центральностиснутих стояків є зварний дво­тавровий переріз та перерізи коробчатого типу, складені таким чином, щоб забезпечити приблизно однакову стійкість стояка відносно централь­них осей (І_х ~ І_у) (рис. 6.32, б). Зварні перерізи з декількох елементів можуть виготовлятися із широким застосуванням автоматичного зварю­вання; доступність усіх поверхонь стояка спрощує конструкцію сполу­чення з елементами, що примикають.

Рис. Приклади суцільних перерізів центральностиснутих стояків

Вибравши тип перерізу, розміри h_х і h_у та товщину елементів перерізу призначають так, щоб

F ≥ F_п.

Розміри h_х і h_у попередньо визначаються наступним чином. За раніше заданим значенням коефіцієнта φ, використовуючи таблицю , знаходимо відповідне значення гнучкості стояка λ.

Таблиця Значення коефіцієнта λ

Гнучкість відносно осей дорівнює:

де r_х і r_у - відповідні радіуси інерції перерізу:

Для кожного типу перерізу існує залежність між радіусами інерції і розмірами h_х і h_у: r_х = аh_у; r_у = аh_х. Тобто:

Коефіцієнти а і b приймаються по таблиці

Таблиця Приблизне значення радіусів інерції перерізів

суцільних стояків

Іноді розміри h перерізу стояка при висоті колон l = 10 - 20 м можуть братися не меншими h = (l/15...l/20)l.

Розміри складових перерізу призначають, виходячи з наступних розу­мінь. Для поясів застосовують листи товщиною δ_п = 8 - 40 мм, а для стінки - товщиною (δ_СТ = 6 - 16 мм у залежності від потужності колони.

Ширина поясних листів b_п повинна призначатися такою, щоб лист не міг утратити стійкість від впливу стискаючих нормальних напружень. Однак для стояків, мабуть, бажано при втраті місцевої стійкості полиць мати критичні напруження трохи вищі, ніж критичні напруження всього стояка в цілому, а ці напруження, як відомо, є функцією гнучкості стояка. Тому за нормами найбільша розрахункова ширина звису листа (полці) визначається в залежності від гнучкості стояка .

Таблиця Найбільше відношення b_п до її товщини δ_п

Аналогічно гнучкість стінки стояка, тобто найбільше відношення роз­рахункової висоти стінки суцільного стояка до її товщини k_ст =h_ст/δ_ст залежить від ступеня защемлення її в поясах, що у свою чергу залежить від гнучкості колони в цілому, але приймається не більшою 75. Тому приблизно:

Для забезпечення жорсткості діафрагми варто розташовувати тільки в оточенні планок (посередині висоти планок) або в площині розпорок (рис. б) розкосної ґратки. У стояках суцільного перерізу, щоб забезпе­чити стійкість стиснутої стінки при умовній гнучкості стінки k_ст = h_ст/δ_ст> 65 для маловуглецевих сталей (при k_ст > 55 для низьколегованих сталей і алюмінієвих сплавів), ставлять вертикальні ребра жорсткості товщиною δ_р > 0,75δ _ст і шириною b_р > 10δ_р. Ребра виготовляють і приварюють до стінки суцільними тавровими швами мінімального катета.

Визначення гнучкості стояка. Після того, як переріз стояка скомпонований, необхідно визначити фактичне значення гнучкості стояка. Для цього визначають такі геометричні характеристики перерізу, як фактичну площу F_ф, моменти інерції відносно центральних осей І_х і І_у відповідні радіуси інерції r_х і r_y (r = І/F ). Потім визначають гнучкість у залеж­ності від типу перерізу - λ_х, λ_у, λ_x^пр, λ_y^пр, і за значенням λ_max знаходять фактичне значення коефіцієнта φ_ф (див. таблицю ).

Перевірка міцності і стійкості стояка. Перевірка міцності і стійкості стояка центральностиснутої колони суцільного та наскрізного перерізу проводиться одночасно за формулою:

Якщо ця умова не дотримується (σ відрізняється від [σ] на +5%), слід внести відповідні зміни в розміри складових перерізу.

Крім забезпечення міцності і стійкості, необхідно передбачити заходи проти скручування стояка - постановку діафрагм та ребер жорсткості.

Діафрагми підвищують опір стояка скручуванню. У кожному стояку повинно бути не менше двох діафрагм. База й оголовок одночасно є і діафрагмами. При значній висоті стояка необхідні проміжні діафрагми. Відстань між діафрагмами в межах 4 м. Діафрагми бувають листові (рис. а) і ґратчасті (рис. б). Листові діафрагми вигідні при невеликому (менше 0,8 м) розносі стержнів Перерізу. У стояках суціль­ного перерізу роль проміжних діафрагм виконують поперечні ребра жорсткості, розставлені через 2,5 - 3h_x по висоті. Ширина поперечних ребер b_р ≥ h_х / 30 + 40 мм, товщина δ_р ≥ b_р / 15. Товщину листових діаф­рагм призначають такою, як і для планок.

Елементи ґратчастих діафрагм розраховують за граничною гнуч­кістю, що для стиснутих елементів не повинна перевищувати 200, а для розтягнутих (хрестові зв'язки) 400.

Рис. Діафрагми стояків

Для забезпечення жорсткості діафрагми варто розташовувати тільки в оточенні планок (посередині висоти планок) або в площині розпорок (рис. б) розкосної ґратки. У стояках суцільного перерізу, щоб забезпе­чити стійкість стиснутої стінки при умовній гнучкості стінки k_ст = h_ст/δ_ст> 65 для маловуглецевих сталей (при k_ст > 55 для низьколегованих сталей і алюмінієвих сплавів), ставлять вертикальні ребра жорсткості товщиною δ_р > 0,75δ _ст і шириною b_р > 10δ_р. Ребра виготовляють і приварюють до стінки суцільними тавровими швами мінімального катета.

Конструювання стояка наскрізного перерізу. Стояк наскрізного пе­рерізу складається з двох або декількох прокатних профілів (стержнів), з'єднаних між собою в площинах полиць планками, якщо розмір h < 800 мм (рис. ж), або фатами, якщо розмір h ≥ 800 мм (рис. д, є).

Основною перевагою наскрізних стояків є можливість дотримання умови рівностійкості.

Наскрізні стояки досить економічні за витратами металу. У той же час вони більш трудомісткі у виготовленні, тому що наявність великої кіль­кості коротких швів затрудняє застосування автоматичного зварювання.

Перерізи наскрізного стояка з двох швелерів утворюються звичайно з розташуванням полиць всередину перерізу (рис. а). Розташу­вання швелерів полицями назовні (рис. б) при тих самих габаритних розмірах перерізу менш вигідне з погляду витрати матеріалу і застосо­вується тільки в клепаних колонах з розумінь зручності клепки.

Рис. Приклад стояків наскрізного перерізу

Переріз, складений із двотаврів (рис. в) застосовується тільки при значних навантаженнях, що виключають застосування швелерів.

Переріз, складений з чотирьох кутників (рис. г), застосовується в стиснутих елементах великої довжини (щоглах, стрілах кранів і т. п.), що вимагають стійкості в обох напрямках. Цей переріз достатньо еконо­мічний, і конструкція виходить порівняно легкою, але наявність фат у чотирьох площинах робить її трудомісткою.

Ґратки наскрізних стояків звичайно конструюються з одиночних кутників. Застосовуються ґрати трикутні прості (рис. д) і з розпірками або роз­косами (рис. є), Кріплення фат до стержнів стояка здійснюється шля­хом зварювання. Стояки з планками (рис. г) простіші у виготовленні, більш красиві; стояки з ґратами значно жорсткіші, особливо проти крутіння.

Як і в суцільних колонах, підбір перерізу стояка наскрізної колони починають з вибору типу перерізу та визначення його необхідної площі.

Спочатку задаються величиною коефіцієнта φ = 0,7...0,9, приймаючи його стосовно гнучкості відносно матеріальної осі х—х або стосовно будь-якої вільної осі для випадку. Після цього за таблицею визначають відповідне значення гнучкості - відносно матеріальної осі х—х гнучкість λ_х, а відносно вільної осі, наприклад теж х—х так звану приведену гнучкість λ_х^пр, яка за значенням більша за гнучкість, якби була матеріальною, через відсутність суцільного тіла між зв'язками.

Визначаємо необхідну площу перерізу за формулою:

За знайденою площею підбирають за сортаментом найближчий но­мер профільного матеріалу і переходять до компонування перерізу.

Компонування перерізу з однією вільною віссю. Для визначен­ня розміру перерізу h_у в напрямку осі у—у використовують наступну залежність:

де r_х = µl/λу радіус інерції відносно матеріальної осі, а - числовий коефі­цієнт (див. таблицю ).

Таблиця Приблизні значення радіусів інерції перерізів наскрізних стояків

Розмір перерізу h_х в напрямку осі х—х потребує так розставити стерж­ні стояка і так сконструювати зв'язки між ними, щоб задовольнялася умова рівностійкості:

Якщо прийняти. що стержні стояка з'єднаються планками, то:

а якщо за допомогою ґратки:

де λ_y = µl/r_x- гнучкість стояка щодо вільної осі у, приймаючи, що вона

матеріальна; λ_с - гнучкість ділянки стержня між планками, λ_с - ЗО...40; F- площа перерізу всього стояка; F_р - площа перерізу двох розкосів ґратки (у двох площинах); к - коефіцієнт, прийнятий у залежності від величини кута а, між розкосами ґрат і стержнем:

при α =30° 40° 45-60°

k = 45 31 27

Враховуючи, що λ^пр = λ_x, отримуємо у разі планок:

у разі ґратки:

Знаходимо потрібний радіус інерції:

і відповідно розмір h_x -

де b - числовий коефіцієнт (див. таблицю ).

Можливий інший шлях визначення розміру h_x, а саме. Знаючи вели­чину λ_у^пр, знаходять необхідний радіус інерції r_у, за яким може бути знай­дений необхідний момент інерції І_у = Fr² _у і відповідно розмір х (рис. ) з формули:

I_y = 2(I₀+х² F_c)

Компонування перерізу з двома вільними осями. Для визначен­ня розмірів перерізу h_х і h_у знаходять відповідні значення приведеної гнучкості за формулами для планок:

для ґратки:

де λ- гнучкість, що визначається за попередньо прийнятим коефіцієн­том φ, λ_с] і λ_с2 - гнучкість окремих стержнів перерізу; к₁ і к₂ - теж саме, що і к для відповідних площин 1-1 та 2-2; F_С1 і F_с2- площа перерізу двох розкосів для відповідних площин 1-1 та 2-2. Потім визначають:

Розміщення планок, тобто відстань між ними, у стояках призначають таким чином, щоб забезпечити прийняту раніше гнучкість стержня, тобто λ_с = ЗО...40. При цьому розрахункову довжину стержня приймають рівною l_с = λ_сr_с

Елементи, що зв'язують стержні стояка (планки або ґратки) в цент­рально стиснутих стояках, розраховують на умовну поперечну силу, що може виникнути при вигині, що, як відомо, для даного матеріалу залежить тільки від геометричних розмірів стояка. За нормами величина цієї умовної поперечної сили поздовжнього вигину визначається в залежності від площі перерізу стояка за формулами:

• для сталі 3: Q_σм = 20Fкг;

• для сталі 5 і низьколегованої: Q_σм = 40Fкг де F- переріз стояка брутто в см².

Поперечна сила Q_σм приймається постійною по висоті стояка і роз­поділяється нарівно Q_σм /2 між площинами планок (ґратки) (рис. а).

Рис. До розрахунку елементів зв'язку

Під дією поперечної сили стояк згинається, причому планки працю­ють на вигин від моменту:

і зріз у своїй площині (рис. б) від перерізуючої сили:

де b- відстань між осями стержнів стояка, а елементи ґратки на осьові зусилля (рис. в):

• для розпорок N_розп= Q _σм/2;

• для розкосів N_розп= Q _σм/2cоsα.

При призначенні розмірів планки товщина планок δ_пл приймається від 6 до 12 мм і, крім того, повинно бути задоволене співвідношення δ_пл ≥ b₀ /50 (b_о - відстань між стержнями у світу). Висоту планки b_ш знаходять з умови міцності від дії моменту М_пл:

і перевіряють на зріз:

Перерізи елементів ґратки звичайно проектують зі стандартних кут­ників розмірами не меншими, ніж 45 х 45 х 5 мм, виходячи з формули:

приймаючи φ = 0,5...0,7, при цьому гнучкість елементів ґратки не повинна перевищувати 150.

Тема: Розрахунок колон при ексцентричному прикладанні зусиль.

План:

1. Етапи проектування;

2. Складання розрахункової схеми;

3. Вибір типи перерізу;

4. Перевірка міцності і стійкості стояка.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с.274 - 276

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Проектування ексцентрично стиснутого стояка колон

У цьому параграфі розглядаються особливості проектування ек­сцентрично стиснутого стояка колон по відношенню до методики проек­тування центрально стиснутих стояків. Послідовність розрахунку містить:

• вибір матеріалу;

• складання розрахункової схеми;

• вибір типу перерізу і його розмірів;

• визначення геометричних характеристик перерізу та гнучкості стояка;

• перевірка міцності та стійкості стояка.

Вибір матеріалу. Згідно нормативних документів.

Складання розрахункової схеми. На відміну від центрально стисну­того стояка в даному випадку в перерізах стояка, принципово, в залеж­ності від умов навантаження, можуть виникати внутрішні зусилля -поздовжня сила N. поперечна фактична або умовна сила Q і момент М. Наприклад, для стояка, представленого на рис.

Рис. Приклад розрахункової схеми ексцентрично стиснутого стояка

Вибір типу перерізу і його розмірів. Тип перерізу вибирається в за­лежності від вихідних даних і може бути, як суцільного так і наскрізного перерізу (рис. ).

Рис. Приклади перерізів ексцентрично стиснутих стояків: а) суцільного; 6) наскрізного перерізу

Розміри перерізу h_х і h_у визначаються за залежностями:

k_х - коефіцієнт, що вибирається з таблиці

Таблиця Значення коефіцієнта k_х

Визначивши габаритні розміри перерізу, використовуючи рекомендації (див ), призначають розміри

складових елементів перерізу так, щоб:

де φ = 0,4...0,6 (з урахуванням дії моменту).

Визначення геометричних характеристик перерізу та гнучкості стояка. Після остаточного призначення розмірів елементів перерізу виз­начають відповідно типу перерізу значення І_х, І_у, r_х, r_у, λ_x, λ_y, λ_x^пр , λ_y^пр ,φ_x, φ_y.

Перевірка міцності і стійкості стояка. Перевірку роблять у двох площинах, у площині дії моменту (відносно осі у—у):

у площині перпендикулярно дії моменту (відносно осі х—х):

де К - коефіцієнт впливу вигину відносно осі у на напруження δ_x,.

Якщо напруження відрізняються від граничного значення на 5% то у відповідному напряму змінюють розміри складових перерізу.

Тема: Оголовки та бази колон. Стики колон. З’єднання складових елементів.

План:

1. Оголовки колон;

2. Розрахунок бази;

3. Стики колон;

4. З’єднання складових елементів:

   0. З'єднання складових елементів суцільного перерізу;

   1. З'єднання елементів зв'язку наскрізного перерізу.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с.272 - 281

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Оголовки колон.

Для сприйняття зосереджених навантажень і розподілу їх по перерізу стояка служать оголовки. Тип оголовка проектують, виходячи з конструк­тивних міркувань, складають відповідну розрахункову схему і проводять необхідні розрахунки на міцність. Окремі приклади конструкції оголовків наведені на рис.

Рис. Типи оголовків

Оголовки у виді плоских плит (рис а) товщиною 30-50 мм в основ­ному застосовують для центрально стиснутих колон, але для ексцентрич­ного навантаження вони нераціональні. Краще застосовувати оголовки у виді балкових кліток (рис. б) із прокатних профілів (швелерів, двотаврів, кутників). При цьому, щоб уникнути втрати стійкості стінки, у місцях великих зосереджених сил необхідно ставити вертикальні ребра. Такі ребра беруть товщиною 8-12 мм, що дорівнює товщині стінки прокатного елемента або на 1-2 мм товстіші. Переріз елементів, з яких складається балкова клітка, підбирають за розрахунком, як і для балок, умовно обпертих шарнірно.

Зварні шви оголовка колони розраховують відповідно до конкретних схем їх навантаження, залежних від попередньо прийнятих конструк­тивних форм складових елементів. Елементи балкової клітки короткі і жорсткі, а жорсткість стержнів незначна. Тому моментами, що виникають у швах, при розрахунку зневажають.

Якщо при розрахунку за силою, що перерізує, міцність швів не забез­печена, збільшують розмір (висоту) елементів проти розрахованих за згинальними моментами або вводять додаткові косинки.

Оголовок у вигляді балкової клітки зверху має загальну плиту товщи­ною 12-20 мм. Плита не врахована в розрахунку. Вона йде в запас міцності і створює зручність для розміщення і закріплення елемента конструкції, що сполучається з оголовком.

Розрахунок бази колон

База служить для передачі навантаження зі стержнів стояка на фун­дамент і розподілу його по фундаменту (рис. ). Вона складається з металевої опорної плити і неметалевого фундаменту (бетону, залізобетону, цегли тощо). Для стояків суцільного і наскрізного перерізів при невеликому розносі стержнів застосовують бази з загальною плитою (рис. а). При великому розносі стержнів наскрізного перерізу раціонально використову­вати роздільні бази з окремою плитою для кожного стержня (рис. б).

Проектування бази починається з призначення товщини плити. Тов­щина плит в залежності від величини навантаження приймається 16-30 мм. Розміри плити F =В_плL_пл призначають такими, щоб максимальні напруження у фундаменті під плитою були не більше [σ]_ф, що допуска­ються для матеріалу фундаменту, наприклад [σ]_ф, для цегельної кладки 5-12 кг/см²; для бетону - 30-80 кг/см², для залізобетону - 100 кг/см² і вище. Матеріал фундаменту і його [σ]_ф проектантові задається.

Рис. Типи баз колон

Для баз центрально навантажених колон визначають площу плити (рис. ) за формулою:

Задавши один з розмірів, наприклад, В_пл, з конструктивних розумінь більшим за ширину колони), другий розмір можна визначити з формули:

При роздільних базах визначають розміри плити за навантаженням в окремому стержні стояка.

Плита працює на згин від рівномірно розподіленого навантаження q (відпорного тиску-реакції фундаменту):

Причому різні ділянки плити будуть працювати на згин в різних умо­вах. Ділянка 1 працює і розраховується як консоль (рис. б). Для цьо­го візьмемо полосу шириною 1 см і визначимо момент в перерізі 1—1:

Друга ділянка плити 2 працює як плита, оперта по контуру і заванта­жена знизу навантаженням q. Максимальні моменти в її центрі будуть:

Рис. До розрахунку опорної плити центрально навантаженого стояка

• в напрямі розміру а М_а = α₁ q а²;

• в напрямі розміру b М_b= α₂q а²;

де а - коротка сторона прямокутника; α₁ і α₂ - коефіцієнти (таблиця ).

Третя ділянка плити працює як плита, що спирається трьома сторо­нами. Небезпечною для неї є точка т, де:

де d - довжина вільного краю плити; α₃ - коефіцієнт (таблиця ).

Таблиця Значення коефіцієнтів для розрахунку плит

Визначаємо максимальний момент і уточнюємо товщину плити:

де [σ] - граничні напруження для матеріалу плити.

Для ексцентрично стиснутих колон з загальною плитою спочатку задаються шириною плити В_пл, а потім визначають довжину плити L_пл, виходячи з умови, що максимальні напруження у фундаменті на кромці плити були менші за граничні напруження фундаменту на стиск:

Звідси:

Для баз з роздільними плитами за напруженнями від зусилля в окре­мому стержні стояка як центрально стиснутого:

де N_ст- зусилля в окремому стержні; b_ст- відстань між осями стержнів, п - кількість стержнів. Тоді:

Після визначення розмірів плити переходять до конструювання бази як у випадку центрально стиснутих колон.

Збільшення міцності плит шляхом потовщення плити малоефективне і веде до перевитрати матеріалу. Тому рекомендується застосову­вати траверси або ребра.

Якщо ширина В_пл велика, то ставлять поперечні траверси (рис. ).

Розміри траверс (ребер) призначають наступні: висота h_тр= (1/6...1/3) В_пл, товщина δ_тр= (0,5 - 0,8)δ_пл; переріз А—А з траверсами перевіряють на вигин:

Шви, що з'єднують стержень стояка з базою, необхідно перевіряти в опорному перерізі за напруженнями: - для стояка центрально навантаженого зусиллям N:

• для ексцентрично навантаженого стояка зусиллям N і моментом М:

де L_ш- загальна довжина швів; l_y - момент інерції швів відносно осі згину; h_х - розмір перерізу по осі х—х.

Якщо перевірка показує, що переріз швів недостатній, змінюють кон­струкцію бази, зварних з'єднань або катет швів і повторюють розрахунок.

З’єднання складових елементів .

Зварні центральностиснуті стояки можуть мати три типи зварних з'єднань: з'єднання складових елементів суцільного перерізу, з'єднання елементів зв'язку зі стержнями наскрізного перерізу, а також з'єднання по довжині стержнів - стики стояків.

З'єднання складових елементів суцільного перерізу. Ці з'єднання проектують з використанням безперервних швів. Шви підля­гають розрахунку на дію умовної поперечної сили Q_σм. Дотичні напру­ження, що виникають в швах, визначаються за формулою:

де S - статичний момент площі поясу; I - момент інерції перерізу. Як правило, напруження від поперечної сили незначні, але за технологічними вимогами розмір катета шва слід призначати К> 4мм

З'єднання елементів зв'язку наскрізного перерізу.

Зварне з'єднання планки зі стержнем може виконуватись двома варіантами - в стик і внакладку. Розрахунок швів, що з'єднують кожен кінець планки зі стержнем стояка про­водиться на напруження від дії моменту та сили перерізу­вання. У випадку зварювання в стик (рис.) у шві виникають нормальні і дотичні напруження:

Умова міцності має вигляд:

У випадку зварювання в накладку (рис. ) шви виконуються по незамкненому контуру накладеної частини планки і розраховуються за формулою

Стики стояків. Стики стояків розрізняють технологічні, конструктивні і монтажні. Технологічні стики краще виконувати стиковими швами, однак такий стик вимагає ретельної підготовки й оброблення кромок (рис. а). Тому в стояках часто користуються стиком з накладками (рис. б).

Рис.. Стики стояків

У стійках наскрізного перерізу з планками стик намагаються розміс­тити під планками, використовуючи останні як накладки. Сумарний пере­різ накладок повинен бути не меншим перерізу стержня F_н> F_с. Верхню (або нижню) половину швів, що передають навантаження зі стержня на накладки, потрібно перевіряти за напруженнями від навантаження в стержні:

Тема: Призначення та класифікація зварних ферм.

План:

1. Визначення зварної ферми;

2. Основні елементи зварної ферми;

3. Класифікація і область застосування ферм.

4. Робота зварних ферм.

Література:

Обов'язкова: [1] Чертов І.М. Зварні конструкції: Підручник.- К.: Арістей, 2006. с.304 - 306.

Додаткова: [2] Клименко Ф.Є. Металеві конструкції: . Львів: Світ 2002

Фермою називають ґратчасту геометрично незмінну конструкцію, призначену, так само як і балка, для роботи переважно на згин. На відміну від балки ферма утворюється з окремих прямолінійних стержнів, зв'язаних між собою у вузлах (теоретично шарнірно) у геометрично незмінну систему, до якої навантаження, як правило, прикладається тільки у вузлах. Для геометрично незмінної статично визначеної ферми необхідно щоб виконувалось наступне співвідношення між кількістю стержнів і вузлів:

С = 2п - 3, де С - кількість стержнів, п - кількість вузлів.

Завдяки вузловій передачі навантаження стержні ферми піддаються тільки осьовому впливу сил, що розтягують або стискають. Ферми особливо вигідні в таких конструкціях, де за умовами жорсткості потрібна велика висота. При великих навантаженнях і незначних прольотах конструкції ферм стають громіздкими і трудомісткими, поступаючись в цьому відно­шенні балкам. Вигідність переходу від балок до ґратчастих ферм росте зі збільшенням прольоту конструкції і зменшенням навантаження на неї.

Область застосування ферм досить різноманітна. Ферми можна кла­сифікувати за декількома ознаками:

а) за призначенням ферми мостів, крокові ферми, ферми підйомних кранів, опори ліній електропередач і т. д.;

б) за обрисом поясів - з паралельними поясами (рис. а), трапецеїдальні односхилі (рис. б) або двосхилі (рис. в), і трикутного обрису (рис. г). Вибір обрису поясів залежить від призначення ферм, структури навантаження, а також і від економічних розумінь.

в) за типом ґратки - розкосна, якщо вона утворена безперервним зиґза­ґом розкосів та стояків, причому всі розкоси однієї половини ферми спрямовані в один бік (рис. б), трикутна, якщо зиґзаґ утворений одними розкосами, спрямованими поперемінно в різні сторони.

Найчастіше використовують трикутну ґратку з додатковими стояками (рис. а і в), оскільки загальна довжина її зиґзаґа і число вузлів менше, ніж у розкосної ґратки, а додаткові стояки зменшують панель верхнього пояса ферми. У цій системі стояки не потрібні для створення незмінюваності ферми.

Найвигідніший кут нахилу розкосів до нижнього пояса складає: у три­кутних ґратках 45-50°, у розкосної ґратки 35-45°.

Тема : Етапи проектування зварної ферми. Складання розрахункової схеми.

План: