5. Расчет и проектирование узлов фермы

Расчет и проектирование узлов фермы заключается в том, что выбираем толщину фасонки, рассчитываем длину сварных швов в узлах фермы, и рассчитываем количество соединительных прокладок - пластин, которая располагается между узлами фермы. Конечным этапом данного пункта является компоновка уголков в узлах фермы.

8.1 Выбор толщины фасонки.

Фасонка это такая металлическая пластина выполняется из листового проката, на которой с помощью сварки устанавливают и закрепляют выбранные уголки. Толщина фасонки и толщина выбранного уголка в узле фермы определяют величину катете угловых швов. Толщина фасонки из справочных ранных » зависимости от максимального усилия в опорном раскосе, и выбирают для всех узлов фермы одинаковой по своей величине.[19]

Так как усилие в опорном раскосе = 304,2 кН, то принимаем толщину фасонки S = 12. Толщина фасонки указана на рисунке 12.

Рисунок 12. Схема фасонки с уголками

8.2 Расчет длины сварных швов.

По СНиП П - 23 - 82 приварку элементов решетки к фасонке рекомендуют осуществлять фланговыми швами по обушку и перу.[15] Для оптимального провара установлена техника выполнения фланговых швов по перу и обушку с выводом их на торцы на 22 миллиметров. Для того что бы определить на какое расстояние укладывается уголок на фасонку, необходимо рассчитать длину сварных швов для обушка и пера. Расчет ведется для двух элементов фермы, для раскосов и стоек, исходя из условия прочности металла сварного шва по формулам(45) и (46).

= * (м) (45)

= * (м) (46)

где, - расчетная длинна шва по обушку - (м);

- расчетная длинна шва по перу - (м);

N - расчетное усилие в раскосах и стойках - (Н) (см п,6);

- коэффициент глубины провара, при ручной дуговой сварке механизированной принимается β = 0, 7;

- величина катета сварного шва - (м) = 1,2 • t (м);

- расчетное сопротивление срезу по металлу шва _/=240МПа = 240 • 10³ Па;

- коэффициент, учитывающий температурное условие работы швов, =1;

-коэффициент условий работы, = 0,95;

- коэффициент учитывающий долю усилия на сварной шов обушка, раскос - 0, 7; стойка = 0,86;

- коэффициент учитывающий долю усилия на сварной шов пера, раскос К_п в 0, 3; стойка К_п в 0, 32;

В начале выполняем расчет длинны сварных швов для уголков в раскосах согласно формул (45) и (46).

= *0.7= *0.7≈0.084м≈84мм (45)

= *0.3= *0.3≈0.036м≈36мм (46)

Проверяем расчетную длину сварных швов и при необходимости принимаем в соответствии с конструктивными требованиями по минимальной и максимальной длине;

≥4 ≥28.8

≤85* * ≤428.4

Рассчитываем длину сварных швов для уголков в стойках, по формуле (45).

= *0.68= *0.68 ≈0.028м≈28мм (45)

Для стоек = = 53мм.

8.3 Расчет количества соединительных прокладок Соединительные прокладки назначают в ферму с целью исключения продольного изгиба в элементах фермы между узлами.

Прокладки соединяют уголки между собой что бы сечения элементов фермы из двух уголков работали как единый стержень.

Определяем требуемое расстояние между двумя прокладками по формулам (46), (47), (48).

для стоек: а = 40 • (47)

для поясов: а = 40 • (48)

для растянутых элементов: а = 80 • (49)

где, - радиус инерции (см) (см. п. 7).

Верхний пояс: а = 40-3,20=128 (47) (см).

Стойка:

а = 40 -2,28=91,2 (46) (см).

Нижний пояс:

а =80-4.00=320 (48) (см).

Раскос:

а =80-2,15=172 (49) (см).

Определяем количество прокладок в каждом элементе фермы по формуле (50):

n= (50) (шт)

Верхний пояс: n= =2 (шт)

Стойка: n= =3 (шт)

Нижний пояс: n= =0 (шт)

Раскос : n= =2 (шт)

Определяем суммарное количество прокладок для каждого элемента формуле (51).

∑n=n*П

где, П- общее количество элементов фермы одного типа

Верхний пояс: ∑n=2*6=12 (шт)

Стойка: ∑n=3*7=21 (шт)

Нижний пояс: ∑n=0*6=0 (шт)

Раскос: ∑n=2*6=12 (шт)

8.4Компоновка узлов фермы

Проектирование узлов основе:

исходных данных - геометрическая длинна, схема фермы, характер её сопряжения с колонной;

расчетных данных - длины сварных швов, толщины фасонки,

выбранного профиля уголков количества соединительных

прокладок;

конструктивных и технических требований.

Проектирование узлов осуществляется на основе геометрической схемы фермы, которая представляет собой пересечение осевых линий стержней, проходящих через центр тяжести сечения.

В соответствии с расчетной схемой фермы необходимо спроектировать и скомпоновать следующие узлы: А, С, D; и вырезаем прокладки в верхнем поясе, раскосе и стойке.