Коэффициент использования 0,996 - Прочность нижнего пояса

Отчет сформирован программой Кристалл, версия: 11.3.1.1 от 16.10.2009

4.3. Расчет узлов стропильной фермы

Расчет узлов стропильной фермы сводится к определению размеров фасонок и стыковых накладок, исходя из условия прочности сварных швов. Усилия, приходящиеся на сварной шов по обушку и перу уголка, разные. Они зависят от положения сварного шва относительно центра тяжести сечения и учитываются коэффициентом распределения α:

N^об = α×N – часть усилия, приходящаяся на обушок уголка;

N^п = (l – a)×N – часть усилия, приходящаяся на перо.

Для равнополочных уголков имеем α ≈ 0,7; для неравнопопочных, составленных узкими полками вместе α ≈ 0,75; составленными широкими полками α ≈ 0,65.

Необходимая длина каждого уголка крепления к фасонке по обушку и перу:

l^об_w = N^об/2·β·k_f·R_w·γ_w·γ_с + 1см ;

l^п_w = N^п/2·β·k_f·R_w·γ_w·γ_с + 1см.

В качестве N принимается усилие в решетке (N₁, N₂) или разность усилий в смежных панелях пояса (N₄ – N₅), а при наличии внешней нагрузки F равнодействующая их:

S = √F² + (N₄ – N₃)².

При ручном способе сварки электродами типа Э50А расчетными параметрами соединения согласно [2] будут:

β_f = 0,7;

β_z = 1,0;

γ_wf = γ_wz = 1;

γ_с = 1;

R_wf = 21 кН/см²;

R_wz = 22 кН/см².

Механические свойства соединения по металлу шва характеризуются:

β_f·R_wf·γ_wf = 0,7·21·1 = 14,7 кН/см² ,

и по металлу границы сплавления:

βz·R_wz·γ_wz = 1·22·1 = 22 кН/см².

Рисунок 6 – Промежуточный узел верхнего пояса стропильной фермы

Следовательно, несущая способность соединения определяет возможность разрушения по металлу шва, а не по металлу границы сплавления.

Катет шва k_f принимается по толщине стыкуемых элементов в пределах 0,8…1,2·t (кратно 2 мм).

Минимальные размеры катетов k_f рекомендуется принимать по таблице 4 [5] в зависимости от максимальной толщины t_max стыкуемых элементов.

Требуемые размеры сварных швов крепления раскоса 1 – 8 к фасонке составят:

l^об_w1 = (N^об/2·k_f·β_f·R_wf·γ_wf) + 1см = (0,7·1077,673 / 2·1,2см·14,7) + 1см = 22,4 см (катет шва 1,2 см);

l^п_w1 = (N^п/2·k_f·β_f·R_wf·γ_wf) + 1см = ((1 – 0,7)·1077,673 / 2·1·14,7) + 1см = 12 см (катет шва 1 см);

Аналогично швы крепления раскоса 2 – 8 к фасонке при составят:

l^об_w2 = (0,7·838,19 / 2·1 см·14,7) + 1см = 21 см;

l^п_w2 = ((1 – 0,7)·838,19 / 2·1·14,7) + 1см = 9,6 см.

Швы крепления пояса к фасонке при N₄ = N₂ = – 1441,834 кН N₃ = N₁ = 0 и F = F_ш +F_снег = 157,701 + 103,68 = 261,381 кН воспринимают S = √261,381² + 1441,834² = 766,84 кН имеем следующие величины:

l^об_w = 0,7·766,84/2·1,2·14,7 + 1см = 16,22 см;

l^п_w = 0,3·766,84/2·1,2·14,7 + 1см = 7,52 см.

Фасонка должна описать все расчётные длины сварных швов при простейшей конфигурации. Свободные участки контакта уголков с фасонкой конструктивно довариваются.

Посредством монтажного узла 12 отправочные марки фермы собираются в единую конструкцию. Полуфасонки отправочных элементов соединяются между собой двумя вертикальными накладками на болтах (рисунок 7). Уголки верхнего пояса перекрываются горизонтальной накладкой. Для крепления горизонтальных связей предусмотрено особое поле болтов. Вертикальные связи крепятся болтами к специальным поперечным вертикальным рёбрам, которые привариваются торцами к утолку пояса фермы, а другой кромкой к вертикальным накладкам монтажного стыка.

Рисунок 7 – Монтажный узел верхнего пояса

Толщина и ширина каждой накладки назначаются конструктивно с соблюдением условия равнопрочности. Длина её определяется количеством и размещением болтов. Задаются диаметром и материалом болтов. Определяют их несущую способность. Вычисляют необходимое количество болтов крепления горизонтальной и вертикальных накладок.

Монтажный стык воспринимает усилие N, действующее в поясе фермы. Усилие, действующее на горизонтальную накладку, передается через обушок поясного уголка:

N^об = 1,2·α×N

N^п = 1,2·(1 – α)×N – усилие, приходящееся на вертикальные накладки,

α – коэффициент распределения N по перу уголка.

Количество высокопрочных болтов в горизонтальной и двух вертикальных накладках:

n_г = N_об/Q_bh;

n_в = N_n/2·Q_bh,

где Q_bh = (μ / γ_h)·R_bn·γ_b·A_bn, – несущая способность одного высокопрочного болта при 1 шве трения.

Q_bh =( μ / γ_h)·R_bn·γ_b·A_bn = (0,42/1,2) ·0,7·110·0,9·2,45 = 59,42 кН,

n_г = N_об/Q_bh = 1,2·0,7·2162,751 / 59,42 = 30,6 = 31 болт.

n_в = N_n/2·Q_bh = 1,2·(1-0,7) ·2162,751 / 59,42 = 13,1 = 14 болтов.

Размещаются болты в соответствии с правилами конструирования болтовых соединений. Сварные швы крепления уголков к фасонке рассчитываются аналогично выше изложенному.