2.3. Выбор расчётных схем

Геометрическая схема фермы с обозначение узлов и усилиями в стержнях.

2.4. Расчёт по первой группе предельных состояний

При конструировании узлов ферм все сварные швы выполняются сварочной проволокой Св–08А  ≤ 1.4 мм полуавтоматической сваркой под флюсом. Согласно СНиП II–23–81* принимаем R_wf = 180 МПа, R_wz = 0.45 R_un = 0.45·380 = 171 МПа; β_f = 0.7,. β_z = 1.0; γ_wf.= 1, γ_wz.= 1.

β_f R_wf γ_wf γ_с = 0.7·180·1·1 = 126 МПа; β_z R_wz γ_wz γ_с = 1·171·1·1 = 171 МПа.

То есть расчет швов ведем по металлу шва на β_f R_wf γ_wf γ_с = 126 МПа.

Минимальный катет шва принимаем согласно табл. 38* СНиП II–23–81* k_f,min = 4 мм. Минимальная расчетная длина шва l_w = 40 + 10 = 50 мм.

Геометрические схемы узлов см. на листе графического материала.

Размеры опорного фланца определим из условий работы его на смятие от опорной реакции в ферме. Требуемая площадь фланца:

где F_Ф=((7.94+5.88)*6+60.74*2+6.13*2)/2=108.3 кН.

Из условия расстановки болтов принимаем ширину фланца b = 180 мм. Тогда толщина фланца:

t = A / b = 301 / 180 = 1,67 мм.

Принимаем t = 16 мм.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 8 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш1 = 145 мм.

Расчет шва Ш2: Принимаем k_f,ш2 = 6 мм.

Принимаем l_ш2 = 85 мм.

Расчет шва Ш3: По чертежу определяем l_ш3 = 340 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш3 = 4 мм.

Расчет шва Ш4: По чертежу определяем l_ш4 = 340 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш4 = 4 мм.

Расчет шва Ш5: По чертежу определяем l_ш5 = 360 – 20 = 340 мм. Данный шов работает на восприятие опорного давления фермы F_ф и горизонтальной силы N. Суммарное напряжение в сварном шве проверяют по формуле:

где e — эксцентриситет силы N по отношению к середине шва, получаемый при конструировании узла.

Опорная реакция фермы передается с фланца на столик, приваренный к полке колонны. Торец фланца и верхняя кромка столика пристрагиваются.

Принимаем толщину столика t_ст = 20 мм. Ширина столика b_ст = 200 мм. Сварные швы рассчитывают по формуле:

где 1.3 — коэффициент, учитывающий возможную не параллельность торцов фланца фермы и столика из-за неточности изготовления, что приводит к неравномерному распределению реакции между вертикальными швами.

Согласно п.12.8 и табл.38* СНиП II-23-81* k_f,min = 6 мм. Максимальный катет шва k_f,max = 1.2t_min = 1.2·10 = 12 м.

Принимаем k_f = 8 мм.

мм,

Принимаем длину столика l_ст = 80 мм.

Определим необходимое количество болтов для крепления фланца к колонне. Принимаем болты класса точности 4.8 диаметром 16 мм с площадью А_bn = 1.57 см². Расчетное сопротивление болтов срезу согласно табл. 5* СНиП II-23-81* R_bt = 0.4 R_bun = 0.4·1100 = 440 МПа, где R_bun = 1100 МПа принято согласно табл. 61* СНиП II-23-81*.

.

Принимаем 6 болтов  16 мм.

Толщину фланца принимаем конструктивно t_фл = 16 мм.

Расчет шва Ш1:

Так как усилие в стержне нулевое, то принимаем k_f,ш1 = 4 мм, l_ш1 = 50 мм.

Расчет шва Ш2:

По чертежу определяем l_ш2 = 50 мм и принимаем k_f,ш2 = 4 мм.

Расчет шва Ш3: По чертежу определяем l_ш3 = 160 мм и находим тре-буемый катет шва:

Принимаем k_f,ш3 = 5 мм.

Расчет шва Ш4: По чертежу определяем l_ш4 = 160 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш4 = 4 мм.

Расчет шва Ш5: По чертежу определяем l_ш5 = 355-10 = 345 мм. Суммарное напряжение в сварном шве проверяют по формуле:

где e — эксцентриситет силы N по отношению к середине шва, получаемый при конструировании узла.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 8 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш1 = 145 мм.

Расчет шва Ш2: Принимаем k_f,ш2 = 6 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш2 = 85 мм.

Расчет шва Ш3: По чертежу определяем l_ш3 = 175-10=165 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш3 = 4 мм.

Расчет шва Ш4: По чертежу определяем l_ш4 = 155-10=145 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш4 = 4 мм.

Расчет швов Ш5 и Ш6:

По чертежу определяем l_ш5 =215 - 10=205 мм; l_ш6 = 195 – 10 = 185 мм и находим требуемые катеты шва:

Принимаем k_f,ш5 = k_f,ш6 = 4 мм.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 8 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш1 = 90 мм.

Расчет шва Ш2: Принимаем k_f,ш2 = 6 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш2 = 55 мм.

Расчет шва Ш3: По чертежу определяем l_ш3 = 95-10=85 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш3 = 4 мм.

Расчет шва Ш4: По чертежу определяем l_ш4 = 95-10=85 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш4 = 4 мм.

Расчет швов Ш5 и Ш6:

По чертежу определяем l_ш5 =50-10=40 мм; l_ш6 = 50-10=40 мм и находим требуемые катеты шва:

Принимаем k_f,ш5 =8мм; k_f,ш6 = 6 мм.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 4 мм.

Принимаем l_ш1 = 50 мм.

Расчет шва Ш2: По чертежу определяем l_ш2 = 50 – 10 = 40 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш2 = 4 мм.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 4 мм.

Принимаем l_ш1 = 65 мм.

Расчет шва Ш2: По чертежу определяем l_ш2 = 65 – 10 = 55 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш2 = 4 мм.

Расчет шва Ш1: Принимаем k_f,ш1 = 6 мм.

Принимаем l_ш1 = 65 мм.

Расчет шва Ш2: Принимаем k_f,ш2 = 4 мм.

Определяем требуемую длину сварного шва:

Принимаем l_ш2 = 50 мм.

Усилие, приходящееся на стык N_ст = 1.2 N = 1.2·217.28 = 260.74 кН.

Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:

N_Г = 0.7 N_ст = 0.7·260.74 = 182.52 кН.

Усилие, приходящееся на фасонку и вертикальную накладку:

N_В = 0.3 N_ст = 0.3·260.74 = 78.22 кН.

По конструктивным соображениям принимаем две горизонтальные накладки шириной b = 115 мм. Определим требуемую площадь накладки.

Тогда, требуемая толщина t = A_Г / b = 380 / 115 = 3.3 мм. Принимаем t = 4 мм.

Требуемая длина швов крепления накладки:

Принимаем l_ш3 = 75 мм. Принимаем длину накладки l_Г = 400 мм.

По конструктивным соображениям принимаем две вертикальные накладки толщиной t = 4 мм. Определим требуемую площадь накладки.

Тогда, требуемая ширина b = A_В / t = 163 / 4 = 40.8 мм.

Принимаем b = 100 мм.

Требуемая длина швов крепления накладки:

Принимаем l_ш4 = 70 мм. Принимаем длину накладки l_В = 140 мм.

Требуемая длина швов крепления фасонки: Принимаем k_f,ш5 = 4 мм.

Принимаем конструктивно l_ш5 = 285 мм.

Расчет шва Ш6: По чертежу определяем l_ш6 = 110-10 = 100 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш6 = 4 мм.

Расчет шва Ш7: По чертежу определяем l_ш7 = 85 – 10 = 75 мм и находим требуемый катет шва:

Принимаем k_f,ш7 = 4 мм.

Усилие, приходящееся на стык N_ст = 1.2 N = 1.2·271,316 = 325,58 кН.

Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:

N_Г = 0.7 N_ст = 0.7·325,58 = 227,91 кН.

Усилие, приходящееся на фасонку и вертикальную накладку:

N_В = 0.3 N_ст = 0.3·325,58 = 97,67 кН.

По конструктивным соображениям принимаем две горизонтальные накладки шириной b = 65 мм. Определим требуемую площадь накладки.

Тогда, требуемая толщина t = A_Г / b = 480 / 65 = 7,4 мм. Принимаем t = 8 мм.

Требуемая длина швов крепления накладки:

Принимаем l_ш3 = 85 мм. Принимаем длину накладки l_Г = 420 мм.

По конструктивным соображениям принимаем две вертикальные накладки толщиной t = 4 мм. Определим требуемую площадь накладки.

Тогда, требуемая ширина b = A_В / t = 203 / 4 =50 мм.

Требуемая длина швов крепления накладки:

Принимаем l_ш4 = 75 мм. Принимаем длину накладки l_В = 150 мм.

Требуемая длина швов крепления фасонки: Принимаем k_f,ш5 = 6 мм.

Принимаем l_ш5 = 60 мм.