4.1.2 Расчет фермы
Нагрузки на ферму собраны в 3.1.1
Расчет выполнялся в комплексной программе Лира 9.0. Производился расчет усилий, моментов возникающих в стержнях фермы. Программный
комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) – это многофункциональный программный комплекс для расчета, исследования и проектирования конструкций различного назначения.
На основании полученных отчетов производим расчет сварных швов крепления стержней.
Толщину фасонок фермы принимаем по рекомендациям в зависимости от усилий в элементах решетки: фасонки, к которым крепится опорный раскос.
Опорный узел (нижний) № 1 (9).
Торцовый лист принимаем толщиной 20 и шириной 360 мм из стали С255. Напряжение смятия у торца:
RA = N1-10· cos a = 2194.891 · cos 820 = 305.5 кН; Rр = Run/m = 245/1.025 = 239 МПа
МПа
<Rр
= 239 МПа
Принимаем для сварки электроды типа Э46А, а расчетное сопротивление
Rwf = 0.55·Rwun/wm= 0,55*450/1.25 = 198 МПа
Назначаем толщину швов (kf) крепления опорного раскоса: на обушке 10, на пере 6 мм; определяем их длины исходя из распределения усилия на обушке k1 =0.7, на пере k2 =0.3 [2, таблице 5.6.].
см
см.
Проверяем длину шва по прочности металла фасонки в околошовной зоне.
Rwz=0.45Run=0.45·370=166,5 МПа
см
< 55 см, т.е. длина шва по прочности
металла фасонки в околошовной зоне
обеспечена.
Аналогично для швов нижнего пояса при толщине их у обушка 10 мм и пера 6 мм и распределении усилия соответственно 0,7 и 0,3 [2, таблице 5.6.] определяем:
см
см
По требуемым расчетным длинам швов с учетом конструктивных требований (добавка 1 см длины шва на непровар и зазор между швами а = 6 * t – 20 = 6 * 18 – 20 = 88 мм > 80 мм, принимаем а = 80 мм) намечаем конфигурацию и размеры опорной фасонки.
Принимаем h = 36 см.
МПа
< Rs=0.58·Ryn/m=0.58·245/1.025
= 138.6 МПа.
Опорный столик принимаем из листа толщиной 20, шириной 370 и длиной 370мм. Определяем требуемый катет шва kf для прикрепления столика к колонне:
Принимаем катет шва равным 10 мм.
Рисунок 3.2.1 узел 1
Узел сопряжения опорного раскоса с верхним поясом – узел № 10.
Прикрепление стержня 1-10 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 10-11 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:230 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа, где
-
сумма площадей накладок; tф
–
толщина фасонки узла; b
– ширина полки прикрепляемого к фасонке
уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к верхним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 20 · 1,6 · 160.6/10 = 513.9 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 250 х 250 х 16 и 200 х 200 х 18 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см
Узел № 2.
Прикрепление стержня 1-2 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 10-2 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:130 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа, где
-
сумма площадей накладок; tф
–
толщина фасонки узла; b
– ширина полки прикрепляемого к фасонке
уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к нижним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 13 · 1,6 · 255.9 / 10= 532.27 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 150 х 150 х 10 и 150 х 150 х 10 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Для прикрепление стержня 2-3 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Для прикрепление стержня 2-11 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см.
Рисунок
3.2.2 узел 2
Узел № 3.
Прикрепление стержня 2-3 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 3-4 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:130 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа, где
- сумма площадей накладок; tф – толщина фасонки узла; b – ширина полки прикрепляемого к фасонке уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к верхним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 13 · 1,6 · 217.43 / 10= 452.25 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 150 х 150 х 10 и 150х150х10 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Для прикрепление стержня 3-12 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Для прикрепление стержня 3-11 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см.
Рисунок 3.2.3 узел 3
Узел № 11.
Прикрепление стержня 10-11 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 11-12 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем: 180 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа,
где - сумма площадей накладок; tф – толщина фасонки узла; b – ширина полки прикрепляемого к фасонке уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к нижним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 18 · 1,6 · 230/10= 665.2 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 200 х 200 х 18 и 200 х 200 х 18 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Прикрепление стержней 10-11, 2-11, 11-3 рассмотрено ранее.
Рисунок 3.2.4 узел 11
Узел № 12.
Прикрепление стержня 11-12 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 12-4 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:18 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа, где
- сумма площадей накладок; tф – толщина фасонки узла; b – ширина полки прикрепляемого к фасонке уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к верхним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 18 · 1,6 · 154.9 / 10= 446.11 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 200 х 200 х 18 и 200 х 200 х 18 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Для прикрепление стержня 12-13 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Прикрепление стержня 12-3 рассмотрено ранее.
Рисунок 3.2.5 узел 12
Узел № 4.
Прикрепление стержня 3-4 рассмотрено ранее.
Для прикрепление стержня 4-13 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:130 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа, где
-
сумма площадей накладок; tф
–
толщина фасонки узла; b
– ширина полки прикрепляемого к фасонке
уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к нижним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 13 · 1,6 · 191.5/10= 398.37 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 150 х 150 х 10 и 150 х 150 х 10 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Для прикрепление стержня 4-5 к фасонке назначаем толщину швов: на обушке – 10, на пере – 6 мм.
см
см
Прикрепление стержня 4-12 рассмотрено ранее.
Рисунок 3.2.6 узел 4
Узел № 13.
Прикрепление стержня 13-4 рассмотрено ранее.
Расчетное сечение накладок для перекрытия выступающих полок уголков принимаем:180 х 16. Проверяем прочность ослабленного сечения:
МПа
< Ry
= 240 МПа,
где - сумма площадей накладок; tф – толщина фасонки узла; b – ширина полки прикрепляемого к фасонке уголка.
Длину швов, прикрепляющих накладку к верхним поясам, рассчитываем на усилия накладки:
Nн =Ан = 18 · 1,6 · 139.68 / 10= 402.3 кН
Толщину их принимаем для крепления к уголкам сечением 200 х 200 х 18 и 200 х 200 х 18 равной 20 мм, тогда их суммарная длина (по одну сторону стыка)
см.
Расчетные усилия для крепления уголков пояса к вертикальной фасонке:
N1 = 1.2 · N12-13 – NH = 1.2 · 1601.707 - 402.3 = 1519.75 kH
N2 = 1.2 · N12-13 / 2 = 1.2 · 1601.707 / 2 =961 kH
Назначаем толщину швов, прикрепляющих уголки к вертикальной фасонке у обушка kf = 10, у пера kf = 6мм. Тогда требуемая длинна составит:
см
см
На усилие N2 = 961 kH рассчитываем швы вертикальных листовых накладок (t = 20мм), перекрывающих фасонки смежных полуферм. Требуемая длина этих швов при kf = 10 мм.
см
Длинна швов крепления стойки при катетах швов у обушка, равная 10, у пера – 6мм.
см.
Рисунок 3.2.7 узел 13
Узел № 5.
Прикрепление стержня 4-5 рассмотрено ранее.
Проверка стыков.
МПа
< Ry
= 240 МПа
Рисунок 3.2.8 узел 5