проектирование ригеля рамы и подкрановых балок

Для удобного расположения раскосов в узлах иногда смещают центровку стержней с оси пояса. Эти эксцентриситеты в расчете не учитываются, если величина смещения не превышает 0,25 высоты сечения пояса. Если эксцентриситет больше этой величины, то узловой момент воспринимается поясом (рис. 5) и определяется по формулам 38,39 [8]

где M = (N2 − N1 )e .

Рис. 5 Распределение изгибающих моментов в узлах при наличии эксцентриситета

Определение расчетной длины элементов ферм Для прогонной конструкции

В соответствии с п. 10.1.1 [1] расчетные длины сжатых элементов плоских ферм в их

11

Для беспрогонной конструкции

В соответствии с п.15.20 [7] расчетная длина панелей верхних поясов ферм беспрогонных покрытий определяется по формуле

lx = μ ×lп

где lп – длина панели;

μ – коэффициент расчетной длины, принимаемый:

фланцевое соединение на болтах), и при наличии равномерно распределенной нагрузки на соседних панелях;

Подбор сечения ГСП

Подбор центрально-сжатых и растянутых стержней производят аналогично п.1.3.1. При наличии изгибающего момента M от:

· расцентровки узлов ( e / h > 0,25 );

· жесткости узлов ( h / l > 1 / 15...1 / 10 );

· внеузлового приложения нагрузок (беспрогонная конструкция кровли по стальным профилированным настилам);

расчет (проверку сечения) необходимо выполнять как для сжато-изогнутых стержней ферм по указаниям п.9 [1].

Проверка местной устойчивости стенок и пояса

В соответствии с п.15.6 [7] для ГСП следует производить проверку местной устойчивости стенок и пояса профиля по формулам п. 7.3 [1] (для центрально сжатых стержней), п. 9.4 [1] (для внецентренно-сжатых стержней).

12

При наличии внеузловых сосредоточенных нагрузок расчет местной устойчивости стенки производят по п.15.7 [7].

Местную устойчивость стенок сечения проверяют по формуле

при центральном сжатии элементов ( m = 0 ) λuw = 1,2 , если λ ≤ 1,

λuw = 1 + 0,2λ ≤ 1,6 , если λ > 1 ,

где λ – условная гибкость элемента, принимаемая при расчете на устойчивость при центральном сжатии;

при внецентренном сжатии элементов или при сжатии с изгибом ( m ³ 1 )

Замечание

В первом приближении вычисление местной устойчивости стенки можно произвести по

ния площади сечения А принимается величина приведенной площади сечения Аred , которая вычисляется по формулам п. 7.3.6 [1].

Местная устойчивость пояса

где bef = b − 2r – расчетная высота пояса.

Для центрально сжатых элементов поясов расчет ведется аналогично, как и для стенок.

13

Для внецентренно-сжатых и сжато-изогнутых элементов расчет производится по форму-

лам табл. 23 [1]:

при 0 ≤ mx ≤ 5 λuf = λufc − 0,01(5,3 + 1,3λx )mx ,

где λufc – предельное значение условной гибкости поясного листа центрально-сжатого элемента, определяемое по п.7.3.9 [1].

При 5 < mx ≤ 20 значение λuf находят по интерполяции между значениями λuf при mx = 5 и mx = 20 .

Конструктивные требования при проектировании ферм и конструировании узлов

В одной ферме не рекомендуется применять профили с одинаковыми размерами сечения, которые отличаются толщиной стенок менее чем на 2 мм.

Для поясов отношение высоты стенки к ее толщине должно быть не более 45, для решетки

– db / t ≤ 60 .

Ширина стержней решетки принимается с таким расчетом, чтобы можно было свободно приварить их к поясу, но не более величины D − 2(t + td ) и не менее 0,6D , где D – ширина се-

чения пояса.

Расстояние между смежными стенками (носками) раскосов должно быть минимальным из условия наложения двух сварных швов.

Заводские стыки элементов рекомендуется выполнять сваркой встык на остающейся подкладке. Размещение этих стыков в растянутых элементах с напряжениями свыше 0,9Ry не рекомендуется.

Монтажные стыки рекомендуется выполнять фланцевыми или фрикционными на высокопрочных болтах.

Проектирование фланцевых соединений необходимо выполнять с учетом рекомендаций п.

15.9 [1].

Расчет и конструирование узлов выполняются в соответствии с приложением Л [1] и приводятся в п. 1.5.

1.4Пример расчета фермы из уголков

1.Исходные данные

Рассматривается пример расчета фермы L = 24 м , представленной на рис. 6, жестко со-

пряженной с колонами рамы, при беспрогонной конструкции кровли по железобетонным настилам. Расчетная схема поперечной рамы каркаса приведена на рис.7 [5]. Материал фермы -

14

принята сталь С245 с расчетным сопротивлением Ry = 240 МПа ( t = 2 − 20 мм ) по табл. В.5

[1].

Обозначения элементов фермы представлены на рис. 6а.

Рис. 6 Схема фермы: a) обозначение элементов фермы б) слева (от оси симметрии) расчетные усилия в стержнях, кН, справа – геометрические длины стержней, мм

2.Определение РСУ в стержнях фермы

Врезультате статического расчета поперечной рамы каркаса были получены усилия в каждом элементе рамы, в том числе и в каждом элементе фермы, которые в свою очередь представлены в табл.1. Пользуясь рекомендациями п.1.1 составили РСУ для каждого элемента фер-

мы табл.1, рис. 6б.

3. Определение расчетных длин

Расчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы принимаются в соответствии с п.1.3.1 и выписываются в табл.2. Геометрические длины элементов фермы представлены на рис. 6б.

Расчетные длины поясов из своей плоскости, зависящие от системы связей (см. рис. 4[5])

приняты: для верхнего пояса в период эксплуатации ly = 300 см (ширина плит настила), в пери-

од монтажа ly = 603 см (расстояние между инвентарными распорками*), для нижнего

ly = 600 см(расстояние между распорками) или ly = 1200 см (при отсутствии распорки в сере-

дине пролета).

*В случае если в процессе монтажа необходимая гибкость стержней из своей плоскости

15

( λy < [λ] ) не обеспечивается, допускается использовать дополнительные инвентарные распорки, тем самым сокращая расчетную длину и уменьшая гибкость стержней из своей плоскости.

4. Подбор сечений

Подбор сечений стержней фермы выполняется в последовательности приведенной в п.1.3.1. Результаты подбора сечений стержней из уголков фермы при жестком сопряжении ее с колонной сведены в табл. 2. Подбор сечений стержней ферм при шарнирном сопряжении ее с колонной аналогичен приведенному в табл.2.

5. Расчет и конструирование узлов

Зазор между спаренными уголками фермы принят 10 мм.

Расчет рядовых узлов

Конструкция рядового узла верхнего пояса приведена на рис. 7a.

Расчет рядовых узлов фермы из уголков удобно производить в табулированной форме – табл.3. Расчет узлов ферм, шарнирно соединенных с колонами рам, аналогичен приведенному в табл.3.

Соединение элементов решетки в узлах рассчитывается на усилия, приведенные в табл.1. Соединение поясов с фасонками в узлах верхнего пояса рассчитывается на суммарное

фермы (по табл.1).

Для расчета узлов принята ручная сварка электродами Э42А (табл. Г.1 [1]).

Материал фасонок – принята сталь С255, t = 2 − 20 мм , Run = 370 МПа по табл. В.5 [1].

Расчетное сопротивление углового шва и коэффициенты, определяющие глубину провара, составляют

·по металлу шва Rwf = 180 Н / мм2 (табл. Г.2 [1]), β f = 0,7 (табл. 39 [1])

·по металлу границы сплавления Rwz = 0,45Run = 0,45 × 370 = 166,5 Н / мм2 (табл. 4

[1]), β z = 1,0 (табл. 39 [1])

Проверяем правильность выбора марки электрода при ручной сварке (п. 14.1.8 [1])

Расчет сварного соединения с угловыми швами производится (п. 14.1.16 [1])

16

Внашем случае расчет производим по металлу шва, так как 0,7 ×180 = 126 < 1×166,5 .

Всоответствии с п. 14.1.7 [1] и табл. 38 [1] катет углового шва принимаем k f = 0,6 см.

Требуемая суммарная расчетная длина шва определяется по формуле 176 [1]

Расчетная длина шва должна быть 4k f = 2,4 см < lw < 85β f k f = 85 × 0,7 × 0,6 = 35,7 см и не

менее 4 см. Длины сварных швов округляются до 1 см. В табл.3 приведены для каждого шва две длины: в числителе расчетная длина, в знаменателе – конструктивная (минимальная, устанавливаемая при конструировании узла).

Коэффициенты распределения длины швов по перу α ' и обушку α 'уголков приняты:

·для равнополочных уголков α ''= 0.3 ,α '= 0.7 ;

·для неравнополочных уголков, соединенных узкими полками, α ''= 0.25 ,α '= 0.75 .

Рис. 7 Узлы фермы: а) рядовой узел б) укрупнительный узел – слева нижнего пояса, справа верхнего пояса

17

Таблица 1

Определение усилий в ферме

18

19

20