4.4. Расчет узлов фермы.

Сварку элементов ферм в узлах производят полуавтоматом в среде углекислого газа сварочной проволокой Св-08ГА (табл.55 СНиП II-23-81*).

По табл.56 принимаем для этой проволоки:

;

По табл.34 при диаметре сварочной проволоки d=2мм принимаем:

при

при

Рис. Узлы фермы

По табл.34 при диаметре сварочной проволоки d=2мм принимаем:

при

при

УЗЕЛ1

(опорный верхний узел фермы)

Определим площадь болтов и их количество. Количество болтов должно быть четным и они должны располагаться симметрично относительно узла. Принимаем 4 болта (2 по вертикали и 3 по горизонтали).

Кроме вертикального опорного давления , в опорных узлах при жестком сопряжении действуют также горизонтальные силы Н1 и Н2, которые являются парами сил от опорных моментов. При расчете сварных швов используем большее их них, а расчет болтов выполняем на усилие, отрывающее ферму от колонны.

Определим горизонтальные силы:

Требуемая площадь нетто сечения болта:

Принимаем 4 болта диаметром 20 класса точности В.

- расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта.

- наименьшее временное сопротивление высокопрочного болта разрыву.

Выполним размещение болтов:

1. 

2. 

3. - для удобства закручвания гаек.

Определим толщину опорного ребра из условия его работы на изгиб:

Принимаем

Толщину фасонки, с помощью которой образуется узел фермы, определяют по наибольшему усилию в опорном раскосе. Принимаем толщину фасонки (согласно табл.3.6 методического пособия).

Производим корректировку размещения болтов:

Для ферм из парных уголков после нанесения контуров элементов показывают обрезы уголков решетки так, чтобы в сварных узлах между поясами и элементами решетки остался зазор.

Принимаем а=80мм.

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих уголки верхнего пояса 2∟150x15 к фасонке.

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. k_fmax опрделяют из условий:

а) со стороны обушка:

, где

- минимальная из толщин полки уголка и фасонкиt.

б) со стороны пера уголка:

при ,где

- толщина полки уголка;

Принимаем

Расчетные длины сварных швов определяются по формулам:

- по обушку

- по перу

Так как , то расчет выполняется по металлу шва. При расчете по металлу шва в формулы для расчета длины швов подставляется.

- коэффициенты условий работ шва;

УЗЕЛ2

(опорный нижний узел фермы)

Конструкция нижнего опорного узла включает торцевую планку (фланец), прикрепляемую угловыми швами к узловой фасонке, которая в фермах из парных уголков размещается между уголками.

Принимаем толщину фасонки .

Определим требуемую длину сварных швов, приерепляющих опорный раскос 2∟150x15 к фасонке.(ш3)

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. k_fmax опрделяют из условий:

а) со стороны обушка:

, где

- минимальная из толщин полки уголка и фасонкиt.

б) со стороны пера уголка:

при ,где

- толщина полки уголка;

Принимаем

Расчет ведем по металлу шва.

Расчетные длины сварных швов определяются по формулам:

- по обушку

- по перу

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих поясные уголки 2∟100x8 к фасонке.(ш2)

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. k_fmax опрделяют из условий:

а) со стороны обушка:

, где

- минимальная из толщин полки уголка и фасонкиt.

б) со стороны пера уголка:

при ,где

- толщина полки уголка;

Принимаем ,тогда

Так как , то расчет выполняется по границе сплавления. При расчете по границе сплавления в формулы для расчета длины швов подставляется.

- коэффициенты условий работ шва;

Расчетные длины сварных швов определяются по формулам:

- по обушку

- по перу

Необходимая величина зазора:

Принимаем а=80мм.

Назначаем болты диаметром 20 и размещаем их согласно условиям, описанным в верхней части опорного узла:

принимаем а₁=80мм; а₂=50мм;

Толщина опорной планки (ребра) приниамается обычно не менее 12…16мм. Определяем толщину опорного ребра из двух условий:

1. , где

- расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности при - по табл. 52

2. Из условия его работы на изгиб:

, где

Принимаем

Выполним проверку фасонки по приведенным напряжениям:

, где

Проверка по приведнным напряжениям выполняется.

Рассчитаем сварной шов, соединяющий опорное ребро и фасонку(ш4).

Высота опорной узловой фасонки определяется после расчета сварных швов ш4, прикрепляющих эту фасонку к опорной планке.

Определим значение катета сварного шва:

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. :

, где

Принимаем .

Опорный столик из листовой стали обычно имеет толщину 30…40мм при ширине не менее 200 мм.

Определим размеры опорного столика:

По табл.38 определяем k_fmin =7 мм.

Принимаем .

Принимаем

УЗЕЛ3

(заводской стык)

Принимаем толщину фасонки .

Определим требуемую длину сварных швов, с помощью которых крепят раскос р-3 2∟150x15 к узловой фасонке

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. k_fmax опрделяют из условий:

а) со стороны обушка:

б) со стороны пера уголка:

при

Принимаем

Расчетные длины сварных швов определяются по формулам:

- по обушку

- по перу

Определим требуемую длину сварных швов, с помощью которых крепят раскос р-5 2∟150x15 к узловой фасонке

По табл.38 принимаем k_fmin =5 мм. k_fmax опрделяют из условий:

а) со стороны обушка:

б) со стороны пера уголка:

при

Принимаем

Расчетные длины сварных швов определяются по формулам:

- по обушку

- по перу

При изменении сечения стык раскоса располагается за пределами центра узла на расстоянии 300 мм и обеспечивает зазор между элементами верхнего пояса – 50мм.

Расчетное усилие для соединительных деталей и сварочных швов принимаем равным несущей способности соединяемых стержней по прочности:

, где

А₁ – площаль сечения ослабленного пояса;

В площадь стыка включают площадь гозонтальных площадок и часть фасонки высотой 2b_н1. Таким образом . Эксцентриситет е между осью уголка и центром тяжести ослабленного сечения, образующего дополнительный изгибающий момент, упрощенно учитывается введением к усилию в поясеN коэффициента к=1.2

Назначаем размеры конструктивно. При назначении размеров накладок необходимо учитывать следующие требования:

Принимаем

Тогда усилие в горизонтальной накладке, на котором будут располагаться сварные швы, будет равно:

Предполагается, что усилие N_н распределяется между швами равномерно:

Сварные швы рассчитываются на наибольшее из усилий:

Рассчитываем сварные швы:

Шов1: k_fmin =5 мм (t_н=15;t_уг=15мм) ,

Шов2: обушок k_fmin =5 мм,

Шов3: перо : k_fmin =5 мм; k_fmax =6 мм

УЗЕЛ4

(монтажный стык)

Расчет монтажного узла фермы производится из условия равнопрочности. Расчетные усилия для соединительных элементов сварных швов принимается равным несущей способности стержней по прочности.

Определим усилия в поясных стержнях 2∟160x16:

;

Назначаем размеры накладок из следующих требований:

Принимаем: .

Тогда усилие в горизонтальной накладке:

Предполагается, что усилие распределяется поровну:

Расчет ведем на усилие N_н:

Сварные швы 3 и 4 рассчитываем на наибольшие усилия:

Толщину вертикальной накладки принимаем равной толщине фасонки: . Высота накладки определяется длиной сварного шва, который рассчитывается на силу:

k_fmin =5 мм,. Принимаемk_f =10мм.

Рассчитаем шов 1 и 2:

k_fmin =5 мм,. Принимаемk_f =10мм

УЗЕЛ5

(монтажный стык)

Определим длину сварного шва, с помощью которого стойка 2∟70x8 крепится к фасонке.

k_fmin =5 мм.

при

Принимаем

Определим требуемую длину сварных швов, с помощью которых крепят раскос 2∟150x15 к фасонке.

k_fmin =5 мм.

Принимаем

Определим требуемую длину сварных швов, прикрепляющих поясные уголки 2∟125x12 к фасонке

k_fmin =5 мм.

при

Принимаем

УЗЕЛ6

(Расчет прикрепления стойки)

Определяем требуемую длину сварного шва, прикрепляющего раскос р-7 сечением из 2∟70x8 к фасонке:

k_fmin =5 мм.

при

Принимаем

Определяем требуемую длину сварного шва по обушку:

Определяем требуемую длину сварного шва по перу:

Определяем требуемую длину сварного шва, прикрепляющего поясные уголки сечением из 2∟150x15 к фасонке:

Принимаем