6. Конструирование и расчёт сквозного сечения ригеля.

Постоянная распределённая нагрузка условно прикладывается в верхних узлах ферм. Равномерно распределённая нагрузка определена в таблице №1, из которой видно, что .

Схемы действия нагрузок показаны на рисунке 9.

Величина узловой постоянной нагрузки ;

где - длина панели по верхнему поясу, а В - шаг ферм.

Снеговая нагрузка определяется по СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». С учётом принятого уклона кровли i=0.015 коэффициент неравномерности снега С=1. Узловая снеговая нагрузка равна:

Нагрузка от опорных моментов (см.табл.6):

1-я комбинация нагрузок в сечении 4-4

1-я комбинация нагрузок в сечении 4-4 определяется без снеговой нагрузки:

Величины распоров Н определяются по эпюрам поперечных сил с учётом расчётных сочетаний нагрузок.

Для первой комбинации:

Для второй комбинации:

При вычислении усилий в нижнем поясе от каждой пары распоров принимается, что разность этих значений распределяется линейно между элементами нижнего пояса.

Статический расчёт фермы.

Рис. 9. Схемы нагрузок на ригель рамы.

Таблица 7.

Узел	Пост.	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
1	-66,8	-184,7	138,9	-6,1	-6,1
25	-66,8	-184,7	-45,7	6,1	6,1

Усилия в элементах фермы.

Таблица 8.

Элемент	Длина	Пост.	Снег-1	Снег-2	М-1	М-2
2-4	2800	-53,7	-148,5	-108,4	136,6	82,6
4-6	3000	-53,7	-148,5	-108,4	136,6	82,6
6-8	3000	-133,6	-369,6	-246,9	121,6	69,1
8-10	3000	-133,6	-369,6	-246,9	121,6	69,1
10-12	3000	-169,7	-469,2	-268,5	107,4	56,3
12-14	3000	-169,7	-469,2	-268,5	107,4	56,3
14-16	3000	-169,7	-469,2	-200,8	96,5	45,4
16-18	3000	-169,7	-469,2	-200,8	96,5	45,4
18-20	3000	-133,6	-369,6	-122,6	87,9	35,4
20-22	3000	-133,6	-369,6	-122,6	87,9	35,4
22-24	3000	-53,7	-148,5	-40,1	78,8	24,8
24-26	2800	-53,7	-148,5	-40,1	78,8	24,8
1-3	2800	0,0	0,0	0,0	-143,9	-89,2
3-5	3000	99,4	274,8	192,9	-129,0	-75,8
5-7	3000	99,4	274,8	192,9	-129,0	-75,8
7-9	3000	156,9	433,9	271,7	-114,4	-62,6
9-11	3000	156,9	433,9	271,7	-114,4	-62,6
11-13	3000	172,3	476,5	238,3	-100,6	-50,2
13-15	3000	172,3	476,5	238,3	-100,6	-50,2
15-17	3000	156,9	433,9	162,2	-92,2	-40,5
17-19	3000	156,9	433,9	162,2	-92,2	-40,5
19-21	3000	99,4	274,8	82,0	-83,4	-30,2
21-23	3000	99,4	274,8	82,0	-83,4	-30,2
23-25	2800	0,0	0,0	0,0	-74,4	-19,7
2-3	4215	80,8	223,5	163,1	11,0	9,9
3-6	4413	-67,2	-185,8	-124,3	-11,2	-10,1
6-7	4413	50,4	139,3	79,5	10,9	9,8
7-10	4480	-34,8	-96,2	-37,0	-10,7	-9,7
10-11	4480	19,1	52,7	-4,8	10,4	9,4
11-14	4547	-4,0	-11,1	45,7	-10,3	-9,3
14-15	4547	-4,0	-11,1	-56,9	6,3	7,3
15-18	4480	19,1	52,7	57,5	-6,3	-7,4
18-19	4480	-34,8	-96,2	-59,1	6,5	7,6
19-22	4413	50,4	139,3	59,9	-6,6	-7,7
22-23	4413	-67,2	-185,8	-61,4	6,8	7,9
23-26	4215	80,8	223,5	60,4	-6,6	-7,7
1-2	3150	-66,8	-184,7	-138,9	-6,1	-6,1
3-4	3192	-11,1	-30,8	-30,8	0,0	-6,1
7-8	3282	-11,1	-30,8	-30,8	0,0	-6,1
11-12	3372	-11,1	-30,8	-30,8	0,0	-6,1
13-14	3417	0,0	0,0	0,0	0,0	-6,1
15-16	3372	-11,1	-30,8	0,0	0,0	-6,1
19-20	3282	-11,1	-30,8	0,0	0,0	-6,1
23-24	3192	-11,1	-30,8	0,0	0,0	-6,1
25-26	3150	-66,8	-184,7	-45,7	6,1	6,1

Расчетные усилия в стержнях фермы Таблица 9.
Эл-т	N п/п	Пост нагр	Снег нагр.		M1 M2	M1` M2`	H1 H2	H1` H2`	Растяжение			Сжатие
		=1	=1	=0,9					N нагр.	S кН	N нагр.		S кН
		1	2	2′	3	3`	4	4`
Верхний пояс	2–4 4–6	-53,7	-148,5	-133,7	136,6	82,6					1,2		-202,2
	6–8 8-10	-133,6	-369,6	-332,6	121,6	69,1					1,2		-503,2
	10-12 12-14	-169,7	-469,2	-422,3	107,4	56,3					1,2		-638,9
Нижний пояс	1–3	0	0	0	-143,9	-89,2					1,3,4		-143,9
	3-5 5-7	99,4	274,8	247,3	-129,0	-75,8	-30,5	-23,72	1,2	374,2
	7-9 9–11	156,9	433,9	390,5	-114,4	-62,6	-9,77	-10,42	1,2	590,8
	11-13	172,3	476,5	428,9	238,3	-100,6	10,92	2,88	1,2	648,8
Раскосы	2-3	80,8	223,5	201,2	11,0	9,9			1,2	304,3
	3-6	-67,2	-185,8	-167,2	-11,2	-10,1					1,2		-253,0
	6-7	50,4	139,3	125,4	10,9	9,8			1,2	189,7
	7-10	-34,8	-96,2	-86,6	-10,7	-9,7					1,2		-131,0
	10-11	19,1	52,7	47,4	10,4	9,4			1,2	71,8
	11-14	-4,0	-11,1	-9,99	-10,3	-9,3			1,2	41,7	1,3		-14,3
			45,7	41,1
Стойки	1-2	-66,8	-184,7	166,2	-6,1	-6,1					1,2		-251,5
	3-4	-11,1	-30,8	-27,7	0	-6,1					1,2		-41,9
	7-8	-11,1	-30,8	-27,7	0	-6,1					1,2		-41,9
	11-12	-11,1	-30,8	-27,7	0	-6,1					1,2		-41,9

Таблица проверки сечений стержней										Таблица 10.
	Nэл	Расч. Усилие		Сечение	A,см2	Ix/Iy	ix/iy	x/y		min	Пров сеч		R
		растяж	сжат								растяж	сжат
Верхний пояс	2–4		-202,2	 75 x 6	17,56	280/280	3,44/2,9	81,4/96,6	120	0,585		19,68	24
	4–6		-202,2	 75 x 6	17,56	300/300	3,44/2,9	87,2/103,4	120	0,585		19,68	24
	6–8 8-10		-503,2	 110 x 8	34,4	300/300	4,28/4,87	70,1/61,6	120	0,754		19,4	24
	10-12 12-14		-638,9	 110 x 8	34,4	300/300	4,28/4,87	70,1/61,6	120	0,754		23,9	24
Нижний пояс	1–3		-143,9	 125 x 8	39,4	600/600	4,87/5,46	119,1/109,9	120	0,420		8,7	24
	3-5 5-7	374,2		 90 x 6	21,2	600/600	3,5/4,03	171/149	400		17,65		24
	7-9 9–11	590,8		 100 x 8	31,2	600/600	3,87/4,47	155/134	400		18,94		24
	11-13	648,8		 100 x 8	31,2	600/600	3,87/4,47	155/134	400		20,86		24
Раскосы	2-3	304,3		 75 x 6	17,56	422/422	3,44/2,9	122,7/145,5	400		17,3		24
	3-6		-253,0	 90 x 6	21,2	353/441	3,5/4,03	100,9/109,4	120	0,491		23,9	24
	6-7	189,7		 75 x 6	17,56	353/441	3,44/2,9	102,6/152,1	400				24
	7-10		-131,0	 90 x 6	21,2	358/448	3,5/4,03	102,3/111,1	120	0,465		13,3	24
	10-11	71,8		 70 x 5	13,72	358/448	2,72/3,22	131,6/139,1	400		5,23		24
	11-14	41,7	-14,3	 70 x 5	13,72	364/455	2,72/3,22	133,8/141,3	400		3,04		24
Стойки	1-2		-251,5	 90 x 6	21,2	315/315	3,5/4,03	90/78,2	120	0,612		19,38	24
	3-4		-41,9	 70 x 5	13,72	255/319	2,72/3,22	93,75/99,06	120	0,561		5,44	24
	7-8		-41,9	 70 x 5	13,72	263/328	2,72/3,22	96,7/101,9	120	0,523		5,84	24
	11-12		-41,9	 70 x 5	13,72	270/337	2,72/3,22	99,3/104,7	120	0,512		5,96	24

Подбор сечений стержней фермы

Подбор сечений сжатых и растянутых стержней производится в соответствии с [3] раздел 9.5. Рассмотрим пример подбора сечения сжатого и растянутого элементов фермы:

• Сжатый пояс (элемент 2-4 и 4-6)

N=202,2 кН; l_x=l_y=300см.

Принимаем предварительно ,=0,688 (по табл. 72 [1])

.

Принимаем:  75x6;

; ;min=0,585

.

• Растянутый пояс (элемент 11-13)

N=648,8 кН; l_x=600см; l_y=600см.

.

Принимаем:  100x8;

;

Для конструирования фермы должно быть принято не более 6-7 типов сечений стержней. Для этого близкие сечения объединяются по большему профилю.

Расчет остальных элементов решетки и принятые сечения уголков приведены в табличной форме (см. таблицу №10). При проверке прочности элементов решетки (кроме опорных) введен коэффициент условий работы с=0,8.

Расчёт узлов фермы.

Расчёт сварных швов, соединяющих раскосы с поясами, производится из условия прочности этих швов (см. [3] стр. 285-297) . Длина сварных швов по обушку и по перупроизводится по формулам:

где:

Нижний опорный узел:

Определяем размеры швов для прикрепления нижнего пояса. .

Для тавра

Находим:

Конструктивно принимаем

Длина опорного столика определяется из условия прочности сварного шва на действие N=1.5Fф, где – опорная реакция от вертикальных нагрузок на нём..

Для сварки принимаем проволоку Св-08Г2С d=1.4…..2мм.

Несущая способность шва определяется на границе сплавления основного металла и шва.

Принимаем

.

Прочность шва Ш2 проверяется по формуле:

.

Рис. 10. Нижний опорный узел.

Верхний узел сопряжения ригеля с колонной.

Усилие в верхнем поясе – наибольшее в крайней панели . Необходимая длина монтажных швов (сварных) толщиной

.

Сопряжение верхнего пояса фермы с колонной производится на болтах с помощью фланцев. Толщиной фланца принимается , как для жесткого узла сопряжения ригеля с колонной. Количество болтов:

для болта  24 мм из стали 35X.

Принимаем 2 болта, симметрично расположенных относительно центра тяжести сечения пояса фермы.

Рис. 11. Верхний опорный узел.