3. Розрахунок вузлів ферми

   1. Розрахунок зварних швів

Виходячи з того, що ферми застосована сталь С255 визначаємо тип електрода – Э42, для якого розрахунковий опір по металлу шва дорівнює R_wf=180 МПа. Розрахунковий опір по металу границі сплавлення R_wz=0,45R_un. для сталі С255 R_un=370 МПа. Тоді R_wz=0,45·370=166,5 МПа, _f=0,9; β_z=1.05. Тоді R_wf=180< R_wf· β_z/_f=194.25 МПа;

Довжина швів по обушку та перу за металом границі шва:

Верхній пояс (cтержні 1, 10): N = 25,55 кН. Враховуючи товщину кутика (14 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм (табл. 6.6 [3]); максимально допустимий катет k_f,mах = 1,2·12 = 14,4 мм. Оскільки зусилля у стержні дуже мале, шви приймаємо конструктивно: k_f = 6 мм,

Нижній пояс (стержні 27, 31): N = 551,78 кН. Враховуючи товщину кутика (14 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм; максимально допустимий катет k_f,mах= 1,2·12 = 14,4 мм. Беремо катет шва на обушок 9 мм, на перо – 6 мм. Тоді:

Опорні розкоси (стержні 17, 26): N = 789,7 кН. Враховуючи товщину кутика (10 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм; максимально допустимий катет k_f,mах= 1,2·10 = 12 мм. Беремо катет шва на обушок 10 мм, на перо – 6 мм. Тоді:

Стиснуті розкоси (стержні 19, 21, 22, 24): N =438,73 кН. Враховуючи товщину кутика (10 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм; максимально допустимий катет k_f,mах= 1,2·10 = 12 мм. Беремо катет шва на обушок 9 мм, на перо – 6 мм. Тоді:

Розтягнуті розкоси (стержні 18, 20, 23, 25): N = 641,2 кН. Враховуючи товщину кутика (9 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм; максимально допустимий катет k_f,mах= 1,2·9 = 10,8 мм. Беремо катет шва на обушок 8 мм, на перо – 6 мм. Тоді:

Стояки (стержні 11-16): N = 127,08, кН. Враховуючи товщину кутика (7 мм) і товщину фасонки (12 мм), визначаємо мінімальний катет k_f,min = 6 мм; максимально допустимий катет k_f,mах= 1,2·9 = 8,4 мм. Беремо катет шва на обушок 6 мм, на перо – 6 мм. Тоді:

Для забезпечення сумісної роботи двох кутиків у кожному стержні необхідно поставити прокладки, розміри яких призначають конструктивно. Товщина дорівнює товщини фасонки, тобто 12 мм. Усі прокладки беремо шириною 80 мм для того щоб розмістити зварні шви мінімальної довжини. Висота прокладки залежить від ширини полок кутиків.

Відстані між прокладками залежать від знака зусилля в елементі. Для стиснутих стержнів максимальна відстань становить а=40i_x. Для верхнього поясу (стержні 1 – 10) – а=40·6,20=248 см; для стиснутих розкосів – (стержні 19, 21, 22, 24)=40·3,85=154 см, для опорних розкосів – (стержні 17, 26)=40·4,96=198,4 см; для стояків – (стержні 11-16) 40·2,14=85,6 см.

Для розтягнутих елементів відстань між прокладками має не перевищувати 80·i_x. Для нижнього поясу (стержні 27–31) а=80·3,60=288 см; для розтягнутих розкосів (стержні 18, 20, 23, 25) – а=80·2,75=220 см.

2. Розрахунок монтажного вузла

Передбачено 2 монтажних стики ферми, кожен на відстані 12 м від опори, тобто дві монтажні марки ферми матимуть довжину 12 м, а одна – 6м.

Верхній пояс: зусилля в елементах пояса N = -1452,35 кН. Сумарна площа накладок накладається з урахуванням збільшення зусилля на 20% за рахунок нестійкої роботи стика.

тут ширина накладки b^н_а = b + 20 мм = 200 + 20 = 220 мм.

Тоді їх товщина повинна бути:

Беремо товщину накладок 8 мм, тобто площа кожної з них становить 22·0,8=17,6 см².

Довжину горизонтальних накладок призначають за умови розміщення зварних швів, якими вони кріпляться до горизонтальних полиць поясних кутиків. Зусилля, що сприймаються швами з одного боку від стика, визначається за несучою здатністю цих накладок.

Сумарна довжина шва при k_f=8мм та Β_f=0.7 (монтажне ручне зварювання) по кожну сторону від стика:

Одержана величина розподіляється порівну між двома поясними кутиками, ці шви розташовуються по перу кутика, впоперек горизонтальної полиці тільки для стиснутих поясів, та по скосах накладок. Приймаємо два шви довжиною (20+8+10) см.

Розрахункове зусилля для кріплення поясних кутиків до вертикальної фасонки приймається як більше із двох значень:

Шви, що сприймають ці зусилля, розміщують по перу k_f,п=6мм та по обушку k_f,об=10мм у вирізі горизонтальної накладки:

Товщина вертикальних накладок приймається не меншою за товщину фасонки t_вн=t_ф=12 мм, ширина – з урахуванням необхідності розміщення монтажних болтів, які, як правило, приймаються М20, з діаметром отвору 22мм, та зазору між напівфасонками 20мм: b_вн=>2·2·1,5·22+20=152 мм, приймається 160мм. Довжина вертикальних накладок приймається за більшим із значень, одержаних за трьома умовами:

1. по включенню фасонки в роботу стику

h_Ф≥2b=2·200=400 мм;

2) по конструктивним міркуванням

h_Ф≥250мм;

3) по розміщенню зварних швів, що прикріплюють накладки до напівфасонок. Ці шви розраховують на зусилля N_w=1100,77 кН. Беремо β_f =0.7, k_f=10мм, тоді

Остаточно беремо висоту вертикальних накладок 480 мм.

Нижній пояс: зусилля в елементах пояса N=1512,85 кН.

Сумарна площа накладок накладається з урахуванням збільшення зусилля на 20% за рахунок нестійкої роботи стика:

Ширина накладки b^н_а=b^+15мм=125+15=140 мм.

Тоді їх товщина повинна бути:

Беремо товщину накладок 19 мм, тобто площа кожної з них становить 24·1,9=26,6 см².

Довжину горизонтальних накладок призначають за умови розміщення зварних швів, якими вони кріпляться до горизонтальних полиць поясних кутиків. Зусилля, що сприймаються швами з одного боку від стика, визначається за несучою здатністю цих накладок.

Сумарна довжина шва при k_f=8мм та Β_f=0.7 (монтажне ручне зварювання) по кожну сторону від стика:

Одержана величина розподіляється порівну між двома поясними кутиками, ці шви розташовуються по перу кутика, впоперек горизонтальної полиці тільки для стиснутих поясів, та по скосах накладок. Приймаємо два шви довжиною (40+7+8) см.

Розрахункове зусилля для кріплення поясних кутиків до вертикальної фасонки приймається як більше із двох значень:

Шви, що сприймають ці зусилля, розміщують по перу k_f,п=6мм та по обушку k_f,об=10мм у вирізі горизонтальної накладки:

Товщина вертикальних накладок приймається не меншою за товщину фасонки t_вн=t_ф=14мм, ширина – з урахуванням необхідності розміщення монтажних болтів, які, як правило, приймаються М20, з діаметром отвору 22мм, та зазору між напівфасонками 20мм: b_вн=>2·2·1,5·22+20=152мм, приймається 160мм. Довжина вертикальних накладок приймається за більшим із значень, одержаних за трьома умовами:

1) по включенню фасонки в роботу стика

h_Ф≥2b=2·125=250 мм;

2) по конструктивним міркуванням

h_Ф≥250мм;

2. по розміщенню зварних швів, що прикріплюють накладки до напівфасонок. Ці шви розраховують на зусилля N_w=907,71 кН. Беремо β_f =0.7, k_f=10мм, тоді

Остаточно обираю висоту вертикальних накладок 400 мм.

Рис. 22. Монтажний вузол ферми