5.3. Конструирование и расчет оголовка колонны

Конструктивное решение оголовка колонны представлено на рис.5.6. Опорное давление стропильной фермы передается через фрезерованные торцы ребер и стенки колонны, поэтому швы крепления плиты назначаются конструктивно с катетом шва K_f = 6мм. Ширину ребра определяют по формуле:

,

где b_f – ширина полки колонны; b_f = 20,0см;

t_w – толщина стенки колонны; t_w = 0,8см;

см.

Рис. 5.6. Конструкция оголовка колонны.

Толщину ребра назначаем равной t_s = 10мм = 1,0см. Высоту ребра назначаем h_s = 300мм. Швы крепления к стенке колонны проверяем на срез по усилию в ребре по формуле:

,

где R_p – расчетное сопротивление стали при смятии, определяемое по табл.16 «Нормативных и справочных материалов»; R_p = 35,0кН/см²;

кН.

Принимаем катет вертикальных швов K_f = 8мм. Проверяем напряжение в сварных швах по формуле:

,

где β_f – коэффициент глубины проплавления шва, определяемый по табл.20 «Нормативных и справочных материалов». Для полуавтоматической сварки при катете шва до 8мм β_f = 0,9;

K_f – катет углового шва; K_f = 0,8см;

h_s – высота ребра; h_s = 300мм = 30см;

R_wf – расчетное сопротивление углового шва, определяемое по табл.19 «Нормативных и справочных материалов». Для сварки электродами Э-42 R_wf = 18кН/см²;

кН/см² кН/см²;

Проверяем напряжение в стенке колонны на срез по формуле:

,

где t_w – толщина стенки колонны; t_w = 0,8см;

h_s – высота ребра; h_s = 300мм = 30см;

R_s – расчетное сопротивление стали на срез, определяемое по табл.16 «Нормативных и справочных материалов». R_s= 13,5кН/см²;

кН/см² кН/см²;

6. Проектирование стропильной фермы

Проектирование стропильной фермы заключается в определении узловых нагрузок и усилий в стержнях фермы, а также в подборе и проверке сечений стержней фермы, конструировании и расчете ее узлов.

6.1. Определение узловых нагрузок, действующих на ферму

В узлах верхнего пояса фермы передается нагрузка от собственного веса покрытия и снега. Схема узловых нагрузок на стропильную ферму указана на рис.6.1.

Рис. 6.1. Схема узловых нагрузок на стропильную ферму.

Узловая нагрузка для данной фермы определяется по формуле:

,

где q – расчетная линейная нагрузка от собственного веса кровли; q = 9,6кН/м;

q_сн – расчетная линейная нагрузка от собственного веса кровли; q_сн = 4,8кН/м;

d – длина панели верхнего пояса; d = 3,0м;

кН.

Опорные реакции фермы определяются по формуле:

,

где L – пролет фермы; L = 30,0м;

d – длина панели верхнего пояса; d = 3,0м;

P – узловая нагрузка на ферму; P = 43.2кН;

кН.

6.2. Определение усилий в стержнях фермы

Усилия (сжимающие и растягивающие продольные силы) в стержнях фермы определяем аналитическим методом.

Для этого необходимо определить расчетную высоту фермы h_оф и синус угла наклона раскосов к оси поясов фермы sinα.

Расчетная высота фермы принимается равной расстоянию между осями поясов фермы (рис.3.2). Расстояние от осей поясов фермы до обушков поясных уголков принимается (для расчетов) равным 50мм (0,05м). Следовательно, расчетную высоту фермы можно определить по формуле:

,

где h_ф – высота фермы по обушкам поясных уголков; h_ф = 3,15м;

м.

Рис.6.2. Определение расчетной высоты фермы.

Синус угла наклона раскосов к оси поясов фермы определяется геометрически по формуле:

,

.

Строим эпюры моментов и поперечных сил, возникающих в ригеле-балке (рис.6.3). Т.к. нагружение ригеля симметричное относительно центра, и сам ригель (ферма) имеет симметричную конструкцию, то эпюры можно построить только для левой части, а правую часть достроить симметрично.

Определяем величины моментов в точках перелома эпюры М:

кН∙м.

кН∙м.

кН∙м.

кН∙м.

кН∙м.

Рис. 6.3. Расчетная схема и эпюры усилий в стропильной ферме.

Определяем величины поперечных сил для каждой «ступени» эпюры:

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

Пронумеруем узлы фермы (рис.6.4).

Рис. 6.4. Нумерация узлов стропильной фермы.

Усилия в стойках фермы равны соответствующим узловым нагрузкам:

кН.

Усилия в элементах (2-3) и (2-2*) фермы равны нулю:

кН.

Усилия в поясах фермы определяются по формуле:

,

где M_i – величина момента на линии вершины треугольной ячейки фермы, основанием которой служит данный пояс;

h_оф – расчетная высота фермы; h_оф = 3,05м.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

Усилия в раскосах фермы определяются по формуле:

,

где Q_i – величина поперечной силы под проекцией раскоса фермы на горизонтальную линию;

sinα – синус угла наклона раскосов к оси поясов фермы; sinα = 0,713.

кН.

кН.

кН.

кН.

кН.

Знак усилия в элементе фермы указывает на его сжатие или растяжение. Если знак положительный ( ), то элемент растянут. Если знак отрицательный (), то элемент сжат.