yandbtm

Слід звернути увагу на розміщення лівого (меншого за перерізом) елемента пояса, рівень нижньої поверхні якого співпадає з рівнем більшого кутика. Таке рішення викликане зручністю накладання накладки, яка перекриває зазор (50 мм) між кутиками. У результаті власна вісь кутика 63х5 зміщена з осі нижнього пояса, що викликало необхідність перерахунку розмірів зварних швів, за допомогою яких цей елемент закріплюється на фасонці. На обушок

Довжина швів кріплення кутиків 100х7 визначилась конструктивно, виходячи з розмірів фасонки, – 435 мм. Тоді необхідний катет шва по обушку

У той же час необхідно враховувати обмеження по довжині шва, яке не перевищує 85 β f k f [3]. Виходячи з цієї умови катет

шва має бути не менше

обушку, і по перу.

При визначенні розмірів фасонки всі розрахункові значення, показані на рис. 3.7, кратні 5. Спочатку відкладаються розміри всіх

101

Сумарна площа потрібних накладок за формулою (2.5):

å Aн = 1,2 × 271,181 - 2 × 6,3 × 0,8 = 3,48 см2. 24 ×1

Беремо 2 накладки (див. рис. 2.4) завширшки (в місці пере-

різа) 40 мм. Тоді товщина кожної накладки 3,482× 4 = 0,435 см.

Приймаємо товщину 6 мм.

102

Довжина накладки залежить від довжини зварних швів (їх чотири), катет яких – 4 мм. Беремо коефіцієнт 1.2, який враховує ексцентричність розміщення накладки відносно осі елемента, і одержуємо:

= 1,2 × 271,181 + =

lw 4 ×0,9×0,4 ×18 1 14 см.

Таким чином, довжина кожної з чотирьох накладок 140 + 50 (зазор між елементами пояса) + 140 = 330 мм.

Приклад 3.4.2. Розрахувати аналогічний вузол верхнього пояса ферми з поясами з таврів (див. рис. 2.8, в). Зусилля в панелі з меншим перерізом (з тавра 15ШТ1, висотою 145 мм і товщиною стінки 7,5 мм) дорівнює 300 кН. У панелі з більшим зусиллям пояс запроектований з тавра 20ШТ1 (висота 194 мм, товщина стінки

9,5 мм). Сталь – С245, Ry = 24 кН/см2, gc = 1.

Т-подібна вставка між двома таврами складається з вертикального елемента, який приварюється до стінок суміжних таврів з повним проваром, що не потребує розрахунку цього з’єднання [3], і горизонтальної накладки по полицям таврів, яка приварюється кутовими швами ( Rwf =18 кН/см2, β f = 0.9).

Вертикальний елемент товщиною 7 мм (по товщині стінки меншого тавра) має змінну висоту – від 145 до 194 мм. Верхній край його розміщується горизонтально на рівні полок таврів, а

елемента береться по найменшій його висоті – 14,5 × 0,7 = 10,15 см2. Площа горизонтальної накладки визначається:

Aн = 30024 − 10,15 = 2,35 см2.

Конструктивно беремо ширину накладки 100 мм, товщину – 6 мм (площа накладки 6 см2 > 2,35 см2).

103

Довжина зварних швів (їх два), що прикріплюють накладку визначається за її несучою здатністю: N = Ry A = 24 × 6 = 144 кН.

Довжина накладки 2 ×120 + 245 = 485 мм.

3.5. Вузли ферм з гнутозварних профілів

Первинний розрахунок ферм з гнутозварних елементів виконують виходячи з передумови, що всі вузли шарнірні після підбору перерізів елементів (при дії центрально прикладеного поздовжнього зусилля) і конструювання вузлів, повторний розрахунок потрібний в разі появи розцентрування осей у вузлах, бо згідно з рекомендаціями [4] моменти від жорсткості вузлів допускається не враховувати.

Розрахунок вузлів передбачає наявність у кожному елементі, що примикає до поясів, згинального моменту в перерізі, який співпадає з рівнем примикання до полки пояса. При відсутності такого моменту для розрахунку використовуються ті ж формули, але М = 0.

Приклад 3.5.1. Підібрати перерізи елементів у вузлі верхнього пояса ферми (рис. 3.8, а) за такими даними:

-геометричні довжини (відстані між центрами вузлів): пояса – 3000 мм; розкосів – 3605 мм; висота ферми – 2000 мм;

-поздовжні зусилля в елементах: N1 = – 200 кН; N2 = – 250 кН; Nс = – 124 кН (стиснутий розкіс); Np = 62 кН (розтягнутий розкіс);

-на верхній пояс обпирається прогін із гнутого профілю, полка якого має ширину z = 48 мм. Реакція прогону F = 35 кН;

-сталь С-245, Ry = 24 кH/см2; розрахунковий опір кутових швів умовного зрізу по металу шва Rwf = 18 кH/см2; β f = 1.1 [3].

104

Попередньо призначаємо для поясів λ = 80, ϕ = 0,686. Тоді потрібні площа перерізу і радіус інерції дорівнюють:

Беремо [7] квадратний профіль 100 х 5, для якого А = 17,9 см2; ix=iy= 3,81 см і перевіряємо його при фактичних значеннях гнучкості і коефіцієнта поздовжнього згину:

Для стиснутого розкосу розрахункова довжина:

lef, x = lef, y = 0,9 ∙ 360,5 = 324,45 см. При λ = 120, ϕ = 0,419 потрібні геометричні характеристики перерізу:

Призначаємо квадратний профіль 80 х 4 (при дещо меншій площі перерізу (11.5 см2) у порівнянні з потрібним значенням цей профіль має більший радіус інерції іх = 3,05 см). Тоді

Перевіряємо конструктивні вимоги (див. п. 1.8): d = 80 > 0,6 D = 60 мм;

d = 80 > D − 2(t + td ) =100 − 2(5 + 4) = 82 мм.

Для розтягнутого розкосу потрібна площа перерізу:

А = 6224 = 2,6 см2.

Беремо переріз розкосу за конструктивними вимогами з квадратного профілю 60 х 4.

105

Приклад 3.5.2. Законструювати вузол примикання двох розкосів до верхнього пояса ферми (рис.3.8). Перерізи елементів візьмемо за даними прикладу 3.5.1.

Для стиснутого розкосу з □ 80х4 довжина ділянки лінії перетину з поясом у напрямку осі пояса bc=d/sinα=80/0,555=144 мм, а для розтягнутого bр=60/0,555=108 мм.

Таким чином відстань між суміжними розкосами складає 2с=24 мм і розцентрування вузла не потрібне, тобто М = 0.

Рис.3.8. Безфасонковий вузол з двома розкосами

Перевіряємо місцеву стійкість стінок пояса при дії зосередженого навантаження F = 35 кН. Коли не співпадають площини дії навантаження з площиною стінки (обпирання без прокладки) перевірку ведуть за формулами [4]:

де Ry = 240 МПа – розрахунковий опір сталі; t = 5 мм – товщина стінки профілю верхнього пояса; r = 10 мм – внутрішній радіус

106

закруглення, який для всіх квадратних гнутозварних профілів дорівнює 2t; h΄ = D – 2t – 2r = 70 мм – висота стінки профілю; z = 48 мм – умовна довжина розподілу зосередженого навантаження.

Підставляємо данні і одержимо:

× 0,93 = 86.94 кН.

Умова забезпечення місцевої стійкості стінки пояса задовольняється.

Перевірка на продавлювання (виривання) ділянки стінки пояса в місці контакту з розкосами виконується за формулою (2.10)

при М = 0, γс = 1, γd = 1, γD = 1, (тому що N / ARy= 124/11,5·24= 0,45< 0.5), с =12 мм, b= 144 мм, f =(D-d)/2 = (100 − 80)/2 = 10мм, sin α =0,555:

Nc = 124 кН < 1×1×1( × 24×0,52(14,4 +1,)2 + 2 ×10×1)= 394,49 кН. 0,4 +1,8× 1,2 /14,4 ×1×0,555

Для розтягнутого розкосу при М=0, γс = 1, γd = 1,2, γD = 1,

с = 12 мм, b = 108 мм, f = (100 – 60) / 2 = 20 мм, sinα = 0,555:

перевіряти за формулою (2.12) немає необхідності [4].

Несуча здатність розкосів у зоні примикання так само не перевіряється, тому що кут нахилу їх до осі пояса складає α <40°. Те ж саме можна сказати й про зварні шви [4].

107

Приклад 3.5.3. Розглянемо ще один вузол верхнього пояса ферми, в якому замість стиснутого розкосу присутня стиснута стійка. Такий вузол відноситься до К–подібних [4] і тому його розрахунок виконується за формулами (2.10) – (2.14), які були частково використані в прикладі 3.5.2. Вихідні дані: пояс запроектований з гнутого профілю 100х5 (N1 = 200 кН, N2 =250 кН), стояк (Nc = 50 кН) і розтягнутий розкіс (Np = 70 кН) – з профілю

60х4. Кут нахилу елементів решітки α1 = 90o , α2 = 45o . Висота ферми 2500 мм, довжина кожної панелі поясів також 2500 мм, а довжина розкосів 3535 мм. Усі розміри дані між центрами вузлів.

ексцентриситет е = 42,5 мм. Таким чином, вузловий момент складає Ne=(250 - 200)× 4,25 = 212,5 кН · см. Між елементами, що примикають до вузла, вузловий момент розподіляється

пропорційно їх лінійним жорсткостям.

розкосу nр=0,18E. Сума лінійних жорсткостей усіх стержнів вузла

108

Несуча здатність стінки на виривання в зоні примикання розтягнутого розкосу при γс =1, γd =1,2, γD =1, с=10 мм, b=85 мм, f=20 мм, sin 45° = 0,707 перевіряється за тією ж формулою:

Несуча здатність стояка за формулою (2.13) перевіряється при

γс =1, γd =1,2, AD =9,6 см2, D=100 мм, t=5 мм. Коефіцієнт k

залежить від співвідношення d/td = 6/0,4=15 і згідно даним графіка на рис. 2.14 дорівнює одиниці. Отже

Така ж перевірка для розтягнутого розкосу виконується при тих самих даних з γd =1,2.

Зварні шви перевіряють за формулою (2.14). Для стояка при kf = 4 мм:

Таким же чином перевіряються шви кріплення розкосу.

Усі перевірки задовільнені, що означає, що вузол запроектовано правильно.

Приклад 3.5.4. Запроектувати Т-подібний вузол, в якому до пояса примикає тільки стояк (рис. 3.9, б). Пояс запроектований

з□ 100х5 (N = – 250 кН), а стояк з □ 80х4 (Nc = – 70 кН). Згідно

з[4] розрахунок таких вузлів виконується дещо інакше.

Несуча здатність пояса на продавлювання перевіряється за формулою:

коефіцієнт k=1 при d/t = 80/4=20, sin α =1) перевіряється так [4]:

110