- •Расчет элементов конструкции.
- •Расчет усилий в элементах фермы.
- •Расчет сечений элементов фермы.
- •1). Нижний пояс:
- •2). Растянутый раскос:
- •3). Верхний пояс:
- •5).Остальные раскосы
- •6).Стойки
- •Конструирование узлов фермы.
- •Расчет и конструирование надкрановой(верхней) части колонны.
- •Расчет и конструирование подкрановой части колонны.
- •Расчет подкрановой ветви. Компановка сечения подкрановой ветви.
- •Расчет шатровой ветви.
- •Расчет стыка верхней и нижней части колонны.
- •Список литературы.
6).Стойки
Определяем радиус инерции:
=2,625 см
63×5: А=6,13 см2;ix=1,94 см;
Определяем гибкость в плоскости и из плоскости фермы:
Продолжаем подбор уголка.
75×6: А=8,78 см2;ix=2,3 см;g=6,89 кг/м
Проверка:
По прочности
По гибкости
, причем 0,5
; 0,5
Найдем новую предельную гибкость:
Проверки по прочности и гибкости обеспечены. Окончательно принимаем
75×6: А=8,78 см2; iy2=3,59 см ix=2,3 см; z0=20,5 мм; g=6,89 кг/м
Определим расстояние между прокладками (“сухариками”):
Определим количество расстояний между прокладками на одном элементе:
Ставим 2 детали.
Результаты расчета сечений элементов фермы приведены в таблице 2.
Конструирование узлов фермы.
Сталь, используемая при изготовлении элементов фермы, марки С255.
Расчет сварных соединений производится по двум сечениям:
а) по металлу шва.
Длина сварного шва по обушку:
Длина сварного шва по перу:
где N– усилие в элементе, принимается по табл.№2 (для расчета швов, прикрепляющих фасонку к поясу:
Rwf– расчетное сопротивление срезу по металлу шва (Rwf=167.2 МПа).
f– коэффициент учитывающий вид и способ сварки, принимаемый по табл.34 [3] (f=0.9 ).
с– коэффициент надежности по нагрузки (с=1 ).
б) по металлу границы сплавления.
Длина сварного шва по обушку:
Длина сварного шва по перу:
z– коэффициент учитывающий вид и способ сварки, принимаемый по табл.34 [3] (z=1.05 ).
Rwz– расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления
Run– временное сопротивление стали разрыву, принимается по табл.51 [3] (Run=380МПа ).
Принимаем толщину фасонок t=14мм
При производстве сварочных швов используется сварочная проволока Св-08А, тип электрода – Э42.
Определение сечения шва, по которому будет производиться расчет:
Расчет будет производиться по меньшему из сопротивлений, т.е. по:.
Узел 8 (верхний пояс).
Длины и катеты швов крепления пояса к фасонке примем конструктивно равными 50мм и 5мм.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 320х500мм
Узел 1 (шарнирное сопряжение фермы с колонной сверху)
Опорное усилие VA=669.924 кН
Расчетное сопротивление смятию Rp=36,1
Растягивающее усилие в нижнем поясе: N1=582.415кН
Сжимающее усилие в опорном раскосе: N2=-846.357кН
Расчет швов крепления нижнего пояса
Принимаем катет шва kf =5мм.
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Расчет швов крепления опорного раскоса
Принимаем катет шва kf =5мм.
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Из условия смятия(при фрезеровке торца) определим требуемую толщину опорного фланца:
=15 см – ширина опорного фланца, принятая из условия размещения болтов.
Из конструктивных соображений принимаем толщину фланца равной толщине фасонки:
Длина шва крепления фасонки к фланцу определена конструкцией узла и составляет
Принимаем минимальный катет шва
Предельная расчетная длина шва
Включаем в расчет только часть шва длиной
Проверка прочности шва:
Прочность шва обеспечена.
Для крепления фланца к надопорной стойке принимаем болты М20. Поскольку болты соединительные, устанавливаем их на максимальных расстояниях.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 420х640мм
Узел№2 нижнего пояса
Раскосы:
Р2: S9-2=692.474кН; 90×9
Р3: S11-2=538.59кН;140×10Стойка:
С1: S30=111.654кН;75×6
Нижний пояс:
Сечение 180×12
Сечение 90×9
Н1: S1-2=582.415 кН;
Н2: S2-3=1429.56кН;
Расчет швов крепления раскосов и стойки
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Усилие в Р3<Р2, поэтому необязательно назначать катет шва по максимальному значению.
Расчет длины швов для стойки С1.
Минимальное расстояние между торцами стержней решетки и поясными уголками:
а=6tф – 20мм =
Сварные швы выводим на торцы стержня на 20мм для снижения концентрации напряжений. Из конструктивных требований шов принимаем не менее 50мм.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 500х660мм
Проверка прочности поясных швов.
Расчетное усилие составляет:
Расчетная длина при четырех сплошных поясных швах равна:
Принимая получим значительный запас прочности:
Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием, при этом величина смещения такова, что усилия в раскосах не влияют на работу стыка. Горизонтальны полки уголков пояса (180×12 и90×9) ) перекрываются на стыке двумя накладками, а вертикальные – фасонкой.
Размеры накладок и фасонок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками:
а). .
Принимаем
б).
Минимальная высота включаемого в расчет сечения фасонки:
При этом Аф=35 см2
Прочность стыка в предположении центрального его нагружения силой:
Прикрепление пояса к горизонтальным накладкам
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой:
Прикрепление пояса к фасонке:
Швы «Б»:
Узел №3 нижнего пояса
Раскосы:
Р4: S3-13=230,825кН; 140×10.
Р5: S11-3=384,708кН;90×9.
Стойка:
С2: S3-12=111,654кН;75×6
Нижний пояс:
Сечение 180×12
Н2: S3-4=1853,14 кН;
Н3: S2-3=1429,56 кН;
Расчет швов крепления раскосов и стойки
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Усилие в Р5<Р4, поэтому необязательно назначать катет шва по максимальному значению.
Расчет длины швов для стойки С2.
Минимальное расстояние между торцами стержней решетки и поясными уголками:
а=6tф – 20мм =
Сварные швы выводим на торцы стержня на 20мм для снижения концентрации напряжений. Из конструктивных требований шов принимаем не менее 50мм.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 460х510мм
Проверка прочности поясных швов.
Расчетное усилие составляет:
Расчетная длина при четырех сплошных поясных швах равна:
Принимая получим значительный запас прочности:
Узел №9 верхнего пояса
Раскосы:
Р1: S1-9=846,357кН; 160×12
Р2: S2-9=692,474кН;90×9
Верхний пояс:
Сечение 200×14
S8-9=0 кН;
S9-10=1058,94 кН;
Расчет швов крепления раскосов и стойки
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Для раскоса Р2:
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 580х800мм.
Узел №10 верхнего пояса
Стойка:
С1: S10-2=11,654кН;75×6
Верхний пояс:
Сечение 200×14,S9-10=S10-11=1058,94 кН;
Прогон: [ 20-h=200 мм;b=76 мм;z0=20мм.
Уголок крепления: 140×90×8
Расчет сварных швов крепления стойки С1 выполнен в узле№2. Далее выполняется конструирование фасонки и расчет прочности швов.
Выступы относительно стойки примем по 10мм. Расстояние от торца стойки до верхнего пояса примем 60мм, длина фланговых швов для С1 принята lwC1 = 50 мм.Длина шва Ш1 по перу верхнего поясаlwШ1 = 90+90=180мм.
Длина шва Ш2, с помощью которого приваривают верхнюю кромку фасонки к ВП, равна длине фасонки lwШ2=b=560мм.
Расчет прочности швов Ш1 и Ш2.
Принимаем kf=0,5 см.
Несущая способность 1см по металлу шва составит: Nw1,4=.
Поясные швы в общем случае воспринимают разность усилий в панелях пояса(по горизонтали) и местные напряжения от опорных реакций кровли(по вертикали). Горизонтальная составляющая отсутствует, поэтому расчет нужно вести только на восприятие узловой нагрузки F=NC1=111,654 кН. Напряжения от локального усилия в стали распределяются под углом 450, начиная от ширины опорной полки прогонаl1=7,6 см. Т.е. в работу будут вовлечены поясные швы общей длиной:
lw=2l1+2 lwШ1=27,6+2(18-1)=49,2 см.
Для восприятия узловой нагрузки требуемая длина швов составляет:
Прочность обеспечена с большим запасом.
В итоге фасонка будет иметь размеры: bxh 280х560мм.
Размеры фасонки для узла№12 будут такими же, как и для узла№10: bxh 280х560мм.
Узел№11 верхнего пояса.
Раскосы:
Р3: S2-11=538,59кН; 140×10
Р4: S3-11=384,708кН;90×9.
Верхний пояс:
Сечение 200×14
Сечение 250×16
S10-11=1058,94 кН;
S11-12=1694,3 кН;
Расчет швов крепления раскосов и стойки
Длина сварных швов по обушку:
Длина сварных швов по перу:
Усилие в Р4<Р3, поэтому необязательно назначать катет шва по максимальному значению.
=0,5 см.
Тогда:
Минимальное расстояние между торцами стержней решетки и поясными уголками:
а=6tф – 20мм =
Сварные швы выводим на торцы стержня на 20мм для снижения концентрации напряжений. Из конструктивных требований шов принимаем не менее 50мм.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 600х720мм
Размеры фасонки для узла№13будут такими же, как и для узла№11: bxh 600х700мм.
Проверка прочности поясных швов.
Расчетное усилие составляет:
Расчетная длина при четырех сплошных поясных швах равна:
Принимая получим значительный запас прочности:
Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием, при этом величина смещения такова, что усилия в раскосах не влияют на работу стыка. Горизонтальны полки уголков пояса (200×12 и250×16) п ерекрываются на стыке двумя накладками, а вертикальные – фасонкой.
Размеры накладок и фасонок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками:
а). .
Принимаем
б).
Минимальная высота включаемого в расчет сечения фасонки:
При этом Аф=84 см2
Прочность стыка в предположении центрального его нагружения силой:
Прикрепление пояса к горизонтальным накладкам
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой:
Прикрепление пояса к фасонке:
Швы «Б»:
Узел№14(Укрупнительный стык на монтажной сварке)
Стойка:
С4: S4-14=111,654кН; 75×6
Верхний пояс:
Сечение 250×16
S13-14=1906,09 кН;
Размеры накладок и фасонок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками:
а). .
Принимаем
б).
Минимальная высота включаемого в расчет сечения фасонки:
При этом Аф=84см2.
Прочность стыка с площадью сечения (2Ан + Аф ) проверяем в предположении центрального нагружения силойNст=N, но не менееN, если знаки усилийNи различны:
Nст=1906,09 кН.
Прикрепление пояса к горизонтальным накладкам
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываются по предельному усилию, воспринимаемому накладкой
Прикрепление пояса к фасонке.
Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки:
Прочность фасонки.
Из конструирования фасонки устанавливаем, что фактически её размер lф=68 см > hф=34,3см, поэтому прочность фасонки обеспечена.
Сечение и прикрепление вертикальных накладок стыка фасонки.
Высота накладок hн должна быть не менее высоты hф рабочей части фасонки; при конструировании узла принимаем hн=35,5см > hф=34,3см. Площадь сечения накладок 2 должна быть не менее Аф, откудано не менее =Принимаем=1,2 см.
Из условия равнопрочности швов «В» и фасонки (в расчете на 1см длины шва) определяем:
что обеспечивается приС учетомдля вертикальных накладок принимаем толщинукак и для горизонтальных накладок.
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 660х900мм, накладка: bxh 355х850мм
Укрупнительный стык НП на монтажной сварке
Нижний пояс:
Сечение 180×12;z0=30 мм
S3-4=1853,14 кН;
Размеры накладок и фасонок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками:
а). .
Принимаем
б).
Минимальная высота включаемого в расчет сечения фасонки:
При этом Аф=60,2 см2.
Прикрепление пояса к горизонтальным накладкам
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываются по предельному усилию, воспринимаемому накладкой
Прикрепление пояса к фасонке.
Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки:
Прочность фасонки.
Из конструирования фасонки устанавливаем, что фактически её размер lф=67 см > hф=12,6см, поэтому прочность фасонки обеспечена.
Сечение и прикрепление вертикальных накладок стыка фасонки.
Высота накладок hн должна быть не менее высоты hф рабочей части фасонки; при конструировании узла принимаем hн=31,5см > hф=12,6см. Площадь сечения накладок 2 должна быть не менее Аф, откудано не менее =Принимаем=1 см.
Из условия равнопрочности швов «В» и фасонки (в расчете на 1см длины шва) определяем:
что обеспечивается приС учетомдля вертикальных накладок принимаем толщину
В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 430х1200мм, накладка: bxh 315х1150мм
2. Расчет и конструирование колонны крайнего ряда каркаса.