5).Остальные раскосы

Определяем радиус инерции:

=3,625 см

 125×9: А=22 см²;i_x=3,86 см;g=17,3 кг/м

Определяем гибкость в плоскости и из плоскости фермы:

• 

• 

Проверка:

1. По прочности

2. По гибкости

, причем 0,5

; 0,5

Проверки по прочности и гибкости обеспечены. Окончательно принимаем

  125×9: А=22 см²; i_y2=5,56 см i_x=3,86 см; z₀=34 мм; g=17,3 кг/м

Определим расстояние между прокладками (“сухариками”):

Определим количество расстояний между прокладками на одном элементе:

Конструктивно ставим 2 детали.

6).Стойки

Определяем радиус инерции:

=2,625 см

 70×8: А=8,37 см²;i_x=2,12 см;

Определяем гибкость в плоскости и из плоскости фермы:

Продолжаем подбор уголка.

  90×6: А=10,61 см²;i_x=2,78 см;g=8,33 кг/м

• 

• 

Проверка:

1. По прочности

2. По гибкости

, причем 0,5

; 0,5

Найдем новую предельную гибкость:

Проверки по прочности и гибкости обеспечены. Окончательно принимаем

  90×6: А=10,61 см²; i_y2=4,11 см i_x=2,78 см; z₀=24,3 мм; g=8,33 кг/м

Определим расстояние между прокладками (“сухариками”):

Определим количество расстояний между прокладками на одном элементе:

Ставим 2 детали.

3. Конструирование узлов фермы.

Сталь, используемая при изготовлении элементов фермы, марки С285.

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:

R_wf– расчетное сопротивление срезу по металлу шва (R_wf=170 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 ).

R_wz– расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления

R_un– временное сопротивление стали разрыву, принимается по табл.51 [3] (R_un=400МПа ).

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 6 (верхний пояс).

Длины и катеты швов крепления пояса к фасонке примем конструктивно равными 50мм и 6мм.

В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 250х210мм

Узел 1 (шарнирное сопряжение фермы с колонной сверху)

Опорное усилие V_A=417,6кН

Расчетное сопротивление смятию R_p=40

Растягивающее усилие в нижнем поясе: N₁=345,824кН

Сжимающее усилие в опорном раскосе: N₂=-503,1кН

Расчет швов крепления нижнего пояса

Принимаем катет шва k_f =6мм.

Длина сварных швов по обушку:

Длина сварных швов по перу:

Расчет швов крепления опорного раскоса

Принимаем катет шва k_f =6мм.

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 400х500мм

Узел№2 нижнего пояса

Раскосы:

Р2: S_7-2=359,36кН; 80x7

Р3: S_9-2=215,61кН;125x9

Стойка:

С1: S_8-2=104,4кН;90x6

Нижний пояс:

Сечение 110×7

Н1: S₁₂=345,824 кН;

Н2: S₂₃=741,051 кН;

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.

Тогда:

Расчет длины швов для стойки С1.

Принимаем =0,6 см.

Минимальное расстояние между торцами стержней решетки и поясными уголками:

а=6t_ф – 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 300х450мм

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 (110×7) 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 А_ф=42 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 №7 верхнего пояса

Раскосы:

Р1: S_1-7=503.1кН; 140x9

Р2: S_2-7=359.36;80x7

Верхний пояс:

Сечение 200×12

S_7-8=592.45 кН;

Расчет швов крепления раскосов и стойки

Для раскоса Р2:

Длина сварных швов по перу:

Для раскоса Р1:

В итоге фасонка будет иметь размер: bxh 400х500мм.

Узел №8 верхнего пояса

Стойка:

Верхний пояс:

Сечение 200×12;

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 l_wC1 = 50 мм..Длина шва Ш1 по перу верхнего поясаl_wШ1 = 90+90=180мм.

Длина шва Ш2, с помощью которого приваривают верхнюю кромку фасонки к ВП, равна длине фасонки l_wШ2=b=560мм.

Расчет прочности швов Ш1 и Ш2.

Принимаем k_f=0,6 см.

Несущая способность 1см по металлу шва составит: N_w1,4=.

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=N_C1=118,85 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:

l_w=2l₁+2 l_wШ1=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 350х500мм.

Узел№9 верхнего пояса.

Раскосы:

Р3: S_2-9=215,61кН; 200x12

Р4: S_3-9=71,87кН;80x7

Верхний пояс:

Сечение 200×12

S_8-9=592,45 кН;

S_9-10=790,45 кН;

Расчет швов крепления раскосов и стойки

Усилие в Р4<Р3, поэтому необязательно назначать катет шва по максимальному значению.

=0,6 см.

Тогда:

Минимальное расстояние между торцами стержней решетки и поясными уголками:

а=6t_ф – 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 350х450мм

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) 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 А_ф=42 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(Укрупнительный стык НП на монтажной сварке)

стойка

с3: S_10-3=104,4кН; 90x6

Нижний пояс:

Сечение 110×7

S_3-2=741,051 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 А_ф=48,02 см².

Прочность стыка с площадью сечения (2А_н + А_ф ) проверяем в предположении центрального нагружения силойN_ст=N_, но не менееN, если знаки усилийNразличны:

N_ст=741,051 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 l_ф=50 см > h_ф=40см, поэтому прочность фасонки обеспечена.

Сечение и прикрепление вертикальных накладок стыка фасонки.

Высота накладок h_н должна быть не менее высоты h_ф рабочей части фасонки; при конструировании узла принимаем h_н=45см > h_ф=40см. Площадь сечения накладок 2 должна быть не менее А_ф, откудано не менее =Принимаем=0,8 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 480х500мм, накладка: bxh 45х1050мм

Укрупнительный стык ВП на монтажной сварке

Верхний пояс:

Сечение 200×12

S_9-10=790,45 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 А_ф=60 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 l_ф=67 см > h_ф=34,28см, поэтому прочность фасонки обеспечена.

Сечение и прикрепление вертикальных накладок стыка фасонки.

Высота накладок h_н должна быть не менее высоты h_ф рабочей части фасонки; при конструировании узла принимаем h_н=52см > h_ф=34,28см. Площадь сечения накладок 2 должна быть не менее А_ф, откудано не менее =Принимаем=0,8 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 430х570мм, накладка: bxh 280х1600мм

2. Расчет и конструирование колонны крайнего ряда каркаса.