Raschet_i_proektirovanie_karkasa_odnoetazhnogo_proizv._zd

мощности колонны конструктивно (2 болта =20...30 мм), толщина анкерной плитки принимается минимальной.

Аналогично рассчитываются и конструируются элементы базы подкрановой ветви колонны.

Опирание фрезерованного торца ветви осуществляется на заранее постав-

ленную и выверенную опорную стальную плиту со строганной поверхностью.

Базы колонн после установки в проектное положение бетонируются.

Подкрановые связи между колоннами передают на фундамент горизонталь-

ные силы от продольного торможения мостовых кранов и ветровой нагрузки на торец здания. Опорные плиты баз, к которым крепятся эти связи, привариваются к специальным швеллерам, заделанным в фундамент (рис. 23).

61

4.РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРМ

4.1.Исходные данные

Предварительно необходимо определить для каждого элемента фермы расчетные длины и усилия. Усилия выявляются при статическом расчете фермы. Расчетные длины в плоскости фермы lx принимаются:

lx = l – для поясов, опорных раскосов и опорных стоек; lx = 0,8 l – для прочих элементов решетки;

l – расстояние между центрами узлов.

Расчетные длины из плоскости фермы (в направлении, перпендикулярном плоскости фермы) ly = расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы связями, плитами покрытия, распорками и другими жесткими элементами.

Следует выбрать материал конструкции согласно[1] или в соответствии с заданием на проектирование и установить расчетные сопротивления принятой стали. Основные сведения о материале металлоконструкций см. Приложение 1. расчетные параметры сварных швов и болтовых соединений приведены в Приложениях 2 и 3.

4.2. Подбор сечений стержней фермы

По найденным расчетным усилиям следует подобрать сечения стержней фермы таким образом, чтобы напряжения в них не превышали расчетных сопротивлений материала, гибкость не превышала предельных значений для соответствующих элементов, а степень запаса была не более 10…15%.

Рис. 24 Виды сечений стержней легких ферм

62

При подборе следует стремиться к повышению устойчивости растянутого нижнего пояса из плоскости фермы, необходимой в процессе монтажа, а также к равноустойчивости сжатых стержней в плоскости и из плоскости фермы.

С учетом этих замечаний рекомендуются следующие типы сечений элементов фермы из спаренных уголков (рис 24):

Толщина фасонки (расстояние между спаренными уголками) определяется по величине расчетного усилия в опорном раскосе Nр в соответствии с рекомендациями табл.19.

Сечения растянутых стержней определяются из условия прочности:

N

Атр R y c ,

Атр – требуемая площадь сечения,

Ry – расчетное сопротивление стали по пределу текучести (см. Приложение

1)

γс =1, за исключением случаев оговоренных в табл. 6* [1].

По найденному значению Атр принимают сечение по сортаменту или Приложению 5, у которого общая площадь сечения А больше требуемой, но без лишнего запаса.

Сечения сжатых стержней определяется из условий устойчивости, предварительно задавшись гибкостью λзад = 70…100 и соответствующим ей коэффициентам продольного изгиба υзад = 0,8…0,6 (Приложение 4). При этих предположениях находятся требуемые значения:

По приложению 5 подбирается сечение, у которого А≈Атр и ix,y≈ iтрx,y, где ix,y

– радиусы инерции сечения относительно осей x или y. Определяется гибкость принятого сечения стержня в плоскости и из плоскости фермы

63

По наибольшей из них находится υ (Приложение 4) и проверяется устойчивость:

N

A Ry c

Если запас велик, уменьшают сечение; если устойчивость не обеспечена, сечение увеличивают и снова производят проверку.

Сечение слабо сжатых стержней (N ≤ 50 кН) подбирается по гибкости. Для этого по табл.20 устанавливают предельную гибкость стержня [λ] и определяют требуемый радиус инерции:

По Приложению 5 принимается сечение, у которого ix ≥ iтрx; iy ≥ iтрy

В пояснительной записке не следует приводить вычисления. Достаточно представить результаты подбора сечений в табличной форме по примеру табл.3 и принять их не более 6…8 типов для всей фермы. Расчетная схема для этого примера приведена на рис.25 ввиду симметрии фермы достаточно в табл.3 представить подбор сечений для половины фермы, т.к. вторая половина будет такая же

Рис.25 Расчетная схема фермы и обозначение узлов

В качестве примера рассмотрим процесс подбора стержней 2-3 и 11-12 (табл.3). Материал С 245. По Приложению 1 Ry = 24 кН/см2. Для растянутого стержня 2-3 находим Атр = 799 кН/24∙1 = 33,29 см2. По Приложению 5 принимаем сечение ─┘└─140х8, у которого А = 36 см2.

Проверка: σ = 799/36 = 22,19 кН/см2 < Ry = 24 см2.

64

Для сжатого стержня 11-12 верхнего пояса задаемся λзад = 80 или υзад = 0,686.

ix = 4.34 см; iy = 6,16 см; λx = 300/4,34 = 69; λy = 300/6,16 = 48,5. Для наибольшей из них λ = 69 по Приложению 4 υ = 0,76.

Проверка:

Для определения предельной гибкости (табл.2)

В принятом сечении λ = 69 < [λ] = 124 После подбора сечений всех стержней фермы (табл.3) необходимо прове-

рить монтажную гибкость верхнего пояса при минимальном количестве распорок в системе горизонтальных связей: в средине и на опорах фермы (в узлах 7,12 и

17). Для рассматриваемого примера (рис.1 и табл.3) lмонту = 15 м. iy = 5,59 см в сечении 9-10 125-10

λ монту = 1500/5,59 = 268 > [λ] = 220

Необходимо изменить расстановку распорок. Установим их в узлы 7,11,13

и 17. Тогда lмонту = 12 м (расстояние между узлами 7-11) lмонту = 1200/5,59 = 215 > [λ] = 220

Таблица 21

Таблица подбора сечений стержней фермы

65

4.3. Расчет узлов стропильной фермы

Расчет узлов сводится к определению размеров фасонок и стыковых накладок, исходя из условия прочности сварных швов. Усилия, приходящиеся на сварной шов по обушку и перу уголка, разные. Они зависят от положения шва относительно центра тяжести сечения и учитываются коэффициентом распределения

α.

Nоб = α ∙ N – часть усилия, приходящая на обушок уголка; Nn = (1- α) ∙ N – часть усилия, приходящаяся на перо.

Для равнополочных уголков α ≈ 0,7; для неравнополочных, составленных узкими полками вместе α ≈ 0,75; составленными широкими полками α ≈ 0,65.

Необходимая длина крепления каждого уголка к фасонке по обушку и перу:

В качестве N принимается (рис.2) усилие в решетке (N1, N2) или разность усилий в смежных панелях пояса (N4 – N3), а при наличии внешней нагрузки F

равнодействующая их S = F 2 (N 4 N3 ) 2 .

При ручном способе сварки электродами типа Э42 расчетными параметрами соединения согласно [1] будут: βf = 0.7; βz = 1.0; γwf = γwz = 1; γс = 1,0; Rwf = 18 кН/см2 (Приложение 2); Rwz = 16,5 кН/см2 (Приложение 1)

Рис.26. Узел 8 стропильной фермы (расположение узла см.рис.25)

66

Механические свойства соединения по металлу шва характеризуются:

ΒfRwfγwf = 0.7 ∙ 18 ∙ 1 = 12,6 кН/см2

Механические свойства соединения по металлу границы сплавления:

ΒfRwzγwz = 1 ∙ 16.5 ∙ 1 = 16.5 кН/см2

В рассмотренном примере несущая способность соединения определяет возможность разрушения по металлу шва, а не по металлу границы сплавления. Это и является критерием несущей способности соединения.

Катет шва kf принимается по толщине стыкуемых элементов в пределах 0,8…1,2t (кратно 2 мм). Минимальные размеры катетов kf рекомендуется принимать по табл.4 в зависимости от максимальной толщины tmax стыкуемых элементов.

В примере (рис.2) требуемые размеры сварных швов крепления раскоса 1-8 (┐┌ 160Ч100Ч9) к фасонке при N1 = N1-8 = -552 кН будут:

Аналогично швы крепления раскоса 2-8 (∟63х6) к фасонке при N2 = N2-8 =

324 кН.

Швы крепления пояса (┐┌ 125х10) к фасонке при N4 = N8-9 = -687 кН

N3 = 0; F = Fш + Fснег = 53,4 кН + 25,2 кН = 78,6 кН

Фасонка должна описывать все расчетные длины сварных швов при простейшей конфигурации. Свободные участки контакта уголков с фасонкой конструктивно довариваются.

Изменение сечения пояса фермы производится только при пролете свыше 24 м. Конструкция заводского стыка представлена на рис.27. стык перекрывается двумя листовыми или уголковыми накладками. Ширина накладки принимается конструктивно по размеру стыкуемого уголка. Поперечное сечение накладки должно быть равнопрочным стыкуемому стержню. Длина накладки определяется

67

размерами 4 сварных швов lнw, воспринимающих усилие в поясе Nn/ (в сторону смещения стыка), приходящееся на обушки уголков (α = 0,7);

При этом усилия в поясе принимаются для того стержня, куда сместился

стык.

Рис.27. Стык поясных уголков (узел 10 рис.25)

Крепление пера поясного уголка к фасонке производится сварным швом

W-5:

Швы крепления раскосов к фасонке рассчитываются по соответствующему усилию в раскосе как в обычном узле (рис.26).

Посредством монтажного узла 12 (рис.25) отправочные марки фермы собираются в единую конструкцию. Полуфасонки отправочных элементов соединяются между собой двумя вертикальными накладками на болтах (рис.28). Уголки верхнего пояса перекрываются горизонтальной накладкой. Для крепления горизонтальных связей предусмотрено особое поле болтов. Вертикальные связи крепятся болтами к специальным поперечным вертикальным ребрам, которые привариваются торцами к уголку пояса фермы, а другой кромкой к вертикальным накладкам монтажного стыка.

68

Пример расчета монтажного стыка узла 12 (рис.28) по данным табл.21.

N = 836кН; ∟140х9. Болты диаметром 20мм, АBn= 2,45 см2 из стали 40Х «селект» RBun = 110 кН/см2 (приложение 3).Rbh = 0.7 RBun = 0.7х110 = 77кН/см2 . При количестве болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия: 5≤ n <

10γb = 0,9. Если впоследствии окажется, что n < 5 примем γb = 0,8 и скорректируем расчет. При n ≥ 10γb = 1,0. При газопламенной обработке соединяемых поверхностей стыка μ = 0,42; γh = 1,2 [1, табл.36]. Несущая способность болта в соединении по 1 поверхности контакта

Qbh = 0,421,2 х 77 х 0.9 х 2.45 = 59.42кН

Количество болтов в горизонтальной накладке по одну сторону стыка:

Количество болтов в вертикальных накладках при двух поверхностях контакта:

Размещаются болты в соответствии с правилами конструирования болтовых соединений. Сварные швы креплении уголков к фасонке рассчитываются аналогично вышеизложенному.

4.4. Основные правила конструирования ферм

Фермы пролетом до 18 м изготавливаются целиком, свыше 18 м – в виде отдельных отправочных марок (полуферм). Высота отправочной марки не должна превышать транспортный габарит [hфmax] = 3,85м.

Изменение сечений по длине поясов может производиться при пролете фермы свыше 24 м. Сечение может изменяться только один раз.

Ось элемента фермы должна совпадать с центром тяжести уголков. Для удобства изготовления привязка оси к обушку уголка должна быть кратна 5 мм. При изменении сечения пояса полки должны располагаться в одном уровне. Узлы должны быть сцентрированы: оси стержней пересекаться в одной точке.

Минимальные (конструктивные) профили: ∟50х4 или ∟63х5. Минимальные (конструктивные) длины сварных швов : 80мм.

Для сжатых стержней фермы целесообразны уголки с меньшей толщиной полки. Толщина фасонок постоянна для всей фермы и определяется по усилию в опорном раскосе (табл.21).

Очертание фасонки должно быть простейшим (минимум резов). Размер фасонки определяется длинами сварных швов примыкающих элементов.

Площадь фасонки должна быть не менее площади элемента (иначе разрушиться фасонка). Угол α между осью стержня и кромкой фасонки должен быть не менее 150.

70