3.7 Расчёт элементов соединительной решётки

Условная поперечная сила даже при меньше критической, поэтому раскосы рассчитываем по фактической поперечной силе .

Рисунок 20 – Элементы соединительной решётки

Угол между осями ветвей и раскосом:

расстояние между центрами тяжести ветвей,

расстояние между узлами решётки,

Усилие в раскосе при наличии решётки в двух плоскостях:

Геометрическая длина раскоса при центрировании на ось ветви:

Задаваясь коэффициентом продольного изгиба , находим требуемую площадь сечения сжатого раскоса:

,

где – коэффициент условия работы конструкции, =0,75

По сортаменту подбираем уголок №3 30×3 с площадью и радиусом инерции i=0,59 см. Гибкость раскоса при шарнирном закреплении в узлах:

где – предельная гибкость, =150

По сортаменту подбираем уголок №5,6 56×4 с площадью и радиусом инерции i=1,11см. Гибкость раскоса при шарнирном закреплении в узлах:

Условная гибкость:

Следовательно, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:

Находим напряжение в раскосе соединительной решётки:

Условие выполнено

Т.к. усилия в распорках незначительны, то распорки выполняем из тех же уголков, что и раскосы.

3.8 Проверка устойчивости подкрановой части колонны как единого сварного стержня в плоскости действия изгибающего момента

Гибкость стержня относительно свободной оси х:

Приведённая гибкость:

,

где – площадь сечения нижней части колонны,

– площадь поперечного сечения уголка раскоса,

Условная приведённая гибкость:

Определим условный эксцентриситет для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие подкрановой ветви:

По Приложению 1[3] относительно эксцентриситета и условной приведённой гибкости определяем коэффициент

Для комбинации усилий, вызывающих наибольшее сжатие наружной ветви, эксцентриситет:

Т.о. устойчивость подкрановой части колонны как единого стержня в плоскости действия изгибающего момента обеспечена. Устойчивость из плоскости проверять не требуется, т.к. она обеспечена устойчивостью отдельных ветвей колонны.

3.9 Расчёт узла сопряжения верхней и нижней частей колонны

Рисунок 21 – Сопряжение верхней и нижней частей колонны

Сопряжение осуществляется с помощью траверс. Производим расчёт стыковых швов между верхней и нижней частями колонны. Для этого рассмотрим напряжение от двух комбинаций усилий. Из таблицы расчётных сочетаний усилий для сечения 2-2:

1). +М_max=77,61 кН·м, N_соотв.=-352,07 кН;

2). -М_max=-262,14 кН·м, N_соотв.=-196,55 кН

Комбинация 1:

- для наружной полки:

где – фактическая площадь верха колонны, ;

– момент сопротивления относительно оси х, ;

– расчётное сопротивление металласварного стыкового соединения:

- для внутренней полки:

Комбинация 2:

- для наружной полки:

- для внутренней полки:

Все условия выполняются, следовательно, прочность сварных стыковых швов обеспечена. Производим конструирование траверсы.

Проверяем траверсу на прочность по торцевому смятию:

где – максимальное давление от подкрановой балки, ;

– расчётное сопротивление стали марки С285 смятию:

,

где – временное сопротивление стали, ;

– коэффициент надёжности по материалу,

Определяем толщину траверсы:

,

где – ширина распространения напряжения смятия:

,

где , при ;

– толщина полок подкрановой балки,

Определяем высоту траверсы по длине сварных швов. Для этого находим расчётное продольное усилие, воспринимаемое швами:

Требуемая длина четырёх швов:

,

_где – катет шва,

– коэффициент, учитывающий вид сварки, для автоматической сварки

– расчётное сопротивление сварного углового шва срезу по металлу шва для электродов Э42,

Проверка прочности сварных швов на усилие, возникающее во внутренней полке верхней части колонны:

Требуемая длина сварных швов:

,

где – усилие во внутренней полке:

,

где – площадь сечения внутренней полки:

– наибольшее значение из двух комбинаций усилий,

Принимаем высоту траверсы:

_где – минимальная высота траверсы,

– ширина полок траверсы,

Производим проверку прочности траверсы на поперечный изгиб:

Момент, действующий на траверсу:

Момент инерции в сечении относительно оси х:

,

_где – ширина траверсы,

Момент сопротивления относительно оси х:

Условие прочности на изгиб:

Условие выполнено, следовательно, сопряжение верхнее и нижней частей колонны сконструировано верно.

4. РАСЧЁТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

4.1 Сбор нагрузок на ферму

Форма запроектирована с параллельными поясами, по верхнему поясу которой действует постоянная и снеговая нагрузки. Привязка наружной грани колонны крайнего ряда к продольной оси здания .

Рисунок 22 – Постоянная и снеговая нагрузка на ферму

Равномерно распределённые нагрузки заменяются сосредоточенными силами, приложенными в узлах:

При составлении расчётной схемы и при её расчёте принимаем:

1) все стержни в узлах соединяются шарнирно;

2) стержни фермы центрируются по осям, проходящим через центр тяжести сечения;

3) нагрузка на ферму прикладывается в узлах.

Усилия в стержнях фермы определяем графическим методом, строим диаграммы Максвелла-Кремоны. Для этого определяем единичную нагрузку . Равномерно распределённая нагрузка заменяется силами

=

Рисунок 23 – Диаграмма Максвелла-Кремоны

Расчётные усилия от постоянной нагрузки:

Расчётные усилия от снеговой нагрузки:

Все расчёты сводим в таблицу 2:

Таблица 2 – Результаты статического расчёта фермы

Элемент		Усилия, кН
	№ стержня	От единичной нагрузки	От постоянной нагрузки	От снеговой нагрузки	Расчетное
Верхний пояс	Q3 – 1	0	0	0	0
	Q4 – 3	-18,0	-437,9	-259,2	-697,1
	Q5 – 4	-18,0	-437,9	-259,2	-697,1
	Q6 – 6	-24,0	-583,4	-345,6	-929,0
Нижний пояс	Q1 – 2	10,5	255,3	151,2	406,5
	Q1 – 5	22,5	547,0	324,0	871,0
Раскосы	1 – 2	-14,85	-361,0	-213,8	-574,8
	2 – 3	10,61	257,9	152,8	410,7
	4 – 5	-6,36	-154,6	-91,6	-246,2
	5 – 6	2,12	51,5	30,5	82,0
Стойки	Q2 – 1	-1,5	-36,5	-21,6	-58,1
	3 – 4	-3,0	-72,9	-43,2	-116,1
	6 – 6’	-3,0	-72,9	-43,2	-116,1