3.3 Подбор сечения стержней фермы
Принимаем сечения стержней фермы из двойных уголков. Соединения стержней выполняются сварными при помощи фасонок.
Толщину фасонки фермы выбираем по максимальному усилию в стержнях решетки. Так как максимальное усилие 1751,1кН, то принимаем толщину фасонки 18 мм.
Сечения сжатых стержней подбираем из условия устойчивости с учетом предельной гибкости.
Рассмотрим
подбор сечения сжатого элемента верхнего
пояса – стержня
с расчетным усилием
--1555,91кН.
Требуемая площадь сечения:
,
где расчетное усилие в стержне;
коэффициент
надежности по назначению,
для
зданий 2 степени ответственности
(производственные здания);
расчетное сопротивление стали по пределу текучести;
коэффициент
продольного изгиба, принимается
предварительно
;
коэффициент
условий работы.
Принимаем
.
.
Определяем требуемый радиус инерции сечения:
,
где
расчетная
длина стержня фермы;
предельная
гибкость.
.
По
сортаменту выбираем два равнополочных
уголка
с геометрическими характеристиками:
;
см
(с учетом толщины фасонки).
Определяем
гибкость в плоскости фермы
и
из плоскости фермы
:
;
.
;
.
По
максимальному значению гибкости и
расчетному значению сопротивления
стали находим минимальный коэффициент
продольного изгиба
.
Проводим проверку центрально-сжатого стержня:
,
где расчетное усилие в стержне;
площадь
сечения стержня.
.
Условие выполняется.
Сечение наружной ветви.
координата центра тяжести сечения относительно внешней грани листа:
где
площадь
листа.
-
толщина листа
Моменты инерции:
-момент
инерции уголка
Статический момент листа относительно центра тяжести уголка:
где
момент
инерции уголка.
Радиусы инерции:
Сечение колонны в целом: координата центра тяжести сечения относительно центральной оси двутавра:
где
тогда
Момент инерции:
.
Радиус инерции:
Рисунок 3.3
4.3.3 Проверка устойчивости ветвей колонны
Подкрановая ветвь. Уточнение значения продольного усилия:
Гибкость рамы:
Расстояние между узлами решетки принято из следующего расчета:
где
высота траверсы в месте сопряжения
верхней части ступенчатой колонны с
нижней, предварительно принимаем
количество
панелей в нижней части колонны,
.
Гибкость из плоскости рамы
Максимальная условная гибкость
Коэффициент продольного изгиба:
Напряжение:
Наружная ветвь. Аналогично находим характеристики:
Следовательно, устойчивость отдельных ветвей подкрановой части колонны обеспечена.
4.3.4 Расчет элементов соединительной решетки.
Условная
поперечная сила даже при
,
меньше фактической, поэтому раскосы
рассчитываем по фактической поперечной
силе
.
Угол между осями ветвей и раскосов:
Отсюда
.
Усилие в раскосе при наличии решетки в двух плоскостях
Геометрическая длина раскоса при центрировании на ось ветви
Задаваясь коэффициентом продольного изгиба , находим требуемую площадь сечения сжатого раскоса:
где
коэффициент
условий работы конструкции, принят
.
По
сортаменту принимаем уголок сечением
110
с площадью
и
радиусом инерции
.
Гибкость раскоса при шарнирном закреплении в узлах:
где
Условная гибкость
Следовательно, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:
Отсюда напряжение:
Усилие
в распорках
незначительно, поэтому распорки выполняем
из тех же уголков, что и раскосы.