3.3. Розрахунок і конструювання з’єднань елементів ферми та її вузлів

Розрахунок опорного вузла ферми

Приймаємо шарнірний опорний вузол ферми з передачею опорної реакції від ферми на колону через болти.

Для розрахунку кількості болтів використаємо формулу міцності болтового з’єднання на зсув

n > шт.,

де R_bs=160 МПа для класу міцності 4.8, таблиця 58 СНиП ІІ-23-81* (приймається попередньо);

А=3.14 см² – площа болта (таблиця 62 СНиП ІІ-23-81*) діаметром 20 мм;

γ_b =0,9 – коефіцієнт умов роботи для класу точності “В”, таблиця 35 СНиП ІІ-23-81*;

n_s = 1 – кількість площин зрізання для одного болта.

З’єднання має більшу несучу здатність на зминання.

Приймаємо 4 болтів класу 4.6, d=20 мм.

При конструюванні болтового з’єднання необхідно виконати такі вимоги – мінімальна відстань вздовж зусилля між отворами 2,5 діаметра, від краю до центра отвору 2 діаметри (діаметри отворів).

Розрахунок зварних швів (Ш1), що кріплять верхній пояс ферми до опорної планки (фланця)

Товщину опорного фланця ферми приймаємо t = 16 мм. Визначаємо необхідну довжину зварних швів, які кріплять верхній пояс ферми до опорної планки (фланця). Попередньо приймаємо висоту катета шва мм.

см .

Переріз верхнього поясу ферми прийнятий із труби Гн. 120х120х4 мм із периметром 2(120+120)=480 мм, що значно більше необхідної довжини швів ℓ_w = 86,8 мм. Міцність зварного з’єднання забезпечена.

Також для зручності монтажу ферми передбачаємо опорний столик, розміри якого приймаємо, виходячи з конструктивних міркувань. Приймаємо столик із металевого листа – 150х300х25мм; висота катета зварного шва, що кріпить столик до колони, мм.

Розрахунок і конструювання монтажного стику сталевої ферми

Монтажні стики сталевих ферм із труб та гнутих замкнених профілів конструюємо на болтах високої міцності з торцевими фланцями або поздовжніми ребрами. Верхній монтажний стик при цьому не розраховуємо, оскільки він працює на стиск, усі перерізи елементів приймаємо конструктивно.

Нижній монтажний стик для сталевих ферм із труб і гнутих замкнених профілів розраховуємо на розтяг. Дане зусилля повністю сприймається болтами високої міцності. Кількість болтів встановлюємо парну, щоб забезпечити симетричність з’єднання. Добір перерізу болтів проводимо згідно з нормами [СНиП ІІ-23-81*, п. 11.13*].

Розрахунок міцності болтів фланцевого з’єднання центрально-розтягнутих елементів нижнього поясу виконуємо за формулою

,

де n – кількість болтів у з’єднанні;

K₂ – коефіцієнт, що визначається за таблицею;

R_bh =0,7R_bun– розрахунковий опір розтягу високоміцного болта;

R_bun – найменший тимчасовий опір болтів високої міцності [СНиП ІІ-23-81*, табл. 61*];

A_bn – площа перерізу болта нетто [СНиП ІІ-23-81*, табл. 62*].

Приймаємо високоміцні болти діаметром М24 зі сталі 40Х «селект» (ГОСТ 22356-77*) із тимчасовим опором R_bun = 110 кН/см² ; товщину фланців встановлюємо 30 мм.

Розраховуємо необхідну кількість болтів

= .

Приймаємо найближчу більшу парну кількість болтів – 2 шт.

Кількість ребер жорсткості приймаємо 2 шт. Довжину ребер жорсткості визначаємо за формулою

.