7.Подбор сечения и расчет элементов фермы

Подбор сечений производиться в табличной форме, результаты представлены в табл. 3.

В целях удобства принимаем сечения С1, С2 равными 56х5.

8. Конструирование и расчет узлов фермы

Узел 1.

Узлы фермы конструируются на фасонках (косынках).

1. Определение длины швов прикрепления опорного раскоса к фасонке:

Шов по обушку: L_w^об=N_об/А^обw= α_обN₁/2*β_t*K_f*R_wf*γ_c

При равнобоком уголке: α _об= 0,7 , α_пера= 0,3

При неравнобоком уголке: α _об= 0,75, α_пера= 0,25

L_w^об= 0,75*392,09/2*0,8*1*18,5*1 = 9,9 см

Фактическая длина шва: L_факт= (L_w^об+ 1), см.

L_факт^об= 9,9 + 1 = 11 см

L_w^max≤ 85 β_t*K_f

L_w^max= 85*0,8*1 = 68 см

L_w^пера=N_пера/А^пераw= α_пераN₁/2*β_t*K_f*R_wf*γ_c

L_w^пера= 0,25*392,09/2*0,8*0,6*18,5 = 5,5 см

Фактическая длина шва: L_факт= (L_w^пера+ 1), см.

L_факт^пера= 5,5 + 1 = 7 см

2. Проверка прочности швов прикрепления правого раскоса к фасонке:

L_w ^об,L_w ^пера– снимается с чертежа,

L_w^об= 8,9 см

L_w^пера= 8,1 см

Назначаем катет шва, делаем проверку:

K_f = 0,7 см

Шов по обушку: τ_w^об= α_обN₂/2*β_t*K_f*(L_w^об- 1) ≤R_wf*γ_c

τ_w^об = 0,7*218,38/2*0,8*0,7*(8,9 – 1) = 17,28 ≤ 18,5 кН/см²

K_f = 0,7 см

Шов по перу: τ_w^пера = α _пера N₂/2*β_t*K_f*(L_w^пера - 1) ≤ R_wf*γ_c

τ_w^пера = 0,3*218,38/2*0,8*0,7*(8,1 – 1) = 8,24 ≤ 18,5 кН/см²

Проверка полностью выполняется.

3. Проверка прочности швов крепления фасонки к верхнему поясу:

∆N=N_пр–N_лев=N_пр

∆N= 474,33 - 0 = 474,33 кН

Шов по обушку: τ_w^об= α_об∆N/2*β_t*K_f*(L₁+L₂- 2)

τ_w^об = 0,75*474,33/2*0,8*1,2*(16,2 + 11,1 – 2) =7,32

Шов по перу: τ_w^пера = α _пера ∆N/2*β_t*K_f*(L_w^пера - 1)

τ_w^пера = 0,25*474,33/2*0,8*0,8*(49,3 – 1) = 1,92

Узловая сила: (G_узл + Р_узл)

σ_w = (G_узл + Р_узл)/(A_w^об + А_w^перо)

σ_w = (16,9 + 54)/((2*0,8*1,2*(27,3 – 2)) + (2*0,8*0,8*(49,3 – 1))) = 0,64 кН/см²

√(τ_w² + σ_w²) ≤ R_wf*γ_c

√(9,24² + 0,64²) = 9,26 ≤ 18,5 кН/см²

Проверка выполняется, рисуем узел с данными параметрами.

Узел 2.

1. Проверка прочности шва крепления фасонки к фланцу:

Х = 3/16(q_э-q_э’)*Н + 1,75*W/2

Х = 3/16(1,53 – 1,15)*10,2 +1,75*4,74 / 2 = 4,87

L_w– снимаем с чертежа.

L_w = 26,3 см

τ_w^об = А/A_w = A/2*β_t*K_f*(L_w - 1)

τ_w^об = 296,38/2*0,8*0,7*(26,3 – 1) = 10 кН/см²

σ_w^max = X/A_w + X_e/W_w

W_w = 2*β_t*K_f*(L_w - 1)²/6

W_w = 2*0,8*0,7*(30-1)²/6 = 157 см³

σ_w =4,87/42,56 + 4,87*43/157 = 1,4

√(τw² + σw²) ≤ R_wf*γ_c

√9,1²+1,4² = 9,2 ≤ 18,5 кН/см²

2. Проверка прочности шва крепления нижнего пояса к фасонке:

L_w^об= 23 см, снимаем с чертежа.

L_w^пера= 23 см, снимаем с чертежа.

Катет шва – 0,6 см.

τ_w^об= 0,75*303,46/2*0,8*0,6*(23-1) = 10,78 кН/см²≤ 18,5 кН/см²

τ_w^пера= 0,25*303,46/2*0,8*0,6*(23-1) = 3,59 кН/см²≤ 18,5 кН/см²

3.Назначение длины опорного столика:

L_w≥2/3*А/ β_t*K_f*R_wf

L_w = 2/3*296,38/0,8*0,7*18,5 = 19 см.

Назначаем длину опорного столика равной 19 см.

Узел 3.

Узел 3 рассчитывается аналогично узлу 1:

1. Проверка прочности швов прикрепления правого раскоса к фасонке:

L_w ^об,L_w ^пера– снимается с чертежа,

L_w^об=8см

L_w^пера= 7 см

Назначаем катет шва, делаем проверку:

K_f = 0,7 см

Шов по обушку: τ_w^об= α_обN/2*β_t*K_f*(L_w^об- 1) ≤R_wf*γ_c

τ_w^об = 0,7*165,91/2*0,8*0,7*(8 – 1) = 14,8 ≤ 18,5 кН/см²

Шов по перу: τ_w^пера= α_пераN/2*β_t*K_f*(L_w^пера- 1) ≤R_wf*γ_c

τ_w^пера = 0,3*165,91/2*0,8*0,7*(7 – 1) = 7,4 ≤ 18,5 кН/см²

Проверка полностью выполняется.

2. Проверка прочности швов прикрепления стойки к фасонке:

L_w ^об,L_w ^пера– снимается с чертежа,

L_w^об= 11,1 см

L_w^пера= 11,1 см

Назначаем катет шва, делаем проверку:

K_f = 0,5 см

Шов по обушку: τ_w^об= α_обN/2*β_t*K_f*(L_w^об- 1) ≤R_wf*γ_c

τ_w^об = 0,7*70,9/2*0,8*0,5*(11,1 - 1) = 6,1 ≤ 18,5 кН/см²

Шов по перу: τ_w^пера = α _пера N/2*β_t*K_f*(L_w^пера - 1) ≤ R_wf*γ_c

τ_w^пера = 0,3*70,9/2*0,8*0,5*(11,1-1) = 2,6 ≤ 18,5 кН/см²

Проверка полностью выполняется.

3. Проверка прочности швов крепления фасонки к нижнему поясу:

∆N=N_пр–N_лев=N_пр

∆N= 540,98 – 303,46 = 237,52 кН

Шов по обушку: τ_w^об= α_об∆N/2*β_t*K_f*(L₁+L₂- 2)

τ_w^об = 0,7*237,52/2*0,8*0,4(54-1) = 4,9 кН/см² ≤ 18,5 кН/см²

Шов по перу: τ_w^пера = α _пера ∆N/2*β_t*K_f*(L_w^пера - 1)

τ_w^пера = 0,3*237,52/2*0,8*0,7(54-1) = 1,2 кН/см² ≤ 18,5 кН/см²

Проверка выполняется. Конструкция узла подходит.

Литература

1. Проектирование стальной стропильной фермы: Метод. указания к курсовому проекту / Ленингр.гос.техн.университет; Сост. Б.А.Гаврилин, Н.М.Тимофеев, С.Е.Фомин. Л., 1991. 56 с.

2. Проектирование стального каркаса одноэтажного промышленного здания: Метод. указания / С.-Пеьербург. гос. техн. ун-т; Сост. Б.А.Гаврилин, Н.М.Тимофеев. СПб., 1993. 36 с.

3. Проектирование сплошной внецентренно сжатой колонны: Методические указания к курсовому проекту./Сост. Б.А.Гаврилин, Н.М.Тимофеев. – Л., ЛПИ. 1989. – 36 с.