3.3 Подбор сечения стержней.
Подбор сечения сжатых стержней начинается с определения требуемой площади:
- для центрально-сжатых элементов;
- для центрально-растянутых элементов,
где
- коэффициент условий работы;
- коэффициент продольного изгиба,
являющийся функцией гибкости
и расчетного сопротивления материала
.
Гибкость стержня определяется
по формуле:
,
где
-
расчетная длина стержня. Здесь
- коэффициент приведения расчетной
длины, зависящий от вида закрепления
концов стержня,
-
геометрическая длина стержня (в плоскости
фермы определяется расстоянием между
ее узлами, из плоскости фермы для
элементов решетки – расстоянием между
узлами фермы, а для пояса – расстоянием
между закрепленными точками);
-
радиус инерции.
- для поясов, опорных раскосов и опорной
стойки;
- для остальных элементов решетки;
- для растянутых поясов;
- для растянутых элементов решетки за
исключением опорных раскосов;
- для сжатых элементов.
Задавшись гибкостью
для поясов и
для решетки определяем величину
,
площадь по выше указанной формуле и
радиусы инерции:
;
.
В соответствии с требуемыми радиусами инерции и площадью сечения по сортаменту подбираем подходящий калибр профиля. Устойчивость сжатого стержня проверяется по формуле:
,
где - определяется по максимальной гибкости стержня с принятым сечением.
Ряд стержней имеют незначительные усилия и небольшие напряжения, сечение этих стержней подбираем по предельной гибкости.
Зная расчетную длину и значение предельной гибкости, определяем требуемый радиус инерции. По нему в сортаменте выбираем сечение, имеющее наименьшую площадь.
Материал поясов – С345, решетки – С255.
Верхний пояс проектирую без
изменения сечения по длине
(12,
14),
,
,
,
,
(до
10мм).
Для верхнего пояса
,
Предварительно принимаю
Принимаю сечение двутавр 26Ш1 с
;
;
- условие не выполняется, значит
увеличиваем сечение.
Принимаю сечение 30Ш3 с
;
;
.
.
Нижний пояс
проектирую без изменения сечения по
длине
(11,
17),
,
,
,
,
(до
10мм).
Для нижнего пояса
Принимаю сечение двутавр
20Ш1 с
,
,
.
Опорный раскос
(3),
,
,
,
(
лист. до 10мм);
Принимаю сечение гсп 140х6
с
,
.
Стойки
(7,
19),
,
,
,
.
Предварительно принимаю
Принимаю сечение гсп 120х4
с
,
3.4 Расчет и конструирование узлов фермы. Верхний опорный узел.
Для крепления фланца к колонне применяются болты класса 5,6, диаметром d=20мм.
,
.
Несущая способность одного
болта
принимаю 6 симметрично расположенных
болта.
,
где b – расстояние между осями болтов по горизонтали; l – длина фланца.
Принимаю
из стали С345
Расчет сварного шва.
Верхний пояс привариваем
к фланцу полуавтоматической сваркой в
среде углекислого газа сварочной
проволокой Св-08ГА
(диаметром 1,6мм).
Предварительно определим сечение, по которому необходимо рассчитать угловой шов на срез (условный):
где
(см.
П4.2),
(см. Приложение 1),
,
(см. П4.4),
,
.
Длина шва:
Расчетный катет шва:
По конструктивным требованиям
,
т.к. толщина наиболее толстого из
свариваемых элементов
(1, П4.5).
Принимаю катет сварного шва 6мм.
Нижний опорный узел.
Рис. 3.6. Конструирование нижнего опорного узла.
Постоянная нагрузка: Снеговая нагрузка:
;
;
;
;
Требуемая площадь опорного фланца:
,
где
(для
С345 лист.до20мм)
Принимаю ширину фланца в зависимости от размещения болтов. b=20см.
Толщина фланца:
.
Принимаю
.
Проверка прочности сварных швов:
Нижний пояс и опорный раскос привариваем к фланцу полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа проволокой Св-08ГА (диаметром 1,6мм).
Катет шва 6мм. Проверка на вертикальную нагрузку:
Длина шва:
Напряжение от горизонтальных усилий:
,
e=0.
Определим необходимое количество болтов:
Для крепления фланца к колонне применяются болты класса 5.6, диаметром d=20мм.
,
.(СНиП
II-23-81,
Прил.2, табл.58
)
Несущая способность одного болта
принимаю 4 симметрично расположенных
болта.
Опорное давление фермы передается на специальный столик колонны через опорный лист узла фермы. Опорный столик принимаем из стального листа толщиной 40мм. Для лучшей фиксации передачи опорного давления фермы на колонну торцы опорного листа фермы и опорного столика необходимо пристрогать.
Определим длину опорного столика:
принимаю длину
Т.к. толщина самого толстого из привариваемых элементов 40мм., принимаем катет сварного шва 10мм.