Металлический каркас одноэтажного производственного здания
12. Расчет стропильной фермы. Узлы
Для соединения элементов опорного и промежуточных узлов принимаем
полуавтоматическую сварку сварочной проволокой СВ-08А диаметром d=2 мм, для укрупнительного узла -
ручную сварку электродом Э42. Сталь опорного столика, фасонок, накладок и
фланцев - С255, сталь уголков - С245. Расчёт сварных швов выполним в табличной
форме (табл. 12.1)
Действующее в элементе усилие
распределяется между швами по обушку и перу уголка обратно пропорционально их
расстояниям до оси стержня:
Nоб = αоб N; Nп
= αп N ,
где b - ширина полки уголка; zо - расстояние от центра тяжести
уголка до его обушка.
Для равнополочных уголков принимаем αоб = 0,7 и αп = 0,3
Длины сварных швов, прикрепляющих
уголки к фасонкам, определяем по формулам (расчет по металлу шва):
на обушке
lwоб = ;
на пере
lwп = ,
где n - количество уголков
(швов); βf -
коэффициент проплавления по металлу шва /2, табл. 34/; kf - катет
сварного шва; Rwf - расчетное сопротивление углового шва по металлу
шва 2, табл. 56/; γwf -
коэффициент условий работы сварного шва 2, п.11.2*/; 1 … 2 см - дается на
непровар.
Минимальное значение катета
шва kf min принимается по /2, табл. 38/, максимальное
значение катета шва по обушку уголка kf max = 1,2 · t ,
где t - наименьшая из толщин полки уголка или фасонки; по перу уголка kf max
назначают не больше толщины фасонки и в соответствии со следующими
требованиями:
kf max
= t - 1 мм при t ≤ 6 мм,
kf max
= t - 2 мм при t ≤ 7 - 16 мм,
kf max
= t - 4 мм при t > 16 мм,
где t - толщина полки уголка.
Таблица 12.1 Результаты
расчета сварных швов
Узел
|
Номер стержня
|
Сечение
|
Расчетное усилие N, кН
|
Шов по обушку
|
Шов по перу
|
|
|
|
|
Nоб, кН
|
kf, мм
|
lw, см
|
Nп, кН
|
kf, мм
|
lw, см
|
1
|
1
|
2∟90х9
|
450,15
|
315,11
|
7
|
15
|
135,04
|
6
|
8
|
|
18
|
2∟125х10
|
-652,92
|
-457,04
|
8
|
19
|
-195,88
|
6
|
11
|
2
|
1
|
2∟90х9
|
450,15
|
315,11
|
7
|
15
|
135,04
|
6
|
8
|
|
2
|
2∟125х9
|
965,19
|
675,63
|
7
|
30
|
289,56
|
6
|
16
|
|
14
|
2∟70х6
|
-135,18
|
-94,63
|
6
|
6
|
-40,55
|
6
|
4
|
|
19
|
2∟70х8
|
466,37
|
326,46
|
6
|
18
|
139,91
|
6
|
8
|
|
20
|
2∟100х8
|
-279,82
|
-195,87
|
6
|
11
|
-83,94
|
6
|
6
|
3
|
2
|
2∟125х9
|
965,19
|
675,63
|
7
|
30
|
289,56
|
6
|
16
|
|
15
|
2∟70х6
|
-135,18
|
-94,63
|
6
|
6
|
-40,55
|
6
|
4
|
|
21
|
2∟70х8
|
172,77
|
120,94
|
6
|
8
|
51,83
|
6
|
4
|
6
|
5
|
2∟110х8
|
0
|
0
|
6
|
6
|
0
|
6
|
6
|
|
26
|
2∟70х6
|
0
|
0
|
6
|
|
0
|
6
|
|
7
|
5
|
2∟110х8
|
0
|
0
|
6
|
6
|
0
|
6
|
6
|
|
6
|
2∟125х14
|
-771,88
|
-540,32
|
8
|
22
|
-231,56
|
6
|
13
|
|
18
|
2∟125х10
|
-652,92
|
-457,04
|
8
|
19
|
-195,88
|
6
|
11
|
|
19
|
2∟70х8
|
466,37
|
326,46
|
6
|
18
|
139,91
|
6
|
8
|
8
|
6-7
|
2∟125х14
|
-771,88
|
-540,32
|
8
|
22
|
-231,56
|
6
|
13
|
|
14
|
2∟70х6
|
-135,18
|
-94,63
|
6
|
6
|
-40,55
|
6
|
4
|
9
|
7
|
2∟125х14
|
-771,88
|
-540,32
|
8
|
22
|
-231,56
|
6
|
13
|
|
8
|
2∟125х14
|
-1030,07
|
-721,05
|
8
|
28
|
-309,02
|
6
|
17
|
|
20
|
2∟100х8
|
-279,82
|
-195,87
|
6
|
11
|
-83,94
|
6
|
6
|
|
21
|
2∟70х8
|
172,77
|
120,94
|
6
|
8
|
51,83
|
6
|
4
|
10
|
8
|
2∟125х14
|
-1030,07
|
-721,05
|
8
|
22
|
-309,02
|
6
|
17
|
|
15
|
2∟70х6
|
-135,18
|
-94,63
|
6
|
6
|
-40,55
|
6
|
4
|
Рис. 12.1 Нумерация узлов и элементов для отправочного элемента
Расчет нижнего опорного узла
По требуемым длинам сварных швов (табл.12.1) для крепления уголков к
фасонке определяем габариты фасонки.
Для крепления опорного столика к колонне используем полуавтоматическую
сварку сварочной проволокой СВ-08А диаметром d=2 мм в среде углекислого газа. Толщину опорного столика
принимаем tст=40 мм.
По табл. 38* СНиП II-23-81*
назначаем катет шва
По табл. 56 СНиП II-23-81*:
где - нормативное сопротивление стали опорного столика по временному
сопротивлению, по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С255 при толщине листового проката
свыше 20 до 40 мм
По табл. 34* СНиП II-23-81*:
расчет ведем по металлу шва.
Требуемая высота опорного
столика из условия прочности сварного шва на срез:
где - опорная реакция фермы, принимаем равной нормальному усилию N в
сечении 1-1 колонны (табл. 6.2).
В соответствии с ГОСТ 82-70*
назначаем:
Принимаем ширину опорного
столика
Принимаем опорный фланец
шириной и толщиной
Проверяем напряжение смятия торца фланца от опорной реакции:
прочность обеспечена;
здесь - расчетное сопротивление стали фланца смятию, принимается равным
расчетному сопротивлению стали фланца по временному сопротивлению, по табл. 51
СНиП II-23-81* для стали С255 при толщине листового проката
свыше 10 до 20 мм
Выполним проверку сварного
шва, прикрепляющего фасонку к опорному фланцу на срез от опорной реакции . По принятым габаритам фасонки принимаем длину шва
Используем полуавтоматическую
сварку сварочной проволокой СВ-08А диаметром d=2 мм в среде
углекислого газа.
По табл. 38* СНиП II-23-81*
назначаем катет шва
По табл. 56 СНиП II-23-81*:
где - нормативное сопротивление стали фасонки по временному сопротивлению,
по табл. 51 СНиП II-23-81* для стали С255 при толщине листового проката
свыше 10 до 20 мм
По табл. 34* СНиП II-23-81*:
расчет ведем по металлу шва.
Напряжение в шве:
прочность шва обеспечена.
Проверяем опорное сечение
фасонки на срез:
прочность обеспечена;
здесь
- расчетное сопротивление стали фасонки срезу, где по табл. 51 СНиП II-23-81*
для стали С255 при толщине листового проката свыше 10 до 20 мм
Для крепления опорного фланца
к колонне принимаем 8 болтов нормальной точности М20 класса прочности 5.6,
диаметр отверстий под болты dотв=23 мм.
Расчет верхнего опорного узла
По требуемым длинам сварных швов (табл.12.1) для крепления уголков к
фасонке определяем габариты фасонки.
Толщину и ширину фланца принимаем такими же, как в нижнем опорном узле.
Для крепления фланца к колонне принимаем 6 болтов нормальной точности М20
класса прочности 5.6, диаметр отверстий под болты dотв=23 мм.
Рис. 12.2 Примыкание фермы к колонне
Определяем усилие, действующее в
стыке:
.
Ширина накладки
.
Тогда толщина накладки
.
Принимаем толщину накладки
(не меньше толщины фасонки).
Максимальное сжимающее
напряжение:
,
Прочность обеспечена.
Монтажный стык двух
отправочных элементов фермы выполняется с помощью ручной сварки электродом Э50.
Так как
то расчет ведем по металлу шва.
Вертикальные накладки
соединяем 4 болтами М20 класса прочности 5.6, диаметры отверстий . Расстояния от центров отверстий до краев накладки вдоль усилия принимаем
минимальными
(),
расстояния между центрами
болтов: вдоль усилия - минимальными
();
поперек усилия -
максимальными
().
Получаем накладку длиной .
Требуемый катет угловых швов
для присоединения вертикальных накладок к фасонке:
.
Принимаем катет шва .
Швы, прикрепляющие листовую
накладку к поясам, рассчитываем на усилие в накладке:
.
Требуемая длина швов
прикрепления накладки к полкам поясных уголков:
.
Принимаем два шва по и два шва по .
Определяем длину швов
прикрепления уголка верхнего пояса к фасонке. Сварка полуавтоматическая в
углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С.
Так как
,
то расчет ведем по металлу
шва.
Расчетное усилие определяется
как максимальное из двух усилий:
;
.
Расчет ведем по .
.
Принимаем .
Рис. 12.3 Монтажный узел верхнего пояса
Расчёт нижнего монтажного узла
Определяем усилие, действующее в
стыке:
.
Ширина накладки .
Тогда толщина накладки .
Принимаем толщину накладки .
Проверяем прочность узла
нижнего пояса фермы: нормальная сила в сечении 1-1:
.
Максимальное растягивающее
напряжение:
.
Прочность обеспечена.
Монтажный стык двух
отправочных элементов фермы выполняется с помощью ручной сварки электродом Э50,
катет шва . Вертикальные накладки принимаем аналогично верхнему монтажному узлу:
соединяем 4 болтами М20 класса прочности 5.6, диаметры отверстий . Расстояния от центров отверстий до краев накладки вдоль усилия
принимаем минимальными (), расстояния между центрами болтов: вдоль усилия - минимальными (); поперек усилия - максимальными (). Принимаем
накладку длиной .
Швы, прикрепляющие листовую
накладку к поясам, рассчитываем на усилие в накладке:
.
Требуемая длина швов
прикрепления накладки к полкам поясных уголков:
.
Принимаем два шва по и два шва по .
Определяем длину швов
прикрепления уголка нижнего пояса к фасонке. Сварка полуавтоматическая в
углекислом газе сварочной проволокой Св-08Г2С.
Так как , то расчет ведем по металлу шва.
Расчетное усилие определяется
как максимальное из двух усилий:
;
.
Расчет ведем по .
Длина швов
;
.
Принимаем исходя из габаритов фасонки.
Расчет узла с изменением сечения верхнего пояса (узел 7)
По требуемым длинам сварных швов (табл. 12.1) для крепления уголков к
фасонке определяем габариты фасонки.
Размеры накладок принимаем
конструктивно толщиной и шириной b=130 мм.
Швы крепления накладок к
поясам принимаем: с катетом шва .
Расчет узла с изменением сечения нижнего пояса (узел 2)
По требуемым длинам сварных швов (табл. 12.1) для крепления уголков к
фасонке определяем габариты фасонки.
Усилие, действующее в стыке:
Требуемая площадь стыковых
накладок:
где - расчетное сопротивление стали накладок по пределу текучести,
принимаемое по [1, табл. 51] для стали С255 при толщине листового проката свыше
10 до 20 мм.
Ширину каждой накладки
принимаем b=120 мм.
Требуемая толщина накладок:
Принимаем толщину накладок . Определим геометрические характеристики ослабленного сечения
Положение центра тяжести:
где - статический момент всего сечения относительно оси 0-0;
А - площадь всего сечения.
Момент инерции всего сечения:
Момент сопротивления нижней
части сечения:
где а - расстояние от центра
тяжести сечения до его крайней нижней точки.
Эксцентриситет приложения
силы:
Проверим прочность
ослабленного сечения:
прочность обеспечена.
Швы, прикрепляющие листовую
накладку к поясу, рассчитаем на усилие в накладке:
Используем полуавтоматическую
сварку сварочной проволокой
СВ-08Г2С диаметром d=2
мм в среде углекислого газа.
расчет ведем по металлу шва.
Требуемая длина шва крепления
накладки к поясу:
Принимаем
Рис. 12.5 Узел с изменением сечения нижнего пояса фермы
Список литературы
1. СниП II-23-81*. Стальные конструкции /
Госстрой России. - М.:ГУПЦПП, 2000. - 96 с.
2.
Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / под общ. ред. Е.И.
Беленя. 6-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1991.-431 с.
3.
Статический расчет металлического каркаса одноэтажного производственного
здания: учеб. пособие к курсовому и дипломному проектированию / И.И. Зуева,
Б.И. Десятов. - Пермь: изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - 136 с.:ил.
4.
Проектирование и расчет стальных ступенчатых колонн: учеб. пособие / Л.П.
Абашева, М.Н. Кочепанова. - Пермь: изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. - 76 с.
5.
Проектирование и расчет стальных ферм покрытий из парных уголков: метод.
Указания / Л.П. Абашева, И.И. Зуева; Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2008. - 46
с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|