III
.2 Расчет узлов фермы
Промежуточный узел фермы из парных уголков.
Уголки и фасонка выполнены из стали С245 крепление производят полуавтоматической сваркой электродами Э42.
Проверка прочности стыка. Стык пояса смещен в панель с меньшим усилием, при этом величина смещения такова, что усилия в раскосах не влияют на работу стыка.
Горизонтальные полки уголков пояса (┐┌ 110х7) перекрываются в стыке двумя накладками, вертикальные – фасонкой.
Размеры накладок из стали С245 подбираем из условия их равнопрочности с горизонтальными полками (АН
=11×0,7=7,7 см2
); принимаем bH
=16+3-4=15см, при tH
=0,6см получаем АН
Факт
=15×0,6=9см2
.
Включаемое в расчет сечение фасонки определяем из условия его равнопрочности с вертикальными полками Аф
= 2×Ав.п.
=2×11×0,7=15,4см2
; соответствующая высота включаемого в расчет сечения фасонки
Прочность стыка проверяется в предположении центрального его нагружения силой 1,2×N1
(коэффициент 1,2 учитывает условность расчетной схемы стыка):
Прикрепление пояса к накладкам.
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой [NH
]=АН
×R=7,7×24=185кН. Принимаем кш
=0,4см; βш
=0,9 (см. выше), тогда
Прикрепление пояса к фасонке слева от стыка. Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки [Nф
]=Аф
×R=15,4×24=370кН. Принимаем кш
=0,4см; βш
=0,9; тогда
Прикрепление пояса к фасонке справа от стыка. Сдвигающее усилие на 2 шва «В»:
Сдвигающее усилие на 2 шва «Г»:
При kш
=0,6 и βш
=0,9 включаем в расчет lш
=85×βш
×kш
=46см, тогда для более нагруженных швов «В»:
Укрупнительный сварной стык верхнего пояса фермы из парных уголков. Укрупнительный сварной стык нижнего пояса проектируется аналогично.
Проверка прочности стыка. Размеры горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми горизонтальными и вертикальными полками пояса (┐┌ 140х10):
Размеры накладок из стали С245 (АН
=14×1,0=14 см2
); принимаем bH
=14+3=17см, при tH
=1,0см получаем АН
Факт
=17×1,0=17см2
.
Включаемое в расчет сечение фасонки Аф
= 2×Ав.п.
=2×14×1,0= =28см2
; соответствующая высота включаемого в расчет сечения фасонки
Прочность с площадью сечения (2×АН
+ АФ
) проверяем в предположении центрального нагружения силой Nст
=1,2×(N+Np
×cosα), но не менее 1,2×N, если знаки усилий различны: Nст
=1,2×(867+32×cos46°)=1067кН.
Прикрепление пояса к накладкам.
Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой [NH
]=АН
×R=17×24=408кН. Принимаем кш
=0,6см; βш
=0,
Принимаем длину швов: вдоль накладки – 30 см, по скосу накладки – 14см.
Прикрепление пояса к фасонке слева от стыка.
Швы «Б» прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчетным сечением фасонки [Nф
]=Аф
×R=28×24=672кН. Принимаем кш
=0,6см; βш
=0,9; тогда
Стык фасонки. Высоту вертикальных накладок стыка принимаем .
Площадь сечения двух накладок должна быть не менее АФ
, откуда , но не менее tФ
/2=0,7см; принимаем как и для горизонтальных накладок.
Из условия прочности швов «Б» и фасонки ( в расчете на 1см длины шва) определяем:
,
что обеспечивается при кш
=1,2см; βш
=0,8. С учетом кш
=1,2см окончательно принимаем толщину всех накладок в стыке tH
=1,2см.
Сопряжение стропильной фермы с колонной.
Ферма и опорные фланцы – из стали С245; электроды – Э42. Опорная реакция от снеговой и постоянной нагрузок: Q=390кН; опорный момент M=-681 кН×см; соответствующий распор рамы N=-118кН. Прикрепление верхнего пояса к колонне.
Болты прикрепления. Принимаем болты нормальной точности из стали класса 5.6, RБ
Р
=21кН/см2
. Из условия прочности болтов при растяжении: .
Принимаю 4 болта М24 с обще площадью .
Из условия размещения болтов b=12,0см, а=26,0см.
Толщина фланца.
Из условия прочности фланца при изгибе:
принимаем
Швы прикрепления рассчитываются как угловые швы на условный срез. Швы «А» и «Б» приведены в таблице швов элементов фермы.
Расчет шва «В»: при kш
=0,8 и βш
=0,9 требуемая длина шва:
см.
Прикрепление нижнего пояса к колонне.
Q=390кН; H=HM
+N=223+118=341кН.
Проверка опорного фланца на смятие:
Конструктивно принимаем tФ
=2,5см и ширина фланца BФ
=20см.
Давление передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Э42: Rуш
св
=18 кН/см 2
, bш
= 0,9 и bс
=1,0. Принимаем ширину ребер 260 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;
Толщину ребер находим из условия смятия:
;
Принимаем tр
=10мм;
Длину ребра lр
находим из расчета на срез швов его прикрепления.
Примем Кш
=4 мм. Тогда:
;
Принимаем lр
= 16см, при этом условие выполнено.
Проверяем стенку на срез вдоль ребра:
;
Так как условие не выполняется увеличиваем длину ребра до lр
= 20см, при этом
Стенку колонны у конца ребра укрепляем поперечными ребрами, сечение которых принимаем 100х8
мм.
Прикрепление опорного раскоса и нижнего пояса к фасонке.
По длине швов принимаем размер фасонки hф
=40см.
Прикрепление фасонки к опорному фланцу.
Эксцентриситет
Принимаем kш
=0,8 и βш
=0,9; lш
расч
=hф
-1=39см.