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 (А_Н=11×0,7=7,7 см²); принимаем b_H=16+3-4=15см, при t_H=0,6см получаем А_Н^Факт=15×0,6=9см².

Включаемое в расчет сечение фасонки определяем из условия его равнопрочности с вертикальными полками А^ф = 2×А_в.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 [N_H]=А_Н×R=7,7×24=185кН. Принимаем к_ш=0,4см; β_ш=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 [N_ф]=А_ф×R=15,4×24=370кН. Принимаем к_ш=0,4см; β_ш=0,9; тогда

Прикрепление пояса к фасонке справа от стыка. Сдвигающее усилие на 2 шва «В»:

Сдвигающее усилие на 2 шва «Г»:

При k_ш=0,6 и β_ш=0,9 включаем в расчет l_ш=85×β_ш×k_ш=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 (А_Н=14×1,0=14 см²); принимаем b_H=14+3=17см, при t_H=1,0см получаем А_Н^Факт=17×1,0=17см².

Включаемое в расчет сечение фасонки А^ф = 2×А_в.п.=2×14×1,0= =28см²; соответствующая высота включаемого в расчет сечения фасонки

Прочность с площадью сечения (2×А^Н+ А^Ф) проверяем в предположении центрального нагружения силой N_ст=1,2×(N+N_p×cosα), но не менее 1,2×N, если знаки усилий различны: N_ст=1,2×(867+32×cos46°)=1067кН.

Прикрепление пояса к накладкам. Швы «А» прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой [N_H]=А_Н×R=17×24=408кН. Принимаем к_ш=0,6см; β_ш=0,9; тогда

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 [N_ф]=А_ф×R=28×24=672кН. Принимаем к_ш=0,6см; β_ш=0,9; тогда

Стык фасонки. Высоту вертикальных накладок стыка принимаем .

Площадь сечения двух накладок должна быть не менее А_Ф, откуда , но не менее t_Ф/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 к_ш=1,2см; β_ш=0,8. С учетом к_ш=1,2см окончательно принимаем толщину всех накладок в стыке t_H=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, R^Б_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 k_ш=0,8 и β_ш=0,9 требуемая длина шва:

см.

Прикрепление нижнего пояса к колонне.

Q=390кН; H=H_M+N=223+118=341кН.

Проверка опорного фланца на смятие:

Конструктивно принимаем t_Ф=2,5см и ширина фланца B_Ф=20см.

Давление передается колонне через ребро, приваренное к стенке колонны четырьмя угловыми швами. Сварка полуавтоматическая в углекислом газе проволокой Э42: R_уш^св=18 кН/см ², b_ш= 0,9 и b_с=1,0. Принимаем ширину ребер 260 мм, что обеспечивает необходимую длину участка смятия ;

Толщину ребер находим из условия смятия:

;

Принимаем t_р=10мм;

Длину ребра l_р находим из расчета на срез швов его прикрепления.

Примем К_ш=4 мм. Тогда:

;

Принимаем l_р= 16см, при этом условие выполнено.

Проверяем стенку на срез вдоль ребра:

;

Так как условие не выполняется увеличиваем длину ребра до l_р= 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 h_ф=40см.

Прикрепление фасонки к опорному фланцу.

Эксцентриситет

Принимаем k_ш=0,8 и β_ш=0,9; l_ш^расч=h_ф-1=39см.