Конструирование и расчет стропильной фермы

Подбор сечений сжатых и растянутых стержней производится в соответствии с [1] стр. 237

n  Растянутый пояс 2-4

N = 136.2 кН;  l_x =280 см;   l_y =280 cм

Принимаем û ë50x5;  A = 4.8 см²;  i_x = 1.53 см;  i_y = 2.45 см

n  Растянутый пояс 1-3,3-5

N = 156.6 кН;  l_x =600 см;   l_y =600 cм

Принимаем û ë80x6;  A = 9.38 см²;  i_x = 2.47см;  i_y = 3.65 см

n  Растянутый пояс 5-7,7-9

N = 381.4 кН;  l_x =600 см;   l_y =750 cм

Принимаем û ë 180x11;  A = 77,6 см²;  i_x = 5,6 см;  i_y = 7,74 см

n  Растянутый пояс 9-11

N = 432 кН;  l_x =150 см;   l_y =750 cм

Принимаем û ë 180x11;  A = 77,6 см²;  i_x = 5,6 см;  i_y = 7,74 см

n  Растянутый пояс 4-5

N = 205,2 кН;  l_x =346 см;   l_y =432 cм

Принимаем û ë50x5;  A = 9,6 см²;  i_x = 1.53 см;  i_y = 2.45 см

n  Растянутый пояс 8-9

N = 64.7 кН;  l_x =346 см;   l_y =432 cм

Принимаем û ë50x5;  A = 4.8 см²;  i_x = 1.53 см;  i_y = 2.45 см

n  Растянутый пояс 11-12

N = 14.8 кН;  l_x =52 см;   l_y =315 cм

Принимаем û ë50x5;  A = 9.6см²;  i_x = 1.53 см;  i_y = 2.45 см

n  Растянутый пояс 9-12

N = 27.3 кН;  l_x =281 см;   l_y =351 cм

Принимаем û ë50x5;  A = 4.8 см²;  i_x = 1.53 см;  i_y = 2.45 см

n  Сжатый пояс 4-6,6-8:

N = 291.5 кН;  l_x = 300 см;  l_y = 300 см.

Принимаем l = 80; j = 0.686 (по табл. 72 [1]) - сталь ВСт3пс6

Принимаем û ë80x7; A =27.6 см²; i_X =3.08 см; i_y = 4.45 см

n  Сжатый пояс 8-10 :

N = 426.4 кН;  l_x = 300 см;  l_y = 300 см.

Принимаем û ë100x10; A =38.4 см²; i_X =3.05 см; i_y = 4.52 см

n  Сжатый пояс 10-12 :

N = 426.4 кН;  l_x = 150 см;  l_y = 150 см.

Принимаем û ë100x10; A =38.4 см²; i_X =3.05 см; i_y = 4.52 см

n  Сжатый пояс 1-4 :

N = 246.8 кН;  l_x = 425 см;  l_y = 425 см.

Принимаем û ë125x9; A =44 см²; i_X =3.86 см; i_y = 5.48 см

n  Сжатый пояс 5-8 :

N = 144.8 кН;  l_x = 350 см;  l_y = 438 см.

Принимаем û ë100x7; A =27.6 см²; i_X =3.08 см; i_y = 4.45 см

n  Сжатый пояс 9-12:

N = 16.4 кН;  l_x = 281 см;  l_y = 351 см.

Принимаем û ë80x6; A =18.76 см²; i_X =2.47 см; i_y = 3.65 см

n  Сжатый пояс 5-6 :

N = 47.2 кН;  l_x = 252 см;  l_y = 315 см.

Принимаем û ë75x5; A =14.78 см²; i_X =2.31 см; i_y =3.42 см

n  Сжатый пояс 9-10 :

N = 35.4 кН;  l_x = 252 см;  l_y = 315 см.

Принимаем û ë70x5; A =13.72 см²; i_X =2.16 см; i_y = 3.42 см

n  Сжатый пояс 1-3 :

N = 31.6 кН;  l_x = 600 см;  l_y = 600 см.

Принимаем û ë180x11; A =77.6 см²; i_X =5.6см; i_y =7.74см

4.5. Расчет узлов фермы.

Расчет сварных швов, соединяющих раскосы с поясами, производится из условия прочности этих швов. Длина сварных швов по обушку и по перу находится по формулам:

где:     N_i - расчетное усилие в i-ом стержне;

z₀ - расстояние от обушка до центра тяжести сечения;

k_f - катет сварного шва;

(b_шR_wg_w)_min - минимальное значение характеристики сварного шва при сравнении их по металлу шва или по месту границы сплавления.

Нижний опорный узел.

Расчет сварных соединений элементов узла. Уголки опорного раскоса с усилием N_1-4 = 246.8 кН.

Уголки опорного раскоса прикрепляем двухсторонними угловвыми швами толщиной h_ш1=8 мм со стороны обушка и h_ш2=6 мм со стороны пера; тогда при расстоянии центра тяжести уголка:

N_об. =

··    и ··  сравниваем:

для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку проволокой Св - 08Г2С  d=1,4...2 мм.

k_f=8 мм; b_ш=0,9 ; b_c=1,05;

··= 21,5 × 0,9 = 19,3 > ·· = 0,45 × 37 × 1,05 = 17,5

Получаем:

l_ш1=см

со стороны пера:

l_ш2=

1. N_п = кН

l_ш2=см

Конструктивно принимаем l_ш1=80 мм и l_ш2= 50 мм.

1. Определяем размеры швов для прикрепления нижнего пояса.

N_1-3 = 156.6 кН. Для пары уголков z₀ = 4,85 см; h_ш1=8 мм; h_ш2=6 мм.

Находим:

l_ш1 =см

N_об. =кН

l_ш2=см

N_п=кН

Конструктивно принимаем l_ш1= 60 мм, l_ш2= 40 мм.

Длина опорного столика определяется из условия прочности сварного шва на действие N=1,5·Fф, где F_ф=75.41+136.97=212.38 кН — опорная реакция ригеля рамы от вертикальных нагрузок на нем.

N=212.38*1,5=318.57 кН

Для сварки принимаем проволоку Св - 08Г2С  d=1,4...2 мм.

к_ш=8 мм; ; b_ш=0,9 ; b_z=1,05; g_wш = g_wz = 1; 0,45 × 37 × 1,05 = 17,5 < 21,5 × 0,9=19,3

Несущая способность шва определяется на границе сплавления основного металла и шва.

l_ш1 =см

Принимаем l_s=12 см.

Прочность Ш2 проверяется по формуле:

2. Верхний узел сопряжения ригеля с колонной.

Усилие в верхнем поясе - наибольшее в крайней панели N_2-4 =136,2 кН.

Необходимая длина монтажных швов (сварных) толщиной h_ш1=8 мм; h_ш2=6 мм

l_ш1 =см

l_ш2=см

Сопряжение верхнего пояса фермы с колонной производится на болтах с помощью фланцев. Толщина фланца принимается t_ф = 20 мм, как для жесткого узла сопряжения ригеля с колонной. Количество болтов:

n ³

N_bt= R_bt × R  = 20 ×2,01=40,2 кН   для болта Æ16 мм из стали 35Х.

N_н=136,2 кН= N_2-4  — усилие растяжения в крайней панели верхнего пояса.

Принимаем 4 болта, симметрично расположенных относительно центра тяжести сечения пояса фермы.

3. Коньковый узел ригеля.

Горизонтальные полки уголков перекрывают сверху гнутой листовой накладкой.

Необходимая площадь гнутой накладки:

F_н =

где N₁= кН

Принимаем накладку шириной b_н=b_2уголк+2с=100*2+2*20=250 мм принимаем 250мм(по сортаменту).

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш1=8 мм для прикрепления накладки к полке уголков:

l_ш1 =см

Принимаем 2 шва длиной 18 см.

 h_ш2= h_ш3=6 мм для передачи усилия N₂ = N_c - N₁ =1,2 ×426.4 —366.85=144.81 кН на фасонку будет:

l_ш2+l_ш3 =см

Принимаем l_ш2 = 10 × 2 = 20 см.

Принимаем l_ш4=16см

Необходимый катет шва 

Принимаем

1

1

Рис.12 Монтажный стык фермы.

Промежуточный узел ригеля.

рис.13 Промежуточный узел ригеля

4. Нижний узел средней стойки.

Необходимая площадь гнутой накладки:

F_н =

где N₁= кН

Принимаем накладку шириной b_н=b_{2уголка}+2с=180*2+2*20=410 мм принимаем 210 мм(по сортаменту).

Толщина d=см , принимаем 0,6см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш1=6 мм для прикрепления накладки к полке уголка:

l_ш1 =см

Принимаем 2 шва длиной 25 см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш2=h_ш3=6 мм для передачи усилия N₂=N_c - N₁ = =1,2 × 432 – 378,7 = 139.7 кН на фасонку будет:

l_ш2+l_ш3 =см

Принимаем l_ш2 = 10 × 2 = 20 см.

5. Промежуточный узел ригеля (узел 4).

Необходимая площадь гнутой накладки:

F_н =

где N₁= кН

Принимаем накладку шириной b_н=b_{2уголка} + 2с=80*2 + 2 * 20 = 210 мм принимаем 220 мм (по сортаменту).

Толщина d=см , принимаем 0,6см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш1=6 мм для прикрепления накладки к полке тавра:

l_ш1 =см

Принимаем 2 шва длиной 15 см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш2=h_ш3=6 мм для передачи усилия N₂=N_c - N₁ = =1.2 × 291,5 – 252,3 = 97,51 кН на фасонку будет:

l_ш2 =см

Принимаем 2 шва длиной 10 см.

см

В результате принимаем толщину шва 4 мм.

l_ш3 =см

l_ш4 =см

l_ш5 =см

l_ш6 =см

6. Промежуточный узел ригеля (узел 10).

Необходимая площадь гнутой накладки:

F_н =

где N₁= кН

Принимаем накладку шириной b_н=b_{2уголка} + 2с=100*2 + 2 * 20 = 250 мм принимаем 250 мм (по сортаменту).

Толщина d=см , принимаем 0,8см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш1=6 мм для прикрепления накладки к полке тавра:

l_ш1 =см

Принимаем 2 шва длиной 21 см.

Необходимая длина угловых швов толщиной h_ш2=h_ш3=6 мм для передачи