Расчет ригеля рамы, длинна которой равна 24 метрам

5 Расчет ригеля рамы

5.1 Определение усилий в стержнях ригеля

Усилия в стержнях ригеля определяем от постоянной и снеговой нагрузок, а также от опорных моментов, возникающих в раме в результате жёсткого соединения ригеля с колоннами.

Усилия в ригеле определяем графическим способом по диаграмме Максвелла – Кремона.

Усилия в любом стержне фермы от опорных моментов вычисляются по формуле:

а в нижнем поясе с учётом нормальной силы по формуле:

Где

Расчётные усилия определяем в табличной форме.

кН,

 кН.

Рисунок 5.1 – Диаграмма усилий от вертикальной нагрузки

Рисунок 5.2 – Диаграмма усилий от единичного момента на левой опоре

5.2. Подбор сечений стержней

Предварительно назначаем тип сечения – уголки, и устанавливаем согласно нормам расчетные длины и предельные гибкости элементов.

Таблица 5.2 – Расчетные длины и предельные гибкости стержней ферм

Элементы ферм	Расчетные длины		Предель-ные гибкости
	в плоскости фермы	из плоскости фермы
	lef,x	lef,y
	из уголков
Сжатые пояса	l	l1	120
3-а	2550	2550	120
4-в	3000	3000	120
5-г	3000	3000	120
6-е	3000	3000	120
Опорные раскосы	l	l1	120
а-б	4110	4110	120
Прочие сжатые	0,8l	l	150
элементы
г-д	0,8*4250=3400	4250	150
в-г	0,8*2970=2370	2970	150
е-е'	0,8*2970=2370	2970	150
Растянутые	l	l1	400
элементы
б-в	4190	4190	400
д-е	4190	4190	400
1-б	5550	5550	400
1-д	6000	6000	400

Примечание. l – геометрическая длина стержня; l₁ – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы.

При подборе сечений сжатых элементов используют условие устойчивости:

.

При этом коэффициент , для сжатых элементов решетки из парных уголков (кроме опорных раскосов) при гибкости λ ≥ 60..0,8

Задавшись φ = 0,7..0,9, из условия устойчивости находи требуемую площадь:

По сортаменту подбирают подходящий профиль и вычисляем гибкости в двух плоскостях

По большей гибкости находим φ, проверяем устойчивость и при необходимости корректируем сечение, добиваясь более полного использования материала.

5.3Расчет узлов ригеля

Рисунок 5.3 – Ригель рамы

Узел III

Рисунок 5.4 – Узел III

Принимаем β_f = 0,7, β_z = 1,0, R_wz = 0,45 R_un = 0,45∙380 = 171 МПа. Тогда

β_f∙ R_wf =0,7∙180=126 МПа < β_z ∙ R_wz = 1∙171=171МПа. Значит, расчет швов ведем по металлу шва.

Длины швов по обушку и перу будут определены из условий:

где α – отношения, изменяемое для уголков в пределах 0,25…0,32, принято α = 0,3;

Определяем длины швов:

Для раскоса а – б(N = 201,18), толщина шва  при толщине уголка t = 9 мм:

для раскоса б – в(N = 171,07):

Фасонку к поясным уголкам прикрепляют четырьмя швами, толщину которых рассчитывают на узловую силу от постоянной и снеговой нагрузок () и сдвигающее усилие () по формуле:

где

Тогда катет шва

Принимаем

Узел IV

Рисунок 5.5 – Узел IV

Длины швов по обушку и перу будут определены из условий, толщина шва  при толщине уголка t = 5 мм:

Катет шва поясного уголка:

Принимаем

Узел V

Рисунок 5.6 – Узел V

Определяем длины швов:

для раскоса б – в (N = 171,07), толщина шва  при толщине уголка t = 9 мм:

для раскоса г – д (N = 80,95), толщина шва  при толщине уголка t = 6 мм:

для стойки в – г (N = 48,6 кН), толщина шва  при толщине уголка t = 5 мм:

Катет шва поясного уголка при l_w = 60 −1 = 59 см:

Принимаем

Узел VI

Рисунок 5.7 – Узел VI

Длины швов по обушку и перу будут определены из условий: