Расчет элементов конструкции. Расчет усилий в элементах фермы. Расчет стропильной фермы пролетом 30 м, страница 6

Поперечную силу Q воспринимает решётка. Несущая способность колонны может быть исчерпана в результате потери устойчивости какой-либо ветви (как в плоскости, так и из плоскости), либо потери устойчивости колонны в целом. Действующие на колонну М и N раскладываем по ветвям и определим ориентировочно продольные усилия в ветвях колонны.

Определяем ориентировачно положение центра тяжести.Принимаем предварительно

Усилие, приходящееся на одну ветвь:

Z₁ и Z₂ – расстояние от центра тяжести сечения колонны до центра тяжести ветви противоположной рассматриваемой.

         

            

Вычислим максимальные усилия:

- шатровая ветвь:

                 

- подкрановая ветвь:

                  

Определяем ориентировочно требуемые площади сечений.Предварительно зададимся гибкостью , тогда φ=0,7-0,9. Принимаем  φ=0,8.Следовательно:

;       

      

Расчет подкрановой ветви.

Компановка сечения подкрановой ветви.

Задаемся предельной гибкостью  Находим требуемый радиус инерции:

двутавр 35Ш2

Подбираем          .

Геометрические характеристики:

i_y=14,52 см.

Находим условную гибкость

       

Условие выполняется.    

Расчет шатровой ветви.

Компановка сечения шатровой ветви.

Задаемся t_w=15мм,  h_w=380мм.

Задаемся b_f=210 мм,   t_f=15 мм, тогда

Проверка местной устойчивости полки:

  Условие выполняется.

В итоге площадь сечения ветви будет равна:

Геометрические характеристики сечения:

Находим условную гибкость .

Проверка устойчивости из плоскости действия момента:

 Условие выполняется.

Уточняем центр тяжести:

Z₀=7см, h₀=100-7=93см.

                                          

                    

Отличие от первоначально принятых размеров мало,поэтому усилие не пересчитываем.

Расчет решетки подкрановой части колонны:

Принимаем расчетную длину ветви в плоскости колонны, равную расстоянию между узлами крепления решетки l_v =2м.

Проверяем устойчивость ветвей в плоскости рамы:

Поперечная сила в сечение колонны:

Расчет ведем по:

Принимаем , тогда

Принимаем по ГОСТ 8510-86 равнополочный уголок 63х5мм.

Его геометрические характеристики:

Проверка прочности и устойчивости:

Сечение условию прочности и устойчивости полностью удовлетворяет.

Проверка устойчивости колонны в плоскости действия момента как единого стержня:

Для комбинаций усилий нагружающих шатровую ветвь.

Для комбинаций усилий догружающих подкрановую ветвь.

2.3.  Расчет стыка верхней и нижней части колонны.

Основное требование к стыку – обеспечение передачи усилия от верхней части колонны к нижней. Прикрепление верхней части колонны к нижней обычно проектируют с помощью накладок и траверс.

Расчетные комбинации усилий в сечении над уступом:

1)М=46.6 кНм,  N_соот=374.63 кН (1,2,7,11)

2)М=-120.78 кНм,   N_соот=304.43 кН (1,3,5,8,9)

D_max=639.86 кН

Прочность стыкового шва ш1 проверяем в крайних точках сечения надкрановой части.

Первая комбинация М и N (сжата наружная полка):

-наружная полка =28 , где =28  – расчетное сопротивление по пределу текучести при сварке с физическим контролем качества швов;

-внутренняя полка    =23,8

где =23,8  – расчетное сопротивление по пределу текучести при сварке без физического контроля качества швов.

Вторая комбинация М и N (сжата внутренняя полка):

-наружная полка =28

-внутренняя полка    =23,8

Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятия:

см

принимаем конструктивно.

=400МПа=40 расчетное сопротивление стали смятию, принимается по табл. В7 (3).

Принимаем

При второй комбинации М и N усилия во внутренней полке (в запас несущей способности) =

Применяем полуавтоматическую сварку  под флюсом сварочной проволокой Св-08А (табл.В5);

 - расчетное сопротивление срезу по металлу шва.

 - расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления.

Расчет ведем по металлу шва.

Принимаем

Длина шва крепления вертикального ребра траверсы к стенке траверсы:

Принимаем

В стенке подкрановой ветви делаем прорезь, в которую заводим стенку траверсы. Для расчета шва крепления траверсы к подкрановой ветви ш3 составляем комбинацию усилий в сечении 2-2, дающую наибольшую опорную реакцию траверсы. Такой комбинацией будет сочетание N=374,63 кН; M=-46,6кНм (1,2,4)