Расчет сварных швов, соединяющих раскосы с поясами

4.4. Расчет узлов фермы.

Расчет сварных швов, соединяющих раскосы с поясами, производится из условия прочности этих швов (см. [1] стр. 232-237).

   Расчет сварных соединений элементов узла.

По металлу шва:                       ,

По границе сплавления:          ,

В эти формулы подставляем данные и выражаем l_w, в каком случае l_w окажется больше, по той формуле считаем все узлы.

где:     N - расчетное усилие в стержне;

k_f - катет сварного шва;

b_f, R_wf g_wf - минимальное значение характеристики сварного шва при сравнении их по металлу шва или по месту границы сплавления.

Для сварки узлов фермы применяем ручную сварку Э46.

β_f=0,7, β_z=1- коэффициенты, принимаемые при сварке элементов из стали (п. 11.2 [3]);

 γ_wf; γ_wz - коэффициенты условий работы шва, равные 1(п. 11.2 [3]);

 γ_с=1- коэффициент условий работы (табл.6*[3]);

R_wz – расчетное сопротивление срезу по металлу границы сплавления,

R_wz =0,45×R_un (табл.3[3]);

R_un=37 кн/cм² (табл.51[3]);

R_wz=0,45×37=16,65кН/см²

R_wf – расчетное сопротивление срезу по металлу шва, R_wf =20 кН/см²

По металлу шва: ;  

По границе сплавления:  ;  

Для всех расчетов применяем формулу по металлу шва.

Длина сварных швов по обушку и по перу производится по формулам:

,

где z₀- расстояние от обушка до центра тяжести сечения;

- катет шва.

1. Нижний опорный узел.

Требуемая площадь опорного ребра из условия смятия вычисляется по формуле:

,

где - расчетное усилие в стержне;

- расчетное сопротивление, определяемое по следующей формуле:

,

где R_un  - нормативное сопротивление проката, R_un 37 кн/cм² (табл.51[3]);

      - коэффициент надежности по материалу (табл.2*[3]), 1,025.

Найдем требуемую площадь опорного ребра.

,

Конструктивно площадь опорного ребра определяется следующим образом:

,

где - толщина опорного ребра, 20мм;

- минимальная ширина опорного ребра, определяемая по формуле:

где - диаметр болта, 20мм;

- толщина фасонки, 16 мм

Отсюда

Согласно ГОСТ 103-76* “Полоса стальная горячекатаная” принимаем ширину полосы =150 мм

Тогда получим,

Принимаем опорное ребро сечением 2х15см².

Уголки опорного раскоса с усилием  N_1-4 = 1013,5 кН.

N_об. = ;

N_пера= .                                                                       

Шов 1.

Принимаем катет шва =0,8см.

 , где 1см добавляется на непровар шва.

Принимаем длину шва 1 равной 34 см.

Шов 2.

 Принимаем катет шва= 0,8см.

.

Принимаем длину шва 2 равной 14 см.

Принимаем катет шва = 0,7 см.

Определяем размеры швов для прикрепления нижнего пояса, N_1-3 = 666,7 кН.

 N_об. =

 

Рис.1

Шов 3.

Принимаем катет шва = 0,7см.

Принимаем длину шва 3 равной 27 см.

Шов 4. Стыковой

Шов 5.

F_ф = F_n+F_сн=301+547,2 =848,2 кН.

l_ш⁵ = 590-20-12-20 = 53,8 см (см. рис 1), где 20 мм добавляется на непровар шва;

Принимаем длину шва 5 равной 53 см.

Шов 6.

F_ф=848,2 кН,  N_ф=1,5* F_ф =1272,3 кН.

Принимаем катет шва = 0,8 см.

l_ш ⁶ =см;

Принимаем длину шва 6 равной 58 см.

40

2. Верхний узел сопряжения ригеля с колонной.

Усилие в верхнем поясе - наибольшее в крайней панели N_2-4 =277,4 кН.

Шов 1.

11,5БТ1

450

Ш-3

N_об = ;

Принимаем катет шва = 0,7 см.

 .

N2-4=277,4

 Принимаем длину шва 1 равной 13 см.

 

Шов 2. стыковой

Шов 3.                                                                                                    

l_ш3= l¹ + l¹ +(h¹ -0,9)+2*2-1=13+13+(11,5-0,9)+4-1=39,6см;                 Рис.2

Где 1 см добавляется на непровар шва.

l¹=13·tg45=13см;                                                                                          

2см – катет для шва

Принимаем длину шва 3 равной 39 см.

М=N·e=277,4·3,3=915,42 кН·см;

е=41,5/2-(2+2,45+13*tg45)=3,3см;                             

W_f =β_f *k_f *l_w²/6=0,7*0,7*39² /6=124,215 см³ ;

;

где М - изгибающий момент, равный 915,42·см;