Ферма из квадратных труб. Конструирование и расчет сквозного сечения ригеля, страница 7

Расчет узлов фермы

В данном варианте фермы конструируются из стальных электросварных прямошовных труб. Все элементы фермы соединяют в узлах без фасонок фигурной вырезкой концов труб стержней решетки и примыкания их впритык к поясам. Контуры примыкания труб обваривают угловыми швами.

Расчетную толщину шва  принимают равной меньшей толщине стенки соединяемых труб.

Прочность углового шва, прикрепляющего трубчатый стержень решётки без снятия фаски можно проверить на запас прочности по формуле:

          По металлу шва:                          ,

или

          По границе сплавления:          ,

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

Минимальный размер  принимается по табл.38[3], а максимальный размер может достигать значения 1,2*t_min ( минимальная толщина свариваемых элементов).

Расчёт крепления верхнего пояса к колонне (шарнирного крепление).

Узел 1         

При шарнирном сопряжении  усилия нет, поэтому катет сварного шва подбираем конструктивно.   L_шва=50 мм.

                       

Расчёт жёсткого сопряжения ригеля с колонной в опорном узле нижнего пояса.

Узел 2                                                         

                                                                                         Опорное давление передаётся на колонну через торец листа (фланца), к которому приварены нижний пояс и опорный каркас. Принимаем по конструктивным соображениям фланец толщиной 12 мм (аналогично фланцу в верхнем узле). Четыре болтов диаметром 30мм (отверстие диаметром 33 мм) для крепления к колонне ставим конструктивно. По данным расчёта стержней фермы вначале конструируем узел в масштабе 1:10 ,размещаем на фланце примыкающие элементы и из условия удобства монтажа намечаем разбивку отверстий под болты. Затем проверяем:

Напряжение смятия в торце фланца:

где N_s=832.8 кН;

A_r = N_s / R_p =24×1 см² - площадь сечения фланца;

R_p - расчетное сопротивление, определяемое по следующей формуле:R_un /γ_m ;

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

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

R_p=37/1,025=36,1кН/см².

Шов 1

Опорный раскос с усилием N_1-4=1456,0 кН,  принимаем катет шва к_f=0,6 см

l_шв1=см ( 1 см на непровар шва)

принимаем 2 шва длиной 87 см

l_{шв.из.пл-ти}=b□-t=20-1,2=18,8 см

где b□-диаметр трубы,см;

       t- толщина фасонки=1,0-1,2 см.

Шов 2

N_1-3= 912.2 кН, катет шва к_f=0,5 см

l_шв2=см (см. рис 1), где 1 см добавляется на непровар шва

принимаем 2 шва длиной 66 см

l_{шв.из.пл-ти}=b□-t=20-1,2=18,8 см

где b□-диаметр трубы,см;

       t- толщина фасонки=1,0-1,2 см

Шов 3  (Расчет опорного столика)

Толщину опорного столика назначаем по конструктивным соображениям: 20мм, ширину 100мм (равная ширине опорного фланца фермы). Длину столика определяем по расчетной длине шва, на который приходится усилие 2/3 N_s=2/3*832.8= 555.2кН. Если катет шва будет k_f=2см, то длина шва с одной стороны столика будет:

Принимаем l_w=20 см.

Нижний узел ригеля.

Узел 11

Определяем число болтов для крепления фланца к колонне при d=30мм и симметричном их расположении: