Расчет стропильной фермы

5. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

5.1 Определение усилий в стержнях фермы

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

Усилия в стержнях стропильной фермы определяем в программном комплексе «Мираж», при этом ферма рассчитывается на единичную вертикальную нагрузку (F=1кН) и на единичный момент, который заменяем парой сил (F=1/(3,15-0,225)=0,342кН).

Результаты определения усилий в стержнях стропильной фермы приведены в таблицах расчета ПК «Мираж».

Расчетные усилия определяем в табличной форме, в которую вписывают усилия от вертикальных нагрузок с коэффициентами 1; 0,8; 0,9, а так же усилия от единичного момента в левых и правых симметричных стержнях.

Для определение действующих усилий в стержнях необходимо полученные при расчете в ПК «Мираж» усилия умножить на действующую нагрузку (табл.1):

кН         кН/м

Определение усилий в стержнях стропильной фермы, а так же определение расчетных сочетаний и расчетных усилий в стержнях стропильной фермы производим в табличной форме (таблицы 5 и 6).

Рисунок 17 – К расчету стропильной фермы в ПК «Мираж»

Подбор сечения стерней выполним в табличной форме – таблица 7.

5.2 Расчет узлов ригеля

В целях унификации количество размеров профилей должно быть ограничено (для ферм пролетом 30м – 4-5), поэтом с учетом таблицы расчета 7 (геометрических размеров профилей) окончательно назначенные сечения стержней фермы приведем на рисунке 18.

Рисунок 18 – Приняты сечения стержней стропильной фермы

Элементы решетки фермы выполняются из гнутых прямоугольных профилей, за исключением опорных раскосов, которые выполняются из широкополочных двутавровых профилей. Промежуточные узлы ферм выполняют без фасонок, но полки для увеличения жесткости усиливают наклонными косынками.

Длина шва определяется выражением:

,

где d – большая сторона прямоугольного сечения, а b – меньшая сторона.

Катет шва для прикрепления раскоса к поясу, а также для прикрепления фланца к профилю рассчитывается  на усилие, действующее в рассматриваемом стержне по формуле:

Расчет крепления раскосов и стоек:

Принимаем автоматическую сварку для которой:

                    

Электрод Э-52 для которого:

МПа              МПа

МПа  < МПа

- раскос 36; узел 8

длину сварных швов в этом случае определим графически (см. рис 19)

откуда катет шва будет равен: м=8мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 8мм -раскос 23 узел 8 длина сварного шва равна: мм, откуда катет шва будет равен: м=5мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 8мм

Рисунок 19 – Узел № 8 стропильной фермы

- раскос 19; узел 2 длина сварного шва равна: мм, откуда катет шва будет равен: м=4мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 8мм При назначении катетов швов учитывалось, что катеты швов не превышают величины 1,2∙t, равной для раскосов 23 и 19 1,2∙7=8,4мм (раскосы 23 и 19 выполняются из прямоугольных труб 140х100х7 см. рис 18).

Рисунок 20 – Узел №2  стропильной фермы

- раскос 24; узел 3 длина сварного шва равна: мм, откуда катет шва будет равен: м=3мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 4мм, так как 1,2∙4=4,8мм - раскос 20; узел 3 длина сварного шва: мм, катет шва равен: м=1,4мм принимаем катет шва равным 4мм, так как 1,2∙4=4,8мм

Рисунок 21 – Узел №3  стропильной фермы

Катеты швов в стойках стропильной фермы определим по максимальному усилию, возникающему в стойке 14 (или 25), получим:

мм,

катет шва будет равен:

м=1,7мм

принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 4мм, так как 1,2∙4=4,8мм

Расчет монтажного узла

Расчет сварных швов, соединяющих опорный пояс с опорным листом. Вычислим длину сварных швов (рис. 22).

мм

Определим сжимающее усилие в поясе по формуле:

кН

Вычислим катет сварных швов по формуле:

мм

принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 8мм.

 

Рисунок 22 – монтажный узел стропильной фермы

Расчет болтов производим на момент M=600∙0,3=180кН∙м, где 0,3 – расстояние от растягивающей силы до оси вращения. Наибольшее растягивающее усилие в болте определим по формуле:

кН

Принимаем болт класса 5.6, диаметром –30мм, несущая способность которого равна:

кН

несущая способность болтового соединения обеспечена, так как   98,1>117,6кН.

Необходимую толщину опорной планки при ее работе на изгиб определяем по формуле:

м =23мм

принимаем t=25мм.

Расчет укрупнительных узлов стропильной фермы

Рассчитаем катеты сварных швов, которыми фланцы привариваются к поясам фермы, для этого вначале определим длину сварного шва

-нижний пояс:

мм, следовательно

принимаем катет шва равным 8мм.

-верхний пояс:

мм, следовательно

принимаем катет шва равным 8мм.

Для расчета болтов предварительно принимаем: болты диаметром 20мм, расчетное сопротивление равно: МПа.

Рисунок 23 – Укрупнительный узел стропильной фермы

Определим усилие в болтах:

кН    кН

кН      кН

Минимальное число болтов определим по формуле:

С учетом предельных расстояний между болтами принимаем n=12. Определим усилия на один болт для зоны полки и стенки:

          кН

          кН

Для проверки прочности болтов вычислим необходимые величины:

;    

            

>    

  >

           

Прочность болтов при k₁=1, γ_b=1  в зоне полки и стенки обеспечена:

кН    кН

Для проверки прочности фланца на изгиб вычислим изгибающий момент по формуле:

       

Изгибающие моменты:

кН∙м      кН∙м

Прочность фланца на изгиб проверяем по формуле:

МПа

МПа

Прочность фланца на действие изгибающего момента обеспечена.

Рассчитаем соединения в местах изменения сечения поясов (стержень 6 и 1).

Для стержня  6 Выполнен из двутавра 30Б1   откуда катет шва будет равен: м=5мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 6мм Для стержня  1 Выполнен из двутавра 30Б1  откуда катет шва будет равен: м=3мм принимаем катет шва по таблице 38 СНиП равным 6мм

Рисунок 24 – Узлы соединения поясов