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:
Расчётные усилия определяем в табличной форме.
кН, 
кН.
Рисунок 5.1. – Диаграмма Максвелла-Кремона для определения усилий от единичной силы.
Рисунок 5.2. – Диаграмма Максвелла-Кремона для определения усилий от единичного момента.
|
Элементы ригеля |
№ стержня |
Усилие от единичной силы |
Усилия в балочной ферме от нагрузок и опорных моментов |
||||||||||||||||
|
Постоянной |
Снеговой |
Мс = 1 |
- Мсmax; Ncc =-0,4 |
+ Мсmax; Ncc =-3,4 |
Расчетные усилия |
||||||||||||||
|
к = 1 |
к = 0,8 |
к = 1 |
к = 0,9 |
Sл |
Sп |
Mc =-301,3 |
Mc' =5,2 |
Сумма 9 |
Mc =19,9 |
Mc' =-83,1 |
Сумма 10 |
Растяжение |
Сжатие |
||||||
|
1 |
1' |
2 |
2' |
||||||||||||||||
|
Верхний пояс |
3-а |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-0,32 |
0 |
96,4 |
0,0 |
96,4 |
-6,4 |
0,0 |
-6,4 |
96,4 |
-6,4 |
|||
|
4-в 5-г |
-5,49 -5.49 |
-113,9 -113.9 |
-91,2 -91,2 |
-138,3 -138,3 |
-124,5 -124,5 |
-0,24 -0,24 |
-0,08 -0,08 |
72,3 72,3 |
0,4 0,4 |
72,7 72,7 |
-4,8 -4,8 |
6,6 6,6 |
1,8 1,8 |
-252,2 -252,2 |
|||||
|
6-е |
-7,4 |
-153,6 |
-122,9 |
-186,5 |
-167,9 |
-0,16 |
-0,16 |
48,2 |
0,8 |
50 |
-3,2 |
13,3 |
10,1 |
-340,1 |
|||||
|
Нижний пояс |
1-б |
3,11 |
65,2 |
51,6 |
78,4 |
70,6 |
0,28 |
0,04 |
-84,4 |
-0,2 |
-84,6 |
5,6 |
-3,3 |
2,3 |
143,6 |
||||
|
1-д |
6,92 |
143,6 |
114,9 |
174,4 |
136,9 |
0,2 |
0,12 |
-60,3 |
-0,6 |
-60,9 |
4 |
-10 |
-6 |
318 |
|||||
|
Раскосы |
а-б |
-4,68 |
-97,1 |
-77,7 |
-117,9 |
-106,2 |
0,056 |
-0,056 |
-16,9 |
0,3 |
-16,6 |
1,1 |
4,7 |
5,8 |
-231,6 |
||||
|
б-в |
3,45 |
71,6 |
57,3 |
86,9 |
78,3 |
-0,059 |
0,059 |
17,8 |
-0,3 |
7,5 |
-1,2 |
-4,9 |
-6,1 |
157,6 |
|||||
|
г-д |
-2,07 |
-42,9 |
-34,4 |
-52,2 |
-46,9 |
0,059 |
-0,059 |
-17,8 |
0,3 |
-17,5 |
1,2 |
4,9 |
6,1 |
-95,1 |
|||||
|
д-е |
0,69 |
14,3 |
11,5 |
17,4 |
15,6 |
-0,059 |
0,059 |
17,8 |
-0,3 |
17,5 |
-1,2 |
-4,9 |
-6,1 |
31,7 |
|||||
|
Стойки |
2-а |
-0,5 |
-10,4 |
-8,3 |
-12,6 |
-11,4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-23,0 |
||||
|
в-г |
-1 |
-20,75 |
-16,6 |
-25,2 |
-22,68 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-45,9 |
|||||
|
е-e' |
-1 |
-20,75 |
-16,6 |
-25,2 |
-22,68 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-45,9 |
|||||
|
Fg = |
20,754 |
кН |
|||||||||||||||||
|
Fs = |
25,2 |
кН |
|||||||||||||||||
Таблица 5. - Усилия в балочной ферме от нагрузок и опорных моментов.
Сжатые стержни: используем условие устойчивости
;
откуда 
где 
- коэффициент условия работы.
Задаемся 
. По сортаменту
подбираем подходящий профиль – парные уголки.
Вычисляем гибкость 
, т.к.
она будет наибольшей. Находим 
по таблице. Проверяем
устойчивость стержней.
Растянутые стержни: проектируем из тех же профилей, что и сжатые.
Площадь сечения нетто подбираем по расчетному усилию N:
где 
.
Верхний и нижний пояса выполняем без стыка.
Подбор сечений стержней фермы сводим в таблицу.
Таблица 6. - Подбор сечений стержней фермы.
|
Элементы ригеля |
№ стержня |
Расчетное усилие |
Требуемая площадь, см2 |
Состав сечения уголка равнополочного |
Площадь для двух элементов см2 |
Расчетная длина, см |
Радиусы инерции, см |
Гибкость |
jmin |
gс |
s, МПа |
||
|
lx |
ly |
lx |
|||||||||||
|
Верхний пояс |
3-а |
96,4 |
5,2 |
70 x 6 |
16,3 |
265 |
265 |
2,15 |
123,3 |
0,427 |
1 |
138,5 |
|
|
4-в 5-г |
-252,2 -252,2 |
14,4 14,4 |
100 x 8 100 x 8 |
31,2 31,2 |
300 300 |
300 300 |
3,07 3,07 |
98 98 |
0,570 0,570 |
0,95 0,95 |
54,2 54,2 |
||
|
6-е |
-340,1 |
19,5 |
140 х 10 |
54,6 |
300 |
300 |
3,87 |
76 |
0,732 |
0,95 |
85,1 |
||
|
Нижний пояс |
1-б |
143,6 |
7,8 |
100 x 8 |
31,2 |
565 |
565 |
3,07 |
184 |
0,205 |
1 |
224,5 |
|
|
1-д |
318 |
17,3 |
125 х 10 |
48,6 |
600 |
600 |
4,86 |
123 |
0,415 |
1 |
157,7 |
||
|
Стойки |
в-г |
-45,9 |
3,1 |
70 х 6 |
16,3 |
252 |
315 |
2,15 |
117 |
0,454 |
0,8 |
62 |
|
|
2-а |
-23 |
1,6 |
70 x 6 |
16,3 |
252 |
315 |
2,15 |
117 |
0,454 |
0,8 |
31 |
||
|
Раскосы |
а-б |
-231,6 |
13,2 |
100 х 8 |
31,2 |
422 |
422 |
3,07 |
137 |
0,342 |
0,95 |
217 |
|
|
б-в |
157,6 |
14,8 |
100 x 8 |
31,2 |
435 |
435 |
3,07 |
142 |
0,315 |
1 |
160 |
||
|
г-д |
-95,1 |
6,5 |
100 х 8 |
31,2 |
435 |
435 |
3,07 |
142 |
0,315 |
0,8 |
96,7 |
||
|
д-е |
31,7 |
1,7 |
75 x 6 |
17,6 |
435 |
435 |
2,3 |
189 |
0,186 |
1 |
95,3 |
||
Рисунок 20. – Геометрическая схема фермы.
Промежуточные узлы
Сварка полуавтоматическая: 
, 
; расчетное сопротивление 
МПа (электрод Э50), 
МПа.
Т.к. 
(150МПа<210МПа), то расчет ведем по
сечению металла шва.
Узел 3.
Рисунок 21. – Узел 3.
Для усилия 
принимаем катет шва 
мм
см =
см;
см = 
см.
Для усилия 
принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Размер шва на фасонке 
мм.
Фасонку к поясным уголкам крепим на 4 шва, толщину которых рассчитываем на силу от снеговой и постоянной нагрузок, а также на сдвигающее усилие.
кН;
кН.
Тогда:
м.
мм.
Узел 4.
Рисунок 22. – Узел 4.
Для усилия 
принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Принимаем конструктивные длины швов:
мм, 
мм.
Катет шва поясного уголка: при 
мм.
м.
Принимаем 
мм =
мм.
Узел 5.
Рисунок 23. – Узел 5.
Для усилия принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Для усилия 
принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Для усилия принимаем катет шва мм
см =см;
см = см.
Принимаем конструктивные длины швов:
мм, мм.
Размер шва на фасонке 
мм.
м.
мм.
Узел 6.
Рисунок 24. – Узел 6.
Для усилия принимаем катет шва мм
см =см;
см = см.
Для усилия 
принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Принимаем конструктивные длины швов:
мм, мм.
Размер шва на фасонке 
мм.
м.
мм.
Монтажные узлы.
Нижний монтажный узел (узел 1).
Длины швов: 1. раскос а-б.
Для усилия принимаем катет шва мм
см =
см;
см = см.
1. нижний пояс 1-б.
Для усилия 
принимаем
катет шва 
мм
см =
см;
см = 
см.
Принимаем конструктивные длины швов:
мм, мм.
Толщина углового шва, необходимого для восприятия давления 
, сжимающего усилия 
и
момента 
:
мм,
Принимаем конструктивную длину шва: 
мм,
где 
кН,
- наибольший отрицательный
момент в опорном сечении (-301,3 кН м);
- соответствующая нормальная сила в ригеле (-0,4 кН),
- расстояние между поясами на
опоре (3,15 м).
Болты рассчитываем на внецентренное растяжение усилием 
, которое рассчитываем по формуле:
кН.
Несущую способность болтового соединения проверяем по формуле:
,
где 
кН м.
Примем 8 болтов диаметром 20мм с 
см2.
Класс болтов 4.8, 
МПа.
кН, 
кН
кН.
Толщина опорной планки:
мм 
мм.
Принимаем 
мм.
Проверим на смятие торец опорной планки:
;
МПа
МПа.
Расчет опорного столика на срез опорным давлением 
кН.
Длина столика 
мм.
Толщина шва:
м.
Принимаем конструктивную длину шва:
мм.
Рисунок 25. – Узел 1.
Верхний монтажный узел (узел 2).
Для усилия 
принимаем катет шва мм
см =
см;
см = 
см.
Болты рассчитываем на внецентренное
растяжение усилием , которое равно усилию в стержне:
кН.
Несущую способность болтового соединения проверяем по формуле:
кН, где 
принимаемое
число болтов.
Примем 4 болта диаметром 20мм с см2.
Класс болтов 5.8, 
МПа.
кН
кН.
Рисунок 26. – Узел 2.
Укрупнительные узлы.
Верхний укрупнительный узел ( узел 7 ).
Расчетное усилие в накладке Н1:
кН.
Размеры накладки:
мм.
мм.
Принимаем 
мм.
Сечение двух накладок ():
см2.
Приняты две накладки размером 120 х 8 мм.
Суммарная длина четырех швов Ш1 по одну сторону от стыка при
, мм, 
, 
,МПа:
см.
Распределяем 
на два
фланговых шва по 10 см и два косых по 9 см.
Расчет швов Ш2 и Ш3 (крепление фасонки к поясным уголкам) на
оставшуюся часть усилия
кН и половину узловой
нагрузки 
кН. Принимаем 
мм,
определяем суммарную длину швов по формуле:
см.
Длины швов: 
мм, 
мм.
Рисунок 27. – Узел 7.
Швы Ш4 рассчитывают на усилие 
, но
т.к. угол
мал, то швы получаются незначительные,
поэтому принимаем конструктивно 
мм.
Фасонки полуферм соединяются накладками Н2. Толщина шва 
из условия равнопрочности соединения шва Ш5
и фасонки 
мм.
см.
Проверим прочность узла на внецентренное сжатие.
Геометрические характеристики сечения:
см.
Эксцентриситет 
см.
Площадь сечения 
см2, момент
инерции
см4.
см3.
Сжимающие напряжения:
МПа
МПа.
Нижний укрупнительный узел ( узел 8 ).
Расчетное усилие в накладке Н1:
кН.
Размеры накладки:
мм.
мм.
Принимаем мм.
Сечение двух накладок ():
см2.
Приняты две накладки размером 160 х 8 мм.
Суммарная длина четырех швов Ш1 по одну сторону от стыка при
, мм, , ,МПа:
см.
Распределяем на два фланговых шва по
10 см и два косых по 8 см.
Расчет швов Ш2 и Ш3 (крепление фасонки к поясным уголкам) на
оставшуюся часть усилия
кН и половину узловой
нагрузки кН. Принимаем мм,
определяем суммарную длину швов по формуле:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.