6. Расчет фермы
Расчётная схема фермы представлена на рис. 6.1:
Рис. 6.1. Расчётная схема фермы
Условная нагрузка на ферму определяется по формулам:
Рп=qп*d,
Рсн=qсн*d, где d – размер панели верхнего пояса фермы;
qп – погонная расчетная нагрузка от собственного веса покрытия;
qсн – погонная расчетная нагрузка от снега.
Рп=18.24*3=54.72 кН,
Рсн=45.6*3=136.8 кН.
6.5. Расчет швов
Для сварки узлов фермы применяем полуавтоматическую сварку под флюсом проволокой Св – 08ГА d=2мм (ГОСТ 2246 – 70*). Коэффициенты и расчетные сопротивления, принимаемые при расчете по металлу шва:
bf=0.9, по [3, табл. 34];
gwf=1, по [3, п.11.2];
Rwf=20 кН/см2, [3, табл. 56];
При расчете по металлу границы сплавления:
bz=1.05, по [3, табл. 34];
gwf=1, по [3, п.11.2];
Rwz=0.45*Run=0.45*47=21.15 кН/см2, [3, табл. 51];
bf*gwf*Rwf=0.9*1*20=18кН/см2<bz*gwz*Rwz=1.05*1*21.15=22.2кН/см2.
Рассчитываем швы, прикрепляющие раскосы и стойки к нижнему и верхнему поясам фермы.
Величина сварного шва должна быть в пределах:
где kf,min=4мм – минимальный катет, определяемый по [3, табл.38];
kf,max – максимальный катет шва, равный:
- для шва по обушке kf,max=1.2*tуг;
- для шва по перу kf,max=tуг-1мм.
Несущая способность швов определяется по металлу шва:
Расчет швов приведен в табл.6.6.
Табл.6.6.
Таблица расчета швов.
|
№ |
Сечение |
[N], кН |
Шов по обушку |
Шов по перу |
||||||
|
Nо,кН |
kf,max,см |
kf,см |
lш,см |
Nп,кН |
kf,max,см |
kf,см |
lш,см |
|||
|
Р – 1 |
160х10 |
1075.9 |
753.13 |
1.2 |
0.8 |
27 |
322.77 |
0.9 |
0.6 |
16 |
|
Р – 2 |
90х7 |
771.36 |
540 |
0.84 |
0.8 |
20 |
231.4 |
0.6 |
0.5 |
14 |
|
Р – 3 |
110х8 |
445.09 |
311.6 |
0.96 |
0.8 |
12 |
133.5 |
0.7 |
0.6 |
7 |
|
Р – 4 |
50х5 |
126.30 |
88.41 |
0.6 |
0.6 |
5 |
37.9 |
0.4 |
0.4 |
4 |
|
С – 2 |
70х5 |
191.52 |
134.1 |
0.6 |
0.6 |
7 |
57.5 |
0.4 |
0.4 |
5 |
|
С - 3 |
63х5 |
134.73 |
94.3 |
0.6 |
0.6 |
6 |
40.4 |
0.4 |
0.4 |
4 |
6.6.Расчет узлов фермы
Нумерация узлов представлена на рисунке 6.2.
Рис. 6.2. Нумерация узлов фермы
Узел-1:
Рассчитаем опорный узел, рис 6.3.
Рис. 6.3.
Опорный узел фермы
Определим опорную реакцию фермы:
Ra=
Опорный фланец принимаем толщиной 20 мм и шириной 280 мм. Проверяем напряжение смятия торца фланца:
кН/см2<Rр= 47 кН/см2.
Условие выполняется.
Болты крепления нижнего пояса к колонне принимаем конструктивно М20 кл. 5 в количестве 6 штук.
Выполним проверку шва, соединяющего фасонку и нижний пояс с опорным фланцем.
Касательное напряжение:
=12.7 кН/см2<bf*Rwf*gwf=18 кН/см2.
Условие выполняется.
Нормальное напряжение:
sw=0.
Проверяем прочность сварного стыкового шва соединения нижнего пояса с фасонкой. Касательное напряжение:
, где
tw=0.7 см;
lw=l-2tw=58-2*0.7=56.6 см.
Нормальное напряжение:
где е=hнп-z0=12.64-1.92=10.72 см.
Условное приведенное напряжение:
>1,15*Rwy*gc=
=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*33.5*1=32.7 кН/cм2.
Проверяем прочность швов соединяющих нижний пояс с фасонкой. При этом зададимся kf=6 мм.
Касательное напряжение:
, где
lw=l-1 см=58-1=57 см.
Нормальное напряжение:
где е=z0=1.92 см.
Условное приведенное напряжение:
>1,15*Rwy*gc=
=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*31.5*1=30.8 кН/cм2.
Высоту опорного столика определим исходя из необходимой длины швов:
Принимаем lw=36 см.
Проверим опорное сечение на срез:
кН/cм2<Rs*gc=
=0,58*Ry*gc=0,58*33.5*1=19.43 кН/cм2.
Условие выполняется.
Узел –2:
Промежуточный узел представлен на рисунке 9.5. 
Рис. 9.5. Промежуточный узел фермы
Проверяем сварной стыковой шов соединения фасонки с верхним поясом. Усилие в стыке:
Ncт=Nb-3=915,8 кН.
Касательное напряжение:
, где
tw=0,95 см;
lw=l-2tw=84-2*0,95=82,1 см.
Нормальное краевое напряжение:
где
Р=Рп+Рсн=54,1+83,2=137,3 кН;
l=hвп-z0=20-3,44=16,56 см.
кН/cм2.
Условное приведенное напряжение:
<1,15*Rwy*gc=
=1,15*Ry*gc =1,15*24*1=27,6 кН/cм2.
Рассчитаем швы прикрепляющие раскос 2-3 к верхнему поясу фермы.
Примем kf=6 мм.
По обушку:
По перу:
Швы прикрепляющие опорный раскос к верхнему поясу фермы равны швам прикрепляющим опорный раскос к нижнему поясу фермы (см. узел-1).
Узел-3:
Выполним расчет монтажного соединения нижнего пояса, рис. 9.4.
Растягивающее усилие в стыке:
N=Nк-5+N5-7*cosa=1057,6-29,7*0,707=1036,6 кН.
Принимаем в качестве материала для фланца сталь С345, с Ry=300 МПа. Толщину фланца принимаем 30 мм. Соединение выполняем на высокопрочных болтах М30 из стали 40Х “селект” с Rbun=950 МПа, диаметр отверстий под болты 32 мм, dш=50 мм, площадь сечения болта по табл. 62 [3] Аbn=5,6 см2.
Расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта:
Rbh=0,7*Rbun=0,7*950=665 МПа.
Вычислим несущую способность болтов внутренней и наружной зон:
Рbh=gb*Rbh*Abn=0,9*66,5*5,6=335,1 кН.
gb- коэффициент, учитывающий релаксацию напряжений в болте.
Для внутренней зоны:
Nb,bn= Рbh=335,1 кН.
Для наружной зоны:
Nb,n= Nb,bn/K=335,1/1,8=186,1 кН, где
К – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки на высокопрочные болты.
Для внутренней зоны принимаем два болта nb=2.
Количество болтов для наружной зоны:
nn=
Принимаем nn=2.
Проверим размеры размещения болтов:
b1=60-8,5/2=55,75 мм>dш/2+kf+2мм=50/2+8+2=35 мм;
b1=55,75 мм<3,5d=3,5*30=105 мм;
а=70 мм>0,8 dш=0,8*50=40 мм;
b1=55,75 мм<a=70 мм<1,4 b1=1,4*55,75=78,05 мм;
а=70 мм>60 мм;
w=320/2=160 мм<4*b=4*( b1- kf )=4*(55,75-8)=191 мм, где
b1 – расстояние от грани пояса до оси болта;
а – расстояние от грани фланца до оси болта;
w – ширина фланца на один болт.
Условие размещения болтов соблюдается.
Выполняем проверку несущей способности фланцевого соединения.
Параметр жесткости болта:
где
a и b - коэффициенты, принимаемые по табл. 80 [9], в зависимости от отношения:
Принимаем a=0,388, b=0,257.
Изгибающий момент:
кН*см.
Вычисляемый параметр:
При m=2,2 и x=0,504 по табл. 81 [9] определяем параметр g=1,711.
Расчетное усилие на болт наружной зоны:
Полная несущая способность фланцевого стыка:
Nfl=nb*Nb,bn+nn*Nb,n=2*335,1+2*186,1=
=1042,4 кН>N=1036,6 кН.
Условие прочности выполнятся.
Проверяем соединение на сдвигающее усилие. Контактное усилие:
V=Rbh*Abn-1,2*Nb,n =66,5*5,6-1,2*186,1=149,1 кН.
Условная поперечная сила:
Qloc=0,1*m*N, где
m =0,42 – коэффициент трения, принимаемый по табл. 36* [3].
Qloc=0,1*0,42*1036,6=43,5 кН.
Проверяем условие:
Q=Qloc=43,5 кН<m*n*V=0,42*2*149=125,2 кН.
Условие выполняется.
Проверку прочности сварного соединения нижнего пояса сфланцем выполняем по двум сечениям.
По металлу шва:
а) для пояса:
где
см2.
Рf=sf*tf=9,2*1,28=11,8 кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.
кН/см2<bf*Rwf*gwf=
=16,2 кН/см2.
б) для стенки: 
Рw=sw*tw=7,7*0,85=6,6 кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.
кН/см2<bf*Rwf*gwf=16,2 кН/см2.
Прочность сварных швов обеспечена.
Проверка фланца на поверхностный отрыв в околошовной зоне.
а) для пояса:
кН/см2<*Rth*gwc=22,5 кН/см2, где
Rth=0,5Ru=0,5*450=225 МПа.
б) для стенки:
кН/см2<*Rth*gwc=22,5 кН/см2,
Условия прочности выполняются.
Поверяем прочность сварного стыкового шва соединения нижнего пояса с фасонкой.
Усилие в стыке:
Nст=N5-7*cosa=29,7*0,707=20,8 кН.
Касательное напряжение:
, где
lw=l-2tw=30-2*0,85=12,3 см.
Нормальное напряжение:
где е=hнп-z0=17,5-3,07=14,43 см.
Условное приведенное напряжение:
<1,15*Rwy*gc=
=1,15*0,85*Ry*gc =1,15*0,85*24*1=23,5 кН/cм2.
Прочность шва обеспечена.
Рассчитаем швы прикрепляющие раскос 5-7 к нижнему поясу фермы.
Примем kf=6 мм.
По обушку:
По перу:
Рассчитаем швы прикрепляющие стойку 7-14 к нижнему поясу фермы.
Примем kf=6 мм.
По обушку:
По перу:
Заключение
В данном курсовом проекте запроектирована поперечная рама промышленного здания на следующие нагрузки:
- постоянная: qп=18,048 кНм;
- снеговая: qсн=27,72 кНм;
- ветровая: qв1=3,12 кНм,
qв2=2,34 кНм,
Fв1=16,5 кН,
Fв2=12,4 кН;
- от мостовых кранов: Dmax=1329 кН,
Dmin=346,5 кН,
Mmax=664,5 кНм,
Mmin=173,25 кНм,
T=45,4 кН.
Колонна запроектирована ступенчатого типа. Верхняя часть представляет собой двутавр составленный из трёх листов: стенка – 300 x 12 мм, полки –
426 x 6 мм. Подкрановая ветвь сквозной части колонны выполнена из прокатного двутавра №50, наружная ветвь – швеллер состоящий из трёх листов:
520 x 8, 2 x 120 x 12.
Ферма трапециевидного очертания с уклоном i=1/12. Пояса выполнены из широкополочных тавров, решётка из сдвоенных
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.