Расчет и конструирование узлов фермы.

При расчёте узлов фермы определяют размеры сварных швов и назначают габариты фасонок с таким расчётом, чтобы на них уместились все сварные швы стержней.

Исходные данные для расчёта:

Rwf = 180 МПа - расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу шва;

Run = 370 МПа - расчётное сопротивление стали по временному сопротивлению (для стали марки ВСт3пс6);

Rwz= 0,45∙Run = 0,45∙370 = 166,5 МПа…расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу границы сплавления;

γwf = 1 ,коэффициент условия работы сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу шва (при Ry< 580 МПа и климатических районах с t° > – 40);

γwz = 1, коэффициент условия работы сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу границы сплавления (при Ry < 580 МПа и климатических районах с t° > – 40);

При изготовлении фермы принимаем ручную сварку электродами Э42 и Э42А по ГОСТ 9467–75;

βf = 0,7, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу шва;

βz = 1, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу границы сплавления;

γc = 1, коэффициент условия работы конструкции;

βf ∙ Rwf = 0,7 ∙ 180 = 126 МПа

βz ∙ Rwz = 1 ∙ 166,5 = 126 МПа

Следовательно, расчёт будем вести по металлу шва. Так как сварка ручная то, наиболее эффективно принять катет шва равный 6мм или 8мм(Kf = 6мм, Kf = 8мм).

Расчёт опорного узла стропильной фермы.

В опорном узле сходятся стержни (элементы) 7, 1 и 24, 26. Рассчитаем прикрепление опорной раскоса 1,24 имеющего сечение 2 L 100х14 и расчётное усилие 649.72Кн, конструктивная длина швов(kf = 8 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления верхнего пояса ( элементы) 7, 26), сечением 2L 120х15 и N = - 625,03Кн, расчётная длина швов (kf = 8 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления опорного ребра к верхнему поясу о фасонке

N = - 301,5Кн, расчётная длина швов (kf = 8 мм):

Находим требуемую площадь сечения ребра по формуле

где Q-поперечная сила на опоре фермы (Q=301,5кН);

,

Где Run-временное сопротивление стали (для марки стали ВСт3пс6-1, Run=370МПа)

-коэффициент надежности по материалу, принимаемый по табл. 2*[СНиП II-23-81*]

Принимая ширину опорного ребра 250мм, получаем толщину ребра

, примем tp=20мм.

Рис.8.5 Опорный узел фермы

Расчет верхнего монтажного узла.

Монтажный стык испытывает сжимающие усилия. Фланцы выполняем из стали марки ВСт3пс6-1 толщиной 20мм. Стык верхнего монтажного узла рассчитываем на обычных болтах из конструктивных соображений. Принимаем 4 болта М20 класса прочности 5.6. Размещение болтов осуществляется при соблюдении конструктивных требований.

Усилие в стыке:

Определяем длину швов прикрепления уголков к фланцу:

Рис. 8.6 Монтажный стык верхнего пояса

Расчёт и конструирование монтажного стыка нижнего пояса.

Монтажный стык проектируем на высокопрочных болтах из стали марки 40Х "Селект", db=24 мм и dотв=27 мм в качестве накладки используем 2 L 120х15 – того же профиля, что и сечение нижнего пояса, с расчётным усилием N=768,80 Кн.

Исходные данные для расчёта:

db=24 мм.-диаметр болта;

dотв=33 мм.-диаметр отверстия под болт;

Abn=3,52 см2-площадь сечения болта нетто;

Rbun=110 кН/см2-наименьшее временное сопротивление стали болтов марки 40Х "Селект";

Rbh=0,7∙Rbun=0,7∙110=77 кН/см2 – расчётное сопротивление высокопрочных болтов растяжению;

µ=0,35-коэффициент трения, обработка соединяемых поверхностей производится стальными щетками;

γh=1,17-коэффициент надёжности при статической нагрузке и разности диаметров болта и отверстия δ=1…4 мм, способе регулирования натяжения болтов по углам поворота гайки;

γb=0,9-коэффициент условий работы соединения при количестве болтов 5…10;

k=2-количество поверхностей трения соединяемых элементов;

Условно делим усилие в стержне на 4 части (2 уголка = 4 полки) и расчитываем количество болтов на каждую полку.

Несущая способность одного высокопрочного болта:

Количество болтов на половине накладке:

Принимаем n = 2 шт, располагаем на каждой полке уголка в шахматном порядке.

Рис.8.7 Монтажный стык нижнего пояса.

Расчёт сварных швов крепления элементов решетки:

· Элементы 13, 19.

Рассчитаем прикрепление стойки имеющей сечение 2 L 56х4, расчётное усилие 72,90Кн и полураскоса имеющей сечение 2 L 50х6, расчётное усилие 75,38Кн. Конструктивная длина швов(kf = 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.

· Элемент 15.

Рассчитаем прикрепление раскоса имеющего сечение 2 L 90х10 и расчётное усилие 255,40Кн, конструктивная длина швов(kf = 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

· Элементы 18, 20, 21.

Рассчитаем прикрепление полураскоса и шпренгеля имеющих сечение 2 L 50х6 и max расчётным усилием 68,40Кн, конструктивная длина швов(kf = 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.