Согласно табл. 34 СП 53-102 2004 при 0 < r £ 0,8 выбираем формулу для расчета коэффициента gn:

Так же при расчете на выносливость должно выполняться условие:

где Ru=480 МПа - расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению (табл.В.5 СП 53-102 2004);

-коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению;

Согласно Пункт 4* СНиП II-23-81 =1,3.

1,2∙108∙4,54≤480/1,3

588369 МПа, условие не выполнено. В формулу расчета на усталость подставим 369 МПа.

smax=Nmax/A1’2’=3044400/ 10000 = 304МПа;

304 /369= 0,82 £ 1, условие выносливости выполняется.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРЕПЛЕНИЯ РЕШЕТКИ К КОСЫНКЕ

Рассчитаем крепление раскоса 21’ к косынке (рис. 4). В качестве способа сварки выберем ручную дуговую сварку по ГОСТ 5264-80, выберем электроды Э50А ГОСТ 9467-75 (табл.Г.1 СП 53-102 2004) для группы 1.

Длину швов крепления уголков найдем из условия прочности углового шва:

t’=N/(k∙b∙lw)≤Rw,

где N – усилие в стержне (N=21’);

k – катет шва, принимаем из условия kmax=0,9t=0,9∙6=5,4 мм и kmin=4 мм. Принимаем k=5мм;

lw – длина шва;

b - коэффициент для нахождения расчетной высоты шва, принимаем для расчета по Ме шва bf=0,7 и для расчета по зоне сплавления bz=1;

Rw – расчетное сопротивление ме шва срезу, по металлу шва принимаем Rwf=215МПа (табл. Г.2 СП 53-102 2004), по металлу зоны сплавления Rwz=0,45∙Run=0,45*490=220 МПа.

Максимальная длина углового шва lmax=85*k*b=85*5*0,7=297 мм.

Минимальная длина шва Lmin=4k=4*5=20 мм, но не менее 40 мм.

Расчет по металлу шва:

Расчет по ме границы сплавления:

Принимаем длину шва 319 мм, и найдем длины фланговых швов. Так как центр тяжести сечения уголка находится не посередине ширины элемента, то шов, расположенный ближе к центру тяжести, воспринимает большую нагрузку, чем шов, расположенный дальше от центра тяжести (см рис. 3). Считается, что усилия, приходящиеся на швы, будут обратно пропорциональны расстояниям их от центра тяжести сечения и могут быть получены по формулам, подставив значения в которые значения b=63 мм и =17,8мм, найдем :

Рис. 4 - Крепление решетки к косынке

Принимаем

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КРЕПЛЕНИЯ КОСЫНКИ К ПОЯСУ

Требуется рассчитать крепление косынки к поясу в узле 1’. Примем толщину косынки 8 мм. Максимальное значение катета:

;

где –наименьшая толщина соединяемых элементов.

Минимальное значение катета определим по табл. 35 СП 53-102 2004:

k=4 мм, принимаем катет шва равным 8 мм.

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и поперечной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям:

1.По металлу шва

2.По границам зоны сплавления.

Рис. 5

SY=0 – следовательно усилия в раскосах должны быть разных знаков. SХ=0 – следовательно горизонтальные швы срезаются силой Т=N1cosa+N2cosa (формула 18.7, [2]),

где N1=01’, N2=21’, a=590.

Найдем усилие в стержне 01’: рассечем между узлами 0 и 1 (рис. 6), составим уравнение SY=0= –45Р – Q – 01’sina

Рис.6

01’= (–45Р – Q) / sina = (–45*4 – 30) / sin590= - 344993 H – знак “минус” для случая, когда вектор силы направлен в сторону, противоположную той, которая указана на рисунке 5.

Т=240235*cos59 + 344993 cos59 = 301414 Н

где - расчетная длина шва и N = Т.

Для первого случая (сечение по металлу шва):

Для второго случая (сечение по границам металла шва):

Максимальная длина углового шва lmax=85*k*b=85*8*0,7=476 мм.

Минимальная длина шва Lmin=4k=4*8=32 мм, но не менее 40 мм.

Принимаем длину шва 250 мм.

5.ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАРНЫХ СТЫКОВ

Произведем расчет стыкового соединения верхнего пояса (стык в стержне 1’2’). Соединение выполним при помощи накладок, изображенных на рисунке 7.

Из условия прочности на растяжение найдем толщину накладок d:

Ry ≥ N/A= 1’2’/(2(l2 + l3) d),

где l3= 400 мм , l2 = 160 мм – ширины боковой и верхней накладок; приняты из габаритов двутавра и условия беспрепятственного доступа и проведения сварки.

d≥ 1’2’/(2(l2 + l3) Ry) = 3044400/(2(400+160)345) = 7 мм, примем d = 8 мм. Зная толщину накладки, примем катет нахлесточного шва k = 8 мм. Примем сварку без разделки кромок, тип шва Н1.

Далее найдем требуемую длину швов:

lw ≥ N/(k∙b ∙Rw).

Расчет по металлу границы сплавления:

lw z≥ 3044400/(8∙1 ∙220) = 1729 мм.

Расчет по металлу шва:

lw f≥ 3044400/(8∙0,7 ∙215) = 2528 мм.

Примем общую длину швов 2530 мм.

Длину фланговых швов боковых и полочных накладок примем одинаковыми:

(l1 - 50)/2= (lw - 2(l2 + l3))/8 = (2530 - 2(160 + 400))/8 »176 мм, примем lф = 180 мм. Длины всех швов удовлетворяют условиям: минимальная длина шва Lmin=4k=4*8=32 мм, но не менее 40 мм и максимальная длина шва Lmax= 85k bf = 85∙0,7∙8 = 476 мм.

Размер нахлестки не должен быть меньше пяти толщин самого тонкого из свариваемых элементов:

Lнахл min = 5*8 = 40 мм. Полученный результат (180 мм) удовлетворяет этому условию