Расчет и конструирование узлов фермы

Предварительно выполняем расчет сварных швов, прикрепляющих раскосы и стойки решетки к фасонкам фермы. Для сварки узлов принимаем механизированную сварку в нижнем положении проволокой диаметром в углекислом газе.

Коэффициенты глубины проплавления и Расчетное сопротивление металла шва и зоны сплавления.

Коэффициенты условий работы шва.

Несущая способность швов определяется прочностью по границе сплавления, т.к.:

Прикреплять элементы решетки из уголков к фасонкам рекомендуется двумя фланговыми швами. Значения коэффициентов, учитывающих распределение усилия в элементе между швами по обушку и перу уголка, приведены в табл. 1.

Таблица 1 — Распределение усилий между швами по обушку и перу уголков

Тип сечения.	Обушок уголка,.	Перо уголка,.
0,7.	0,3.

Требуемые расчетные длины швов:

1. по обушку.

2. по перу.

Катетом шва следует задаваться, исходя из конструктивных ограничений:

• 1. по обушку
• 2. по перу

где минимальный катет шва (см. табл. 4.5 [1]);

наименьшая толщина соединяемых элементов;

принимается в зависимости от толщины полки уголка:

Расчётная длина шва должна удовлетворять условиям:

Конструктивная длина шва Полученные по расчету длины швов округляем в большую сторону до размера, кратного.

Если по расчёту длина шва меньше то принимаем.

Расчет швов выполняем в табличной форме (см. табл. 2.).

Таблица 2.6 — Расчет сварных швов

Конструирование узлов фермы выполняем путем вычерчивания их в масштабе. По полученным длинам швов крепления раскосов и стоек определяем размеры фасонки.

Стержни решетки не доводим до поясов на расстояние:

где толщина фасонки.

Окончательно принимаем.

Узел 1 (см. рис. 2).

Конструктивно принимаем ширину опорного фланца (из условия размещения болтов для крепления фермы к колонне). Тогда требуемая толщина фланца из условия смятия:

В нашем случае:

Опорная реакция фермы:

Из конструктивных соображений принимаем толщину фланца как толщину фасонки Выпускаем фланец за пределы фасонки на.

Крепление нижнего пояса к фасонке выполняем швами.

Требуемая конструктивная длина швов:

Конструируем узел, принимая конфигурацию фасонки с минимальным числом резов.

Фактическая длина швов будет больше, чем нужно по расчету.

Длина шва крепления фасонки к фланцу определяется конструкцией узла.

Проверяем опорную фасонку на срез:

Сварные швы прикрепляющие опорный фланец к фасонке, проверяем на срез от опорной реакции и внецентренно-приложенной вследствие не совпадения середины шва с осью нижнего пояса силы.

Эксцентриситет:

Расчетная длина швов:

Прочность металла по границе сплавления проверяем в наиболее напряженной точке на действие результирующих напряжений:

Рисунок 2 — Опорный узел фермы.

Опорный столик принимаем из листа толщиной шириной.

Его высота определяется длиной вертикальных швов прикрепляющих столик к колонне:

где коэффициент учитывает возможный эксцентриситет передачи нагрузки на столик.

Требуемая высота столика:

Окончательно принимаем.

В узле 1 отрыв фланца от колонны не возможен, так как при максимальном растяжении в стержне 4 (сочетание 1, 2, 7, 3, 6) усилие в опорном раскосе:

Тогда:

Поэтому принимаем конструктивно болты в количестве.

Узел 2 (см. рис. 3).

Принимаем катет швов, прикрепляющий верхний пояс к фасонке.

Требуемые конструктивные длины швов:

Для исключения эксцентриситетов узел конструируем таким образом, чтобы ось верхнего пояса фермы проходила через центр фланца и центр болтового поля.

Для крепления верхнего пояса фермы к колонне принимаем болты нормальной точности с расчетным сопротивлением на растяжение.

Из условия прочности болтов их суммарная площадь составляет:

Принимаем болта с.

Ширину фланца принимаем как в узле 1 — Расстояние между болтами из условия их размещения назначаем.

Конструктивно высоту фланца принимаем.

Усилие стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб.

Момент определяется как в защемленной балке пролетом.

Напряжение во фланце:

Тогда требуемая толщина фланца:

Окончательно принимаем.

Катет швов, прикрепляющих фланец к фасонке:

Принимаем.

Рисунок 3 — Опорный узел фермы.

Узел 4 (см. рис. 4).

Швы крепления пояса к фасонке рассчитываем на совместное действие продольных усилий в смежных панелях пояса и и узловой нагрузки.

Рассмотрим сочетание загружений рамы, дающие максимальные усилия в этих панелях: сочетание 1, 2, 4, 6, 8 при этом же сочетании:

Разница усилий:

сочетание 1, 2, 3, 6, 7 при этом же сочетании:

Разница усилий:

Расчетным является первое сочетание, где.

Узловая нагрузка:

По полученным при конструировании узла фасонки размерам длина швов крепления пояса составляет Принимаем.

Расчетная длина швов:

Поэтому в расчет включаем.

Напряжение в наиболее нагруженных швах по обушкам.

Дополнительные напряжения в узловых нагрузках:

где протяженность швов, передающих силу.

Результирующее напряжение:

Рисунок 4 — Промежуточный узел фермы.

Узел 6 (см. рис. 5).

Длина швов крепления пояса к фасонке составляет по обушку по перу.

Принимаем.

Их прочность не проверяем, так как эти швы передают то же усилие, что швы крепления стойки 10 к фасонке, длина которых меньше.

Рисунок 5- Промежуточный узел фермы.

Узел 7 (см. рис. 6).

Длина сварных швов крепления пояса к фасонке. Принимаем. Расчетная длина швов, в расчет включаем .

Сварные швы крепления пояса рассчитываем на совместное действие усилий. Расчетное сочетание 1,2,3,6,7.

.

Напряжения в наиболее загруженных швах по обушкам уголков:

Рисунок 6- Промежуточный узел фермы.

Узел 8 (см. рис. 7).

Швы крепления пояса к фасонке рассчитываем на совместное действие продольных усилий в смежных панелях пояса и и узловой нагрузки.

Рассмотрим сочетание загружений рамы, дающие максимальные усилия в этих панелях:

сочетание 1, 2, 4, 6, 8 при этом же сочетании:

Разница усилий:

сочетание 1, 2, 3, 6, 7 при этом же сочетании:

Разница усилий:

Расчетным является первое сочетание, где.

Узловая нагрузка:

По полученным при конструировании узла фасонки размерам длина швов крепления пояса составляет Принимаем.

Расчетная длина швов:

Поэтому в расчет включаем.

Напряжение в наиболее нагруженных швах по обушкам.

Дополнительные напряжения в узловых нагрузках:

где протяженность швов, передающих силу.

Результирующее напряжение:

Рисунок 7 — Промежуточный узел фермы.

Узел 9 (см. рис. 8).

Усилие в стыке передается через накладки, прикрепленные к полкам. Размеры сечения накладок подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками уголков пояса (125×10).

Принимаем сечение горизонтальных и вертикальных накладок.

В этом случае площади сечений накладок будут не менее площади полок уголков пояса. Прочность стыка проверяем по усилию:

Площадь сечения стыка определяем с учетом ослабления поперечного сечения каждой накладки одним отверстием диаметром тогда площадь нетто горизонтальной и вертикальной накладок:

Средние напряжения в накладках:

Крепление накладок к поясу осуществляем высокопрочными болтами ()из стали с (см. табл. 5.7 [1]).

Расчетное сопротивление болтов растяжению:

Для газопламенной обработки контактных поверхностей без консервации и контроля натяжения болтов по моменту закручивания принимаем коэффициент трения и коэффициент надежности.

Коэффициент условий работы в зависимости от количества болтов.

Тогда несущая способность одной плоскости трения одного высокопрочного болта:

Требуемое число высокопрочных болтов определяем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой:

Для прикрепления одной горизонтальной накладки при одной плоскости трения () число болтов по одну сторону от оси стыка:

Окончательно принимаем болтов.

Для прикрепления вертикальных накладок при ():

Окончательно принимаем болтов.

Так как площадь ослабленного сечения накладки:

то необходима проверка прочности ослабленного сечения:

где расчетная площадь сечения;

количество болтов в рассматриваемом сечении;

общее число болтов на накладке по одну сторону от оси стыка.

Сварные швы крепления фасонки к поясу принимаем конструктивно.

Рисунок 8 — Укрупнительный узел фермы.

Узел 10 (см. рис. 9).

Сечения накладок принимаем.

Площадь сечения одной накладки с учетом ослабления одним отверстием:

где при сочетании 1, 2.

Среднее напряжение в накладках:

Принимаем такие же болты, как в узле 9.

Усилие, воспринимаемое одной накладкой:

Требуемое число высокопрочных болтов для прикрепления одной горизонтальной накладки по одну сторону от оси стыка:

Окончательно принимаем болта.

Для прикрепления вертикальных накладок в узле требуется такое же число болтов.

Болты располагаются в один ряд.

Выполняем проверку прочности ослабленного сечения, так как:

Тогда:

Швы прикрепления фасонки к поясу принимаем конструктивно.

Рисунок 9 — Укрупнительный узел фермы.

Соединительные прокладки.

Для обеспечения совместной работы уголков их необходимо соединить прокладками.

Расстояние между прокладками должно быть не более для сжатых элементов и для растянутых элементов, где радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной плоскости прокладки. При этом в сжатых элементах ставится не менее двух прокладок.

Ширину прокладок принимаем равной длину — толщину — равной толщине фасонок.