стальной каркас. КП МК Стальной каркас одноэтажного производственного здания ПЗ. Стальной каркас одноэтажного производственного здания
![]()
|
3.5. Расчет и конструирование узлов фермы3.5.1. Прикрепление раскосов и стоек к узловым фасонкамС ![]() Величина усилий Nn и Nоб определяется по формуле: Nn=*N/2; Nоб=(1-)*N/2, где: =z0/b (для равнобоких уголков приближенно можно принять =0,3) ; N - расчетное усилие. Рисунок 15. Узел крепления уголка к фасонке Требуемую длину сварных швов определяем из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва: ![]() ![]() где: Rwf=180 МПа - расчетное сопротивление углового шва из стали С245; f - коэффициент глубины проплавления. (для автоматической и полуавтоматической сварки электродной проволокой диаметром 1,4…2 мм: f=0,9 при kf=3…8 мм; f=0,8 при kf=9…12 мм; f=0,7 при kf=14…16 мм), kfоб, kfп - катеты швов соответственно по обушку и по перу: kfоб1,2*tmin, kfпtуг-, где tmin – толщина фасонки или полки уголка; tуг – толщина полки уголка, =1 мм для уголков с размерам до ∟90х7 включительно, =2 мм для уголков большего размера. Минимальная длина швов: l ![]() lwмин=40 мм. Расчет угловых сварных швов произведен в таблице 6. Таблица 6Расчет угловых сварных швов
Для уменьшения сварочных напряжений в фасонках принимают минимальное расстояние (см. рисунок 15): a=6*tф-20, где tф=12 мм – толщина фасонки. a=6*12-20=52 мм, принимаем кратно 5 мм в большую сторону, а=55 мм. Для плавной передачи усилий от стержня к фасонке угол между краями фасонки и уголка принят не менее 15. 3.5.2. Расчет и конструирование опорных узловВерхний опорный узел (рисунок 16). В опорном сечении фермы возникает отрицательный момент (-Mmax). Для расчета узла опорный момент заменяем парой сил H: H=I-MmaxI/h0, где: h0=3.1 м - плечо для двускатных ферм. H=765.8526/3.1=247.05 кН. Требуемую площадь болтов нормальной точности определяем по формуле: ΣAb=H/Rbt, где: Rbt - расчетное сопротивление болта на растяжение, принимаемое в зависимости от класса болта. Принимаем класс болтов 5.6 (Rbt=210 МПа). ΣAb=247.05/210=1176.4 мм2. Минимальное количество болтов: n=ΣAb/A, где А=303 мм2 - площадь сечения одного болта по нарезке резьбы болта с наружным диаметром dнар=22 мм. n=1176.4/303=3.9, принимаем n=4. Болты устанавливают симметрично относительно центра узла с соблюдением конструктивных требований, в результате определяется длина фланца. Толщину фланца определяем из условия прочности на изгиб, рассматривая его как балку с защемленными опорами пролетом b (а – длина фланца): ![]() tфл=(3*247.05*90*1000/(4*280*240))0,5=15.8 мм < tфлmin=16 мм, принимаем tфл=16 мм. Швы, прикрепляющие фасонку к фланцу, работают на срез. Так как длина швов известна, то при заданной толщине шва kf можно проверить прочность: ![]() или из условия прочности определить kf: ![]() kf≥247.05*103/(0.9*180*2*(280-10)=2.8 мм, принимаем kf=5 мм. Требуемая длина сварных швов из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва определена в таблице 6 для стержня В-1. ![]() Рисунок 16. Верхний опорный узелНижний опорный узел (рисунок 17). Толщину фланца нижнего опорного узла принимаем равной толщине фланца верхнего опорного узла: tфл=16 мм. Ширину фланца принимаем конструктивно: bфл=180 мм. Проверяем условие прочности торцевой поверхности на смятие: ![]() где Rр – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности с пригонкой по ГОСТ 27772-88, Rр=360 МПа; V=Vs+Vg=336.10 кН – опорная реакция фермы. σ=336.10*103/(180*16)=116.7 МПа < Rр=360 МПа. В швах, прикрепляющих фасонку к фланцу, возникают срезающие напряжения: – от опорной реакции вдоль шва: ![]() τwv=336.10*103/[2*(450-10)*0.9*6]=70.7 МПа; – от распора Н перпендикулярно шву: ![]() τwH=247.05*103/[2*(450-10)*0.9*6]=52.0 МПа; – от изгибающего момента вследствие эксцентричного действия силы H, создающей момент M=e*H: ![]() τwM=6*150*247.05*103/[2*(450-10)2*0.9*6]=106.3 МПа. Прочность швов при условном срезе проверяют по формуле: ![]() τef=[70.72+(52.0+106.3)2]0.5=173.4 МПа < Rwf=180 МПа - условие прочности выполняется. Для крепления фермы к колонне предусматривают болты нормальной точности, которые работают на растяжение. С целью унификации наружный диаметр болтов нижнего узла принимают, как и для верхнего - dнар=22 мм. Опорный столик передает опорную реакцию V на колонну. Из условия прочности сварных швов на срез при известном значении катета шва определяем длину столика: ![]() где 2/3 - учитывает возможный эксцентриситет приложения опорной реакции. lст=2/3*336.10*103/(0.9*10*180)+10=148.3 мм. Принимаем lст=160 мм. Ширину столика принимаем конструктивно: bs=bфл+(50…100) мм, bs=180+40=220 мм. ![]() Рисунок 17. Нижний опорный узел3.5.3. Расчет и конструирование узлов укрупнительного стыкаДля фермы пролетом 24 м рассчитывают два узла укрупнительного стыка – верхний и нижний. Стык поясов осуществляем с помощью листовых накладок. Размеры сечения горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми вертикальными и горизонтальными полками пояса. Верхний стык (рисунок 18). Площадь сечения горизонтальной листовой накладки: Aг.н=bг.н*tг.нbуг*tуг. Из конструктивных соображений имеем: bг.н=bуг-40+(20…30), bг.н=125-40+30=115 мм. Толщина накладки: tг.н≥bуг*tуг/bг.н, tг.н≥125*9/115=9.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем tг.н=10 мм, тогда Aг.н=115*10=1150 мм2. Длину сварных швов, прикрепляющих накладки к полкам уголков по одну сторону от узла, определяем по формуле: ![]() где: Nг.н=Aг.н*Rу=1150*240/103=276 кН, Rwf=180 МПа для сварки Св-08А. lwтр=276*103/(0,9*6*180)+20=304.0 мм. Полученный шов распределяем вдоль пера и по скосу (приблизительно 3:2). Усилие вертикальных полок уголков передается через сварной шов на фасонку, затем на вертикальную накладку. Расчет сварных швов прикрепления полок уголков к фасонке приведен в таблице 6. Высоту фасонки определим из условия ее равнопрочности с вертикальными полками уголков: Аф=hффакт*tф≥2*Ав.п=2*bуг*tуг, откуда высота фасонки: hффакт≥2*bуг*tуг/tф. hффакт≥2*125*9/12=187.5 мм, примем hффакт=272 мм, тогда Аффакт=272*12=3264 мм2. Проверим условие прочности фасонки: ![]() σ=-620.07/(2*1150+3264)=111.4 МПа < 240 МПа. Длину и толщину одной вертикальной накладки определяем из условия равнопрочности фасонки и накладки: lв н≥0,5*hффакт, tв н≥0.5*tф, lв н≥0,5*272=186.0 мм, примем lв н=200 мм, tв н≥0,5*12=6.0 мм, примем, для унификации tв н=6 мм. Катет шва прикрепления вертикальной накладки и фасонки определим из условия равнопрочности: 2*βf*kf*Rwf≥tн*Ry, откуда требуемый катет шва: βf*kf=tн*Ry/(2*Rwf), βf*kf=6*240/(2*180)=4 мм, примем kf=5 мм. ![]() Рисунок 18. Верхний укрупнительный стыкНижний стык (рисунок 19). Из конструктивных соображений имеем: bг.н=100-40+30=90 мм. Толщина накладки: tг.н≥100*7/90=7.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем tг.н=8 мм, тогда Aг.н=90*8=720 мм2. Nг.н=720*240/103=173 МПа. lwтр=173*103/(0,9*6*180)+20=233.3 мм. Расчет швов прикрепление вертикальных полок к фасонке см. таблицу 6. Высота фасонки: hффакт≥2*100*7/12=116.7 мм, примем hффакт=272 мм, тогда Аффакт=272*12=3264 мм2. Проверим условие прочности фасонки: ![]() σ=582.26/(2*720+3264)=123.8 МПа < 240 МПа. Определяем длину и толщину одной вертикальной накладки из условия равнопрочности фасонки и накладки: lв н≥0,5*hффакт=0,5*272=186.0 мм, примем lв н=200 мм, tв н≥0,5*tф=0,5*12=6.0 мм, примем tв н=6 мм. Требуемый катет шва: βf*kf=6*240/(2*180)=4 мм, примем kf=5 мм. ![]() Рисунок 19. Нижний укрупнительный стык |