Файл: Курсовой проект расчет и проектирование стропильной фермы Содержание Введение Исходные данные.rtf

σ=N / (φmin * A)= 50,783*104 / 0,530*2*1520=315 МПа
Перенапряжения составляют:
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-315) / 310]•* 100%=-1,5% < 5%
Что находится в пределах допустимого.

Подбор сечений сжатых элементов 3-13 и 6-18 произведем по формуле:
= 48,368*104 / 310*0,460=3320мм2=33,2см2
где φ = 460 коэффициент продольного изгиба найдем по таблице приняв λпр =100 и Ry=310 МПа, т.к предельная гибкость для сжатых элементов поясов и опорных стоек не должна превышать λпр=120.
Тогда =Атр / 2= 33,2 / 2=16,6 см2
По сортаменту подбираем профиль №11 с толщиной полки 7 мм. А=15,2см2 ,z0=2,96 см

Проверим гибкость стержня:
ix=0,3*h=0,3*11=3,3 см

=301/3,3=91
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,530

σ=N / (φmin * A)= 48,368*104 / 0,530*2*1520=300 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-300) / 310]•* 100%=3% < 5%
Что находится в пределах допустимого.

Подбор сечений сжатых элементов 2-11 и 7-20 произведем по формуле:
= 32,555*104 / 310*0,460=2283мм2=22,8см2
где φ = 460 коэффициент продольного изгиба найдем по таблице приняв λпр =100 и Ry=310 МПа, т.к предельная гибкость для сжатых элементов поясов и опорных стоек не должна превышать λпр=120.
Тогда =Атр / 2= 22,3 / 2=11,4 см2
По сортаменту подбираем профиль №10 с толщиной полки 6,5 мм. А=12,8см2 , z0=2,68 см

Проверим гибкость стержня:
ix=0,3*h=0,3*10=3,0 см

=301/3,0=100
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,460
σ=N / (φmin * A)= 32,555*104 / 0,460*2*1280=276 Мпа

Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-276) / 310]•* 100%=11% > 5%
Подобрать стандартный профиль по сортаменту более точно нельзя. Изготавливать нестандартный – нерационально.

Эксцетриситет при переходе от одного сечения к другому
е=(2,96-2,68)*100/10=2,8%< 5%
поэтому его можно не учитывать.

Стойки. Подбор сечений сжатых элементов 1-10 и 8-21 произведем по формуле:
= 42,180*104 / (310*0,460)=2445мм2=24,5см2
где φ = 460 коэффициент продольного изгиба найдем по таблице приняв λпр =100 и Ry=310 МПа, т.к предельная гибкость для сжатых элементов поясов и опорных стоек не должна превышать λпр=120.
Тогда =Атр / 2= 24,5 / 2=12,3 см2
По сортаменту подбираем профиль №10 с толщиной полки 8 мм.

А=15,6 см2

Проверим гибкость стержня:
ix=0,3*h=0,3*10=3,0 см

=300/3,0=100

Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,460
σ=N / (φmin * A)= 42,180*104 / 0,460*2*1560=294 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-294) / 310]•* 100%=5% > 5%
Что находится в пределах допустимого.

Подбор сечений сжатых элементов 11-12 и 19-20 произведем по формуле:
= 32,440*104 / (310*0,460)=2445мм2=22,75см2
где φ = 460 коэффициент продольного изгиба найдем по таблице приняв
λпр =100 и Ry=310 МПа,
т.к предельная гибкость для сжатых элементов поясов и опорных стоек не должна превышать λпр=120.
Тогда Атр / 2= 22,75 / 2=11,4 см2
По сортаменту подбираем профиль №10 с толщиной полки 7 мм.

А=13,8см2

Проверим гибкость стержня:

ix=0,3*h=0,3*10=3,0 см

=325/3,0=110
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,350
σ=N / (φmin * A)= 32,440*104 / 0,390*2*1380=301 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-301) / 310]•* 100%=3% > 5%
Что находится в пределах допустимого.

Подбор сечений сжатых элементов 13-14 и 17-18 произведем по формуле:
= 17,071*104 / (310*0,330)=1669мм2=16,7см2
где φ = 460 коэффициент продольного изгиба найдем по таблице приняв λпр =120 и Ry=310 МПа, т.к предельная гибкость для сжатых элементов поясов и опорных стоек не должна превышать λпр=120.
Тогда =Атр / 2= 16,7 / 2=8,4 см2
По сортаменту подбираем профиль №10 с толщиной полки 6,5 мм.

А=12,8см2

Проверим гибкость стержня:

ix=0,3*h=0,3*10=3,0 см

=350/3,0=116
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,390
σ=N / (φmin * A)= 17,071*104 / 0,390*2*1280=171 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-171) / 310]•* 100%=45% > 5%
Недогруз превышает допустимое значение. Однако, принять профиль меньшего сечения нельзя по условия предельной гибкости.

Подбор сечений сжатых элементов 15-16

Сечение стойки 15-16 назначим по условию предельной гибкости.

Проверим гибкость стержня из профилья №10: ix=0,3*h=0,3*10=3,0 см
=375/3,0=125,
что недопустимо.

Проверим гибкость стержня из профиля №11, с толщиной полки 7 мм, А=15,2 см:
ix=0,3*h=0,3*11=3,3 см

=375/3,3=114

Найдем напряжения в стержне при φmin=0,380
σ=N / (φmin * A)= 17,071*104 / 0,380*2*1520=147 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-147) / 310]•* 100%=52% > 5%
Нижний пояс. Подбор сечений наиболее нагруженных растянутых элементов 14-9 и 17-9 произведем по формуле:
= 48,200*104 / 310 = 1555мм2 = 15,6см2
При статических нагрузках предельная гибкость для растянутых элементов ферм и не должна превышать λпр=400.
Тогда =Атр / 2= 15,6 / 2=7,8 см2
По сортаменту подбираем профиль №7 с толщиной полки 6 мм. А=8,15см2, z0=1,94см

Проверим гибкость стержня:
ix=0,3*h=0,3*7=2,1 см

=300/2,1=142
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне

σ=N / 2* A= 48,200*104 / 2*815=295 МПа
Недонапряжения составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-295) / 310]•* 100%=4,8% < 5%
Что находится в пределах допустимого.

Подбор сечений растянутых элементов 12-9 и 19-9 произведем по формуле:
= 32,442*104 / 310 = 1046мм2 = 10,5см2
При статических нагрузках предельная гибкость для растянутых элементов ферм и не должна превышать λпр=400.
Тогда =Атр / 2= 10,5 / 2=5,3 см2
По сортаменту подбираем профиль №6,3 с толщиной полки 5 мм. А=6,13см2, z0=1,69см

Проверим гибкость стержня:
ix=0,3*h=0,3*6,3=1,89 см

=300/1,89=158
Условие λ ≤ λпр выполнено

Найдем напряжения в стержне
σ=N / (φmin * A)= 32,442*104 / 2*613=265 Мпа

Недонапряжение составляют
Δ σ=( R - σ)/ R =[(310-265) / 310]•* 100%=14,5% ˃ 5%
Для более точного подбора отсутствуют стандартные профили.

Эксцетриситет при переходе от одного сечения к другому
е =(1,94-1,69)*100/6,3=2,8%< 4%,
поэтому его можно не учитывать.

Сечения не загруженных 10-9 и 21-9 элементов примем конструктивно: уголок №45 с толщиной полки 3мм, А=2,65см.
Таблица 4

Подбор сечений (сталь 14Г2 Rу=310МПа)
Элемент	№ элемента	Nрасч, тс	А, см2	σ, МПа	λmax
стойки	1-10 8-21	-42,180	2х15,6	294	100
	11-12 19-20	-32,440	2х13,8	301	110
	13-14 17-18	-17,071	2х12,8	171	116
	15-16	-5,643	2х15,2	147	114
раскосы	10-11 20-21	45,881	2х7,39	310	189
	12-13 18-19	23,234	2х3,89	299	263
	14-15 16-17	3,703	2х2,65	70	341
пояс верхний	2-11 7-20	-32,555	2х12,8	276	100
	3-13 6-18	-48,368	2х15,2	300	91
	4-15 5-16	-50,787	2х15,2	315	91
пояс нижний	10-9 21-9	0	2х3,89	0	341
	12-9 19-9	32,442	2х6,13	265	158
	14-9 17-9	48,200	2х815	295	142

1.7 Проектирование узлов фермы
При проектировании узлов ферм следует соблюдать следующие общие правила:

- оси всех стержней узла должны пересекаться в одной точке - центре узла;

- запрещается крепить стержни в узле непосредственно друг к другу; необходимо применять промежуточные элементы;

- длину всех швов, передающих нагрузку в узлах, необходимо рассчитывать;

- расстояние от пояса фермы до любого другого стержня должно быть не менее 50 мм.

В данном проекте рекомендуется применять узлы с прокладками, примеры которых даны на рис. 6.

Проектирование узла начинаем с расчета необходимой длины швов по обушку и по перу присоединяемого уголка.

Если присоединяемый стержень состоит из двух уголков, то через каждый из них передается усилие Nl = N / 2, где N - расчетное усилие в стержне фермы. Необходимая доля этого усилия, которая должна передаваться через шов по перу и через шов по обушку, зависит от типа и положения уголка (см. табл.9 приложения I).

Катеты швов необходимо брать не менее 4 мм. Так как размеры косынок зависят от длины швов, то желательно брать катет побольше. Однако катет два по перу уголка нельзя брать более 0,8 толщины пера (положить шов большего катета нельзя из-за радиуса закругления пера), шов по обушку (и по торцу уголка) обычно берут того же катета, что и по перу.

Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать равным а = 6t -20 мм, но не более 80 мм, где t- - толщина фасонки, мм (cм. рис. 6. д).

Если катет шва по перу и по обушку принят одинаковый, то общая необходимая длина швов будет определяться по формуле
,
где Nl - расчетное усилие, приходящееся на один уголок (для парных уголков Ni= N /2), кН;

lш - расчетная длина швов, мм;

К. - катет шва, мм;

- расчетное сопротивление для шва при срезе ;

β - коэффициент проплавления, зависящий от способа сварки;

β - 0,7 - для ручной сварки;

β - 0,8 - для полуавтоматической сварки в СО2;

β - 1,0 - для автоматической сварки.

Расчетная длина швов по обушку и перу уголка пропорциональна усилиям, приходящимся на данный шов, и определяется как
lп = с (lш – lлоб)
от общей длины шва отнять длину любого шва (равной ширине полки уголка), где lлоб - длина шва по торцу уголка. Этот шов накладывается обязательно; его следует выводить на длину 20 мм; С - коэффициент, определяющий долю усилия, приходящуюся на данный шов (табл.2, прил.1).

Если катет шва по обушку больше, чем катет шва по перу, то расчет минимально необходимых длин этих швов производится раздельно по усилиям, приходящимся на эти швы. В любом случае фланговые швы должны быть не менее 40...50 мм.

Торцы уголков всех элементов фермы обрезаны перпендикулярно оси элемента. Допуск на длину ± 5 мм.

Выполним расчет длин сварных швов стержней узла А

Расчет длин швов стержней 14-15, 5-16 (парный уголок 110х7).

Определяем общую длину швов

где - =215 МПа для сварных швов выполненных электродами Э-50А

К=0,8*7=катет сварного шва

Найдем длину швов

lлоб=110 мм – конструктивно

lоб = 0,7*(301-110)+10=145 мм. где 10мм –конструктивная прибавка к расчетной длине фланговых швов.

lп = 0,3*(301-110)+10=70 мм.

Расчет длин швов стержня 15-16 (парный уголок 110х7)

Определяем общую длину швов

lлоб=110 мм – конструктивно

Т.к длину швов не принимают менее 40 мм, примем длину швов по обушку и по перу конструктивно в соответствии с размерами фасонки.

Выполним расчет длин сварных швов стержней узла Б

Расчет длин швов стержней 9-14, 9-17 (парный уголок 70х6).

Определяем общую длину швов

где - =215 МПа для сварных швов выполненных электродами Э-50А

К=0,8*7=катет сварного шва

Найдем длину швов

lлоб=110 мм – конструктивно
lоб = 0,7*(334-110)+10=170 мм.
где 10мм –конструктивная прибавка к расчетной длине фланговых швов.

И Т.Д. рассчитываем усилия в остальных узлах и элементах.