Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

l_w) = 480 / (1,05 ∙ 0,5 ∙ 194) = 4,7 кН/см²;

– от узловой нагрузки

τ_wF = F/[β_zk_f ∙2(l₁+ l₂)] = 110 / [1,05 ∙ 0,5 ∙ 2 ∙ (9 + 41)] = 2,1 кН/см².

Суммарные напряжения



Прочность шва обеспечена с большим запасом.

Пример. 5.7. Рассчитать и запроектировать укрупнительный (монтажный) узел верхнего пояса фермы (рис. 5.7). Сечение верхнего пояса с усилием N_5-6 = – 1300 кН выполнено из 2∟160×160×14, сечение раскоса, примыкающего к узлу, – с усилием N_8-6 = – 75 кН из 2∟75×75×5.

Материал конструкций – сталь С255, имеющая расчетное сопротивление

R_у = 24 кН/см², нормативное R_un = 37 кН/см². В монтажных условиях применяется ручная сварка. Электроды для сварки стали С255 – Э42А. Расчетные сопротивления при расчете: по металлу шва R_wf= 18 кН/см²; по металлу границы сплавления R_wz= 0,45R_un = 0,45 ∙ 37 = 16,65 кН/см².

Коэффициент условий работы γ_c = 1,0; коэффициенты условий работы шва γ_wf = γ_wz = 1,0 (конструкция эксплуатируется при t > –40^оС). Коэффициенты глубины проплавления шва: β_f = 0,7 – для ручной сварки при расчете по металлу шва; β_z = 1,0 – при расчете по металлу границы сплавления.


Рис. 5.7. Укрупнительный узел верхнего пояса фермы (к примеру 5.7)

Сравниваем:β_fR_wf = 0,7 ∙ 18 = 12,6 кН/см² < β_zR_wz = 16,65 кН/см².

Расчет монтажных швов производим по металлу шва.

Стык осуществляется при помощи двух горизонтальных листовых накладок, перекрывающих полки поясных уголков, и двух вертикальных листовых накладок, перекрывающих фасонки смежных полуферм.

Горизонтальные накладки рассчитываются на часть усилия от равнодействующей усилий в поясе N_5-6 = – 1300 кН и раскосе N_8-6 = – 75 кН, приходящихся на обушки уголков:

N_нг = 1,2(N_5-6 + N_8-6cosβ) (1 – α) = 1,2 (1300 + 75 ∙ 0,7) (1 – 0,3) = 1136,1 кН,

где β = 46^о – угол между раскосом и поясом.

Требуемая площадь двух горизонтальных листовых накладок

А_нг =

---

N_нг/(R_уγ_с) = 1136,1 / (24 8∙ 1) = 47,34 см².

Принимая накладку шириной b_нг = b_уг + 20 = 160 + 20 = 180 мм, определяем толщину накладки:

t_нг = А_нг/(2b_нг) = 47,34 / (2 ∙ 18) = 1,32 см, принимаем t_нг = 14 мм.

Задавшись катетом шва k_f= 8 мм, определяем конструктивную длину сварного шва (Ш1), прикрепляющего одну горизонтальную накладку к поясному уголку по внешней стороне накладки (у пера уголка):

l_w = N_нг/(2 ∙ 2β_fk_fR_wfγ_wfγ_c) + 1 = 1136,1 / (2 ∙ 2 ∙ 0,8 ∙ 18 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 29,2 cм,

принимаем 300 мм.

Приняв максимальный катет шва k_f = t_н= 14 мм, определяем конструктивную длину шва (Ш2), прикрепляющего накладку к поясу с внутренней стороны накладки (по скосу):

l_w^׳ = 1136,1 / (2 ∙ 2 ∙ 1,4 ∙ 18 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,1 см, принимаем 170 мм.

Усилие для расчета вертикальных накладок определяется как часть усилия от равнодействующей усилий в поясе и раскосе, приходящихся на перья уголков:

N_нв = 1,2(N_5-6 + N_8-6cosβ)α = 1,2 (1300 + 75 ∙ 0,7) 0,3 = 486,9 кН.

На это усилие проверяется фасонка фермы толщиной t_ф= 14 мм и условной шириной b_ф = 2b_уг = 2 ∙ 160 = 320 мм:

σ = N_нв/(b_фt_ф) = 486,9 / (32 ∙ 1,4) = 10,87 кН/см² < R_yγ_c = 24 кН/см².

Размеры двух вертикальных накладок принимаются конструктивно: толщина t_нв= t_ф = 14 мм; длина l_нв = 2b_уг= 2 ∙ 160 = 320 мм, минимальная ширина b_нв = 2 ∙ 4d_о + 50 = 2 ∙ 4 ∙ 23 + 50 ≈ 250 мм, где d_о = 23 мм – диаметр отверстий под монтажные болты d= 20 мм.

Определяем катет сварных швов, прикрепляющих вертикальные накладки к фасонке (Ш3) с одной стороны стыка:

k_f = N_нв/(2β_fl_wR_wfγ_wfγ_c) = 486,9 / [2 ∙ 0,7 ∙ (32 – 1) ∙ 18 ∙ 1 ∙ 1] = 0,59 см,

принимаем k_f= 6 см = k_f,min при сварке более толстого листа t = 14 мм.

Рассчитываем прикрепление уголков раскоса к фасонке на усилие в элементе N_8-6 = – 75 кН. Приняв k_f,min = 5 мм, определяем конструктивную длину шва вдоль обушков:

l

---

_w,об = N_8-6(1 – α)/(2β_zk_fR_wzγ_wzγ_c) + 1 =

= 75 (1 – 0,3) / (2 ∙ 1,05 ∙ 0,5 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 4 см.

Производим прикрепление раскоса к фасонке конструктивными швами (Ш4) длиной 50 мм и толщиной k_f= 5 мм каждый.

Сварные швы для прикрепления поясных уголков к фасонке рассчитываем:

– по перьям уголков на усилие

N_п = 1,2N_5-6α = 1,2 ∙ 1300 ∙ 0,3 = 468 кН;

– по обушкам уголков на часть усилия в раскосе N_8-6, приходящуюся на обушки уголков раскоса:

N_об = 1,2N_8-6cosβ(1 – α) = 1,2 ∙ 75 ∙ 0,7 ∙ (1 – 0,3) = 44,1 кН.

Конструктивная длина швов вдоль перьев поясных уголков (Ш5)

l_w,п= N_п/(2β_zk_fR_wzγ_wzγ_c) + 1 = 468 / (2 ∙ 1,05 ∙ 0,8 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,7 см,

принимаем 180 мм.

Конструктивная длина швов вдоль обушков поясных уголков (Ш6)

l_w,об = N_об/(2β_zk_fR_wzγ_wzγ_c) + 1 = 44,1 / (2 ∙ 1,05 ∙ 0,5 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 3,5 см.

Привариваем фасонку к обушкам поясных уголков швами с k_f= 5 мм по всей ее длине.

5.2.7. Сопряжение фермы с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 5.8).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления F_R, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H₁ = M/h_о, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы N_p = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н₁, как и Н_р, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор-мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

---

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Узел сопряжения фермы с колонной

---

Рис. 5.9. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

N_max = N₁ = ,

где z– расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l₁ – расстояние между крайними болтами;

– сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ( );

n= 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление F_R передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5t_ф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (F_R= 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (t_фл= 8 – 10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (b_о = 160 – 200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н₁.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н₁.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления F_R и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

---