Указания по конструированию фермы

Расчетно-конструктивный раздел

Расчет и конструирование стропильной фермы

Материал фермы сталь С255 по ГОСТ 27772-88* с R_y = 240 МПа.

Ввиду симметричности фермы и приложенной нагрузки рассчитываем половину фермы.

 

Сбор нагрузок на ферму

Таблица 6.1 – Нагрузка от веса конструкций покрытия

Вид нагрузки	Нормативная, кПа	jf	Расчетная, кПа
Ограждающие элементы кровли
1. Рулонная кровля из двух слоев кровляэлласта.	0,06	1,3	0,078
2. Плита минераловатная (70мм)	0,09	1,3	0,117
3. Плита минераловатная (150мм)	0,23	1,3	0,299
4. Пароизоляция	0,1	1,3	0,130
5. Профнастил	0,11	1,05	0,065
Несущие элементы здания
6. Прогоны	0,1	1,1	0,105
7. Стропильная ферма длиной 12 м	0,3	1,05	0,315
8. Связи	0,05	1,05	0,0525
9. Кратковременная нагрузка	1,2	1,6	1,92

 

Нормативная нагрузка составит

к/Н.м.

Расчетная нагрузка при этом будет

  кН/м.

Рисунок – Расчетная схема фермы

 

 

Определим силы F_i, кН, в узлах фермы, причем силы F₁ и F₅ приложены к колоннам и в расчете не учитываются (рисунок 8.1):

 

                ,                                        (6.4)

где - длина панели, примыкающей к рассматриваемому узлу, м,

 кН/м² – вес фермы и связей на 1 м² горизонтальной проекции кровли,

  кН/м² – вес кровли,

 – угол наклона верхнего пояса к горизонту,

– расстояние между фермами.

кН;

 кН;

Определяем опорные реакции R_A и R_B, кН, по формуле:

                     ,                                                  (6.5)

 кН.

     Снеговая нагрузка

Расчетная нагрузка от снега, действующая на кровлю

                      ,                                      (6.6)

где m - коэффициент перехода от веса снега на земле к весу снега на покрытии , ;

– коэффициент перегрузки, g.

Определим силы F_i, кН, в узлах фермы, причем силы F₁ и F₅ приложены к колоннам и в расчете не учитываются:

                     ,                                   (6.7)

кН;

 кН;

Определяем опорные реакции  и , кН:

кН.

Рисунок – Варианты загружений фермы

 

 

В связи с тем, что усилия, возникающие в стержнях от рамных моментов и распора значительно меньше, усилий, возникающих в стержнях от постоянной и снеговой нагрузки, можно эти усилия не рассчитывать. Таким образом, в расчеты принимая только постоянную и снеговые нагрузки.

 

Определение усилий в стержнях фермы

Все усилия рассчитаны автоматически в программном обеспечении «Лира».

 

Рисунок 6.3 Определение усилий от постоянной нагрузки

	Усилия
№ сечен	N (кН)	My (кН*м)	Qz (кН)	№№ загруж
1	165.600	0.000	0.144	1 2
1	47.029	0.000	0.144	1
2	165.548	0.048	0.072	1 2
2	46.977	0.048	0.072	1
3	165.497	0.064	0.000	1 2
4	165.445	0.048	-0.072	1 2
4	46.874	0.048	-0.072	1
5	165.394	0.000	-0.144	1 2
5	46.823	0.000	-0.144	1
1	-145.239	0.000	0.151	1 2
1	-40.544	0.000	0.151	1
2	-145.173	0.058	0.076	1 2
2	-40.478	0.058	0.076	1
3	-145.106	0.077	0.000	1 2
4	-145.040	0.058	-0.076	1 2
4	-40.345	0.058	-0.076	1
5	-144.973	0.000	-0.151	1 2
5	-40.278	0.000	-0.151	1
1	24.055	0.000	0.146	1 3
1	-4.255	0.000	0.146	1 4
1	6.102	0.000	0.146	1
2	23.988	0.055	0.073	1 3
2	-4.321	0.055	0.073	1 4
2	6.036	0.055	0.073	1
3	23.922	0.073	0.000	1 3
3	-4.387	0.073	0.000	1 4
4	23.855	0.055	-0.073	1 3
4	-4.454	0.055	-0.073	1 4
4	5.903	0.055	-0.073	1
5	23.789	0.000	-0.146	1 3
5	-4.520	0.000	-0.146	1 4
5	5.837	0.000	-0.146	1
1	140.317	0.000	0.144	1 2
1	47.029	0.000	0.144	1
2	140.265	0.048	0.072	1 2
2	46.977	0.048	0.072	1
3	140.214	0.064	0.000	1 2
4	140.162	0.048	-0.072	1 2
4	46.874	0.048	-0.072	1
5	140.110	0.000	-0.144	1 2
5	46.823	0.000	-0.144	1
1	-122.915	0.000	0.151	1 2
1	-40.544	0.000	0.151	1
2	-122.848	0.058	0.076	1 2
2	-40.478	0.058	0.076	1
3	-122.782	0.077	0.000	1 2
4	-122.715	0.058	-0.076	1 2
4	-40.345	0.058	-0.076	1
5	-122.649	0.000	-0.151	1 2
5	-40.278	0.000	-0.151	1
1	24.268	0.000	0.146	1 2
1	-4.255	0.000	0.146	1 3
1	6.102	0.000	0.146	1
2	24.202	0.055	0.073	1 2
2	-4.321	0.055	0.073	1 3
2	6.036	0.055	0.073	1
3	24.135	0.073	0.000	1 2
3	-4.387	0.073	0.000	1 3
4	24.069	0.055	-0.073	1 2
4	-4.454	0.055	-0.073	1 3
4	5.903	0.055	-0.073	1
5	24.002	0.000	-0.146	1 2
5	-4.520	0.000	-0.146	1 3
5	5.837	0.000	-0.146	1
1	5.208	0.000	0.149	1 4
1	-20.589	0.000	0.149	1 3
1	-4.230	0.000	0.149	1
2	5.289	0.062	0.074	1 4
2	-20.508	0.062	0.074	1 3
2	-4.149	0.062	0.074	1
3	5.370	0.083	0.000	1 4
3	-20.427	0.083	0.000	1 3
4	5.451	0.062	-0.074	1 4
4	-20.346	0.062	-0.074	1 3
4	-3.987	0.062	-0.074	1
5	5.533	0.000	-0.149	1 4
5	-20.264	0.000	-0.149	1 3
5	-3.905	0.000	-0.149	1
1	5.208	0.000	0.149	1 3
1	-20.784	0.000	0.149	1 2
1	-4.230	0.000	0.149	1
2	5.289	0.062	0.074	1 3
2	-20.703	0.062	0.074	1 2
2	-4.149	0.062	0.074	1
3	5.370	0.083	0.000	1 3
3	-20.622	0.083	0.000	1 2
4	5.451	0.062	-0.074	1 3
4	-20.540	0.062	-0.074	1 2
4	-3.987	0.062	-0.074	1
5	5.533	0.000	-0.149	1 3
5	-20.459	0.000	-0.149	1 2
5	-3.905	0.000	-0.149	1
1	-114.544	0.000	0.295	1 2
1	-38.355	0.000	0.295	1
2	-114.530	0.165	0.147	1 2
2	-38.340	0.165	0.147	1
3	-114.515	0.220	0.000	1 2
4	-114.500	0.165	-0.147	1 2
4	-38.310	0.165	-0.147	1
5	-114.485	0.000	-0.295	1 2
5	-38.295	0.000	-0.295	1
1	-225.201	0.000	0.295	1 2
1	-73.307	0.000	0.295	1
2	-225.186	0.165	0.147	1 2
2	-73.292	0.165	0.147	1
3	-225.171	0.220	0.000	1 2
4	-225.156	0.165	-0.147	1 2
4	-73.262	0.165	-0.147	1
5	-225.141	0.000	-0.295	1 2
5	-73.247	0.000	-0.295	1
1	-242.162	0.000	0.295	1 2
1	-73.247	0.000	0.295	1
2	-242.177	0.165	0.147	1 2
2	-73.262	0.165	0.147	1
3	-242.192	0.220	0.000	1 2
4	-242.207	0.165	-0.147	1 2
4	-73.292	0.165	-0.147	1
5	-242.221	0.000	-0.295	1 2
5	-73.307	0.000	-0.295	1
1	-135.134	0.000	0.295	1 2
1	-38.295	0.000	0.295	1
2	-135.149	0.165	0.147	1 2
2	-38.310	0.165	0.147	1
3	-135.164	0.220	0.000	1 2
4	-135.179	0.165	-0.147	1 2
4	-38.340	0.165	-0.147	1
5	-135.194	0.000	-0.295	1 2
5	-38.355	0.000	-0.295	1
1	243.486	0.000	0.297	1 2
1	68.489	0.000	0.297	1
2	243.486	0.167	0.149	1 2
2	68.489	0.167	0.149	1
3	243.486	0.223	0.000	1 2
4	243.486	0.167	-0.149	1 2
4	68.489	0.167	-0.149	1
5	243.486	0.000	-0.297	1 2
5	68.489	0.000	-0.297	1
1	237.953	0.000	0.297	1 2
1	75.653	0.000	0.297	1
2	237.953	0.167	0.149	1 2
2	75.653	0.167	0.149	1
3	237.953	0.223	0.000	1 2
4	237.953	0.167	-0.149	1 2
4	75.653	0.167	-0.149	1
5	237.953	0.000	-0.297	1 2
5	75.653	0.000	-0.297	1
1	206.171	0.000	0.297	1 2
1	68.489	0.000	0.297	1
2	206.171	0.167	0.149	1 2
2	68.489	0.167	0.149	1
3	206.171	0.223	0.000	1 2
4	206.171	0.167	-0.149	1 2
4	68.489	0.167	-0.149	1
5	206.171	0.000	-0.297	1 2
5	68.489	0.000	-0.297	1

 

Рисунок 6.3 Определение усилий от снеговой нагрузки

	Усилия
№ сечен	N (кН)	Qz (кН)	№№ загруж
1	165.600	0.144	1 2
1	47.029	0.144	1
2	165.394	-0.144	1 2
2	46.823	-0.144	1
1	-145.239	0.151	1 2
1	-40.544	0.151	1
2	-144.973	-0.151	1 2
2	-40.278	-0.151	1
1	6.102	0.146	1
1	-3.267	0.146	1 2
2	5.837	-0.146	1
2	-3.533	-0.146	1 2
1	140.317	0.144	1 2
1	47.029	0.144	1
2	140.110	-0.144	1 2
2	46.823	-0.144	1
1	-122.915	0.151	1 2
1	-40.544	0.151	1
2	-122.649	-0.151	1 2
2	-40.278	-0.151	1
1	24.268	0.146	1 2
1	6.102	0.146	1
2	24.002	-0.146	1 2
2	5.837	-0.146	1
1	4.308	0.149	1 2
1	-4.230	0.149	1
2	4.633	-0.149	1 2
2	-3.905	-0.149	1
1	-20.784	0.149	1 2
1	-4.230	0.149	1
2	-20.459	-0.149	1 2
2	-3.905	-0.149	1
1	-114.544	0.295	1 2
1	-38.355	0.295	1
2	-114.485	-0.295	1 2
2	-38.295	-0.295	1
1	-225.201	0.295	1 2
1	-73.307	0.295	1
2	-225.141	-0.295	1 2
2	-73.247	-0.295	1
1	-242.162	0.295	1 2
1	-73.247	0.295	1
2	-242.221	-0.295	1 2
2	-73.307	-0.295	1
1	-135.134	0.295	1 2
1	-38.295	0.295	1
2	-135.194	-0.295	1 2
2	-38.355	-0.295	1
1	243.486	0.297	1 2
1	68.489	0.297	1
2	243.486	-0.297	1 2
2	68.489	-0.297	1
1	237.953	0.297	1 2
1	75.653	0.297	1
2	237.953	-0.297	1 2
2	75.653	-0.297	1
1	206.171	0.297	1 2
1	68.489	0.297	1
2	206.171	-0.297	1 2
2	68.489	-0.297	1

Подбор сечений стержней фермы

Расчетные длины стержней в плоскости фермы, где l - геометрические размеры стержня: поясов - ;

опорных раскосов и стоек: ;

прочих элементов: (в плоскости), (из плоскости).

Расчет сечений произведен автоматически в программе «Лира».

Все расчеты сводим в таблицу 6.3.

 

Таблица 6.3 - Расчет сечений стержней фермы

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие	Принятое сечение	Площадь, A. см².	Радиус инерции,см	Гибкость	[λ]	φmin	γc	Напряжение
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Верхний	9	-60,7	Гн 140 x5	7	7.73	38.81	138.9	0.90	0.95	156.3
	10	-143,9		12,1	3,36	36,12	148	0,86		113,66
	11	-143,9		15,66	8,12	35,10	114,8	0,88		198,16
	12	-60,7		12,33	4,55	39,56	112	0,91		184,76
Нижний	15	170,292	Гн 100 x5	39.38	3.87	143.4	400	0,82	0.95	220.7
	14	187,2		98.14	4.89	122.7	400	0,69		224.2
	13	170,292		109.2	6.2	96.77	400	0,78		226.8
Раскосы	1	118,8	Гн 80 x4	87.14	4.92	71.14	136.15	0.82	0.95	166.6
	2	-97,7		48.66	3.85.985412	100.145	400	0,55		214.3
	3	73,5		54.66	4.33	88.9	126.5	0.62		203
	4	118,8		18.76	2.47	155.9	400	0,69		220.2
	5	-97,7		18.76	2.4	75,12	126,5	0,89		221,3
	6	73,5		45,12	4,22	83,14	137,5	0,57		113,49
	7	68,6		47,66	3,56	99,85	400	0,79		179,96
	8	68,6		47,66	3,56	113,1	400	0,77		179,96

 

Расчет узлов фермы

При расчете узлов фермы определяем размеры сварных швов и назначаем габариты фасонок с таким расчетом, чтобы на них размещались все сварные швы стержней. Распределение действующего в стержне усилия принимается в зависимости от сечения стержня: если сечение состоит из двух равнополочных уголков то на обушок – 0,7N, на перо – 0,3N.

Задавшись толщиной сварного шва k_f, длину его на один уголок вычисляем по формуле (в сечении по металлу шва):

                                     (6.8)

При расчете по металлу границы сплавления формулы (6.8) имеют вид:

                                       (6.9)

где a₁ и a₂ – коэффициенты распределения усилий на обушок и перо соответственно.

В узлах, где к фасонке крепятся пояса длину швов рассчитывают на разность усилий в смежных панелях .

Для примера рассмотрим опорный узел 1, где сходятся стержни 9, 4. Сварка полуавтоматическая. Сварочная проволока СВ-08Г2С диаметром 1,4-2мм. Минимальный катет шва по конструктивным требованиям k_f,min = 6 мм. Параметры сварки:

а) по металлу шва:

R_wf = 0.55*490/1.25=215.6МПа, g_wf = 1, b_f = 0,9;

б) по металлу границы сплавления:

R_un = 370МПа, R_wz = 0,45 × R_un = 0,45 × 370 = 166,5МПа, g_wz = 1, b_z = 1,05.

Определяем минимальное из произведений:

МПа и МПа.

Следовательно, менее благоприятным расчетным случаем является расчет по металлу границы сплавления.

Расcчитаем прикрепление опорного раскоса 4, расчетное усилие N_1-2= 118,8 кН, сечение Гн80х4.

Принимаем катет шва у обушка k_wb = 12 мм, у пера k_wр = 8 мм; вычисляем длины швов:

см;

см.

Аналогично производим подбор остальных длин швов приварки стержней фермы. Расчеты сводим в таблицу 6.4.

Величина сварного шва должна быть в пределах

Где k_f,=4-12мм.

  k_f,max- максимальный катет шва, равный:

для шва по обушку k_f,max =1,2·t_уг;

для шва по перу k_f,max= t_уг-1, при t_уг≤6;

                        k_f,max= t_уг-2, при t_уг≥7;

Где t_уг- толщина прикрепляемого уголка.

Число различных по толщине швов на всю ферму не должно быть более четырёх.

Величина швов должна быть кратной 10мм. Минимальная длина шва принимается l_w,min=60мм

 

Таблица 6.4 - Расчет швов приварки стержней фермы

Узел фермы	№ стержня	Сечение	Расчетное усилие кН	Шов по обушку			Шов по перу
				Nоб, кН	kf	lw	Nпер, кН	kw	lw
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
11	9	140x5	-60,7	-835.46	12	18	-358.06	8	9
	4	80x4	118,8	608.39	10	16	260.74	6	9
32	5	80x4	-97,7	-1178.45	12	16	-505.05	8	6
	15	100x5	170,92	730.04	10	16	312.87	8	6
3 3	10	140x5	-143,9	-166.22	10	14	-71.24	6	9
	6	80x4	73,5	-1178.45	12	16	-505.05	8	8
34	14	100x5	187,2	-483.13	12	21	-207.05	8	9
	8	80x4	68,6	1540.74	12	15	660.31	8	6

Указания по конструированию фермы

Осевые линии стержней должны в узлах пересекаться в одной точке - центре узла. Смещение осей поясов фермы при изменении сечения допускается не учитывать, если оно не превышает 1,5% от высоты пояса.

Расстояние между краями элементов решетки и пояса в узлах фермы следует принимать не менее а = 6 × t – 20мм, но не более 80мм (здесь t - толщина фасонки, мм).

Для обеспечения совместной работы составных стержней фермы на участках между узлами дополнительно ставят соединительные прокладки на расстояниях: в сжатых элементах - через 40×i и в растянутых элементах - через 80 × i друг от друга по 2-3 на элементе (где i - радиус инерции уголка относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок). Ширина прокладок 60 - 100мм.

Фасонки принимаем толщиной t = 16мм. Размеры фасонок принимаем из условий размещения сварных швов. Сварные швы, прикрепляющие элементы фермы к фасонкам следует выводить на торец элемента на длину 20мм. Расчетную длину швов для крепления пояса к фасонки принимаем на 10 – 20мм меньше длины фасонки. 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!