Расчет узлов сварных швов фасонок производится по формуле

На подкрановой балке, выполненной в виде симметричного двутавра со сплошной конструкцией из швеллера и листа, расположены четыре катка мостового крана грузоподъемностью до 500 кН Как определить наибольшие усилия в балке от вертикального и горизонтального давления катков крана (М, Мт, Q )? Изобразите поперечное сечение балки с тормозной конструкцией и эпюры, нормальных напряжений от вертикального давления катков крана и горизонтального момента от тормозных сил. В какой точке сечения будут нормальные наибольшие напряжения сжатия?

Для максимальной поперечной силы:          Для максимального момента:

Подкрановые конструкции рассчитывают на нагрузки от сближенных кранов наибольшей грузоподъемности приближенных к одному из рядов колонн. Расчетные значения вертикальных и горизонтальных сил определяют: FH = k 1 nncFHk ; Тн= k 2 n nc THk , где k= 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке; nc= 0,95 - коэффициент сочетания ; Fk = 1×1,1×0,95× F =522.5;  Тн =1×1,1×0,95×0,1× F =52.25,  где THk =0,1 FHk =0,1 F =52.25 Т.к. нагрузка подвижна, то сначала нужно найти положение, при котором усилие в балке = max. Наибольший изгибающий момент в разрезной балке, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равноудалены от середины пролета балки, при этом Мmax находится под силой, ближайшей к середине пролета балки (правило Винклера). Погрешность не превышает 1-2%. Наибольшая поперечная сила Q max в разрезной балке будет при таком положении нагрузки, когда из сил находится непосредственно у опоры, а остальные расположены как можно ближе к этой опоре: А – сечение балки и эпюры нормальных напряжений в тонкостенном стержне Б – эпюра напряжений в условной расчетной схеме т. А– максимальные сжим напряжений

Расчетные значения изгибающего момента и поперечных сил              М_х = a М _max ;       

Q _x = a Q _max , где a- коэффициент, учитывающий собственный вес балки (при L= 6м, a= 1,03).Расчетные значения М_у = М _max (Т_н/ F _н ). Под действием вертикальных и горизонтальных напряжений подкрановая балка и тормозная конструкция работает как единый тонкостенный стержень на косой изгиб с кручением и нормальных напряжений определяется по формуле: s =(М_хо/ J_xo )У_о + (М_уо/ J _{у o} )х_о + В/J_ш

Т.к. линия действия усилий проходит вблизи центра изгиба, влияние кручения невелико, поэтому при расчете балок используется приблизительный подход. Условно принимается, что вертикальная нагрузка воспринимается только сечением подкрановой балки, а горизонтальная только тормозной балкой, в состав сечения которой входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и окаймляющий его элемент.

Таким образом, верхний пояс работает как на вертикальную, так и горизонтальную нагрузку и максимальные напряжения в т. А можно определить по формуле:

s _в = М_х / W_x^a + M_y / W_y^a £ R_y – сжатие.

В нижнем поясе s _n = М_х / W_x^a £ R_x – растяжение.

W_x^a - момент сопротивления верхнего пояса; W_нп^a момент нижнего пояса W_y^a = J_y/n – момент сопротивления тормозной балки для крайней точки верхнего пояса (А), при отсутствии тормозных конструкций 0 момент сопротивления верхнего пояса относительно вертикальной балки.

Стропильная ферма с сечениями из парных уголков производственного здания жестко соединена с колонной каркаса. Покажите конструкцию узла с опорным столиком и фланцевым соединением. Какие проверки прочности и как необходимо выполнить в сопряжении для обеспечения его работоспособности?

Швы крепления фланца к фасонке воспринимают опорную реакцию фермы F_ф и внецентренно приложенную силу H (центр шва не совпадает с осью нижнего пояса). Под действием этих усилий угловые швы работают на срез в двух направлениях. (рис. 13.17) Прочность соединения по металлу шва проверяется в точке действия наибольших результирующих напряжений (т. А) по формуле:

Расчет узла включает расчет сварных швов прикрепляющих фасонки к уголкам ферм, расчет опорного ребра фермы на смятие и расчет длины швов столика фермы.

 

 

 

Расчет узлов сварных швов фасонок производится по формуле

 

Опорный столик рассчитывают на восприятие опорной реакции фермы V_оп

- длина шва опорного столика

Такой узел является жестким, воспринимающим моменты.
10. Перекрытие рабочей площадки представляет собой балочную клетку нормального типа с размерами 6 x 12 м. Балки настила установлены с шагом 1,2 м. На перекрытие действует полезная нормативная нагрузка «р» КПа. Изобразите схему балочной клетки, и узел сопряжения балок в одном уровне, опишите порядок расчета балки настила и узла сопряжения.

Порядок расчета:

1Выбирают тип балочной клетки:

Нормальный тип (по заданию)

а) упрощенный, когда балки настила (БН) опираются на стены б) нормальный, когда БН опираются на главные балки (ГБ) в) усложненный, когда БН на второстепенные балки (ВБ), а те в свою очередь на ГБ.

2Определяем тип сопряжения балок:

а) поэтажное

б) в одном уровне

в)

 

3Выбираем тип настила (стальной лист, ж.б. плиты и т.п.) и, исходя из выбора типа и нагрузки, действующей на клетку, определяем шаг БН

4.Определяют силу Н, на действие которой надо проверить сварные швы Н=nπ2/4[f/l]2E1t, где n-коэффициент перегрузки для нагрузки, действующей по настилу Натяжение шва: Kш=H/βшlшRусвγ

 

5.Далее проводим подбор сечения БН по формулам для изгибаемых элементов W = M_max / Rγ .

6.Производим проверку на касательные напряжения τ= QS / It _ст ≤ R_s γ.

7.Проверяем на устойчивость M / φ_δWc ≤ Ry , где Wc-момент сопротивления сжатого пояса. Делаем проверку балок настила на жесткость по формуле:

f / l ≤ [ f / l ], где f =(5/384)*( ql ⁴ / EI ).

8. Далее проверяем по этим же формулам главные балки, исходя из принятого их шага.

11. Нарисуйте конструктивную схему вертикального цилиндрического резервуара высотой 12м, емкостью 3000 м² для хранения нефти с объемной плотностью 0.9 г/см³. Определите из стали С255 ( Rу=240МПа) толщину стенки резервуара по прочности на глубине 9м. Как проверяют устойчивость стенки резервуара, и от каких нагрузок?

Стенка корпуса является несущим элементом резервуара и рассчитывается по методу предельных состояний в соответствии с требованиями СНиП II-23-81. Стенку резервуара рассчитывают как цилиндрическую оболочку, работающую на растяжение от действия гидростатического давления жидкости и избыточного давления газа. Толщина стенки на глубине h : , где n1=1,1– коэффициент перегрузки для гидростатического давления, n2=1,2 - коэффициент перегрузки для избыточного давления в паровоздушной смеси,

γж= 0,9 г/см³ = 0,9*10^-3 кг/см³ - объемный вес жидкости,

Ри – избыточное давление,

r – радиус резервуара,

Rу = 240 МПа = 2400 кг/см² – расчетное сопротивление стали,

γ =0,8 – коэффициент условий работы при расчете на прочность.

Без учета избыточного давления:

 - объем резервуара равный 3000 м², Н=12 м – высота резервуара.

Верхние пояса стенок корпуса резервуара в результате расчета на прочность имеют сравнительно небольшую толщину, поэтому необходимо проверять их на устойчивость при определенных сочетаниях нагрузок: вес покрытия и стенки с установленным технологическим оборудованием и теплоизоляцией, снеговая и ветровая нагрузки, избыточное давление и вакуум.

, где σ1,σ2 – сжимающие напряжения в стенке резервуару от продольных и поперечных нагрузок соответственно,

σ_cr,1, σ_cr,2 – критические напряжения потери устойчивости от продольных и поперечных нагрузок соответственно.

12. Разработайте схему расположения прогонов и связей по верхним поясам стропильных ферм однопролетного одноэтажного производственного здания с размерами в плане 24х72м, если шаг ферм 6м, а шаг рам 12м. Нарисуйте расчетную схему фермы из парных уголков. Как най­ти усилие в верхнем поясе фермы и подобрать его рациональное сечение при покрытии по прогонам?

Схема расположения связей по верхним поясам стропильных ферм

	Расчетная схема фермы

В расчетной схеме принимают, что стержневые элементы соединены с помощью идеального шарнира. Равномерно распределенная нагрузка передается на верхний пояс фермы через погоны в виде сосредоточенных сил . Реакции опор:

Статический расчет фермы выполняют методами строительной механики (метод вырезания узлов, метод сечений) или с помощью специальных программ на ЭВМ. Учитывая наиболее невыгодные сочетания нагрузок, определяют усилия во всех элементах верхнего пояса фермы. В целях унификации все стержни верхнего пояса подбираются одинакового сечения по наибольшему усилию.

Найдем усилие в одной из панелей методом вырезания узлов:

Верхний пояс, как правило, сжат.

где:

N- усилие в наиболее нагруженной панели верхнего пояса, задаются , g_c = 0,9- коэффициент условий работы ,

R_y– расчетное сопротивление стали.

Производят проверку устойчивости:

; ; lefy =2 d, т.к.покрытие по прогонам l_efx = d , l_efy , l_efx - расчетные длины панели верхнего пояса; d- геометрическая длина панели верхнего пояса. Проверка по предельной гибкости:

 ; -  уровень нагруженности элемента.

13. Центрально сжатая сквозная колонна длиной 12м с шарнирными креплениями по концам выполнена из широкополочных двутавров №40Б1 (А= 61,25см² , ix =16,03см iy =3,42см), соединенных между собой планками. Нарисуйте расчетную схему колонны и проверьте ее устойчивость относительно материальной оси, если сталь С245 ( R у=240МПа ), а нормальная сила N =2000кН? Чему равно наибольшее расстояние между планками? Какие проверки необходи­ мо сделать для обеспечения работоспособности планок?

Расчетная схема колонны	Сечение колонны с планками

Проверка устойчивости относительно материальной оси:

, где: N= 2000кН - расчетное усилие, А=61,25см²  - площадь одного двутавра, R_y= 240 МПа = 24 кН/см² -расчетное сопротивление стали, g_c = 1- коэффициент условий работы φ_х находим из гибкости:

( l₀= H – расчетная длина колонны при шарнирном закреплении по концам, i_х = 16,03см - радиус инерции относительно оси х) φ_х = 0,721

 

Условие устойчивости выполняется.

 

Расчет планок. Расстояние между планками определяется принятой гибкостью ветви (принимаем λ₁ =30) и радиусом инерции ветви. Расчетная длина ветви:  Тогда принимаем максимальное расстояние между планками в свету: d= 93см. Расчет планок состоит в проверке их сечения и расчете прикрепле­ния их к ветвям. Планки работают на изгиб от действия перерезываю­щей силы <2пл, величина которой определяется из условия равновесия вырезанного узла колонны  отсюда  где Q_пл-поперечная сила, приходящаяся на систему планок, расположенных в одной плоскости, равная при двух системах планок половине поперечной силы стержня колонны, вычисленной по табл. или по формуле Q_пл=Q_усл/2,  l_в-расстояние между осями планок, b₀-расстояние между ветвями в осях. Высоту планки h_пл обычно определяют из условия ее прикрепления. Учитывая, что вывод формулы приведенной гибкости основан на наличии жестких планок, ширину планок не следует принимать слишком малой, обычно эта ширина устанавливается в пределах (0,5-0,75) b , где b— ширина колонны. Толщина планок берется конструктивно от 6 до 10 мм в пределах (1/10—1/15) h_пл  В месте прикрепления планок действуют поперечная сила F _пл и из­гибающий момент М_пл, равный

 

 

 

В сварных колоннах планки прикрепляют к ветвям внахлестку и приваривают угловыми швами, причем планки обычно заводят на ветви на 20—30 мм (рис. 8.14, а).

Прочность углового шва определяют по равнодействующему напря­жению от момента инерции и поперечной силы (рис. 8.14, в)

 

где —напряжение в шве от изгибающего момента; —напряжение

в шве от поперечной силы; — расчетное сопротивление срезу угловых швов.

Затем определяют момент сопротивления шва и площадь шва

14. Одноэтажное, однопролетное промышленное здание с мостовым краном грузоподъемностью 50тс имеет размеры в плане 30х84м. Отметка головки рельса - 12м шаг рам -6м. Начертите схему вертикальных связей по колоннам здания. На схеме покажите, как передается сила продольного торможения крана с подкрановой балки на фундамент. Как назначить сечение связей?

Система связей между колоннами обеспечивает во время эксплуата­ции и монтажа геометрическую неизменяемость каркаса и его несущую способность в продольном направлении (воспринимая при этом неко­торые нагрузки), а также устойчивость колонн из плоскости попереч­ных рам.

Для выполнения этих функций необходимы хотя бы один жесткий диск по длине температурного блока и система продольных элементов, прикрепляющих колонны, не входящие в жесткий диск к последнему. В жесткие диски включены 2 колонны, подкрановая балка, горизонтальные распорки и решетка, обеспечивающая при шарнирном соединении всех элементов диска геометрическую неизменяемость. Решетка чаще проектируется крестовой, элементы которой работают на растяжение при любом направлении сил, передаваемых на диск.

Расстояние от торца здания до оси ближайшей вертикальной связи- 45м, что не превышает минимального = 50м (для неотапливаемых зданий, эксплуатируемых при зимних температурах -40 до -65С).

Верхние торцовые связи делают в виде крестов. Это целесообразно с точки зрения монтажных условий и однотипности решений.

Назначение сечений связей.

При большой длине элементов связи, воспринимающих небольшие усилия, связи рассчитываются по предельной гибкости[λ]:

 , i – радиус инерции искомого сечения,             l_ef – расчетная длина связи.

 [λ] для сжатых элементов связей ниже подкрановой балки равна 210—60 α, где

- уровень нагруженности элемента (от­ношение фактического усилия в элементе связей к его несущей способ­ности); 

выше — 200; для растянутых — соответственно 200 и 300.

 

15. Центрально сжатая колонна из двутавра №30К1 (А= 108см² , ix=12,95см iy =7,5см) длиной 7м имеет шарнирное крепление по концам и изготовлена из стали С235 ( Rу=230МПа). Нарисуйте расчетную схему колонны, определите ее несущую способность и разработайте конст­руктивное решение базы колонны с траверсами Как назначить размеры элементов базы ка­ково назначение плиты базы?

Расчетная схема колонны

Напряжение сжатия в колонне:   , тогда несущая       способность: А=108см2  - площадь двутавра, Ry= 230 МПа = 23 кН/см2 -расчетное сопротивление стали, gc = 1- коэффициент условий работы φmin находим из гибкости:

(l₀= H – расчетная длина колонны при шарнирном закреплении по концам, i_х = 16,03см - радиус инерции относительно оси х)

φmin = 0,595

База колонны.

Конструкция базы должна отвечать принятому в расчетной схеме колонны способу сопряжения ее с основанием.

При сравнительно небольших расчетных усилиях в колоннах чаще применяются базы с траверсами. Траверса воспринимает нагрузку от стержня колонны и передает ее на опорную плиту. В легких колоннах, роль траверсы могут выполнять консольные ребра, приваренные к стержню колонны и к опорной плите.

При шарнирном сопряжении колонны с фундаментом, анкерные болты ставятся лишь для фиксации проектного положения колонны и закрепления ее в процессе монтажа. Анкеры в этом случае прикрепляются непосредственно к опорной плите базы; благодаря гибкости плиты, обеспечивается необходимая податливость сопряжения при действии случайных моментов.

Расчет и конструктивное оформление базы с траверсами.

После выбора типа базы расчетом устанавливают размеры опорной плиты в плане и ее толщину. Требуемая площадь плиты

Плита работает как пластинка на упругом основании, воспринима­ющая давление от ветвей траверсы и ребер. Плиту рассчитывают как пластину, нагруженную снизу равномерно распределенным давлением фундамента и опертую на элементы сечения стержня и базы колонны (ветви траверсы, диафрагмы, ребра и т. п.).

при опирании на три канта:

M=βqa²₁, где q-расчетное давление на 1 см² плиты, равное напряжению на фундамент; β-коэф., зависящий от отношения закрепленной стороны пластинки b₁ к свободной а_1.

Изгибающий момент на консольном участке плиты определяется по формуле:

По наибольшему из найденных для различных участков плиты из­гибающих моментов определяется момент сопротивления плиты шири­ной 1 см  а по нему требуемая толщина плиты

Усилие стержня колонны передается на траверсу через сварные швы, длина которых и определяет высоту траверсы.

Если ветви траверсы прикрепляются к стержню колонн четырьмя швами, то получить требуемую высоту траверсы можно по формуле

Прикрепление консольных ребер к стержню колонны рассчитывается на момент и поперечную силу.

Момент в плоскости прикрепления

 

Где c_к ширина грузовой площади; l_к — вылет консоли.

 Поперечная сила в прикреплении консоли 

Если ребра крепят к стержню колонны угловыми швами, швы проверяют по равнодействующей напряжений от изгиба и поперечной силы

А если стыковыми швами — по при­веденным напряжениям

16. Центрально сжатая сквозная колона Н=10м, из двух швеллеров №20 (А=23,4см², i_х=8,7см, i_y=2,2см, I_y=113 см⁴), соединенных на планках. Нарисовать расчетную схему колоны, определить расстояние м/у центрами тяжести ветвей, разработайте конструктивное решение базы колоны с траверсами. Как назначить размеры элементов базы (длину, ширину и толщину плиты, толщину и высоту траверс)?

 

- расчетная схема: (m=1)

найдем b а) =1000/8,07=123,9 б) , где - приведенная гибкость составного сквозного стержня, относительно свободной оси, проходящей через центр тяжести составного сечения. l1=30-35, но не более 40 – гибкость 1-ой ветви. в) определив ly найдем =1000/120=8,3 см. Расстояние м/у ветвями, которое связано с радиусом инерции отношением =8,3/0,44=19 см,

где - коэффициент, зависящий от типа сечения ветвей =0,44

=19-2*2,07=218,6 , где - см. сортамент

Расчет базы производится по формулам:

Плита: B= b_р+t_тр+2с, с=60..120, t_тр=10..16

       L=A_пл/В

Плита:                 Анкерные болты ставятся конструктивно d=20мм. Высота траверсы : , где

 

17. Покрытие здания выполнено по типовым стропильным фермам пролетом 18 м с восходящим опорным раскосом из парных уголков. В каждом узле верхнего пояса фермы приложена сосредоточенная сила F=40 кН. Нарисуйте расч. схему фермы и определите усилие в опорном раскосе. Как подобрать сечение раскоса рациональное по расходу металла? Как назначить размеры сварных швов, прикрепляющих раскос к фасонке?

 

Определяем опорные реакции из уравнения равновесия системы (ΣХ= 0): RA = RB = (F1 + F2 + F3 + F4 + F5) / 2 = 40 × 5 / 2 = 100 кН ∟α = 45о, Σ Fy = 0 – сумма проекций на ось у равно нулю – S1-9 + RA – cosα × S2-9 = 0 – 40 + 100 – 0.707 × S2-9 = 0 60 = 0.707 × S2-9 , S2-9 = 60 / 0.707 , S2-9 = 84.87 кН – усилие в опорном раскосе

Рациональное сечение – это такое сечение, фактическая площадь которого равна требуемой площади.

Для растянутого раскоса: Атр = N / (R_у×γ_c) , где N – усилие в растянутом раскосе; γ_c – коэффициент условия работ; R_у – расчетное сопротивление

Для сжатого раскоса: Атр = N / (φ×R×γ_c)

φ = f (λ, R_у) – коэффициент продольного изгиба; λ – гибкость элемента,

λ = l ₀ /i , i - радиус инерции сечения, принимается по сортаменту

l ₀ – расчетная длинна стержня, l ₀ = μ×l , где l – геометрическая длинна стержня, μ – коэффициент приведения длинны, зависящий от формы закрепления концов стержня.

Схема закрепления и вид нагрузки
μ	1,0	0,7	0,5	2,0	1,0	2,0

Для опорных раскосов расчетная длина равна геометрической в плоскости фермы и из плоскости фермы.

l ₀ = l_x = l_y = l

Для одинаковой вероятности потери устойчивости в плоскости и из плоскости фермы необходимо, чтобы λ = λ_х = λ_у, а для этого, при одинаковой расчетной длине, необходимо равенство радиусов инерции i_x = i_y. Приблизится к этому равенству можно при тавровом сечении из двух уголков, соединенных большими сторонами (i_x ≈ i_y)

Для определения размеров сварных швов прикрепляющих раскосы к фасонке нужно:

1. определить катет шва k_f.

катеты угловых швов k_f должны быть не более 1,2t, где t - наименьшая толщина соединяемых элементов;

не менее указанных в таблице в СНиП (зависит от толщины более толстого из свариваемых элементов), для ферм, обычно,не менее 6 мм.

2. определить длину сварных швов по обушку и перу по металлу шва и границе сплавления.

По металлу шва:

по обушку: l = α × N /(2× β_f × k_f × R_wf × γ_c )+10 c м;

по перу l = (1- α ) × N /(2× β_f × k_f × R_wf × γ_c )+1 c м

где α – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между пером и обушком α =( b – z ₀ ) / b ; β_f – коэффициент глубины проплавления, зависит от вида сварки и положения шва; R_wf - Срез (условный) По металлу шва; 1 c м – добавляем на непровар в начале и конце шва

По границе сплавления:

по обушку: l = α × N /(2× β_z × k_f × R_wz × γ_c )+10 c м;

по перу l = (1- α ) × N /(2× β_z × k_f × R_wz × γ_c )+1 c м

β_z – коэффициент глубины проплавления, зависит от вид сварки и положения шва; R_wz - срез (условный) по границе сплавления шва; R_wf - срез (условный) по металлу шва; 1 c м – добавляем на непровар в начале и конце шва.

Расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4k_f и не менее 40 мм.

Таким образом фактическая длинна шва должна быть не менее 50 мм.

Сварные швы должны заходить на 20 мм на торец уголка.

Размер фасонки определяется следующим образом: чертятся оси пояса и раскосов; привязываются сечения поясов и раскосов по z0, с учетом отступа раскосов на 6tф-20; по краям максимальных расчетных длин швов чертятся теоретические стороны фасонки, с учетом выступа фасонки над поясом фермы для наложения шва; выбираются ближайшие к теоретическим размерам размеры из прокатного сортамента; сварные швы провариваются до краев фасонки.

 

Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сплошного двутаврового сечения. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в опорном ребре балки?

	Конструкция узла должна обеспечить надежную передачу нагрузки от главной    балки на колонну. В то же время конструкция должна быть по возможности простой в изготовлении. Опирание сверху можно применять, когда на колонну опирается только главная балка, т.е. когда вспомогательные балки (или балки настила) смещены, с осей колонны на полшага.
		При опирании главной балки на колонну сверху давление главных балок передается колонне через опорное ребро, приваренное к элементам колонны четырьмя угловыми швами.

Расчетом должны быть проверены опорные ребра на смятие, опорная часть балки - на устойчивость и сварные швы, прикрепляющие опорное ребро к стенке балки.

Сначала определяются размеры ребра b_р и t_р из расчета на смятие его торцовой поверхности А_р реакцией F_оп: F_оп ≤ R_p × A_p = R_p × b_p × t_p,

где R_p - расчетное сопротивление смятию торцовой поверхности (при наличии пригонки),

F_оп = q × L / 2 – опорная реакция главной балки; q - расчетная нагрузка на главную балку.

Задаемся t_р в пределах 12 - 20 мм, определяем требуемую ширину ребра: bр.тр = F_оп / (R_p × t_p).

Ширина ребра не должна быть меньше 200 мм. Выступающая часть ребра принимается равной 15 - 20 мм, но не более 1,5×tp.

Устойчивость опорной части из плоскости балки проверяется как стойки, нагруженной опорной реакцией Fоп, по формуле:

где A_оп - расчетное сечение стойки, включающее сечение ребра и примыкающий к нему участок стенки шириной:

Момент инерции опорной части относительно оси х-х:

Где l_ef – расчетная длина элемента;  - приведенная гибкость элемента.

По таблице СНиП с помощью интерполяции находим φ – коэффициент продольного изгиба.

Проверка устойчивости: Местная устойчивость ребра проверяется по формуле:

Опорная реакция с ребра на стенку балки передается через вертикальные угловые швы (швы «а» на рис.).Необходимо проверить несущую способность сварного шва «а», крепящего опорное ребро к стенке балки. Учитывая, что в расчет включается участок вертикального шва длиной не более , проверяется несущая способность шва по формулам:

 

Сварная составная балка двутаврового сечения через опорное ребро со строганным торцом опирается на центрально сжатую колонну сквозного сечения из двух швеллеров. Дайте эскиз узла сопряжения балки с колонной. Какие проверки и как необходимо сделать в оголовке колонны?

	Конструкция узла должна обеспечить надежную передачу нагрузки от главной балки на колонну. В то же время конструкция должна быть по возможности простой в изготовлении. Опирание сверху можно применять, когда на колонну опирается только главная балка, т.е. когда вспомогательные балки (или балки настила) смещены, с осей колонны на полшага.
		Оголовок колонны состоит из плиты и ребер, поддерживающих плиту и передающих нагрузку на стержень колонны. Если нагрузка передается на колонну через фрезерованные торцы опорных ребер балок, расположенных близко к центру колонны, то плита оголовка поддерживается снизу ребрами, идущими под опорными ребрами балок. Ребра оголовка приваривают к опорной плите и к ветвям колонны при сквозном стержне или к стене колонны при сплошном стержне. Швы, прикрепляющие ребро оголовка к плите, должны выдерживать полное давление на оголовок.

Проверяют их по формулам:

Высоту ребра оголовка определяют требуемой длиной швов, передающих нагрузку на стержень колонны (длина швов не должна быть больше 85 × β_f ×k_f:

Толщину ребра оголовка определяют из условия сопротивления на смятие под полным опорным давлением: ,

где 1_см — длина сминаемой поверхности, равная ширине опорного ребра балки плюс две толщины плиты оголовка колонны, R_p – расчетное сопротивление смятию торцовой поверхности.

Назначив толщину ребра, следует проверить его на срез по формуле:

При малых толщинах стенок швеллеров сквозной колонны и стенки сплошной колонны их надо также проверить на срез в месте прикрепления к ним ребер. Можно в пределах высоты оголовка сделать стенку более толстой.

Чтобы придать жесткость ребрам, поддерживающим опорную плиту, и укрепить от потери устойчивости стенки стержня колонны в местах передачи больших сосредоточенных нагрузок, вертикальные ребра, воспринимающие нагрузку, обрамляют снизу горизонтальными ребрами.

Опорная плита оголовка передает давление от вышележащей конструкции на ребра оголовка и служит для скрепления балок с колоннами монтажными болтами, фиксирующими проектное положение балок.

Толщина опорной плиты принимается конструктивно в пределах 20 - 25 мм.

При фрезерованном торце колонны давление от балок передается через опорную плиту непосредственно на ребра оголовка. В этом случае толщина швов, соединяющих плиту с ребрами, так же как и с ветвями колонны назначается конструктивно.

Покрытие здания пролетом 30м и длиной 72м выполнено из стальных панелей с размерами 3 х 6 м по фермам из парных уголков. Разработайте систему связей по верхним поясам ферм. Определите необходимое число распорок, если пояс выполнен из двух уголков 100x7

 ( i_x = 3,08 cм, i_y = 4,44 cм). Как назначить сечение связей по предельной гибкости?

Количество распорок рассчитывается из условия, что верхний пояс не должен потерять устойчивость из плоскости фермы. Для этого определим длину, на которой верхний пояс фермы не теряет устойчивость.

Предельная гибкость верхних поясов ферм равна [λ]=220

Для пояса, выполненного из двух уголков 100х7 при радиусе инерции из плоскости i_y = 4.44 cм, расчетная длина составляет l_y = [λ]× i_y = 220 × 4.44 = 976,8 см.

Длина верхнего пояса L = 30 м = 3000 см. При такой длине необходимо 5 распорок, т.к. при 4 расстояние между ними равно 1000 см, что больше l_y = 976,8 см, но для осевой передачи усилий поставим 6 распорок, т.е. в каждый узел верхнего пояса.

Зная длину связей l_y и предельную гибкость для них [λ]=200, можно определить радиус инерции по формуле i_y = l_y /[λ], а по радиусу инерции назначить сечение из сортамента. Для связей из одиночных уголков необходимо учитывать, что минимальный радиус инерции не параллелен полкам, а проходит через них.

Пример: На данном плане длина связей равна: l_y = (6² +6²)^0.5 = 8,5 м.

Радиус инерции в этом случае равен: i_y = 850 /200 = 4,25 см. По сортаменту необходимо выбрать сечение с радиусом инерции большим или равным 4,25 см.

21. Типовая стропильная ферма пролётом 24м имеет высоту (в осях поясов) 3м. Промежуточный сжатый раскос фермы имеет сечение из двух уголков 70 х 5мм (А=13,72см², i _х=2,16 см, i_y =3,22см) и выполнен из стали С245 ( R_y = 240 МПа). Нарисуйте расчётную схему фермы и определите несущую способность промежуточного раскоса. Определите необходимое число прокладок между уголками раскоса. Начертите один из узлов верхнего пояса фермы и опишите, как определить размеры фасонки в узле фермы.

Дано: СФ пролётом L=24м, h=3м. Сжатый раскос из 2х уголков 70х5мм (А=13,72см² (площадь обоих уголков), i_x=2,16см,  i_y=3,22см) из стали С245 (R_y = 240 МПа)

Найти: N=?, расчётная схема = ?, число сухарей = ?, узел верхнего пояса = ?, определить размеры фасонки = ?                         Решение:

		Расчетная    схема фермы
Сжатый раскос из парных уголков выглядит так	Несущую способность промежуточного раскоса можно определить из ф-лы:     N/φA≤ Ryγc  → N ≤ φARyγc Для этого находим следующие характеристики:  lef , x = 0,8 l = 0,8·4,23=3,384м- расчётная длина в плоскости; lef , y = l = 4,23м– расчётная длина из плоскости; Находим гибкости:  λx = lef,x / ix = 338,4 / 2,16= 147 < [150]  λy = lef,y / iy = 423 / 3,22 = 131,4 < [150]

Из 2х гибкостей выбираем наибольшую – это λ_x=147. На основании чего по таблицам СНиП «Стальные конструкции» находим соответствующее значение φ_х=0,276.

Для сжатого раскоса величина γ_c=0,95.

Определим несущую способность промежуточного раскоса:

N = 0,276*13,72*24*0,95=-86,3372кН (знак«-»говорит о том, что элемент сжат).

В стержнях ферм из парных уголков для обеспечения совместной работы отдельных уголков их соединяют прокладками между собой (сухарями), которые устанавливаются через расстояния 40i для сжатых элементов и 80i – для растянутых. Где i – радиус инерции одного уголка относительно оси, проходящей параллельно прокладке. Сухари ставят на равном расстоянии друг от друга. В сжатых элементах должно быть не менее 2х сухарей.

l 1 =40 i = 40*3,22=128,8 см → 423/128,8=3,2 →принимаем 4 прокладки.

Узел верхнего пояса:   Для определения размеров фасонок определяют длины сварных швов каждого элемента отдельно по обушку и перу. l 1 об ≥ α N 1 / 2 βf kf Rwfγc + 10мм l 1 об ≥ α N 1 / 2 βz kf Rwzγc + 10мм l 1 п ≥ (1- α) N 1 / 2 βf kf Rwfγc + 10мм l 1 п ≥ (1- α) N 1 / 2 βz kf Rwzγc + 10мм Для данного случая α=0,7, т.к. равнополочные уголки. (α-коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между пером и обушком. α=(b-zo)/b kf ≥3мм, kf ≤1,2 t , где t – наименьшая толщина элемента (уголка или фасонки)

Стропильная ферма из уголков шарнирно опирается на колонну крайнего ряда. Разработайте принципиальное решение узла опирания фермы на колонну с надколонником. Какие проверки и как надо сделать в опорном узле фермы для обеспечения работоспособности сопряжения?

Рис. Узел опирания сегментной фермы на крайнюю колонну сверху. 1 – надколонник, 2 – стропильная ферма, 3 – колонна.     Конструкция опорных узлов ферм зависит от способа сопряжения фермы с колонной. При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколонника). При таком решении возможно опирание ферм как на металлическую, так и на железобетонную колонну. Опорное давление фермы Fф передаётся с опорного фланца фермы через строганные или фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны. Опорный фланец для чёткости опирания выступает на 10-20мм ниже фасонки опорного узла. Площадь торца фланца определяется из условия смятия A≥ Fф/Rсм.т., где Rсм.т. – расчётное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки). Верхний пояс фермы конструктивно на болтах грубой или нормальной точности прикрепляют к фасонке надколонника. Для того, чтобы узел не мог воспринять усилия от опорного момента и обеспечивал шарнирность сопряжения, отверстия в фасонках делают на 5-6 мм больше диаметра болта. Для обеспечения работоспособности сопряжения необходимо сделать следующие проверки:

1.Проверка прочности сварного шва, прикрепляющего опорный фланец к фасонке: F_оп / 2 β_fk_f(l_w – 10мм) ≤ R_wf γ_c

l_w – геометрическая длина сварного шва; F_оп – расчётное сопротивление смятию

2.Размеры опорного ребра фермы b_ot_o = F_оп / R_p^см γ_c

R_p – расчётное сопротивление смятию, где R_p^см= R_un/ γ_n (γ_n=1,15)       

К верхней части внецентренно сжатой колонны двутаврового сечения в плоскости наибольшей жесткости приложена сосредоточенная сила N с эксцентриситетом е относительно ее центра тяжести. Как определить несущую способность колонны из условия обеспечения ее устойчивости в плоскости рамы, если известны расчетная длина, марка стали и другие необходимые данные? Нарисуйте принципиальное решение базы колонны и объясните назначение анкерных болтов.

Устойчивость внецентренно - сжатых стержней в плоскости действия момента проверяют по формуле: (1)

 где φ^вн - коэффициент понижения напряжений при внецентренном продольном изгибе, принимаемый по таблицам в зависимости от условной гибкости стержня λ_х и приведённого эксцентриситета m₁.

Условная гибкость стержня равна:

---

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 989; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!