Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2 Расчетно-конструктивный раздел
2.1 Характеристика объекта
Согласно заданию на проектирование в дипломном проекте необходимо выполнить статический расчет поперечной рамы и выполнить расчет конструкций: колонны, фермы, балки покрытия, подкрановой балки.
Стальной несущий каркас состоит из стоек постоянного сечения, балок и ферм. Стальные колонны опираются на закладные детали фундаментов.
2.2 Установление нагрузок на поперечную раму цеха
На поперечную раму цеха действуют постоянные нагрузки от веса ограждающих и несущих конструкций здания, временные от мостовых кранов и атмосферные воздействия снега и ветра.
На здание может действовать одновременно несколько нагрузок и возможно несколько их комбинаций с учетом отсутствия некоторых из них или возможного изменения схем их приложения. Поэтому раму рассчитывают на каждую из нагрузок отдельно, а затем составляют расчетную комбинацию усилий при самом невыгодном сочетании нагрузок. При этом значения нагрузок должны подсчитываться отдельно, если даже они имеют одинаковые схемы распределения на конструкции, но отличаются по длительности воздействия.
2.2.1 Определение постоянной нагрузки от покрытий, стеновых ограждений и от собственной массы конструкций
Постоянные нагрузки на ригель рамы от веса кровли, стропильных ферм и связей по покрытию принимаются обычно равномерно распределенными по длине ригеля.
Постоянные нагрузки зависят от типа покрытия, которое может быть тяжелым или легким, утепленным или не утепленным. В данном проекте разрабатывается покрытие из стального профилированного настила.
Покрытие состоит из стального профнастила, опирающегося непосредственно на фермы, пароизоляции, теплоизоляционного слоя, водоизоляционного ковра, защитного слоя. Толщина теплоизоляционного слоя может быть принята без теплотехнического расчета в зависимости от расчетной зимней температуры наружного воздуха (наименование утеплителяминераловатные плиты). Принимаем толщину утеплителя δ = 110 мм.
Нагрузка от покрытия определяется суммированием отдельных элементов, значения которых сведены в таблицу.
Постоянные нагрузки
Таблица 2.1
|
№ |
Вид нагрузки |
Нормативная кН/м2 |
gf |
Расчетная кН/м2 |
|
1 |
Защитный слой гравия t = 20 мм, ρ = 2000 кг/м3 |
0.3 |
1.3 |
0.39 |
|
2 |
Гидроизоляционный ковер |
0.2 |
1.2 |
0.24 |
|
3 |
Минераловатные плиты |
0.165 |
1.2 |
0.198 |
|
4 |
Пароизоляция |
0.01 |
1.2 |
0.012 |
|
5 |
Стальной профнастил |
0.12 |
1.05 |
0.126 |
|
6 |
Собственный вес фермы со связями |
0.24 |
1.05 |
0.252 |
|
Итого |
gon = 1.135 |
– |
go = 1.323 |
Погонная расчетная нагрузка на ригель рамы:
qрасч go∙B∙ 1.323∙6 7.938 кН/м.
2.2.2 Определение нагрузок от давления снега и ветра
Расчетная погонная снеговая нагрузка на ригель рамы определяется по формуле:
s sо∙μ∙B∙γf = 0.7·1·1·1.4·6=5.88 кН/м2,
где so — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемая в зависимости от района строительства. Город Фаниполь расположен в II–ом снеговом районе. Нормативное значение снеговой нагрузки so 0.7 кПа;
μ — коэффициент, учитывающий конфигурацию покрытия; для расчета рамы принимается μ = 1 (α < 250 );
γf — коэффициент надежности по нагрузке, для снега принимаемый в зависимости от отношения нормативной нагрузки от веса покрытия к нормативному значению веса снегового покрытия. Отношение g0n / so = 1.135 / 0.7 = 1.62 > 0.8, следовательно, γf = 1.4;
B — шаг стропильных конструкций.
При расчете одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1.5, размещаемых в местностях типов А и В, учитывается только статическая составляющая ветровой нагрузки, соответствующая установившемуся напору на здание. Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяют по формуле:
wm = wokcγf ,
где wo — нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства. Город Фаниполь расположен во I – ом ветровом районе, wo 0.23 кПа;
k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания
с — аэродинамический коэффициент; c 0.8 для наветренной стороны, c 0.6 для подветренной стороны
Определим ординаты фактических эпюр расчётной погонной нагрузки на раму на высоте 5, 10 м, а также в уровне низа стропильных конструкций для напора и отсоса при направлении действия ветровой нагрузки слева и справа.
qwn = wokc B, кН/м
Ветровые нагрузки
Таблица 2.2
|
h, м |
K |
Напор qw, кН/м |
Отсос q'w, кН/м |
|
4.8 |
0.85 |
1.3 |
0.98 |
|
5.0 |
0.85 |
1.3 |
0.98 |
|
6.72 |
1.39 |
1.04 |
|
|
10.0 |
1 |
1.55 |
1.2 |
Отобразим эпюры ветровых давлений на раму при действии ветра слева и справа:
Рис. 2.1
Для упрощения расчёта фактическую ветровую нагрузку заменяем эквивалентной, равномерно распределенной по высоте колонны. Величину эквивалентной нагрузки находим из условия равенства изгибающих моментов в защемлённой стойке от фактической эпюры ветрового давления и от равномерно распределённой нагрузки. Ветровую нагрузку на шатёр (от низа до верха фермы), заменяем сосредоточенной силой W, приложенной в уровне ригеля рамы (на расч ётной схеме).
Найдем эквивалентную нагрузку над опорой А:
2.2.3 Определение нагрузки от крановых
Производственный цех имеет пролет L = 18 м. В связи с этим принимаем двух пролетную схему размещения подвесного транспорта:
Рис. 2.2
Принимаем следующие характеристики для крана Q =3.2т: Pmax = 20.3 кН, Gт=0.47 т, Gк=1,27 т. Наименьшее давление крана вычисляется по формуле:
где Q — грузоподъемность крана в т;
Gk — полный вес крана с тележкой;
no — число колес на одной стороне крана.
Для расчета рамы вертикальная нагрузка от подвесных кранов принимается от двух сближенных кранов при их невыгодном воздействии.
Рис. 2.3
Расчетная вертикальная нагрузка на ферму определяется по формулам:
D max = cn∙γf∙Pmax∙∑yi + Gпк;
D min = cn∙γf∙Pmin∙∑yi + Gпк;
Dmax = 0.85∙1.1∙20.3∙(1+0.75+0.87+0.58) = 60.74 кН;
Dmin = 0.85∙1.1∙2.05∙(1+0.75+0.87+0.58) = 6.13 кН.
Нормативная поперечная сила, действующая на одно колесо:
Расчетное горизонтальное давление на колонну от двух сближенных кранов равно:
Т = nc∙γf ∙Тк∙∑ yi = 0.85∙1.1∙0.625∙(1+0.75+0.87+0.58) = 1.87 кН.
2.3 Определение расчетных усилий в элементах ПРЦ
Статический расчет рамы выполняется на ЭВМ. Таблица расчетных усилий приведена в приложении 1.
По результатам расчета поперечной рамы в колонне определяем усилия.
2.4 Расчет колонны
2.4.1 Подбор сечения колонны
Определение расчетной длины колонны:
Наиболее опасное загружение колонны крайнего ряда:
Ориентировочное определение требуемой площади сечения:
γс = 1 – коэффициент условия работы;
γn = 0,95 – коэффициент надежности сооружения;
N – расчетное усилие на колонну.
- с учетом собственного веса.
Марка стали С245. При t = 2-20 мм листового прокаата Ry = 240 МПа.
- эксцентриситет приложения силы относительно центра тяжести сечения.
Предварительно принимаем h = 0,5 м.
Компоновка сечения колонны:
Рис. 2.4
Для обеспечения устойчивости колонны из плоскости действия момента ширина полки принимается:
Принимаем bf = 300 мм.
Принимаем: tf = 12 мм;
tw = 10 мм;
12 / 10 = 1,2 < 3.
Определяем геометрические характеристики сечения.
Предельная гибкость колонны (т. 19* СНиП II-23-81*).
η определяем по табл. 73 СНиП II-23-81* (η = 1,25).
По табл. 74 СНиП II-23-81* при η = 1,36 принимаем φе = 0,457.
Произведем проверку устойчивости колонн из плоскости действия момента:
то
Устойчивость колонны обеспечена.
База колонны служит для передачи нагрузки от стержня на фундамент и закрепления колонны в фундаменте. Базы сплошностенчатых колонн применяют с двустенчатой траверсой.
Ширину и длину траверсы В, L назначают из конструктивных соображений
B = b + 100 = 300 + 100 = 400 мм,
L = h + 100 = 500 + 100 = 600 мм.
Толщина опорной плиты определяется ее работой на изгиб как пластинки, опертой на торец колонны и траверсы. Можно выделить участки пластинки, опертые по одной, трем и четырем сторонам (кантам), соответственно обозначенные цифрами 1, 2, 3. Вырезав из консольного участка 1,опертого по одному канту (1), полоску единичной ширины, можно рассматривать ее как консольную балку с пролетом с и с поперечным сечением 1·tоп. Изгибающий момент в месте заделки консольной балки:
;
.
Пластинка опертая по трем сторонам (2) работает как консольная балка с пролетом 5 см. Изгибающий момент будет равен:
В пластинке опертой по четырем кантам (3), так как 30 / 14.5 = 2.1 > 2, то левое и правое защемления не влияют на работу пластинки, и она работает по балочной схеме. Изгибающий момент будет равен:
Толщину опорной плиты найдем по максимальному моменту из условия прочности:
Принимаем tоп = 30 мм.
Траверса рассчитывается как консольная балка:
;
;
;
Задаемся толщиной траверсы tт=10 мм.
Высоту траверсы находим из условия прочности:
Принимаем hт=20 см.
2.5 Расчет балки покрытия.
2.5.1 Определение нагрузок и усилий
Расчет балки покрытия произведем при помощи Lira-9.0. Результаты расчета балки находятся в Приложении 1.
Находим значения максимального изгибающего момента и поперечной силы: Mmax = - 191,31 кН·м; Qmax = 87,915 кН.
2.5.2 Компоновка сечения составной сварной балки с проверкой на прочность, общую устойчивость и жесткость
Рис. 2.6 Сечение составной балки.
По таблице 50* СНиП II-23-81* для конструкций второй группы в климатическом районе принимаем сталь С245.
По таблице 51 СНиП II-23-81* для стали С245 и листового проката при толщине 10…20 мм принимаем Ry = 240 МПа, при толщине свыше 20 до 40 мм - Ry = 230 МПа.
Главная балка имеет переменное сечение по длине (с целью экономии металла), следовательно расчет ведем по упругой стадии работы материала:
Требуемый момент сопротивления:
Определяем минимальную высоту сечения балки из условия жесткости, т.е. недопущения предельного прогиба.
Предварительно задавшись высотой балки
,
определим рациональную толщину стенки
Определяем оптимальную высоту балки из условия минимального расхода материала:
или
где k = 1,1 – коэффициент, учитывающий конструктивное решение балки.
Окончательно назначаем высоту балки h = 0,9 м.
Определяем минимальную толщину стенки из условия ее среза на опоре:
Принимаем опирание балки на колонну через внешнее опорное ребро ( k = 1,5).
,
приняв толщину полки tf = 2,5 см, получим:
Для того, чтобы не ставить продольные ребра жесткости, условная жесткость стенки не должна быть более 5,5…6, т.е.
Окончательно принимаем толщину стенки tw = 10 мм.
Определяем требуемый момент инерции сечения балки:
Определяем момент инерции стенки:
Тогда на долю поясов приходится:
Определяем требуемую площадь одного пояса:
Компонуем сечение исходя из следующих соображений:
Определяем фактический момент инерции сечения балки:
Выполняем проверку прочности по нормальным напряжениям:
.
Проверку на жесткость не производим, т.к. принятая высота балки больше минимально допустимой высоты hnin.
Таким образом, в соответствии с п. 5.16 (а) “при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный…” устойчивость балок проверять не требуется.
2.5.3 Проверка местной устойчивости элементов сечения балки с обоснованием размещения и определением размеров ребер жесткости
Местная устойчивость стенки обеспечивается постановкой ребер жесткости.
Определяем условную гибкость стенки:
Предельное расстояние между ребрами жесткости определяется по одному из двух случаев:
1) ;
2) ;
.
Местная устойчивость стенки проверяется в трех местах:
В зависимости от величины а и hw возможны следующие два случая:
1) - расчетное сечение определяется по середине условного отсека, длиной hw.
Для наших отсеков значение x1 составит: x1 = 0,75 м; x2 = 6,5 м.
Определим значения изгибающих моментов и поперечных сил во всех намеченных сечениях по формулам:
Определяем расчетные сжимающие нормальные напряжения в верхней точке стенки для каждого отсека по формулам:
Определяем критические напряжения потери устойчивости стенки:
сcr принимаем по таблице 21 СНиП II-23-81* в зависимости от
Коэффициент β принимается по таблице 22 СНиП II-23-81*:
Принимаем сcr = 35,5.
μ – отношение большей стороны отсека к меньшей.
где d – меньшая из сторон отсека.
Проверим местную устойчивость стенки в отсеках балки:
1)
2)
Т.к. устойчивость стенки обеспечена, то в этих отсеках установка горизонтальных ребер жесткости не требуется.
2.5.4 Расчет по второй группе предельных состояний
Проверим второстепенную балку по второй группе предельных состояний (по жесткости):
Условие прочности по второй группе предельных состояний выполняется.
2.5.5 Расчет соединения поясов балки со стенкой
Соединение поясов главной балки со стенкой принимаем двусторонними швами.
Согласно п. 11.16 и табл. 37* СНиП II-23-81* расчет швов соединяющих пояса главной балки со стенкой производят по формулам:
где Т – сдвигающее усилие на единицу длины.
- статический момент полки.
Принимаем автоматическую сварку под флюсом. Согласно табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем флюс АН-348-А и сварочную проволоку Св-08А.
Согласно п. 3.4 и табл. 56 СНиП II-23-81*с учетом требований п. 11.1* принимаем
Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*
Согласно п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81* для автоматической сварки, при положении шва “в лодочку”.
Максимальный катет шва
Согласно п. 11.2* и табл. 34* СНиП II-23-81*
Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*
Разрушение произойдет по металлу границы сплавления.
Катет шва принимаем конструктивно, согласно требованиям табл. 38* СНиП II-23-81*: .
2.6 Расчет однопролетной балки пролетом 6 м под одну
электроталь грузоподъемностью 3,2 тонны.
Материал балки: сталь С245.
Допустимый прогиб:
Нормативные нагрузки:
Грузоподъемность электротали: Рн = 3200 кг.
Вес электротали:
Рнт = 470 кг, Рнк = 1260 кг.
Собственный вес балки qн = 50 кг/пог.м.
Коэффициент перегрузки (kп):
Для груза kп = 1,2; для собственного веса тали и балки kп = 1,1.
Расчетный момент:
Произведем подбор сечения прокатной подкрановой балки. Данная балка может выполняться в двух вариантах: из обычного прокатного двутавра или из двутавра усиленного стальной полосой. Для нашего случая примем обычный не усиленный двутавр по ГОСТ 8239-89.
По данным табл. 7 приложения 2 “Инструкции для проектирования строительных стальных конструкций путей внутрицехового подвесного транспорта” в качестве подвесного пути для тали грузоподъемностью 3,2 тонны по ГОСТ 3472-63 возможно применение одного из трех двутавров №30, 36, 45.
Принимаем двутавр №30М.
Прогиб балки определяем по формуле:
При l = 6000 мм и E = 2,06·105 МПа.
Условие выполняется.
Проверка общей устойчивости.
Согласно приложению 7* СНиП II-23-81*
По данным таблицы 78* СНиП II-23-81* для α = 57, ψ = 9,4.
При φb > 0,85 вместо него принимается φb I, которое по данным табл. 81 СНиП II-23-81* равно .
Местные напряжения в нижнем поясе:
Для ζ = 0,735 находим:
k1 = 2,45 и k3 =1,3;
,
Суммарные напряжения в нижнем поясе:
2.7 Расчет стропильной фермы
2.7.1 Подбор сечений стержней фермы с составлением сводной таблицы
Статический расчёт фермы производим на ПК ”LIRA - 9.0”.
При сборе нагрузок на ПРЦ были определены нагрузки на ферму:
-постоянная нагрузка qрасч g∙B 1.323∙6 7.94 кН/м;
-снеговая нагрузка s sо∙μ∙B∙γf =0.7∙1∙1∙1.4∙6=5.88 кН/м;
-крановая нагрузка Dmax = 60.74 кН; Dmin = 6.13 кН;
Т.к. сопряжение фермы с колонной жёсткое, то в опорных сечениях возникают горизонтальные пары сил:
H1 = Mл/hоп=355.518/1.65=215.47 кН;
H1 = Mл/hоп=435.041/1.65=263.66 кН;
По результатам статического расчета, после определения усилий в стержнях фермы от расчетных нагрузок, определяются наиболее невыгодные сочетания усилий для каждого стержня и по расчетному усилию подбираются сечение стержней фермы. Все расчеты сводим в таблицу 2.3. Так как на верхний пояс опирается стальной профнастил, то сечение его подбираем, как для сжато-изгибаемого элемента на действие продольной силы и момента.
Таблица2.3
Подбор сечения стержней фермы
|
Эле–мент |
Nо |
N, кН (N,M) |
Длина, мм |
Сечение элемента |
А, см2 |
ix, см |
x |
min |
γc |
N/A, (N/φA+M/W) |
Ry·γc |
|
|
lef,x |
lef,y |
|||||||||||
|
Верхний |
10 |
N=215.56 M=13.49 |
2751 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
42.65 |
0.882 |
0.95 |
160.7 |
228 |
|
11 |
N= -217.26 M= 16.06 |
3001 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
46.53 |
0.869 |
0.95 |
185.3 |
228 |
|
|
12 |
N= -217.28 M= 16.06 |
3001 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
46.53 |
0.869 |
0.95 |
185.5 |
228 |
|
|
13 |
N= -204.01 M= 16.06 |
3001 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
46.53 |
0.869 |
0.95 |
182.4 |
228 |
|
|
14 |
N= -203.99 M= 16.06 |
3001 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
46.53 |
0.869 |
0.95 |
181.9 |
228 |
|
|
15 |
N= 263.77 M= 13.49 |
2751 |
- |
┐┌ 200´125x11 |
69.8 |
6.45 |
42.65 |
0.882 |
0.95 |
168.6 |
228 |
|
|
Нижний |
3 |
106.803 |
1750 |
1750 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
81.02 |
1 |
0.95 |
77.8 |
228 |
|
4 |
70.686 |
4000 |
4000 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
185.19 |
1 |
0.95 |
51.5 |
228 |
|
|
5 |
275.231 |
2000 |
2000 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
92.59 |
1 |
0.95 |
200.6 |
228 |
|
|
6 |
271.316 |
2000 |
2000 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
92.59 |
1 |
0.95 |
197.8 |
228 |
|
|
7 |
303.674 |
2000 |
2000 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
92.59 |
1 |
0.95 |
221.3 |
228 |
|
|
8 |
-57.756 |
4000 |
4000 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
185.19 |
0.187 |
0.95 |
225.1 |
228 |
|
|
9 |
-53.205 |
1750 |
1750 |
┐┌ 70´5 |
13.72 |
2.16 |
81.02 |
0.678 |
0.95 |
57.2 |
228 |
|
|
Раскосы |
16 |
-381.129 |
3251 |
3251 |
┐┌ 125´8 |
39.38 |
3.87 |
84.00 |
0.656 |
0.8 |
147.5 |
192 |
|
17 |
72.560 |
2002 |
2002 |
┐┌ 40´4 |
6.16 |
1.22 |
164.10 |
1 |
0.95 |
117.8 |
228 |
|
|
18 |
169.477 |
3466 |
3466 |
┐┌ 56´5 |
10.82 |
1.72 |
201.5 |
1 |
0.95 |
156.6 |
228 |
|
|
20 |
-69.374 |
3562 |
3562 |
┐┌ 80´7 |
21.70 |
2.45 |
145.4 |
0.298 |
0.8 |
107.3 |
192 |
|
|
21 |
-118.028 |
3562 |
3562 |
┐┌ 80´7 |
21.70 |
2.45 |
145.4 |
0.298 |
0.8 |
182.5 |
192 |
|
|
23 |
222.821 |
3466 |
3466 |
┐┌ 56´5 |
10.82 |
1.72 |
201.5 |
1 |
0.95 |
205.9 |
228 |
|
|
24 |
-249.025 |
3251 |
3251 |
┐┌ 125´8 |
39.38 |
3.87 |
84.00 |
0.656 |
0.8 |
96.4 |
192 |
|
|
25 |
9.483 |
2002 |
2002 |
┐┌ 40´4 |
6.16 |
1.22 |
164.10 |
1 |
0.95 |
15.4 |
228 |
|
|
26 |
8.908 |
2165 |
2165 |
┐┌ 40´4 |
6.16 |
1.22 |
164.10 |
1 |
0.95 |
14.5 |
228 |
|
|
27 |
70.481 |
2165 |
2165 |
┐┌ 40´4 |
6.16 |
1.22 |
164.10 |
1 |
0.95 |
114.4 |
228 |
|
|
Стойки |
19 |
-44.374 |
1827 |
1827 |
┐┌ 45´4 |
6.96 |
1.38 |
132.39 |
0.352 |
0.8 |
181.1 |
192 |
|
22 |
-44.330 |
1827 |
1827 |
┐┌ 45´4 |
6.96 |
1.38 |
132.39 |
0.352 |
0.8 |
180.9 |
192 |
2.7.2 Расчет узлов, стыков фермы и стыков поясов
Геометрическая схема фермы с обозначение узлов показана на рисунке.
Рис. 2.9.
При конструировании узлов ферм все сварные швы выполняются сварочной проволокой Св–08А ≤ 1.4 мм полуавтоматической сваркой под флюсом. Согласно СНиП II–23–81* принимаем Rwf = 180 МПа, Rwz = 0.45 Run = 0.45·380 = 171 МПа; βf = 0.7,. βz = 1.0; γwf.= 1, γwz.= 1.
βf Rwf γwf γс = 0.7·180·1·1 = 126 МПа; βz Rwz γwz γс = 1·171·1·1 = 171 МПа.
То есть расчет швов ведем по металлу шва на βf Rwf γwf γс = 126 МПа.
Минимальный катет шва принимаем согласно табл. 38* СНиП II–23–81* kf,min = 4 мм. Минимальная расчетная длина шва lw = 40 + 10 = 50 мм.
Геометрические схемы узлов см. на рисунке и на листе графического материала.
Узел 1
Размеры опорного фланца определим из условий работы его на смятие от опорной реакции в ферме. Требуемая площадь фланца:
где FФ=((7.94+5.88)*6+60.74*2+6.13*2)/2=108.3 кН.
Из условия расстановки болтов принимаем ширину фланца b = 180 мм. Тогда толщина фланца:
t = A / b = 301 / 180 = 1,67 мм.
Принимаем t = 16 мм.
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 8 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш1 = 145 мм.
Расчет шва Ш2: Принимаем kf,ш2 = 6 мм.
Принимаем lш2 = 85 мм.
Расчет шва Ш3: По чертежу определяем lш3 = 340 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш3 = 4 мм.
Расчет шва Ш4: По чертежу определяем lш4 = 340 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш4 = 4 мм.
Расчет шва Ш5: По чертежу определяем lш5 = 360 – 20 = 340 мм. Данный шов работает на восприятие опорного давления фермы Fф и горизонтальной силы N. Суммарное напряжение в сварном шве проверяют по формуле:
где e — эксцентриситет силы N по отношению к середине шва, получаемый при конструировании узла.
Опорная реакция фермы передается с фланца на столик, приваренный к полке колонны. Торец фланца и верхняя кромка столика пристрагиваются.
Принимаем толщину столика tст = 20 мм. Ширина столика bст = 200 мм. Сварные швы рассчитывают по формуле:
где 1.3 — коэффициент, учитывающий возможную не параллельность торцов фланца фермы и столика из-за неточности изготовления, что приводит к неравномерному распределению реакции между вертикальными швами.
Согласно п.12.8 и табл.38* СНиП II-23-81* kf,min = 6 мм. Максимальный катет шва kf,max = 1.2tmin = 1.2·10 = 12 м.
Принимаем kf = 8 мм.
мм,
Принимаем длину столика lст = 80 мм.
Узел 2
Определим необходимое количество болтов для крепления фланца к колонне. Принимаем болты класса точности 4.8 диаметром 16 мм с площадью Аbn = 1.57 см2. Расчетное сопротивление болтов срезу согласно табл. 5* СНиП II-23-81* Rbt = 0.4 Rbun = 0.4·1100 = 440 МПа, где Rbun = 1100 МПа принято согласно табл. 61* СНиП II-23-81*.
.
Принимаем 6 болтов 16 мм.
Толщину фланца принимаем конструктивно tфл = 16 мм.
Расчет шва Ш1:
Так как усилие в стержне нулевое, то принимаем kf,ш1 = 4 мм, lш1 = 50 мм.
Расчет шва Ш2:
По чертежу определяем lш2 = 50 мм и принимаем kf,ш2 = 4 мм.
Расчет шва Ш3: По чертежу определяем lш3 = 160 мм и находим тре-буемый катет шва:
Принимаем kf,ш3 = 5 мм.
Расчет шва Ш4: По чертежу определяем lш4 = 160 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш4 = 4 мм.
Расчет шва Ш5: По чертежу определяем lш5 = 355-10 = 345 мм. Суммарное напряжение в сварном шве проверяют по формуле:
где e — эксцентриситет силы N по отношению к середине шва, получаемый при конструировании узла.
Узел 12
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 8 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш1 = 145 мм.
Расчет шва Ш2: Принимаем kf,ш2 = 6 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш2 = 85 мм.
Расчет шва Ш3: По чертежу определяем lш3 = 175-10=165 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш3 = 4 мм.
Расчет шва Ш4: По чертежу определяем lш4 = 155-10=145 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш4 = 4 мм.
Расчет швов Ш5 и Ш6:
По чертежу определяем lш5 =215 - 10=205 мм; lш6 = 195 – 10 = 185 мм и находим требуемые катеты шва:
Принимаем kf,ш5 = kf,ш6 = 4 мм.
Узел 6
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 8 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш1 = 90 мм.
Расчет шва Ш2: Принимаем kf,ш2 = 6 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш2 = 55 мм.
Расчет шва Ш3: По чертежу определяем lш3 = 95-10=85 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш3 = 4 мм.
Расчет шва Ш4: По чертежу определяем lш4 = 95-10=85 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш4 = 4 мм.
Расчет швов Ш5 и Ш6:
По чертежу определяем lш5 =50-10=40 мм; lш6 = 50-10=40 мм и находим требуемые катеты шва:
Принимаем kf,ш5 =8мм; kf,ш6 = 6 мм.
Узел 14
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 4 мм.
Принимаем lш1 = 50 мм.
Расчет шва Ш2: По чертежу определяем lш2 = 50 – 10 = 40 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш2 = 4 мм.
Узелы 8,9
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 4 мм.
Принимаем lш1 = 65 мм.
Расчет шва Ш2: По чертежу определяем lш2 = 65 – 10 = 55 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш2 = 4 мм.
Узел 5
Расчет шва Ш1: Принимаем kf,ш1 = 6 мм.
Принимаем lш1 = 65 мм.
Расчет шва Ш2: Принимаем kf,ш2 = 4 мм.
Определяем требуемую длину сварного шва:
Принимаем lш2 = 50 мм.
Усилие, приходящееся на стык Nст = 1.2 N = 1.2·217.28 = 260.74 кН.
Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:
NГ = 0.7 Nст = 0.7·260.74 = 182.52 кН.
Усилие, приходящееся на фасонку и вертикальную накладку:
NВ = 0.3 Nст = 0.3·260.74 = 78.22 кН.
По конструктивным соображениям принимаем две горизонтальные накладки шириной b = 115 мм. Определим требуемую площадь накладки.
Тогда, требуемая толщина t = AГ / b = 380 / 115 = 3.3 мм. Принимаем t = 4 мм.
Требуемая длина швов крепления накладки:
Принимаем lш3 = 75 мм. Принимаем длину накладки lГ = 400 мм.
По конструктивным соображениям принимаем две вертикальные накладки толщиной t = 4 мм. Определим требуемую площадь накладки.
Тогда, требуемая ширина b = AВ / t = 163 / 4 = 40.8 мм.
Принимаем b = 100 мм.
Требуемая длина швов крепления накладки:
Принимаем lш4 = 70 мм. Принимаем длину накладки lВ = 140 мм.
Требуемая длина швов крепления фасонки: Принимаем kf,ш5 = 4 мм.
Принимаем конструктивно lш5 = 285 мм.
Расчет шва Ш6: По чертежу определяем lш6 = 110-10 = 100 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш6 = 4 мм.
Расчет шва Ш7: По чертежу определяем lш7 = 85 – 10 = 75 мм и находим требуемый катет шва:
Принимаем kf,ш7 = 4 мм.
Узел 5’
Усилие, приходящееся на стык Nст = 1.2 N = 1.2·271,316 = 325,58 кН.
Усилие, приходящееся на горизонтальную накладку:
NГ = 0.7 Nст = 0.7·325,58 = 227,91 кН.
Усилие, приходящееся на фасонку и вертикальную накладку:
NВ = 0.3 Nст = 0.3·325,58 = 97,67 кН.
По конструктивным соображениям принимаем две горизонтальные накладки шириной b = 65 мм. Определим требуемую площадь накладки.
Тогда, требуемая толщина t = AГ / b = 480 / 65 = 7,4 мм. Принимаем t = 8 мм.
Требуемая длина швов крепления накладки:
Принимаем lш3 = 85 мм. Принимаем длину накладки lГ = 420 мм.
По конструктивным соображениям принимаем две вертикальные накладки толщиной t = 4 мм. Определим требуемую площадь накладки.
Тогда, требуемая ширина b = AВ / t = 203 / 4 =50 мм.
Требуемая длина швов крепления накладки:
Принимаем lш4 = 75 мм. Принимаем длину накладки lВ = 150 мм.
Требуемая длина швов крепления фасонки: Принимаем kf,ш5 = 6 мм.
Принимаем lш5 = 60 мм.