Р а с ч е т с в а р н ы х ш в о в

Подбор сечений стержней фермы.

Элемент фермы	Стержень	Расчетное усилие N, кН	Сечение	Площадь сечения А, см²	Расчетные длины	Радиусы инерции	Гибкость	К-нт продольного изгиба j	К-нт условий работы g_С	кН/см²	R_yg_C, кН/см²	Расстояние между прокладками, см	Сечение прокладок, м
l_X	l_y	i_X	i_y	l_X	l_y	l_u	"-" 40i_X	"+" 80i_Х

ВП	1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 6	-1180,76 -1790,40	160х11 160х18	68,84 109,6			4,95 4,87	7,07 7,22	60,61 61,6	42,08 41,55	121,8 124,2	0,806 0,803	0,95 0,95	21,28 20,35	21,85 21,85	194,8		80х180 80х180
Монтажный расчет:					7,22		166,2
НП	12-13 13-14 14-15	+743,68 +1790,40	100х10 160х18	38,4 109,6			3,05 4,87	4,66 7,22	195,44 61,6	194,81 124,65			0,95 0,95	19,36 19,75	21,85 21,85		389,6	80х120 80х180
Р	1-19 2-12 2-13 4-13 4-14 6-14	-955,85 +776,63 -482,37 +374,35	56х5 125х16 100х10 100х16 70х7 70х7	5,41 75,6 38,4 59,4 18,84 9,42	344,8 344,8 344,8 344,8		1,72 3,78 3,05 2,98 2,14 2,14	2,77 5,78 4,66 4,8 3,44 3,44	121,51 55,29 113,05 115,7 161,12 161,12	75,45 72,32 92,49 89,79 125,29 125,29	124,8 122,4	0,746 0,459	0,8 0,95 0,8 0,95	16,95 20,22 17,69 19,87	18,4 21,85 18,4 21,85	151,2 119,2	171,2	80х150 80х120 80х120 80х100
С	3-13 5-14 6-15	-151,25 -223,13	70х7 75х8 56х5	18,84 5,41			2,14 2,28 1,72	3,44 3,65 2,77	115,89 106,27 144,19	90,12 84,93 111,91		0,458 0,5273 0,327	0,8 0,8	17,53 18,398	18,4 18,4	85,6 91,2		80х100 80х100

Верхний пояс.

Стержень 3 – 4:

Расчетное усилие N = -1180,76 кН.

l_X = 300 см, l_y = 300 см, g_С = 0,95.

Зададим гибкость l = 65 è j₀ = 0,786.

Принимаем: 160 х 11;

А = 2А₁ = 2*34,42 = 68,84 (см²);

i_x = 4,95 см; è l_x = l_x / i_x = 300 / 4,95 = 60,61; è j_min = 0,806;

i_y = 7,07 см; è l_y = l_y / i_y = 300 / 7,07 = 42,08;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,97 = 121,8.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 2,6 % ).

Стержень 5 – 6:

Расчетное усилие N = -1790,40 кН.

l_X = 300 см, l_y = 300 см, g_С = 0,95.

Зададим гибкость l = 65 è j₀ = 0,786.

Принимаем: 160 х 18;

А = 2А₁ = 2*54,79 = 109,58 (см²);

i_x = 4,87 см; è l_x = l_x / i_x = 300 / 4,87 = 61,6; è j_min = 0,803;

i_y = 7,22 см; è l_y = l_y / i_y = 300 / 7,22 = 41,55;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,93 = 124,2.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 6,86 % ).

Монтажный расчет:

Предельная гибкость верхнего пояса из плоскости фермы в процессе монтажа l_u = 220.

l_y = 1200 см, i_y = 7,22 см, l_y = 1200 / 7,22 = 166,2 < l_u = 220.

Нижний пояс.

Стержень 12 – 13:

Расчетное усилие N = +743,39 кН.

l_X = 600 см, l_y = 900 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;

А = 2А₁ = 2*19,2 = 38,4 (см²); i_x = 3,05 см; i_y = 4,66 см;

( 11,4 % ).

l_х = 600 / 3,05 = 195,44; l_y = 900 / 4,66 = 194,81; l_u = 400.

Стержень 14 – 15:

Расчетное усилие N = +1790,4 кН.

l_X = 300 см, l_y = 900 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 160 х 18;

А = 2А₁ = 2*54,79 = 109,58 (см²); i_x = 4,87 см; i_y = 7,22 см;

( 9,61 % ).

l_х = 300 / 4,87 = 61,6; l_y = 900 / 7,22 = 124,65; l_u = 400.

Раскосы.

Стержень 1 – 19:

Расчетное усилие N = 0 кН.

l_X = 209 см, l_y = 209 см.

Принимаем минимальное сечение: 56 х 5;

А = 5,41 см²; i_x = 1,72 см; è l_x = 209 / 1,72 = 121,51;

i_y = 2,77 см; è l_y = 209 / 2,77 = 75,45.

Стержень 2 – 12:

Расчетное усилие N = -955,85 кН.

l_х = l_y / 2 = 418 / 2 = 209 см, l_y = 418 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 75 è j₀ = 0,730.

Принимаем: 125 х 16;

А = 2А₁ = 2*37,8 = 75,6 (см²);

i_x = 3,78 см; è l_x = 209 / 3,78 = 55,29;

i_y = 5,78 см; è l_y = 418 / 5,78 = 72,32; è j_min = 0,746;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,92 = 124,8.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 7,8 % ).

Стержень 2 – 13:

Расчетное усилие N = +776,63 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;

А = 2А₁ = 2*19,2 = 38,4 (см²); i_x = 3,05 см; i_y = 4,66 см;

( 7,5 % ).

l_х = 344,8 / 3,05 = 113,05; l_y = 431 / 4,66 = 92,49; l_u = 400.

Стержень 4 – 13:

Расчетное усилие N = -482,37 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 117 è j₀ = 0,452.

Принимаем: 100 х 16;

А = 2А₁ = 2*29,7 = 59,4 (см²);

i_x = 2,98 см; è l_x = 344,8 / 2,98 = 115,7; è j_min = 0,459;

i_y = 4,8 см; è l_y = 431 / 4,8 = 89,79;

; l_u = 180-60a = 180-60*0,96 = 122,4.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 3,86 % ).

Стержень 4 – 14:

Расчетное усилие N = +374,35 кН.

l_X = 0,8*l_y = 0,8*431 = 344,8 см, l_y = 431 см, g_С = 0,95.

Требуемая площадь сечения: .

Принимаем два равнополочных уголка: 70 х 7;

А = 2А₁ = 2*9,42 = 18,84 (см²); i_x = 2,14 см; i_y = 3,44 см;

( 9,1 % ).

l_х = 344,8 / 2,14 = 161,12; l_y = 431 / 3,44 = 125,29; l_u = 400.

Стержень 6 – 14:

Расчетное усилие N = 0 кН.

l_X = 344,8 см, l_y = 431 см.

Принимаем минимальное сечение: 70 х 7;

А = 9,42 см²; i_x = 2,14 см; è l_x = 344,8 / 2,14 = 161,12;

i_y = 3,44 см; è l_y = 431 / 3,44 = 125,29.

Стойки.

Стержень 3 – 13:

Расчетное усилие N = -151,25 кН.

l_х = 0,8*310 = 248 см, l_y = 310 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 115 è j₀ = 0,464.

Принимаем: 70 х 7;

А = 2А₁ = 2*9,42 = 18,84 (см²);

i_x = 2,14 см; è l_x = 248 / 2,14 = 115,89; è j_min = 0,458;

i_y = 3,44 см; è l_y = 310 / 3,44 = 90,12;

; l_u = 210-60a = 210-60*0,95 = 153.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 4,73 % ).

Стержень 5 – 14:

Расчетное усилие N = -223,13 кН.

l_х = 0,8*310 = 248 см, l_y = 310 см, g_С = 0,8.

Зададим гибкость l = 105 è j₀ = 0,532.

Принимаем: 75 х 8;

А = 2А₁ = 2*11,5 = 23 (см²);

i_x = 2,28 см; è l_x = 248 / 2,28 = 106,27; è j_min = 0,5273;

i_y = 3,65 см; è l_y = 310 / 3,65 = 84,93;

; l_u = 210-60a = 210-60*0,999 = 150.

Проверка стержня на устойчивость: ;

( 0,01 % ).

Стержень 6 – 15:

Расчетное усилие N = 0 кН.

Т.к. ферма состоит из двух отправочных элементов, то стержень 6 – 15 - это 2-ве стойки. Принимаем минимальное сечение: 56 х 5.

А = 5,41 см²; l_x = 248 см; l_y = 310 см;

i_x = 1,72 см; è l_x = 248 / 1,72 = 144,19; è j = 0,327;

i_y = 2,77 см; è l_y = 310 / 2,77 = 111,91.

Р а с ч е т с в а р н ы х ш в о в.

Стержни решетки прикрепляются к фасонкам фланговыми швами. Сварка – автоматическая в среде углекислого газа, сварочная проволока Св – 08А, диаметр d = 2 мм.

Верхний пояс.

1. R_wf= 18 кН/см² – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва (табл.56,[1]);

R_wz = 0,45R_un =0,45*36 = 16,2 (кН/см²) – то же, по металлу границы сплавления.

2. Коэффициент проплавления шва (табл.34, [1]): b_f =0,9, b_z = 1,05.

3. Проверка сварочных материалов: , è .

4. Выбор минимального произведения:

b_f*g_wf*R_wf = 0,9*1*18 = 16,2 (кН/см²) – min;

b_z*g_wz*R_wz = 1,05*1*16,2 = 17,01 (кН/см²);

g_wf, g_wя = 1 – коэффициент условий работы шва.

5. Суммарная расчетная длина угловых: .

Стержни "1-2" - "2-3": 160 х 11

Принимаем: .

;

a = 0,7 – для равнополочных уголков.

Принимаем: l_О = 350 мм < 85*b_f*k_f = 85*0,9*9 = 689 мм;

l_П = 200 мм < 689 мм.

Стержни "2-3" - "3-4": 160 х 11

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 50 мм < 85*0,9*9 = 689 мм;

l_П = 40 мм < 689 мм.

Стержни "3-4" - "4-5": 160 х 11, 160 х 18

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 200 мм < 689 мм; l_П = 80 мм < 689 мм.

Стержни "4-5" - "5-6": 160 х 18

, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 70 мм < 689 мм; l_П = 40 мм < 689 мм.

Нижний пояс.

Стержень "12-13": 100 х 10

, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 100 мм < 612 мм.

Стержень "13-14": 160 х 18

N = 1574,47 кН, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 450 мм < 689 мм; l_П = 200 мм < 689 мм.

Стержень "14-15": 160 х 18

N = 1790,4 кН, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 500 мм < 689 мм; l_П = 250 мм < 689 мм.

Раскосы.

Стержень "1-19": 56 х 5

N = 0, .

Принимаем: .

, - конструктивно.

Стержень "2-12": 125 х 16

N = -955,85 кН,

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*10=765 мм; l_П = 150 мм < 765 мм.

Стержень "2-13": 100 х 10

, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 150 мм < 612 мм.

Стержень "4-13": 100 х 16

N = -482,37 кН,

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 200 мм < 85*0,9*9=689 мм; l_П = 80 мм < 689 мм.

Стержень "4-14": 70 х 7

, .

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 150 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 60 мм < 612 мм.

Стержень "6-14": 70 х 7

N = 0, .

Принимаем: .

, - конструктивно.

Стойки.

Стержень "3-13": 70 х 7

N = -151,25 кН,

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 70 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 40 мм < 612 мм.

Стержень "5-14": 75 х 8

N = -223,13 кН,

Принимаем: .

, ;

Принимаем: l_О = 90 мм < 85*0,9*8=612 мм; l_П = 50 мм < 612 мм.

Стержень "6-15": 56 х 5

N = 0,.

Шов принимаем конструктивно

, .

Элемент фермы	Стержень	Сечение	Расчетное усилие N, кН	, кН	F , кН	N_C, кН	k_f, мм	ål_W , мм	Расчетная длина шва, кН
l_О	l_П

ВП	1-2 2-3 3-4 4-5 5-6	160х11 160х11 160х11 160х18 160х18	-1180,76 -1180,76 -1790,40 -1790,40	-1180,76 609,64	151,25 151,25 183,7 223,13	1190,41 151,25 636,72 223,13
НП	12-13 13-14 14-15	100х10 160х18 160х18	+743,39 +1574,47 +1790,40	-	-	-
Р	1-19 2-12 2-13 4-13 4-14 6-14	56х5 125х16 100х10 100х16 70х7 70х7	-955,85 +776,63 -482,37 +374,35	-	-	-
С	3-13 5-14 6-15	70х7 75х8 56х5	-151,25 -223,13	-	-	-