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 gС | ![]() | RygC, кН/см2 | Расстояние между прокладками, см | Сечение прокладок, м | |||||
lX | ly | iX | iy | lX | ly | lu | "-" 40iX | "+" 80iХ | ||||||||||
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.
lX = 300 см, ly = 300 см, gС = 0,95.
Зададим гибкость l = 65 è j0 = 0,786.
.
Принимаем: 160 х 11;
А = 2А1 = 2*34,42 = 68,84 (см2);
ix = 4,95 см; è lx = lx / ix = 300 / 4,95 = 60,61; è jmin = 0,806;
iy = 7,07 см; è ly = ly / iy = 300 / 7,07 = 42,08;
; lu = 180-60a = 180-60*0,97 = 121,8.
Проверка стержня на устойчивость: ;
( 2,6 % ).
Стержень 5 – 6:
Расчетное усилие N = -1790,40 кН.
lX = 300 см, ly = 300 см, gС = 0,95.
Зададим гибкость l = 65 è j0 = 0,786.
.
Принимаем: 160 х 18;
А = 2А1 = 2*54,79 = 109,58 (см2);
ix = 4,87 см; è lx = lx / ix = 300 / 4,87 = 61,6; è jmin = 0,803;
iy = 7,22 см; è ly = ly / iy = 300 / 7,22 = 41,55;
; lu = 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 lu = 220.
ly = 1200 см, iy = 7,22 см, ly = 1200 / 7,22 = 166,2 < lu = 220.
Нижний пояс.
Стержень 12 – 13:
Расчетное усилие N = +743,39 кН.
lX = 600 см, ly = 900 см, gС = 0,95.
Требуемая площадь сечения: .
Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;
А = 2А1 = 2*19,2 = 38,4 (см2); ix = 3,05 см; iy = 4,66 см;
( 11,4 % ).
lх = 600 / 3,05 = 195,44; ly = 900 / 4,66 = 194,81; lu = 400.
Стержень 14 – 15:
Расчетное усилие N = +1790,4 кН.
lX = 300 см, ly = 900 см, gС = 0,95.
Требуемая площадь сечения: .
Принимаем два равнополочных уголка: 160 х 18;
А = 2А1 = 2*54,79 = 109,58 (см2); ix = 4,87 см; iy = 7,22 см;
( 9,61 % ).
lх = 300 / 4,87 = 61,6; ly = 900 / 7,22 = 124,65; lu = 400.
Раскосы.
Стержень 1 – 19:
Расчетное усилие N = 0 кН.
lX = 209 см, ly = 209 см.
Принимаем минимальное сечение: 56 х 5;
А = 5,41 см2; ix = 1,72 см; è lx = 209 / 1,72 = 121,51;
iy = 2,77 см; è ly = 209 / 2,77 = 75,45.
Стержень 2 – 12:
Расчетное усилие N = -955,85 кН.
lх = ly / 2 = 418 / 2 = 209 см, ly = 418 см, gС = 0,8.
Зададим гибкость l = 75 è j0 = 0,730.
.
Принимаем: 125 х 16;
А = 2А1 = 2*37,8 = 75,6 (см2);
ix = 3,78 см; è lx = 209 / 3,78 = 55,29;
iy = 5,78 см; è ly = 418 / 5,78 = 72,32; è jmin = 0,746;
; lu = 180-60a = 180-60*0,92 = 124,8.
Проверка стержня на устойчивость: ;
( 7,8 % ).
Стержень 2 – 13:
Расчетное усилие N = +776,63 кН.
lX = 0,8*ly = 0,8*431 = 344,8 см, ly = 431 см, gС = 0,95.
Требуемая площадь сечения: .
Принимаем два равнополочных уголка: 100 х 10;
А = 2А1 = 2*19,2 = 38,4 (см2); ix = 3,05 см; iy = 4,66 см;
( 7,5 % ).
lх = 344,8 / 3,05 = 113,05; ly = 431 / 4,66 = 92,49; lu = 400.
Стержень 4 – 13:
Расчетное усилие N = -482,37 кН.
lX = 0,8*ly = 0,8*431 = 344,8 см, ly = 431 см, gС = 0,8.
Зададим гибкость l = 117 è j0 = 0,452.
.
Принимаем: 100 х 16;
А = 2А1 = 2*29,7 = 59,4 (см2);
ix = 2,98 см; è lx = 344,8 / 2,98 = 115,7; è jmin = 0,459;
iy = 4,8 см; è ly = 431 / 4,8 = 89,79;
; lu = 180-60a = 180-60*0,96 = 122,4.
Проверка стержня на устойчивость: ;
( 3,86 % ).
Стержень 4 – 14:
Расчетное усилие N = +374,35 кН.
lX = 0,8*ly = 0,8*431 = 344,8 см, ly = 431 см, gС = 0,95.
Требуемая площадь сечения: .
Принимаем два равнополочных уголка: 70 х 7;
А = 2А1 = 2*9,42 = 18,84 (см2); ix = 2,14 см; iy = 3,44 см;
( 9,1 % ).
lх = 344,8 / 2,14 = 161,12; ly = 431 / 3,44 = 125,29; lu = 400.
Стержень 6 – 14:
Расчетное усилие N = 0 кН.
lX = 344,8 см, ly = 431 см.
Принимаем минимальное сечение: 70 х 7;
А = 9,42 см2; ix = 2,14 см; è lx = 344,8 / 2,14 = 161,12;
iy = 3,44 см; è ly = 431 / 3,44 = 125,29.
Стойки.
Стержень 3 – 13:
Расчетное усилие N = -151,25 кН.
lх = 0,8*310 = 248 см, ly = 310 см, gС = 0,8.
Зададим гибкость l = 115 è j0 = 0,464.
.
Принимаем: 70 х 7;
А = 2А1 = 2*9,42 = 18,84 (см2);
ix = 2,14 см; è lx = 248 / 2,14 = 115,89; è jmin = 0,458;
iy = 3,44 см; è ly = 310 / 3,44 = 90,12;
; lu = 210-60a = 210-60*0,95 = 153.
Проверка стержня на устойчивость: ;
( 4,73 % ).
Стержень 5 – 14:
Расчетное усилие N = -223,13 кН.
lх = 0,8*310 = 248 см, ly = 310 см, gС = 0,8.
Зададим гибкость l = 105 è j0 = 0,532.
.
Принимаем: 75 х 8;
А = 2А1 = 2*11,5 = 23 (см2);
ix = 2,28 см; è lx = 248 / 2,28 = 106,27; è jmin = 0,5273;
iy = 3,65 см; è ly = 310 / 3,65 = 84,93;
; lu = 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; lx = 248 см; ly = 310 см;
ix = 1,72 см; è lx = 248 / 1,72 = 144,19; è j = 0,327;
iy = 2,77 см; è ly = 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. Rwf = 18 кН/см2 – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва (табл.56,[1]);
Rwz = 0,45Run =0,45*36 = 16,2 (кН/см2) – то же, по металлу границы сплавления.
2. Коэффициент проплавления шва (табл.34, [1]): bf =0,9, bz = 1,05.
3. Проверка сварочных материалов: , è
.
4. Выбор минимального произведения:
bf*gwf*Rwf = 0,9*1*18 = 16,2 (кН/см2) – min;
bz*gwz*Rwz = 1,05*1*16,2 = 17,01 (кН/см2);
gwf, gwя = 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: lО = 350 мм < 85*bf*kf = 85*0,9*9 = 689 мм;
lП = 200 мм < 689 мм.
Стержни "2-3" - "3-4": 160 х 11
.
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 50 мм < 85*0,9*9 = 689 мм;
lП = 40 мм < 689 мм.
Стержни "3-4" - "4-5": 160 х 11, 160 х 18
.
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 200 мм < 689 мм; lП = 80 мм < 689 мм.
Стержни "4-5" - "5-6": 160 х 18
,
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 70 мм < 689 мм; lП = 40 мм < 689 мм.
Нижний пояс.
Стержень "12-13": 100 х 10
,
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; lП = 100 мм < 612 мм.
Стержень "13-14": 160 х 18
N = 1574,47 кН, .
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 450 мм < 689 мм; lП = 200 мм < 689 мм.
Стержень "14-15": 160 х 18
N = 1790,4 кН, .
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 500 мм < 689 мм; lП = 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: lО = 250 мм < 85*0,9*10=765 мм; lП = 150 мм < 765 мм.
Стержень "2-13": 100 х 10
,
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 250 мм < 85*0,9*8=612 мм; lП = 150 мм < 612 мм.
Стержень "4-13": 100 х 16
N = -482,37 кН,
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 200 мм < 85*0,9*9=689 мм; lП = 80 мм < 689 мм.
Стержень "4-14": 70 х 7
,
.
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 150 мм < 85*0,9*8=612 мм; lП = 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: lО = 70 мм < 85*0,9*8=612 мм; lП = 40 мм < 612 мм.
Стержень "5-14": 75 х 8
N = -223,13 кН,
Принимаем: .
,
,
;
Принимаем: lО = 90 мм < 85*0,9*8=612 мм; lП = 50 мм < 612 мм.
Стержень "6-15": 56 х 5
N = 0,.
Шов принимаем конструктивно
,
.
Элемент фермы | Стержень | Сечение | Расчетное усилие N, кН | ![]() | F , кН | NC, кН | kf, мм | ålW , мм | Расчетная длина шва, кН | |
lО | lП | |||||||||
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 | - | - | - |