Прикрепление раскосов и стоек к узловым фасонкам
Стержни решетки из парных уголков прикрепляются к узловым фасонкам угловыми швами по обушку и по перу (рисунок 15).
Величина усилий Nn и Nоб определяется по формуле:
Nn=g*N/2;
Nоб=(1-g)*N/2,
где: g=z0/b (для равнобоких уголков приближенно можно принять g=0,3) ;
N - расчетное усилие.
Рисунок 15. Узел крепления уголка к фасонке
Требуемую длину сварных швов определяем из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва:
,
,
где: Rwf=180 МПа - расчетное сопротивление углового шва из стали С245;
bf - коэффициент глубины проплавления. (для автоматической и полуавтоматической сварки электродной проволокой диаметром 1,4…2 мм: bf=0,9 при kf=3…8 мм; bf=0,8 при kf=9…12 мм; bf=0,7 при kf=14…16 мм),
kfоб, kfп - катеты швов соответственно по обушку и по перу:
kfоб£1,2*tmin,
kfп£tуг-d,
где tmin – толщина фасонки или полки уголка;
tуг – толщина полки уголка,
d=1 мм для уголков с размерам до ∟90х7 включительно, d=2 мм для уголков большего размера.
Минимальная длина швов:
lwмин=4*kf,
lwмин=40 мм.
Расчет угловых сварных швов произведен в таблице 6.
Для уменьшения сварочных напряжений в фасонках принимают минимальное расстояние (см. рисунок 15):
a=6*tф-20,
где tф=12 мм – толщина фасонки.
a=6*12-20=52 мм, принимаем кратно 5 мм в большую сторону, а=55 мм.
Для плавной передачи усилий от стержня к фасонке угол между краями фасонки и уголка принят не менее 15°.
Расчет и конструирование опорных узлов
Верхний опорный узел (рисунок 16).
В опорном сечении фермы возникает отрицательный момент (-Mmax). Для расчета узла опорный момент заменяем парой сил H:
H=I-MmaxI/h0,
где: h0=3.1 м - плечо для двускатных ферм.
H=765.8526/3.1=247.05 кН.
Таблица 6
Расчет угловых сварных швов
| № стержня | Сечение, мм | Расчетное усилие, кН | Шов по обушку | Шов по перу | ||||||||||
| b | t | kfоб max, мм | kfоб, мм | Nоб, кН | bfоб | lwоб, мм | , мм | kfп max, мм | kfп, мм | Nn, кН | bfп | lwп, мм | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| В-1 | 125 | 9 | 245.07 | 10.8 | 8 | 85.77 | 0.9 | 76.2 | 2 | 7 | 6 | 36.76 | 0.9 | 47.8 |
| Г-3, Д-4 | 125 | 9 | -460.43 | 10.8 | 8 | -161.15 | 0.9 | 134.3 | 2 | 7 | 6 | 69.06 | 0.9 | 81.1 |
| Е-6 | 125 | 9 | -620.07 | 10.8 | 8 | -217.02 | 0.9 | 177.5 | 2 | 7 | 6 | 93.01 | 0.9 | 105.7 |
| А-2 | 100 | 7 | 258.78 | 8.4 | 6 | 90.57 | 0.9 | 103.2 | 2 | 5 | 4 | 38.82 | 0.9 | 69.9 |
| А-5 | 100 | 7 | 582.26 | 8.4 | 8 | 203.79 | 0.9 | 167.2 | 2 | 5 | 5 | 87.34 | 0.9 | 117.8 |
| 1-2 | 110 | 8 | -406.03 | 9.6 | 8 | -142.11 | 0.9 | 119.7 | 2 | 6 | 6 | 60.90 | 0.9 | 72.7 |
| 2-3 | 63 | 6 | 311.68 | 7.2 | 6 | 109.09 | 0.9 | 122.2 | 1 | 5 | 5 | 46.75 | 0.9 | 67.7 |
| 4-5 | 100 | 7 | -199.23 | 8.4 | 8 | -69.73 | 0.9 | 63.8 | 2 | 5 | 5 | 29.88 | 0.9 | 46.9 |
| 5-6 | 50 | 5 | 85.33 | 6.0 | 6 | 29.87 | 0.9 | 40.7 | 1 | 4 | 4 | 12.80 | 0.9 | 40.0 |
| 3-4 | 63 | 6 | -84.02 | 7.2 | 6 | -29.41 | 0.9 | 40.3 | 1 | 5 | 5 | 12.60 | 0.9 | 40.0 |
| 6-7 | 63 | 6 | -84.02 | 7.2 | 6 | -29.41 | 0.9 | 40.3 | 1 | 5 | 5 | 12.60 | 0.9 | 40.0 |
Требуемую площадь болтов нормальной точности определяем по формуле:
ΣAb=H/Rbt,
где: Rbt - расчетное сопротивление болта на растяжение, принимаемое в зависимости от класса болта. Принимаем класс болтов 5.6 (Rbt=210 МПа).
ΣAb=247.05/210=1176.4 мм2.
Минимальное количество болтов:
n=ΣAb/A,
где А=303 мм2 - площадь сечения одного болта по нарезке резьбы болта с наружным диаметром dнар=22 мм.
n=1176.4/303=3.9, принимаем n=4.
Болты устанавливают симметрично относительно центра узла с соблюдением конструктивных требований, в результате определяется длина фланца. Толщину фланца определяем из условия прочности на изгиб, рассматривая его как балку с защемленными опорами пролетом b (а – длина фланца):
,
tфл=(3*247.05*90*1000/(4*280*240))0,5=15.8 мм < tфлmin=16 мм, принимаем tфл=16 мм.
Швы, прикрепляющие фасонку к фланцу, работают на срез. Так как длина швов известна, то при заданной толщине шва kf можно проверить прочность:
,
или из условия прочности определить kf:
,
kf≥247.05*103/(0.9*180*2*(280-10)=2.8 мм, принимаем kf=5 мм.
Требуемая длина сварных швов из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва определена в таблице 6 для стержня В-1.
Рисунок 16. Верхний опорный узел
Нижний опорный узел (рисунок 17).
Толщину фланца нижнего опорного узла принимаем равной толщине фланца верхнего опорного узла: tфл=16 мм. Ширину фланца принимаем конструктивно: bфл=180 мм.
Проверяем условие прочности торцевой поверхности на смятие:
,
где Rр – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности с пригонкой по ГОСТ 27772-88, Rр=360 МПа;
V=Vs+Vg=336.10 кН – опорная реакция фермы.
σ=336.10*103/(180*16)=116.7 МПа < Rр=360 МПа.
В швах, прикрепляющих фасонку к фланцу, возникают срезающие напряжения:
– от опорной реакции вдоль шва:
,
τwv=336.10*103/[2*(450-10)*0.9*6]=70.7 МПа;
– от распора Н перпендикулярно шву:
,
τwH=247.05*103/[2*(450-10)*0.9*6]=52.0 МПа;
– от изгибающего момента вследствие эксцентричного действия силы H, создающей момент M=e*H:
,
τwM=6*150*247.05*103/[2*(450-10)2*0.9*6]=106.3 МПа.
Прочность швов при условном срезе проверяют по формуле:
,
τef=[70.72+(52.0+106.3)2]0.5=173.4 МПа < Rwf=180 МПа - условие прочности выполняется.
Для крепления фермы к колонне предусматривают болты нормальной точности, которые работают на растяжение. С целью унификации наружный диаметр болтов нижнего узла принимают, как и для верхнего - dнар=22 мм.
Опорный столик передает опорную реакцию V на колонну. Из условия прочности сварных швов на срез при известном значении катета шва определяем длину столика:
мм,
где 2/3 - учитывает возможный эксцентриситет приложения опорной реакции.
lст=2/3*336.10*103/(0.9*10*180)+10=148.3 мм. Принимаем lст=160 мм.
Ширину столика принимаем конструктивно:
bs=bфл+(50…100) мм,
bs=180+40=220 мм.
Рисунок 17. Нижний опорный узел
Дата: 2019-07-31, просмотров: 228.
