Расчет сварных соединений в ферме

Рассчитываем прикрепления элементов решетки из парных уголков к узловым фасонкам. Сварка полуавтоматическая в нижнем положении; диаметр сварочной проволоки 2мм. Согласно таблице 55^* [2]для конструкции группы 1 (по узловым фасонкам) из стали С255 в климатическом районе II₂ (т.к здание отапливаемое) принимаем флюс АН-348-А по ГОСТ 9087-81^* и сварочную проволоку Св-08А по ГОСТ 2246-70^*. Расчетные сопротивления: R_wf = 18 кН/см² по таблице 56 [2] и R_wz = 0,45·R_un =0,45·38= 17,1кН/см² (R_un = 380 МПа = 38 кН/см² для фасонного проката из стали С255 толщиной до 10 мм согласно таблице 51^* [2]).

Требуемую расчетную длину швов для прикрепления одного уголка элемента решетки вычисляем по формулам (120) и (121) п. 11.2^*согласно [2].

По прочности металла шва

;

По прочности металла границы сплавления

.

Коэффициенты:

при k_f = 4-8 мм согласно таблице34^*[2].

Согласно п. 11.2 [2] g_wf = 1 и g_wz = 1, по таблице 6^* [2] g_с = 1, так как рассматриваемый случай в таблице отсутствует. Большую из вычисленных для каждого элемента распределяем на обушок и перо.

Вычисление длин швов для прикрепления элементов решетки выполнено в виде таблицы 5.1

Таблица 5.1 - Вычисление длин швов для прикрепления элементов решетки

6. Конструирование и расчёт монтажного стыка
отправочных марок фермы

Стропильная ферма поставляется на строительную площадку в виде двух отправочных марок, соединение которых осуществляется непосредственно перед установкой фермы в проектное положение.

В соответствии с заданием необходимо запроектировать монтажный стык отправочных марок на сварке (сварка ручная). При этом целесообразно, чтобы конструкция стыка обеспечивала симметрию отправочных марок, что упрощает их изготовление и обеспечивает взаимозаменяемость.

Горизонтальные полки уголков 100´8 перекрываются на стыке двумя горизонтальными накладками. Вертикальные полки уголков с каждой стороны от вертикальной оси монтажного стыка прикрепляются на сварке к полуфасонке. Последние соединяются между собой двумя вертикальными накладками.

Размеры накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми полками уголков.

A_н= b_н ´ t_н> A_г.п. » b_уг. ´ t_{уг .}= 10,0 ´ 0,8 = 8,0 см².

Назначаем: b_н = 10,0 + 3 – 4 = 9,0 см, тогда t_н = 8/9 = 0,89 см.

Окончательно принимаем размер горизонтальной накладки b_н ´ t_н =90´10 мм, при этом A_н = 9,0´1,0 = 9,0 см² > A_г.п. = 8,0 см².

A_ф= b_ф ´ t_ф> A_в.п. » 2b_уг. ´ t_уг.= 2 ´ 10,0 ´ 0,8 = 16 см².

Минимальная высота включаемого в расчёт сечения фасонки:

Площадь стыка с площадью сечения (2А_н + А_ф) проверяем в предположении центрального нагружения силой N_ст = 647,1 кН:

Сварные швы “А” прикрепления горизонтальной полки пояса к накладке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому накладкой, величина которого (сталь накладок С255, R_y = 240 МПа при t = 4-20 мм): N_н = A_н ´ R_y = 9´24 =216 кН.

Принимаем: k_f = 6 мм; b_f = 0,7; b_z = 1,0; электроды Э46 с R_wf = 200 МПа; R_wz =0,45´380 = 171 МПа; g_wf = g_wz = 1,0; g_c = 1,0.

Условие: ; 188,1<200<244 МПа выполняется, поэтому расчёт производим только по металу шва.

l_wf = l_wf^’ + 1 см = 12,9 +1 =13,9 см. Принимаем l_wf = 140 мм.

Швы “Б” прикрепления вертикальных полок пояса к фасонке рассчитываем по предельному усилию, воспринимаемому расчётным сечением фасонки:

N_ф = A_ф ´R_y = h_ф ´t_ф ´R_y = 20´0,8´24 = 384 кН.

Принимаем l_wf = 140 мм.

Проверка прочности фасонки по линии «k-m-n» с учётом сопротивления сжатию на участке «k-n» и «m-n»:

;

R_s = 0,58R_y = 0,58´ 240 = 139,2 МПа

0,8(10+1)´24+0,8(14 – 1)´13,92 = 356 кН < N_ф = 384 кН – условие не выполняется, поэтому увеличиваем длину швов до 17 см.

0,8(10+1)´24+0,8(17 – 1)´13,92 = 389,4>N_ф = 384 кН.

Принимаем l_wf = 170 мм.

Высота вертикальных накладок должна быть не менее высоты рабочей части фасонки (h_ф), т. е. h_н> h_ф, а площадь сечения накладок не должна быть менее площади рабочей части фасонки (A_ф). Исходя из этого, с учётом конструктивных требований, назначаем размеры вертикальных накладок:

t_н^’ ´ h_н = 0,8´220 мм.

При этом: h_н = 220 мм > h_ф = 200 мм; 2 А_н^’ = 2´0,8´22 = 35,2 см² > А_ф =16 см².

Из условия равнопрочности швов «В» и фасонки (в расчёте на 1 см длины шва), требуемый катет шва:

Максимальный катет шва: k_f,max = 1,2´ t_min = 1,2´8 = 9,6 мм.

Принимаем катет шва «В» равным k_f = 8 мм.

Рисунок 6.1 – К расчету монтажного стыка фермы