Определение усилий в ферме

Рис 5.1. расчетная схема стропильной фермы пролетом 24 м

Определение расчетной узловой нагрузки:

Определение усилий в стержнях фермы:

Таблица 5.1.

Усилия в стержнях фермы от расчетной нагрузки.

Номер стержня	Усилие от единичной нагрузки	Узловая нагрузка Р, (кН)	Усилие от Р, (кН)
Нижний пояс
1-2
2-3	2,857		360,72
3-4	6,667		841,78
Верхний пояс
8-9	0,476		60,1
9-10	0,476		60,1
10-11	-5,238		-661,35
11-12	-5,238		-661,35
Номер стержня	Усилие от единичной нагрузки	Узловая нагрузка Р, (кН)	Усилие от Р, (кН)
12-13	-7,143		-901,88
Стойки
1-8
2-9	-1		-126,26
3-11	-1		-126,26
4-13	-1		-126,26
Раскосы
2-8	-0,69		-68,12
2-10	-4,833		-610,22
3-10	3,452		435,85
3-12	-2,071		-261,48
4-12	0,69		87,12

 

Конструктивный расчет фермы

Таблица 6.1

Расчетные длины стержней фермы

 

Номер стержня	Тип стержня	Расчетная длина стержня
в плоскости	из плоскости
1-2, 6-7	Нижний пояс, консоль	3,0	6,0
2-3, 5-6	Нижний пояс	6,0	6,0
3-4, 4-5	Нижний пояс	6,0	12,0
8-9, 9-10, 10-11, 11-12, 12-13, 13-14, 14-15, 15-16, 16-17, 17-18	Верхний пояс	3,0	3,0
2-8, 2-10, 6-16, 6-18	Опорный раскос	4,35	4,35
3-10, 3-12, 4-12, 4-14, 5-14, 5-16	Раскосы	3,48	4,35
2-9, 6-17	Опорные стойки	3,15	3,15
1-8, 3-11, 4-13, 5-15, 7-18	Стойки	2,52	3,15

Таблица 6.2

Рекомендуемая толщина фасонок.

Усилия в опорном раскосе кН	До	160-	260-	410-	610-	1010-	1410-	Более
Толщина фасонки, мм

Конструирование раскосов

Раскос 3-10 и 5-16.

Усилие в опорном раскосе, , тогда по таблице 6.2 принимаем толщину .

Определение требуемой площади сечения раскоса:

Требуемая площадь сечения одного уголка сечения стержня фермы:

По сортаменту принимаем равнополочный уголок 7х70 с А₁=9,42 см² и радиусом инерции сечения, . Моменты инерции , расстояние от наружной грани полки до центра тяжести сечения

Характеристики сечения двух уголков составленных в тавр:

где,

 

Проверка условия предельной гибкости:

Условие проверки выполняется.

Окончательно, сечение раскоса 3-10 принимаются из двух уголков 70х7.

Проверка прочности сечения

Условие проверки выполняется, запас составляет (1-0,964)100%=3,6%

Стержень верхнего пояса 12-13

Усилие в опорном раскосе, , тогда по таблице 6.2 принимаем толщину .

Определение требуемой площади сечения раскоса:

Требуемая площадь сечения одного уголка сечения стержня фермы:

По сортаменту принимаем равнополочный уголок 140х14 с А₁=32.49 см² и радиусом инерции сечения, . Моменты инерции , расстояние от наружной грани полки до центра тяжести сечения

Характеристики сечения двух уголков составленных в тавр:

где,

 

Проверка условия предельной гибкости:

Условие проверки выполняется.

Окончательно, сечение стержня 12-13 принимаются из двух уголков 140х14х12.

Проверка прочности сечения

Условие проверки выполняется, запас составляет (1-0,85)100%=14,83%

Расчет промежуточных узлов.

Расчет узла №10

Расчет швов крепления раскоса 2-10:

Катет шва принимаем

Расчет швов крепления раскоса 3-10:

Катет шва принимаем

Расчет швов крепления верхнего пояса в узле 10:

Р=126,26 кН;

Катет шва принимаем 1 см, тогда:

 

 

Расчет узла в месте изменения сечения пояса.

Усилие, действующее в стыке:

Требуемая площадь сечения стыковых накладок:

Принимаем ширину накладки b=200-50+20=170 мм.

Толщина накладки:

Окончательно толщину накладки принимаем t=1 см.

Расчет усилия швов прикрепляющимся листовые накладки к поясам:

Принимаем катет шва для крепления накладки к полке уголка 70х7 максимальным

тогда длина сварного шва крепления накладки к этому уголку:

Принимаем катет шва для крепления накладки к полке уголка 100х10

тогда длина сварного шва крепления накладки к этому уголку:

 

Расчет монтажных узлов.

Усилие на горизонтальную накладку:

1,2 – коэффициент запаса учитывающий возможную потерю качества при монтаже.

Усилие на вертикальную накладку:

Ширина горизонтальной накладки:

с учетом ГОСТ 82-70 принимаем

Ширину вертикальной накладки принимаем равной ширине полки поясного уголка

Толщина вертикальной накладки:

Окончательно принимаем с учетом ГОСТ 82-70 и не менее толщины фасонки

.

Характеристики высокопрочных болтов из стали 40Х по ГОСТ Р 52643.

Площадь сечения болта диаметром 20 мм с учетом ослабления резьбой

Расчетное усилие, которое может воспринято каждой плоскостью трения элементов:

Количество болтов в горизонтальной накладке по одну сторону от стыка:

Количество болтов вертикальной накладке:

Минимальное расстояние между центрами отверстий под болты, размещаемых вдоль усилия для болтов, размещаемых в шахматном порядке: u=80 мм.