Согласно заданию на курсовую работу для климатического района с температурой наружного воздуха 
в качестве материала элементов ферм принимаем сталь С245, а для узловых фасонок – С255. Толщина фасонок tф = 10 мм по Приложению 5 при N1-3 = -372,7 кН.
Расчетные сопротивления:
Ø для элементов фермы Rу = 24 кН/см2, как для фасонного проката толщиной
t = 2¸20 мм;
Ø для фасонок Rу = 24 кН/см2 при толщине t = 10 мм.
Все элементы ферм из парных равнополочных уголков. Конструирование и расчет элементов фермы выполнены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Подбор сечений элементов фермы
| Элемент | Расчетное усилие | Сечение | А, см2 | Длины,см | ix | iy | λx | λy | λu | фmin | γс | Несущая способность, кН | Запас надежности, % | |||
| l | lx | ly | ||||||||||||||
| В.П. | 2-3 | 2L63х5 | 12,26 | 1,94 | 2,96 | 144,33 | 94,59 | |||||||||
| 3-5 | -517,4 | 2L125x8 | 39,38 | 3,87 | 5,46 | 77,52 | 54,95 | 130,8 | 0,703 | 1,0 | 631,2 | 22% | ||||
| 6-8 | -696,8 | 2L125х9 | 44,0 | 3,86 | 5,48 | 77,72 | 54,74 | 120,5 | 0,700 | 1,0 | 702,24 | 0,8% | ||||
| Н.П. | 1-4 | 293,0 | 2L70x5 | 13,72 | 2,16 | 3,23 | 268,52 | 365,33 | 400,0 | 1,0 | 312,82 | 6,7% | ||||
| 4-7 | 651,9 | 2L100x8 | 31,2 | 3,07 | 4,47 | 195,44 | 263,98 | 400,0 | 1,0 | 711,36 | 9,1% | |||||
| Раскосы | 2-2' | 2L50x5 | 9,6 | 1,53 | 2,45 | 90,85 | 71,02 | 150,0 | ||||||||
| 1-3 | -372,7 | 2L90x8 | 27,86 | 2,76 | 4,08 | 65,22 | 88,24 | 123,7 | 0,625 | 1,0 | 397,01 | 6,5% | ||||
| 3-4 | 278,3 | 2L63x5 | 12,26 | 1,94 | 2,96 | 154,64 | 126,69 | 400,0 | 1,0 | 279,53 | 0,4% | |||||
| 4-6 | -166,9 | 2L80x7 | 21,7 | 2,45 | 3,67 | 122,45 | 102,18 | 150,8 | 0,406 | 0,8 | 169,16 | 1,3% | ||||
| 6-7 | 55,6 | 2L50x5 | 9,6 | 1,53 | 2,45 | 196,08 | 153,06 | 400,0 | 1,0 | 218,88 | 293,7% | |||||
| Стойки | 4-5 | -67,7 | 2L50x5 | 9,6 | 1,53 | 2,45 | 115,03 | 89,80 | 162,2 | 0,448 | 0,8 | 82,58 | 25,5% |
Расчет сварных соединений в ферме
Рассчитываем прикрепления элементов решетки из парных уголков к узловым фасонкам. Сварка полуавтоматическая в нижнем положении; диаметр сварочной проволоки 2 мм. Согласно таблице Г.1 [2] принимаем флюс АН-60 по ГОСТ 9087 и сварочную проволоку Св-08А по ГОСТ 2246. Расчетные сопротивления: Rwf = 18 кН/см2 по таблице Г.2 [2] и Rwz = 0,45· Run = 0,45·37 = 16,65 кН/см2 (Run = 370 МПа = 37 кН/см2 для фасонного проката из стали С245)
|
|
Требуемую расчетную длину швов для прикрепления одного уголка элемента решетки вычисляем по формулам:
По прочности металла шва 
;
По прочности металла границы сплавления 
.
Коэффициенты: 
при kf = 4-8 мм согласно таблице 39[2].
Большую из вычисленных 
для каждого элемента распределяем на обушок и перо.
Вычисление длин швов для прикрепления элементов решетки выполнено в виде таблицы 6.1
Таблица 6.1 Вычисление длин швов для прикрепления элементов решетки
| Элемет | N, кН | Сечение | kf | lwf | lwz | lwоб | lwпер | Прим. |
| 1-3 | -372,7 | 2L90x8 | 0,8 | 16,9 | 15,7 | 13,0 | 7,0 | --- |
| 3-4 | 278,3 | 2L63x5 | 0,5 | 20,16 | 18,72 | 16,0 | 7,0 | --- |
| 4-6 | -166,9 | 2L80x7 | 0,4 | 15,2 | 14,0 | 12,0 | 6,0 | --- |
| 6-7 | 55,6 | 2L50x5 | 0,4 | 5,1 | 4,7 | 5,0 | 4,0 | Констр |
| 4-5 | -67,7 | 2L50x5 | 0,4 | 6,0 | 5,5 | 6,0 | 6,0 | --- |
Расчёт опорного узла
Нижний опорный узел
Швы крепления опорного раскоса 1-3 рассчитаны в 6 пункте (kf =0,8 см, 
=13 см, 
=7 см).
Расчёт швов крепления нижнего пояса (1-4 элемент).
Принимаем kf =6 мм. N =293 кН.
- требуемая толщина опорного
фланца из условия смятия.
где: F = 
=263,5 кН – опорное усилие фермы,
Rp = Ru =36 кН/см2 – расчётное сопротивление смятию стали С245,
bf =15см – ширина опорного фланца, принятая из условия размещения болтов.
Принимаем tf =10 мм, равной толщине фасонки.
Принимаем сечение опорного фланца: 150х10мм.
Проверку принятого сечения выполняем по формуле:
|
|
Выпускаем фланцы за пределы фасонки на 1,5× tf =1,5×10=15 мм»20 мм.
Высоту опорного фланца принимаем конструктивно равную 450мм.
Принимаем kf =5 мм.
Длина шва крепления фасонки к фланцу определена конструкцией узла и составляет 45-1=44см. Предельная расчётная длина шва lw =85× bf × kf =85×0,9×0,5=38,25 см, что меньше фактической.
Прочность шва обеспечена.
Болты для крепления опорного фланца принимаем конструктивно. Принимаем 6 болтов М20 класса 4,8 нормальной точности. Отверстия под болты в опорном фланце принимаем диаметром 23 мм с учетом обеспечения отсутствия восприятия этими болтами опорного усилия. Болты размещаются согласно схеме.
Рисунок 7.1 – Схема крепления нижнего опорного узла
Верхний опорный узел
Верхний опорный узел выполняется шарнирным на фасонках. Шарнирность узла достигается установкой болтов в отверстия на 5-6 мм больше диаметра болта. В силу того, что усилия в узле весьма малы, болты и сварные швы принимаем конструктивно. Принимаем 2 болта М20 класса 4,8 грубой точности.
Рисунок 7.2 – Схема крепления верхнего опорного узла
Расчёт прокладок
Для обеспечения совместной работы уголков их соединяют прокладками. Расстояние между прокладками должно быть не более 40 i для сжатых элементов и 80 i для растянутых, где i – радиус инерции одного уголка относительно оси, параллельной прокладке. При этом в сжатых элементах ставится не менее 2 прокладок. Определение предельного расстояния между прокладками и необходимого их числа в каждом элементе приводим в табличной форме. Ширина прокладок, из условия размещения швов, 60 мм, длинна b уг+20 мм, толщина 10 мм (равная толщине фасонки). По возможности число типоразмеров следует принимать минимальным.
|
|
| Элемент | Расчётное усилие, N, кН | Сечение | Длина, см | iy | 40× iy | 80×iy | Число прокладок | Расстояние между прокладками | Размеры прокладок |
| 2-3 | 2L63х5 | 2,96 | 236,8 | 93,3 | 90´60 | ||||
| 3-5(5-6) | -517,4 | 2L125x8 | 5,46 | 218,4 | 145´60 | ||||
| 6-8 | -696,8 | 2L125x9 | 5,48 | 219,2 | 145´60 | ||||
| 1-4 | 293,0 | 2L70x5 | 3,23 | 258,4 | 90´60 | ||||
| 4-7 | 651,9 | 2L100x8 | 4,47 | 357,6 | 120´60 | ||||
| 2-2’ | 2L50x5 | 2,45 | 70´60 | ||||||
| 1-3 | -372,7 | 2L90x8 | 4,08 | 163,2 | 110x60 | ||||
| 3-4 | 278,3 | 2L63x5 | 2,96 | 236,8 | 90´60 | ||||
| 4-6 | -166,9 | 2L80x7 | 3,67 | 146,8 | 93,7 | 100´60 | |||
| 6-7 | 55,6 | 2L50x5 | 2,45 | 70´60 | |||||
| 4-5 | -67,7 | 2L50x5 | 2,45 | 73,3 | 70´60 |