- •Содержание.
- •1.Введение.
- •2. Компоновка конструктивной схемы каркаса.
- •3. Расчёт поперечной рамы каркаса. Сбор нагрузок.
- •4. Статический расчёт рамы и определение расчётных усилий.
- •Изгибающие моменты.
- •Поперечные силы.
- •Продольные силы.
- •5. Конструирование и расчёт колонны.
- •6. Конструирование и расчёт сквозного сечения ригеля.
- •7.Литература.
6. Конструирование и расчёт сквозного сечения ригеля.
Постоянная распределённая нагрузка условно прикладывается в верхних узлах ферм. Равномерно распределённая нагрузка определена в таблице №1, из которой видно, что .
Схемы действия нагрузок показаны на рисунке 9.
Величина узловой постоянной нагрузки ;
где - длина панели по верхнему поясу, а В - шаг ферм.
Снеговая нагрузка определяется по СниП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». С учётом принятого уклона кровли i=0.015 коэффициент неравномерности снега С=1. Узловая снеговая нагрузка равна:
Нагрузка от опорных моментов (см.табл.6):
1-я комбинация нагрузок в сечении 4-4
1-я комбинация нагрузок в сечении 4-4 определяется без снеговой нагрузки:
Величины распоров Н определяются по эпюрам поперечных сил с учётом расчётных сочетаний нагрузок.
Для первой комбинации:
Для второй комбинации:
При вычислении усилий в нижнем поясе от каждой пары распоров принимается, что разность этих значений распределяется линейно между элементами нижнего пояса.
Статический расчёт фермы.
Рис. 9. Схемы нагрузок на ригель рамы.
Таблица 7.
Узел |
Пост. |
Снег-1 |
Снег-2 |
М-1 |
М-2 |
1 |
-66,8 |
-184,7 |
138,9 |
-6,1 |
-6,1 |
25 |
-66,8 |
-184,7 |
-45,7 |
6,1 |
6,1 |
Усилия в элементах фермы.
Таблица 8.
Элемент |
Длина |
Пост. |
Снег-1 |
Снег-2 |
М-1 |
М-2 |
2-4 |
2800 |
-53,7 |
-148,5 |
-108,4 |
136,6 |
82,6 |
4-6 |
3000 |
-53,7 |
-148,5 |
-108,4 |
136,6 |
82,6 |
6-8 |
3000 |
-133,6 |
-369,6 |
-246,9 |
121,6 |
69,1 |
8-10 |
3000 |
-133,6 |
-369,6 |
-246,9 |
121,6 |
69,1 |
10-12 |
3000 |
-169,7 |
-469,2 |
-268,5 |
107,4 |
56,3 |
12-14 |
3000 |
-169,7 |
-469,2 |
-268,5 |
107,4 |
56,3 |
14-16 |
3000 |
-169,7 |
-469,2 |
-200,8 |
96,5 |
45,4 |
16-18 |
3000 |
-169,7 |
-469,2 |
-200,8 |
96,5 |
45,4 |
18-20 |
3000 |
-133,6 |
-369,6 |
-122,6 |
87,9 |
35,4 |
20-22 |
3000 |
-133,6 |
-369,6 |
-122,6 |
87,9 |
35,4 |
22-24 |
3000 |
-53,7 |
-148,5 |
-40,1 |
78,8 |
24,8 |
24-26 |
2800 |
-53,7 |
-148,5 |
-40,1 |
78,8 |
24,8 |
1-3 |
2800 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
-143,9 |
-89,2 |
3-5 |
3000 |
99,4 |
274,8 |
192,9 |
-129,0 |
-75,8 |
5-7 |
3000 |
99,4 |
274,8 |
192,9 |
-129,0 |
-75,8 |
7-9 |
3000 |
156,9 |
433,9 |
271,7 |
-114,4 |
-62,6 |
9-11 |
3000 |
156,9 |
433,9 |
271,7 |
-114,4 |
-62,6 |
11-13 |
3000 |
172,3 |
476,5 |
238,3 |
-100,6 |
-50,2 |
13-15 |
3000 |
172,3 |
476,5 |
238,3 |
-100,6 |
-50,2 |
15-17 |
3000 |
156,9 |
433,9 |
162,2 |
-92,2 |
-40,5 |
17-19 |
3000 |
156,9 |
433,9 |
162,2 |
-92,2 |
-40,5 |
19-21 |
3000 |
99,4 |
274,8 |
82,0 |
-83,4 |
-30,2 |
21-23 |
3000 |
99,4 |
274,8 |
82,0 |
-83,4 |
-30,2 |
23-25 |
2800 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
-74,4 |
-19,7 |
2-3 |
4215 |
80,8 |
223,5 |
163,1 |
11,0 |
9,9 |
3-6 |
4413 |
-67,2 |
-185,8 |
-124,3 |
-11,2 |
-10,1 |
6-7 |
4413 |
50,4 |
139,3 |
79,5 |
10,9 |
9,8 |
7-10 |
4480 |
-34,8 |
-96,2 |
-37,0 |
-10,7 |
-9,7 |
10-11 |
4480 |
19,1 |
52,7 |
-4,8 |
10,4 |
9,4 |
11-14 |
4547 |
-4,0 |
-11,1 |
45,7 |
-10,3 |
-9,3 |
14-15 |
4547 |
-4,0 |
-11,1 |
-56,9 |
6,3 |
7,3 |
15-18 |
4480 |
19,1 |
52,7 |
57,5 |
-6,3 |
-7,4 |
18-19 |
4480 |
-34,8 |
-96,2 |
-59,1 |
6,5 |
7,6 |
19-22 |
4413 |
50,4 |
139,3 |
59,9 |
-6,6 |
-7,7 |
22-23 |
4413 |
-67,2 |
-185,8 |
-61,4 |
6,8 |
7,9 |
23-26 |
4215 |
80,8 |
223,5 |
60,4 |
-6,6 |
-7,7 |
1-2 |
3150 |
-66,8 |
-184,7 |
-138,9 |
-6,1 |
-6,1 |
3-4 |
3192 |
-11,1 |
-30,8 |
-30,8 |
0,0 |
-6,1 |
7-8 |
3282 |
-11,1 |
-30,8 |
-30,8 |
0,0 |
-6,1 |
11-12 |
3372 |
-11,1 |
-30,8 |
-30,8 |
0,0 |
-6,1 |
13-14 |
3417 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
-6,1 |
15-16 |
3372 |
-11,1 |
-30,8 |
0,0 |
0,0 |
-6,1 |
19-20 |
3282 |
-11,1 |
-30,8 |
0,0 |
0,0 |
-6,1 |
23-24 |
3192 |
-11,1 |
-30,8 |
0,0 |
0,0 |
-6,1 |
25-26 |
3150 |
-66,8 |
-184,7 |
-45,7 |
6,1 |
6,1 |
Расчетные усилия в стержнях фермы Таблица 9. | ||||||||||||||
Эл-т |
N п/п |
Пост нагр |
Снег нагр. |
M1 M2 |
M1` M2` |
H1 H2 |
H1` H2` |
Растяжение |
Сжатие |
| ||||
=1 |
=1 |
=0,9 |
|
|
|
|
N нагр. |
S кН |
N нагр. |
S кН |
| |||
1 |
2 |
2′ |
3 |
3` |
4 |
4` |
| |||||||
Верхний пояс |
2–4 4–6 |
-53,7 |
-148,5 |
-133,7 |
136,6 |
82,6 |
|
|
|
|
1,2 |
-202,2 |
| |
6–8 8-10 |
-133,6 |
-369,6 |
-332,6 |
121,6 |
69,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-503,2 |
| ||
10-12 12-14 |
-169,7 |
-469,2 |
-422,3 |
107,4 |
56,3 |
|
|
|
|
1,2 |
-638,9 |
| ||
Нижний пояс |
1–3 |
0 |
0 |
0 |
-143,9 |
-89,2 |
|
|
|
|
1,3,4 |
-143,9 |
| |
3-5 5-7 |
99,4 |
274,8 |
247,3 |
-129,0 |
-75,8 |
-30,5 |
-23,72 |
1,2 |
374,2 |
|
|
| ||
7-9 9–11 |
156,9 |
433,9 |
390,5 |
-114,4 |
-62,6 |
-9,77 |
-10,42 |
1,2 |
590,8 |
|
|
| ||
11-13 |
172,3 |
476,5 |
428,9 |
238,3 |
-100,6 |
10,92 |
2,88 |
1,2 |
648,8 |
|
|
| ||
Раскосы |
2-3 |
80,8 |
223,5 |
201,2 |
11,0 |
9,9 |
|
|
1,2 |
304,3 |
|
|
| |
3-6 |
-67,2 |
-185,8 |
-167,2 |
-11,2 |
-10,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-253,0 |
| ||
6-7 |
50,4 |
139,3 |
125,4 |
10,9 |
9,8 |
|
|
1,2 |
189,7 |
|
|
| ||
7-10 |
-34,8 |
-96,2 |
-86,6 |
-10,7 |
-9,7 |
|
|
|
|
1,2 |
-131,0 |
| ||
10-11 |
19,1 |
52,7 |
47,4 |
10,4 |
9,4 |
|
|
1,2 |
71,8 |
|
|
| ||
11-14 |
-4,0 |
-11,1 |
-9,99 |
-10,3 |
-9,3 |
|
|
1,2 |
41,7 |
1,3 |
-14,3 |
| ||
45,7 |
41,1 |
| ||||||||||||
Стойки |
1-2 |
-66,8 |
-184,7 |
166,2 |
-6,1 |
-6,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-251,5 |
| |
3-4 |
-11,1 |
-30,8 |
-27,7 |
0 |
-6,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-41,9 |
| ||
7-8 |
-11,1 |
-30,8 |
-27,7 |
0 |
-6,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-41,9 |
| ||
11-12 |
-11,1 |
-30,8 |
-27,7 |
0 |
-6,1 |
|
|
|
|
1,2 |
-41,9 |
|
Таблица проверки сечений стержней |
|
|
Таблица 10. | ||||||||||
|
Nэл |
Расч. Усилие |
Сечение |
A,см2 |
Ix/Iy |
ix/iy |
x/y |
|
min |
Пров сеч |
R | ||
растяж |
сжат |
растяж |
сжат | ||||||||||
Верхний пояс |
2–4 |
|
-202,2 |
75 x 6 |
17,56 |
280/280 |
3,44/2,9 |
81,4/96,6 |
120 |
0,585 |
|
19,68 |
24 |
4–6 |
|
-202,2 |
75 x 6 |
17,56 |
300/300 |
3,44/2,9 |
87,2/103,4 |
120 |
0,585 |
|
19,68 |
24 | |
6–8 8-10 |
|
-503,2 |
110 x 8 |
34,4 |
300/300 |
4,28/4,87 |
70,1/61,6 |
120 |
0,754 |
|
19,4 |
24 | |
10-12 12-14 |
|
-638,9 |
110 x 8 |
34,4 |
300/300 |
4,28/4,87 |
70,1/61,6 |
120 |
0,754 |
|
23,9 |
24 | |
Нижний пояс |
1–3 |
|
-143,9 |
125 x 8 |
39,4 |
600/600 |
4,87/5,46 |
119,1/109,9 |
120 |
0,420 |
|
8,7 |
24 |
3-5 5-7 |
374,2 |
|
90 x 6 |
21,2 |
600/600 |
3,5/4,03 |
171/149 |
400 |
|
17,65 |
|
24 | |
7-9 9–11 |
590,8 |
|
100 x 8 |
31,2 |
600/600 |
3,87/4,47 |
155/134 |
400 |
|
18,94 |
|
24 | |
11-13 |
648,8 |
|
100 x 8 |
31,2 |
600/600 |
3,87/4,47 |
155/134 |
400 |
|
20,86 |
|
24 | |
Раскосы |
2-3 |
304,3 |
|
75 x 6 |
17,56 |
422/422 |
3,44/2,9 |
122,7/145,5 |
400 |
|
17,3 |
|
24 |
3-6 |
|
-253,0 |
90 x 6 |
21,2 |
353/441 |
3,5/4,03 |
100,9/109,4 |
120 |
0,491 |
|
23,9 |
24 | |
6-7 |
189,7 |
|
75 x 6 |
17,56 |
353/441 |
3,44/2,9 |
102,6/152,1 |
400 |
|
|
|
24 | |
7-10 |
|
-131,0 |
90 x 6 |
21,2 |
358/448 |
3,5/4,03 |
102,3/111,1 |
120 |
0,465 |
|
13,3 |
24 | |
10-11 |
71,8 |
|
70 x 5 |
13,72 |
358/448 |
2,72/3,22 |
131,6/139,1 |
400 |
|
5,23 |
|
24 | |
11-14 |
41,7 |
-14,3 |
70 x 5 |
13,72 |
364/455 |
2,72/3,22 |
133,8/141,3 |
400 |
|
3,04 |
|
24 | |
Стойки |
1-2 |
|
-251,5 |
90 x 6 |
21,2 |
315/315 |
3,5/4,03 |
90/78,2 |
120 |
0,612 |
|
19,38 |
24 |
3-4 |
|
-41,9 |
70 x 5 |
13,72 |
255/319 |
2,72/3,22 |
93,75/99,06 |
120 |
0,561 |
|
5,44 |
24 | |
7-8 |
|
-41,9 |
70 x 5 |
13,72 |
263/328 |
2,72/3,22 |
96,7/101,9 |
120 |
0,523 |
|
5,84 |
24 | |
11-12 |
|
-41,9 |
70 x 5 |
13,72 |
270/337 |
2,72/3,22 |
99,3/104,7 |
120 |
0,512 |
|
5,96 |
24 |
Подбор сечений стержней фермы
Подбор сечений сжатых и растянутых стержней производится в соответствии с [3] раздел 9.5. Рассмотрим пример подбора сечения сжатого и растянутого элементов фермы:
Сжатый пояс (элемент 2-4 и 4-6)
N=202,2 кН; lx=ly=300см.
Принимаем предварительно ,=0,688 (по табл. 72 [1])
.
Принимаем: 75x6;
; ;min=0,585
.
Растянутый пояс (элемент 11-13)
N=648,8 кН; lx=600см; ly=600см.
.
Принимаем: 100x8;
;
Для конструирования фермы должно быть принято не более 6-7 типов сечений стержней. Для этого близкие сечения объединяются по большему профилю.
Расчет остальных элементов решетки и принятые сечения уголков приведены в табличной форме (см. таблицу №10). При проверке прочности элементов решетки (кроме опорных) введен коэффициент условий работы с=0,8.
Расчёт узлов фермы.
Расчёт сварных швов, соединяющих раскосы с поясами, производится из условия прочности этих швов (см. [3] стр. 285-297) . Длина сварных швов по обушку и по перупроизводится по формулам:
где:
Нижний опорный узел:
Определяем размеры швов для прикрепления нижнего пояса. .
Для тавра
Находим:
Конструктивно принимаем
Длина опорного столика определяется из условия прочности сварного шва на действие N=1.5Fф, где – опорная реакция от вертикальных нагрузок на нём..
Для сварки принимаем проволоку Св-08Г2С d=1.4…..2мм.
Несущая способность шва определяется на границе сплавления основного металла и шва.
Принимаем
.
Прочность шва Ш2 проверяется по формуле:
.
Рис. 10. Нижний опорный узел.
Верхний узел сопряжения ригеля с колонной.
Усилие в верхнем поясе – наибольшее в крайней панели . Необходимая длина монтажных швов (сварных) толщиной
.
Сопряжение верхнего пояса фермы с колонной производится на болтах с помощью фланцев. Толщиной фланца принимается , как для жесткого узла сопряжения ригеля с колонной. Количество болтов:
для болта 24 мм из стали 35X.
Принимаем 2 болта, симметрично расположенных относительно центра тяжести сечения пояса фермы.
Рис. 11. Верхний опорный узел.