3.4. Расчет и конструирование узлов ферм.

3.4.1. Фермы из уголков.

Опорный узел (рис.3.4.).Толщина фасонки принимается по рекомендациям [3;табл.5.5] в зависимости от усилий в элементах решетки.

Площадь опорного ребра определяем из условия работы на смятие его торца:

, (3.9)

где R_A – опорная реакция фермы ;

R_p – расчетное сопротивление смятию [3;табл.1.8];

_с – коэффициент условий работы [3;табл.1.9].

Задавшись b_p=180…200 исходя из конструктивных требований размещения болтов, получаем толщину ребра

, (3.10)

Принимаем для сварки элементов фермы тип электрода [3;табл.2.1] и выбираем расчетные сопротивления металла шва R_wf [3;табл.2.6] и металла границы сплавления R_wz [3;табл.2.4 и табл.1.7].Проводим сравнение произведений β_f R_wf и β_z R_wz , где

β_f и β_z – коэффициенты, зависящие от вида сварки и положения шва [3;табл.2.3], и выбираем из двух минимальное значение. Далее задавшись катетом шва на пере k_f^п и обушке k_f^об (k_{f max} =1,2t_min , k_{f min} [3;табл.2.9], определяем длину швов Ш1 и Ш2 прикрепления опорного раскоса:

Ш1— , .

(3.11)

Ш2— , .

где k_1, k₂ – долевые коэффициенты [3;табл.5.6];

_wf =1 – коэффициент условий работы шва, за исключением климатических районов I, II.

Аналогично для швов нижнего пояса Ш3 и Ш4:

Ш3— ;

Ш4— .

По требуемым расчетным длинам швов с учетом конструктивных требований (добавка 1см длины шва на непровар и зазор между швами a=6t-20)намечаем конфигурацию и размеры опорной фасонки (рис.3.4).

Полученную опорную фасонку проверяем на срез:

, (3.12)

Сварные швы Ш5, крепящие фасонку к опорному ребру (торцевой фасонке), проверяем на срез от опорной реакции:

, (3.13)

где 1.2t_ф ≤ k_f ≤ 1.2t_p и принимаем целую величину (например k_f – 10, 12, 14мм), l_w=h_ф-1см.

Узел с изменением сечения (рис.3.5).

Прикрепление опорного раскоса рассмотрено ранее формулы (3.11).

Прикрепление раскоса рассчитывается аналогично креплению опорного раскоса на усилие S₂ по формулам 3.11.

Проверяем прочность ослабленного сечения а-а (рис.3.5):

, (3.14)

где A_ef=∑A_H+t_ф·2b₁ – расчётная площадь сечения, см²;

∑A_H=2 b₂·t_H – суммарная площадь накладок, см²;

t_H=t_УГ.1 – толщина накладки , b₁ и b₂ – соответственно ширина полки левого и правого уголков верхнего пояса.

Усилие, воспринимаемое швами одной накладки на пояс:

, кН (3.15)

Длина швов Ш1 (по одну сторону стыка):

, (3.16)

Расчетное усилие для швов, прикрепляющих левые уголки пояса к фасонке, будет большее из N_a и N_б :

и , (3.17)

Требуемая длина швов Ш11 и Ш21 определяется по формулам 3.11 на большее усилие из N_a и N_{б .}

Для прикрепления правого уголка усилие определяется по формуле:

, (3.18)

Требуемая длина швов Ш3 и Ш22 определяется по формуле 3.11 на усилие N_ф.

По требуемым расчетным длинам швов с учётом конструктивных требований намечаем конфигурацию фасонки узла (рис.3.6).

Укрупнительный узел нижнего пояса (рис.3.6).

Накладку на полках Н принимаем размерами

P=2b+40мм – ширина накладки,

t_H=t_УГ+4…6мм – толщина накладки,

A_H=P·t_H – площадь накладки, см².

Проверка прочности ослабленного сечения а-а :

, (3.19)

Усилие в листовой накладке:

, кН (3.20)

Суммарная длина швов (с одной стороны стыка), крепящих накладку к уголкам нижнего пояса Ш1

(3.21)

∑l_w=(Б1+Б2)2 – при 1.2t_УГ ≤ k_f ≤ 1.2t_A (рис.3.6)

Расчётные усилия для крепления уголков пояса к вертикальной фасонке

и , (3.22)

Назначив толщину швов в соответствии с выше приведенными рекомендациями, рассчитываем требуемую их длину по формулам (3.11) на усилие большее из двух

(N₁ N₂ ) → N_max

Вертикальные листовые накладки (перекрывающие фасонки смежных полуферм) принимаем толщиной t_H1=t_ф и, задавшись катетом шва k_f = t_H1-2…3мм, рассчитываем длину швов Ш4 (с одной стороны стыка), крепящих накладки к фасонкам:

, (3.23)

Прикрепление раскосов и стойки к фасонке рассчитывать по формуле (3.11) на действие соответствующих усилий S₁ и S₂ c учётом вышеприведённых рекомендаций.

По требуемым размерным длинам швов с учётом конструктивных требований назначаем размеры фасонок узла и накладок. Аналогично рассчитывается укрупнительный узел верхнего пояса.

Рис.3.4.Опорный узел фермы из уголков.

Рис.3.5.Промежуточный узел фермы из уголков с изменением сечения.

Рис.3.6.Нижний укрупнительный узел фермы из уголков.

Рис.3.7.Опорный узел фермы из тавров.

Рис.3.8.Промежуточный узел с изменением сечения.

Рис.3.9.Укpупнительный узел фермы из тавров.

Рис.3.10.Опорный узел фермы из труб.

Рис.3.11.Промежуточный узел с изменением сечения пояса фермы из труб.

Рис.3.12.Верхний укрупнительный узел фермы из труб.

Рис.3.13.Нижний укрупнительный узел фермы из труб.

26