144941 (Стальной каркас промышленного здания), страница 2

;

где – усилия в элементах фермы от постоянной нагрузки;

– узловая снеговая нагрузка;

F – узловая постоянная нагрузка.

Расчетные усилия в элементах фермы находятся по формуле:

;

где – усилия в элементах фермы от снега на половине пролета (II варианта).

1.4 Подбор сечений элементов фермы

Выбор стали для элементов фермы:

Для температуры наиболее холодной пятидневки принимаем из таблицы /1/ сталь для второй группы конструкций марки С255 ГОСТ 27772-88.

Плотность сталь: .

1.4.1 Подбор сечения элементов верхнего пояса

Для панелей D-5, E-6, F-8, G-9, H-11, I-12, максимальное усилие равно:

– сжатие.

Расчетные длины панелей:

,

где d – длина верхней панели между раскосом и стойкой.

Задаемся начальной гибкостью , тогда по таблице 72 /1/ коэффициент .

Требуемая площадь сечения:

.

где - коэффициент условия работы (таблица 6 /1/, );

- расчетное сопротивление стали сжатию, растяжению и изгибу назначенное по пределу текучести. Определяется по таблице /1/ в зависимости от марки стали для толщин не более 20 мм. .

Минимальная площадь сечения:

.

Из сортамента ГОСТ 26020-83 выбираем двутавр 35К2: ; ; .

;

.

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов находится по таблице /1/, пункт 1. а): ;

.

Проверка сечения на устойчивость:

,

т.е. условие выполняется.

Для панелей B-2, C-3, J-14, K-15, максимальное усилие равно:

– сжатие.

Расчетные длины панелей:

.

Задаемся начальной гибкостью , тогда по таблице 72 /1/ коэффициент .

Требуемая площадь сечения:

.

Минимальная площадь сечения:

.

Из сортамента ГОСТ 26020-83 выбираем двутавр 30К2: ; ; .

;

.

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на устойчивость:

,

т.е. условие выполняется.

1.4.2 Подбор сечения элементов нижнего пояса

Для панелей 4-N, 7-N, 10-N, 13-N, максимальное усилие равно:

– растяжение.

Расчетные длины панелей: ,

где - длина нижней панели между стойками.

.

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ГОСТ 26020-83 выбираем двутавр 26К2: ; ; .

;

.

Придельная гибкость растянутых элементов находится по таблице

/1/, при воздействии на конструкцию нагрузок статических, .

Проверка сечения на прочность:

, т.е. условие выполняется.

Для панелей 1-N, 16-N, максимальное усилие равно:

– растяжение.

Расчетные длины панелей: .

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ГОСТ 26020-83 выбираем двутавр 20К2:

; ; .

;

.

Придельная гибкость растянутых элементов: .

Проверка сечения на прочность:

, т.е. условие выполняется.

1.4.3 Подбор сечения элементов раскосов

Для опорных раскосов 1-A, L-16, максимальное усилие равно:

– сжатие.

Расчетные длины раскосов:

.

Задаемся коэффициентом .

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной :

; .

.

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на устойчивость:

,

т.е. условие выполняется.

Для раскосов 2-1, 16-15, максимальное усилие равно:

– растяжение.

Расчетные длины раскосов:

.

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной : ; .

.

Придельная гибкость растянутых элементов: .

Проверка сечения на прочность:

, т.е. условие выполняется.

Для раскосов 4-3, 14-13, максимальное усилие равно:

– сжатие.

Расчетные длины раскосов:

.

Задаемся начальной гибкостью , тогда по таблице 72 /1/ коэффициент .

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной :

; .

,

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на устойчивость:

, т.е. условие выполняется.

Для раскосов 5-4, 13-12, максимальное усилие равно:

– растяжение.

Расчетные длины раскосов:

.

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной :

; .

.

Придельная гибкость растянутых элементов: .

Проверка сечения на прочность:

, т.е. условие выполняется.

Для раскосов 7-6, 11-10, максимальное усилие равно:

– сжатие.

Расчетные длины раскосов:

.

Задаемся начальной гибкостью , тогда по таблице 72 /1/ коэффициент .

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной :

; .

.

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на устойчивость:

,

т.е. условие выполняется.

Для раскосов 8-7, 10-9, максимальные усилия равны:

– растяжение; – сжатие.

Расчетные длины раскосов:

.

Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной : ; .

.

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на прочность:

, т.е. условие выполняется.

1.4.4 Подбор сечения элементов стоек

Для стоек 3-2, 6-5, 9-8, 12-11, 15-14, максимальное усилие равно: – сжатие.

Расчетные длины стоек:

.

Задаемся начальной гибкостью , тогда по таблице 72 /1/ коэффициент . Требуемая площадь сечения:

.

Из сортамента ТУ 36-2287-80 выбираем профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной : ; .

,

По таблице 72 /1/ коэффициент .

Придельная гибкость сжатых элементов :

;

.

Проверка сечения на устойчивость:

, т.е. условие выполняется.

1.5 Расчет узлов фермы

Конструктивно принимаем для всех раскосов профиль сварной квадратного сечения размером , толщиной .

Сварочную проволоку выбираем по таблице /1/: Св-08А.

1.5.1 Расчет К-образного верхнего узла фермы

Расчет узла начинается с назначения размеров деталей усиления.

Рисунок 8 – Конструктивное оформление промежуточного К-образного узла

Для этого узлы вычерчивают в масштабе и устанавливают размеры наклонных планок, ребер и если требуется фасонок усиления узлов. Планки принимаем толщиной 10 мм. Сварные швы, прикрепляющие раскосы к поясам, рассчитываются как стыковые и проверяются на прочность: по нормальным напряжениям, на сдвиг.

Раскос 10-9

По нормальным напряжениям:

,

где ; ; ;

, т.к. отношение

две продольные грани гнутой трубы (стр. 12 /7/);

по таблице 3 /1/; .

, т.е. условие выполняется.

На сдвиг:

,

где ;

по таблице 3 /1/; ;

по таблице /1/;

, т.е. условие выполняется.

Раскос 11-10

По нормальным напряжениям:

,

где ; ; ;

, т.к. отношение

две продольные грани гнутой трубы (стр. 12 /7/);

, т.е. условие выполняется.

На сдвиг:

,

где ;

, т.е. условие выполняется.

Шов Ш1

В К-узлах определяют расчетное усилие на 1 см длины шва Ш1, соединяющего наклонную планку со стенкой:

,

где – максимальное усилие, действующее на планку, определяется по формуле:

,

здесь – угол наклона планки;

– угол наклона раскоса;

– расчетное усилие в элементе пояса рассчитываемого узла;

, , ;

; ;

; – размеры по рисунку 8;

– узловая нагрузка;

;

.

Тогда из условия обеспечения прочности сварного шва, приваривающего планку к стенке:

,

получим катет

;

Определяем коэффициент провара по таблице /1/: , .

по таблице 56 /1/;

,

где по таблице /1/ нахожу ;

;

; - пункт /1/.

Выбираем расчетное сечение сварного шва:

.

Расчетное сечение – является сечение по металлу сварного шва.

.

Окончательно принимаем .

1.5.2 Расчет Т-образного верхнего узла фермы

Стойка в ферме дополнительно рассчитывается как внецентренно нагруженная от действия поперечной силы (формула 23 /1/) из плоскости фермы.

Рисунок 9 – Конструктивное оформление Т-образного верхнего узла

,

где - высота пояса;

- геометрическая длина стойки;

- угол наклона стойки.

Задаемся начальной гибкостью

(из таблицы 72 /1/).

,

где N – усилие в стойке;

.

Проверяем условие:

,

где - коэффициент определяемый по таблице 74 /1/, для этого нужно определить относительный эксцентриситет и условную гибкость ;

- площадь сечения раскоса.

Относительный эксцентриситет:

,