Стальной каркас одноэтажного производственного здания
Требуемую площадь болтов нормальной точности определяем по формуле:
ΣAb=H/Rbt,
где: Rbt - расчетное сопротивление болта на растяжение, принимаемое в зависимости от класса болта. Принимаем класс болтов 5.6 (Rbt=210 МПа).
ΣAb=247.05/210=1176.4 мм2.
Минимальное количество болтов:
n=ΣAb/A,
где А=303 мм2 - площадь сечения одного болта по нарезке резьбы болта
с наружным диаметром dнар=22 мм.
n=1176.4/303=3.9, принимаем n=4.
Болты устанавливают симметрично относительно центра узла с соблюдением конструктивных требований, в результате определяется длина фланца. Толщину фланца определяем из условия прочности на изгиб, рассматривая его как балку с защемленными опорами пролетом b (а – длина фланца):
,
tфл=(3*247.05*90*1000/(4*280*240))0,5=15.8 мм < tфлmin=16 мм, принимаем tфл=16 мм.
Швы, прикрепляющие фасонку к фланцу, работают на срез. Так как длина швов известна, то при заданной толщине шва kf можно проверить прочность:
,
или из условия прочности определить kf:
,
kf≥247.05*103/(0.9*180*2*(280-10)=2.8 мм, принимаем kf=5 мм.
Требуемая длина сварных швов из условия прочности угловых швов на условный срез по металлу шва определена в таблице 6 для стержня В-1.
Рисунок 16. Верхний опорный узел
Нижний опорный узел (рисунок 17).
Толщину фланца нижнего опорного узла принимаем равной толщине фланца верхнего опорного узла: tфл=16 мм. Ширину фланца принимаем конструктивно: bфл=180 мм.
Проверяем условие прочности торцевой поверхности на смятие:
,
где Rр – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности с пригонкой по ГОСТ 27772-88, Rр=360 МПа;
V=Vs+Vg=336.10 кН – опорная реакция фермы.
σ=336.10*103/(180*16)=116.7 МПа < Rр=360 МПа.
В швах, прикрепляющих фасонку к фланцу, возникают срезающие напряжения:
– от опорной реакции вдоль шва:
,
τwv=336.10*103/[2*(450-10)*0.9*6]=70.7 МПа;
– от распора Н перпендикулярно шву:
,
τwH=247.05*103/[2*(450-10)*0.9*6]=52.0 МПа;
– от изгибающего момента вследствие эксцентричного действия силы H, создающей момент M=e*H:
,
τwM=6*150*247.05*103/[2*(450-10)2*0.9*6]=106.3 МПа.
Прочность швов при условном срезе проверяют по формуле:
,
τef=[70.72+(52.0+106.3)2]0.5=173.4 МПа < Rwf=180 МПа - условие прочности выполняется.
Для крепления фермы к колонне предусматривают болты нормальной точности, которые работают на растяжение. С целью унификации наружный диаметр болтов нижнего узла принимают, как и для верхнего - dнар=22 мм.
Опорный столик передает опорную реакцию V на колонну. Из условия прочности сварных швов на срез при известном значении катета шва определяем длину столика:
мм,
где 2/3 - учитывает возможный эксцентриситет приложения опорной реакции.
lст=2/3*336.10*103/(0.9*10*180)+10=148.3 мм. Принимаем lст=160 мм.
Ширину столика принимаем конструктивно:
bs=bфл+(50…100) мм,
bs=180+40=220 мм.
Рисунок 17. Нижний опорный узел
3.5.3 Расчет и конструирование узлов укрупнительного стыка
Для фермы пролетом 24 м рассчитывают два узла укрупнительного стыка – верхний и нижний. Стык поясов осуществляем с помощью листовых накладок. Размеры сечения горизонтальных накладок и фасонки подбираем из условия их равнопрочности с перекрываемыми вертикальными и горизонтальными полками пояса.
Верхний стык (рисунок 18).
Площадь сечения горизонтальной листовой накладки:
Aг.н=bг.н*tг.н³bуг*tуг.
Из конструктивных соображений имеем:
bг.н=bуг-40+(20…30),
bг.н=125-40+30=115 мм.
Толщина накладки:
tг.н≥bуг*tуг/bг.н,
tг.н≥125*9/115=9.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем tг.н=10 мм, тогда
Aг.н=115*10=1150 мм2.
Длину сварных швов, прикрепляющих накладки к полкам уголков по одну сторону от узла, определяем по формуле:
,
где: Nг.н=Aг.н*Rу=1150*240/103=276 кН,
Rwf=180 МПа для сварки Св-08А.
lwтр=276*103/(0,9*6*180)+20=304.0 мм.
Полученный шов распределяем вдоль пера и по скосу (приблизительно 3:2).
Усилие вертикальных полок уголков передается через сварной шов на фасонку, затем на вертикальную накладку. Расчет сварных швов прикрепления полок уголков к фасонке приведен в таблице 6.
Высоту фасонки определим из условия ее равнопрочности с вертикальными полками уголков:
Аф=hффакт*tф≥2*Ав.п=2*bуг*tуг,
откуда высота фасонки:
hффакт≥2*bуг*tуг/tф.
hффакт≥2*125*9/12=187.5 мм, примем hффакт=272 мм, тогда Аффакт=272*12=3264 мм2.
Проверим условие прочности фасонки:
,
σ=-620.07/(2*1150+3264)=111.4 МПа < 240 МПа.
Длину и толщину одной вертикальной накладки определяем из условия равнопрочности фасонки и накладки:
lв н≥0,5*hффакт,
tв н≥0.5*tф,
lв н≥0,5*272=186.0 мм, примем lв н=200 мм,
tв н≥0,5*12=6.0 мм, примем, для унификации tв н=6 мм.
Катет шва прикрепления вертикальной накладки и фасонки определим из условия равнопрочности:
2*βf*kf*Rwf≥tн*Ry,
откуда требуемый катет шва:
βf*kf=tн*Ry/(2*Rwf),
βf*kf=6*240/(2*180)=4 мм, примем kf=5 мм.
Рисунок 18. Верхний укрупнительный стык
Нижний стык (рисунок 19).
Из конструктивных соображений имеем:
bг.н=100-40+30=90 мм.
Толщина накладки:
tг.н≥100*7/90=7.8 мм, по ГОСТ 82-70* принимаем tг.н=8 мм, тогда Aг.н=90*8=720 мм2.
Nг.н=720*240/103=173 МПа.
lwтр=173*103/(0,9*6*180)+20=233.3 мм.
Расчет швов прикрепление вертикальных полок к фасонке см. таблицу 6.
Высота фасонки:
hффакт≥2*100*7/12=116.7 мм, примем hффакт=272 мм, тогда Аффакт=272*12=3264 мм2.
Проверим условие прочности фасонки:
,
σ=582.26/(2*720+3264)=123.8 МПа < 240 МПа.
Определяем длину и толщину одной вертикальной накладки из условия равнопрочности фасонки и накладки:
Скачать реферат