Статический расчет стропильной фермы

Статический расчет фермы выполнялся в программном комплексе «Лира». Расчетных усилия в стержнях фермы см. в табл. 3.

Таблица 3. Усилия в стержнях фермы

Элемент	№ стержня	Усилие от ед. нагрузки, кН	Усилие от постоянной нагрузки, кН	Усилие от снеговой нагрузки, кН	Расчетные усилия, кН
nc=1	nc=0,9	сжатие	растяжение

Верхний пояс		0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	-
	-5.714	-184.791	-483.816	-435.434	-668.607	-
	-5.714	-184.791	-483.816	-435.434	-668.607	-
	-7.619	-246.398	-645.116	-580.604	-891.514	-
Нижний пояс		3.333	107.789	282.212	253.991	-	390.001
	7.143	231.005	604.812	544.331	-	835.817

Продолжение таблицы 3


Стойки		-1.000	-32.340	-84.672	-76.205	-117.012	-
	-1.000	-32.340	-84.672	-76.205	-117.012	-
Раскосы		-4.833	-156.299	-409.220	-368.298	-565.519	-
	3.452	111.638	292.288	263.059	-	403.925
	-2.071	-66.976	-175.356	-157.820	-242.332	-
	0.690	22.315	58.424	52.581	-	80.738

Подбор сечений элементов фермы

Подбор сечений центрально нагруженных элементов выполняется в соответствии с требованиями [4].

Элементы поясов и решетки проектируем из спаренных уголков по ГОСТ 8509 и (прил. 14 табл.3-4 [2]).

Определение расчетных длин элементов фермы сведем в таблицу 4.

Таблица 4. Расчетные длины стержней

Элемент фермы	Геометрическая длина, l_геом, м	Расчетные длины, м
l_ef_,_x	l_ef_,у
Верхний пояс		l_ef_,_x =l_геом=3	l_ef_,у=l₁=3
Нижний пояс		l_ef_,_x =l_геом=6	l_ef_,у=l₁=6
Опорный раскос	4,35	l_ef_,_x =l_геом=4,35	l_ef_,у=l₁=4,35
Стойки	3,15	l_ef_,_x =0,8l_геом=2,52	l_ef_,у=l₁=3,15
Сжатые раскосы	4,35	l_ef_,_x =0,8l_геом=3,48	l_ef_,у=l₁=4,35
Растянутые раскосы	4,35	l_ef_,_x =0,8l_геом=3,48	l_ef_,у=l₁=4,35

Все элементы фермы проектируем из стали С345 по ГОСТ 27772. Соответствующие расчетные сопротивления определены по табл.5 прил.В [4].

Расчет элементов на прочность при растяжении выполняем по формуле 5 [4]:

где N – максимальное растягивающее усилие в элементе, кН;

A_n – площадь поперечного сечения элемента, см²;

γ_c – коэффициент условий работы, принимаемый по табл.1 [4].

Расчет на устойчивость центрально-сжатых элементов выполняем по формуле 7 [4]:

где φ – коэффициент устойчивость при центральном сжатии.

Расчет сечений элементов фермы сведем в таблицу 5.

Таблица 5. Расчет сечений стержней фермы

Элемент	№	Расчетное усилие	Сечение	Площадь, см²	i_x/i_y, см	l_x/l_y, см	λ_x/λ_y	[λ]	φ_max	γ_c	Проверка сечений
пр-ть	уст-ть

Верхний пояс		0.000	┐┌140x10	54.6	4.33/6.26	300/300	69/48		0.673	0.8	-	0<1
	-668.607	┐┌ 140x10	54.6	4.33/6.26	300/300	69/48		0.673	0.8	-	0.68<1
	-668.607	┐┌ 140x10	54.6	4.33/6.26	300/300	69/48		0.673	0.8	-	0.68<1
	-891.514	┐┌ 140x10	54.6	4.33/6.26	300/300	69/48		0.673	0.8	-	0.91<1
Нижний пояс		390.001	┘└ 100х7	27.6	3.08/4.6	600/600	195/130		-	0.95	0.44<1	-
	835.817	┘└ 100х7	27.6	3.08/4.6	600/600	195/130		-	0.95	0.95<1	-
Стойки		-117.012	┐┌ 70x5	13.72	2.16/3.38	252/315	111/89		0.312	0.8	-	0.99<1
	-117.012	┐┌ 70x5	13.72	2.16/3.38	252/315	111/89		0.312	0.8	-	0.99<1
Раскосы		-565.519	┐┌ 140x10	54.6	4.33/6.26	435/435	101/70		0.383	0.95	-	0.77<1
	403.925	┐┌ 70x5	13.72	2.15/3.38	348/435	161/129		-	0.95	0.93<1	-
	-242.332	┐┌ 100х7	27.6	3.08/4.6	348/435	113/95		0.306	0.8	-	0.97<1
	80.738	┐┌ 50x5	9.6	1.53/2.61	348/435	227/167		-	0.95	0.26<1	-

Подбор сечений производился вручную. Результаты подбора были проверены в программном комплексе «Лира».

Расчет сварных швов

По табл.1 прил.Г [4] для сварки в углекислом газе принимаем проволоку Св-08Г2С по ГОСТ 2246.

Определяем, какие формулы, по металлу шва или металлу границы сплавления, будем использовать для расчета сварных швов.

Определяем данные для расчета:

R_wf = 215МПа (табл.2 прил.Г [4];

МПа (табл.4 [4]);

β_f = 0,9; β_z = 1,05 (табл. 39 [4]);

Исходя из расчета, расчеты выполняем по металлу шва, используя формулы:

длина шва по обушку: ,

где α – коэффициент равный 0,729 для равнобоких уголков;

N – расчетное усилие в элементе, кН;

k_f – катет шва, мм;

длина шва по перу: .

Расчет длин швов по перу и обушку сведем в таблицу 6.

Таблица 6. Расчет сварных швов

Элемент	Усилие, кН	Сечение	Шов по обушку	Шов по перу
k_f, см	l_w, см	k_f, см	l_w, см
				5.0		7.0
	-117.012	┐┌ 70x5	0.6	5.0	0.4	5.0
	-117.012	┐┌ 70x5	0.6	5.0	0.4	5.0
	-565.519	┐┌ 140x10	0.8		0.8	6.5
	403.925	┐┌ 70x5	0.6	13.5	0.4
	-242.332	┐┌ 100х7	0.6	8.5	0.5	5.0
	80.738	┐┌ 50x5	0.6	5.0	0.4	5.0

В соответствии с п.14.1.7(в) [4] увеличиваем катеты швов до минимально возможного значения в 5см.

Определение размеров опорного ребра

Рис.9 Конструкция опорного узла

Принимаем толщину ребра t = 20мм.

Определяем необходимую ширину ребра из условия его нормальной работы на смятие:

где R – величина опорной реакции фермы, кН; из статического расчета R = 468,048кН;

R_p – расчетное сопротивление стали смятию, МПа.

где R_un – нормативное сопротивление проката, МПа; по табл.5 прил.В [4] для стали С345 R_un = 460МПа;

γ_m – коэффициент надежности по материалу; по табл.3 [4] для стали по ГОСТ 27772 γ_m = 1,025.

МПа,

см.

Ребро крепится болтами d = 20мм к надколонной опорной стойке. Из условия размещения болтов принимаем ширину ребра b = 300мм.

Определяем требуемую высоту опорного ребра:

см.

Окончательно высоту ребра установим при вычерчивании.

1 234

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: