Расчет и конструирование ферм

Технико-экономическое обоснование принятого варианта Теплотехнический расчет стенового ограждения Бытовой корпус Расчетно-конструктивная часть Расчет и конструирование ферм Расчет прогона Расчет рамы и составление итоговой таблицы расчетных усилий Расчет колонн Расчет консоли колонн Конструирование и расчет базы и оголовка колонн Расчет анкерных болтов колонн Определение приближенного веса ростверка и числа свай Конструирование ростверка Расчет осадок фундамента Технология, организация, планирование и управление строительства Выбор методов производства работ При необходимости производят околку и тёску кирпича, и расшивку швов Технологическая карта на монтаж каркаса покрытия Выбор рациональных методов организации работ Проектирование плана финансирования строительства Разработка планов обеспечения ресурсов Строительный генеральный план Временные здания на строительной площадке Также необходимо предусмотреть площадки для приёмки раствора Проектирование водоснабжения Техника безопасности и охрана труда Пожарная безопасность Расчёт устойчивости крана Определение опасных зон

276314

знаков

таблиц

изображений

Расчетно-конструктивная часть Читать далее: Расчет прогона

8.2.2 Расчет и конструирование ферм

Описание конструктивного решения кровли. Сбор нагрузок на стропильные фермы.

Принимаем следующий состав кровли:

по прогонам стальной профилированный настил марки ПГЛ57-900-0.7;

утеплитель h = 150 мм из стекловолокнистых мат ( = 17 );

стальной профилированный настил марки Н75-750-0.7.

Все нагрузки, действующие на ферму, передаются, на узлы фермы к которым присоединяются элементы поперечной конструкции (прогоны кровли).

Нагрузка, действующая на ферму состоит из постоянной (вес покрытия) и временной (вес снега).

Сбор нагрузок Таблица 8.1

Наименование конструкции	Вид нагрузки	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м²	Коэффициент надености по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м²	Примечание
1	2	3	4	5	6	7
Покрытие	Постоянная	Профнастил ПГЛ57-900-0.7 (верхний слой)	0.09	1.05	0.11
		Утеплитель: стекловолокнистые маты g =17кг/ м³,t =150мм	0.03	1.3	0.04
		Профнастил Н57-750-0.7 (нижний слой)	0.10	1.05	0.11
		Собственный вес металлоконструкций	0.20	1.05	0.21
		Связи покрытия	0.04	1.05	0.04
		Собственный вес фонаря	0.10	1.05	0.11	Учитывать в местах фактического опирания фонаря на ферму
		Вес бортовой стенки и остекления фонаря	2	1.05	2.1	Учитывать в местах фактического опирания к фонарю
		Итого (без собственного вес фонаря с остеклением)	0.46	−	0.51
	Кратко временная	Снег, III район	1.26	1.43	1.80

Ферма Ф-1 симметрична, рассчитываем только половину фермы.

Ферма Ф-2 не симметрична, расчет ведем всех стержней.

Расчет усилий в стержнях ферм определяем при помощи программы Structure CAD.

Расчет фермы Ф-1

Рис. 8.4 Расчетная схема стропильной фермы Ф1

Комбинации нагрузок на ферму Ф-1.

Таблица 8.2

Номер	Наименование
1	Постоянная +снег (1-й вариант загружения)
2	Постоянная +снег (2-й вариант загружения)

Усилия и напряжения элементов при комбинации нагружений на ферму Ф1.

Таблица 8.3

Номер эл-та	Номер сечен.	Номер комб.	Усилия и напряжения
			N (кН)	M (кН*м)	Q (кН)
1	1	1	645.333	0.	0.
		2	649.716	0.	0.
	2	1	645.333	0.	0.
		2	649.716	0.	0.
5	1	1	831.272	0.	0.
		2	844.363	0.	0.
	2	1	831.272	0.	0.
		2	844.363	0.	0.
6	1	1	768.797	0.	0.
		2	740.601	0.	0.
	2	1	768.797	0.	0.
		2	740.601	0.	0.
7	1	1	-620.817	0.	0.
		2	-625.033	0.	0.
	2	1	-620.817	0.	0.
		2	-625.033	0.	0.
8	1	1	-620.817	0.	0.
		2	-625.033	0.	0.
	2	1	-620.817	0.	0.
		2	-625.033	0.	0.
10	1	1	-866.545	0.	0.
		2	-865.531	0.	0.
	2	1	-866.545	0.	0.
		2	-865.531	0.	0.
11	1	1	-893.942	0.	0.
		2	-916.941	0.	0.
	2	1	-893.942	0.	0.
		2	-916.941	0.	0.
12	1	1	-893.942	0.	0.
		2	-916.941	0.	0.
	2	1	-893.942	0.	0.
		2	-916.941	0.	0.
13	1	1	-72.9	0.	0.
		2	-69.3	0.	0.
	2	1	-72.9	0.	0.
		2	-69.3	0.	0.
14	1	1	-88.3499	0.	0.
		2	-102.075	0.	0.
	2	1	-88.3499	0.	0.
		2	-102.075	0.	0.
15	1	1	-245.233	0.	0.
		2	-255.396	0.	0.
	2	1	-245.233	0.	0.
		2	-255.396	0.	0.
17	1	1	116.704	0.	0.
		2	151.353	0.	0.
	2	1	116.704	0.	0.
		2	151.353	0.	0.
18	1	1	33.2114	0.	0.
		2	17.1213	0.	0.
	2	1	33.2114	0.	0.
		2	17.1213	0.	0.
19	1	1	64.2557	0.	0.
		2	75.3773	0.	0.
	2	1	64.2557	0.	0.
		2	75.3773	0.	0.
20	1	1	-36.45	0.	0.
		2	-68.4	0.	0.
	2	1	-36.45	0.	0.
		2	-68.4	0.	0.
21	1	1	34.6656	0.	0.
		2	65.0515	0.	0.
	2	1	34.6656	0.	0.
		2	65.0515	0.	0.

Результаты max расчётных усилий сведём в табл. 8.4

Значение max расчётных усилий в стержнях фермы.

Таблица 8.4

Элемент фермы

Номер элемента

Расчётное усилие, кН

сжатие

растяжение

Верхний пояс

625,03

866,55

916,94

Нижний

пояс

844,36

768,80

Стойки

72,90

102,08

Шпренгели и полураскосы

68,40

33,21

75,38

65,05

Опорный раскос

649,72

Раскосы

255,40

151,35

Подбор сечений стержней фермы Ф-1

Для удобства изготовления и комплектования сортамента металла при проектировании ферм обычно устанавливают 4-6 разных калибров профиля, из которых набирают все элементы фермы. Чтобы предварительно установить необходимый ассортимент профилей, определяют требуемые площади сечений стержней фермы.

Для технико-экономического обоснования (п.5 данного проекта), произведем подбор сечений стержней фермы Ф1 для двух вариантов:

1) ферма металлическая с трапециевидной формой с сечением элементов из спаренных уголков и опорными нисходящими раскосами;

2) ферма металлическая с трапециевидной формой с сечением элементов решётки из одиночных уголков, пояса таврового сечения и опорными нисходящими раскосами из одиночных уголков.

Вариант №1.

Расчет сечений стержней фермы определяем при помощи программы Structure CAD

Необходимые данные для расчёта:

·марка стали ВСт3пс6-1 (=240 МПа)[СНиП II-23-81*, табл. 51*];

·N – расчётное продольное усилие;

·[]-предельная гибкость;

· - коэффициент условия работы конструкции;

·l_ef – расчетные длины.

Группа верх. пояс 1. Элемент №(7,8)

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,02 м

Сечение Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L120x15

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,79
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,99
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,45
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,69

Коэффициент использования 0,99 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа верх. пояс 2. Элемент №10

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,02 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L150x15

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,71
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,81
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,91
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,37
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,55

Коэффициент использования 0,91 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа верх. пояс 2. Элемент №(11,12)

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 1,51 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L125x16

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,85
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,9
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,95
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,22
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,33

Коэффициент использования 0,95 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа нижний пояс 1. Элемент №5

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 2,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 6,0 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L120x15

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,88
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,53
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,41

Коэффициент использования 0,88 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа нижний пояс 2. Элемент №6

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 4,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,0 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x15

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,95
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,64
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,25

Коэффициент использования 0,95 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа опорный раскос. Элемент №1

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 3,82

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,14 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x14

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,88
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,64
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,26

Группа стойки. Элемент №3

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 2,37 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L50x7

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,76
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,91

Коэффициент использования 0,91 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1

Группа стойки. Элемент №13

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,29 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L50x7

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,68
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,84
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,89
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,49
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,56

Коэффициент использования 0,89 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа стойки. Элемент №14

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 2,01 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L56x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,49
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,76
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,99
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,71
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,89

Коэффициент использования 0,99 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа раскосы сжатые. Элемент №15

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,42 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x10

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,51
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,76
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,94
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,68
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,83

Коэффициент использования 0,94 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа раскосы растянутые. Элемент №17

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,82 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L50x6

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,85
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,41
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,5

Коэффициент использования 0,85 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа полураскосы. Элемент №18

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,71 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L20x3

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,64
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,4
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,58

Коэффициент использования 0,64 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа полураскосы. Элемент №19

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,71 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L35x5

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,68
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,25
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,33

Коэффициент использования 0,68 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа полураскосы. Элемент №21

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,91 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L32x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,8
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,3
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,4

Коэффициент использования 0,8 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа шпренгели. Элемент №20

Расчетное сопротивление стали R_y= 240000,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,0 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L40x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,79
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,85
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,45
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,55

Коэффициент использования 0,85 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Верхний сжатый пояс, проектируем с изменением сечения по длине:

·элементы 7, 8- примем 2 равнополочных уголка L120x15 по ГОСТ 8509-93;

· элементы 10, 11, 12- примем 2 равнополочных уголка L150x15 по ГОСТ 8509-93;

Нижний растянутый пояс (элементы 5, 6) - примем 2 равнополочных уголка L120x15 по ГОСТ 8509-93.

Опорный раскос (элемент 1) - примем 2 равнополочных уголка L100x14 по ГОСТ 8509-93.

Стойки (элементы 3, 13, 14) – примем 2 равнополочных уголка L56x4 по ГОСТ 8509-93.

Сжатые раскосы (элемент 15) - примем 2 равнополочных уголка L90x10 по ГОСТ 8509-93.

Растянутые раскосы, полураскосы и шпренгели (элементы 17, 18, 19, 20, 21) - примем 2 равнополочных уголка L50x6 по ГОСТ 8509-93.

Вариант №2.

Так как элементы решетки фермы из одиночных уголков, то расчёт следует выполнять с учётом изгибающих моментов в плоскости фермы M_xи из плоскости фермы M_y, определяемых по формулам:

M_x= M_p + e_xa ∙ N ∙ z ; M_y = e_y ∙ N ∙ z , где M_p = M_q + M_e + M_f

M_q, M_e, M_f– изгибающие моменты соответственно от внеузловой нагрузки, от расцентровки стержней в узлах и от перемещения системы (от жёсткости узлов); N – продольная сила, принимаемая со знаком соответствующему усилию;

z = z_о – 0,5 ∙ d – расстояние от центра до середины толщины полки уголка;

z_о – расстояние от центральной оси до наружной грани полки уголка;

e_xa, e_y– относительные эксцентриситеты прикрепления, определяемые по табл. 53

Моменты M_q и M_e отсутствуют, а моменты от жёсткости узлов M_f допускаются не учитывать. Тогда выражение для M_x примет вид:

M_x= e_xa ∙ N ∙ z

Расчёт на прочность внецентренно–сжатых и внецентренно–растянутых элементов из одиночных уголков, не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, следует выполнять по формуле:

где ν – коэффициент, определяемый по табл. 54 [Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП 11-23-81*)] в зависимости от условных относительных эксцентриситетов e_x и e_y;

g_с - коэффициент условий работы, определяемый по поз. 6 табл. 6* СНиП II-23-81*.

Необходимые данные для расчёта:

Марка стали ВСт3пс6, для которой

R_y = 240 МПа (фасонный прокат толщиной 2…20 мм)

N – расчётное продольное усилие;

φ – коэффициент продольного изгиба;

φ_e – коэффициент снижения расчётного сопротивления при расчёте на внецентреное сжатие;

Сечение верхнего пояса.

Для поясов ферм эксцентриситеты e_xa = e_y = 0, следовательно, M_x = M_y = 0

Элементы : 7, 8.

N = – 625,03 Кн

Сечение подбираем из условия устойчивости:

Зададимся гибкостью λ = 60 => φ = 0,807

Требуемая площадь сечения:

Расчётные длины стержней:

l_efx = 302 см, табл. 11 п. 1, б [СНиП II-23-81*]

l_efy = 302 см, табл. 11 п. 2, а [СНиП II-23-81*]

Требуемый радиус инерции:

Принимаем Т 15ШТ2, А = 38,53см², i_x= 3,84см, i_y= 4,75см

Гибкость стержня:

Проверку на устойчивость будем осуществлять в плоскости фермы:

Недонапряжение:

Предельная гибкость:

Элементы: 10, 29 (11, 12, 30, 31)

N = – 866,55 Кн

Зададимся гибкостью λ = 60 => φ = 0,807

Требуемая площадь сечения:

Расчётные длины стержней:

l_efx = 302 см, табл. 11 п. 1, б [СНиП II-23-81*]

l_efy = 302 см, табл. 11 п. 2, а [СНиП II-23-81*]

Требуемый радиус инерции:

Принимаем Т 17,5ШТ2, А = 52,02 см², i_x= 4,49см, i_y= 5,92см

Гибкость стержня:

Проверку на устойчивость будем осуществлять в плоскости фермы:

Недонапряжение:

Предельная гибкость:

Сечение нижнего пояса.

Для поясов ферм эксцентриситеты e_xa= e_y = 0, следовательно, M_x = M_y = 0.

Элементы : 5 (6)

N = – 844,36 Кн

Сечение подбираем из условия прочности:

Требуемая площадь сечения:

Расчётные длины стержней:

l_efx = 600см, табл. 11 п. 1, б [СНиП II-23-81*]

l_efy = 1200 см, табл. 11 п. 2, а [СНиП II-23-81*]

Требуемый радиус инерции:

Принимаем Т 15ШТ2, А = 38,53см², i_x= 3,84см, i_y= 4,75см

Гибкость стержня:

Проверка на прочность:

Недонапряжение

Сечение опорного раскоса.

Элемент : 1.

N = 649,72 Кн

Относительные эксцентриситеты присоединения для растянутых элементов решётки ферм из одиночных равнополочных уголков, прикрепляемых по одной полке приведены в табл. 53 [Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП 11-23-81*)]:

· в плоскости фермы e_xa= 0,36;

· из плоскости фермы e_y= – 0,6.

ν = 0,734

Расчётные длины стержней:

l_efx = 314см;

l_efy = 1200см,

Требуемая площадь сечения:

Принимаем L160х14, А = 37,39 см², i_x₀=6,20см, i_y₀= 3,16см;

Гибкость стержня:

Проверка на прочность:

Недонапряжение:

Сечение стоек. Относительные эксцентриситеты присоединения для сжатых элементов решётки ферм из одиночных равнополочных уголков, прикрепляемых по одной полке приведены в табл. 53 [Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП 11-23-81*)]:

· в плоскости фермы e_xa= 0,48;

· из плоскости фермы e_y= – 0,8.

Расчёт на устойчивость внецентренно–сжатых элементов следует выполнять по формуле:

Для равнополочных уголков при e_y= – 0,8 φ_е рекомендуется определять по табл. 55 [Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП 11-23-81*)] в зависимости от e_x и , где e_x – условный относительный эксцентриситет в плоскости фермы

e_x, – эксцентриситет продольной силы в плоскости фермы

– условная гибкость в плоскости наименьшей жёсткости уголка.

Сечение подбираем по радиусу инерции .

Элементы : 14 (3, 13)

N = -102,08 Кн

Зададимся гибкостью λ = 60

Расчётные длины стержней:

Требуемый радиус инерции:

Принимаем L100х7, А = 13,75см², i_x₀=3,88см, i_y_о= 1,98см.

Гибкость стержня:

Условная гибкость:

Проверка на устойчивость:

Недонапряжение:

Предельная гибкость:

Сечение сжатых раскосов.

Относительные эксцентриситеты присоединения для сжатых элементов решётки ферм из одиночных равнополочных уголков, прикрепляемых по одной полке приведены в табл. 53 [Пособие по проектированию стальных конструкций

· в плоскости фермы e_xa= 0,48;

· из плоскости фермы e_y= – 0,8.

Расчёт на устойчивость внецентренно–сжатых элементов следует выполнять по формуле:

e_x, – эксцентриситет продольной силы в плоскости фермы;

;

– условная гибкость в плоскости наименьшей жёсткости уголка

Сечение подбираем по радиусу инерции .

Элемент : 15

N = -255,40 Кн

Зададимся гибкостью λ = 60

Расчётные длины стержней:

Требуемый радиус инерции:

Принимаем L150х12, А = 34,89см², i_x₀=5,83см, i_y_о= 2,97см.

Гибкость стержня:

Условная гибкость:

Проверка на устойчивость:

Недонапряжение:

Предельная гибкость:

Сечения растянутых раскосов, полураскосов.

Элементы : 17 (18, 19, 21)

N = 151,35 Кн

· в плоскости фермы e_xa= 0,36;

· из плоскости фермы e_y= – 0,6.

ν = 0,734

Расчётные длины стержней:

l_efx = 382·0,9=343,8см;

l_efy = 382см,

Требуемая площадь сечения:

Принимаем L60х8, А = 9,04 см², i_x₀=2,27см, i_y₀= 1,17см;

Гибкость стержня:

Проверка на прочность:

Сечение шпренгелей.

· в плоскости фермы e_xa= 0,48;

· из плоскости фермы e_y= – 0,8.

Расчёт на устойчивость внецентренно–сжатых элементов следует выполнять по формуле:

e_x, – эксцентриситет продольной силы в плоскости фермы;;

– условная гибкость в плоскости наименьшей жёсткости уголка.

Сечение подбираем по радиусу инерции .

Элемент : 20

N = -68,40 Кн

Зададимся гибкостью λ = 60

Расчётные длины стержней:

Требуемый радиус инерции:

Принимаем L60х8, А = 9,04 см², i_x₀=2,27см, i_y₀= 1,17см;

Гибкость стержня:

Условная гибкость:

Проверка на устойчивость:

Недонапряжение:

Предельная гибкость:

Примем L60х8 для шпренгелей, не смотря на недонапряжение свыше 5%, т.к. количественное отношение элементов к общей массе значительно мало, не резонно вводить новый элемент (модуль).

Сведем результаты расчета в таблицу 8.5.

Таблица 8.5

Элемент фермы	№ стержня	Усилие, кН	Сечение	Площадь сечения, см²	[λ]	Φ_min	γ_c	Проверка на прочность, устойчивость
Верхний пояс	7, 8	-625,03	ü15ШТ2	38,53	118,2	0,691	0,95	227,1
	11, 12,	-916,94	ü17,5ШТ2	52,02	129,47	0,918	0,95	192,01
	10	-866,55	ü17,5ШТ2	52,02	122,94	0,768	0,95	216,9
Нижний пояс	5	844,36	ü15ШТ2	38,53	400	-	0,95	219,14
Нижний пояс	6	768,80	ü15ШТ2	38,53	400	-	0,95	199,53
Стойки	3	0	L100х7	13,75	-	-	0,95	-
	13	-72,90	L100х7	13,75	148,2	0,441	0,95	120,22
	14	-102,08	L100х7	13,75	124,2	0,351	0,95	217,51
Опорный раскос	1	649,72	L160х14	37,39	400	-	0,95	226,85
Сжатые раскосы	15	-255,40	L150х12	34,89	119,4	0,319	0,95	227,5
Растянутые раскосы и полураскосы	17, 18, 19, 21,	151,35	L60х8	9,04	400	-	0,95	228,1
Шпренгель	20	-68,40	L60х8	9,04	119,4	0,389	0,95	194,5

Расчет и конструирование узлов фермы.

При расчёте узлов фермы определяют размеры сварных швов и назначают габариты фасонок с таким расчётом, чтобы на них уместились все сварные швы стержней.

Исходные данные для расчёта:

R_wf = 180 МПа - расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу шва;

R_un = 370 МПа - расчётное сопротивление стали по временному сопротивлению (для стали марки ВСт3пс6);

R_wz= 0,45∙R_un = 0,45∙370 = 166,5 МПа…расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу границы сплавления;

γ_wf= 1 ,коэффициент условия работы сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу шва (при R_y< 580 МПа и климатических районах с t° > – 40);

γ_wz = 1, коэффициент условия работы сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу границы сплавления (при R_y< 580 МПа и климатических районах с t° > – 40);

При изготовлении фермы принимаем ручную сварку электродами Э42 и Э42А по ГОСТ 9467–75;

β_f = 0,7, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу шва;

β_z = 1, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу границы сплавления;

γ_c = 1, коэффициент условия работы конструкции;

β_f ∙ R_wf = 0,7 ∙ 180 = 126 МПа

β_z ∙ R_wz = 1 ∙ 166,5 = 126 МПа

Следовательно, расчёт будем вести по металлу шва. Так как сварка ручная то, наиболее эффективно принять катет шва равный 6мм или 8мм(K_f = 6мм, K_f = 8мм).

Расчёт опорного узла стропильной фермы.

В опорном узле сходятся стержни (элементы) 7, 1 и 24, 26. Рассчитаем прикрепление опорной раскоса 1,24 имеющего сечение 2 L 100х14 и расчётное усилие 649.72Кн, конструктивная длина швов(k_f= 8 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления верхнего пояса ( элементы) 7, 26), сечением 2L 120х15 и N = - 625,03Кн, расчётная длина швов (k_f= 8 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления опорного ребра к верхнему поясу о фасонке

N = - 301,5Кн, расчётная длина швов (k_f= 8 мм):

Находим требуемую площадь сечения ребра по формуле

где Q-поперечная сила на опоре фермы (Q=301,5кН);

Где R_un-временное сопротивление стали (для марки стали ВСт3пс6-1, R_un=370МПа)

-коэффициент надежности по материалу, принимаемый по табл. 2*[СНиП II-23-81*]

Принимая ширину опорного ребра 250мм, получаем толщину ребра

, примем t_p=20мм.

Рис.8.5 Опорный узел фермы

Расчет верхнего монтажного узла.

Монтажный стык испытывает сжимающие усилия. Фланцы выполняем из стали марки ВСт3пс6-1 толщиной 20мм. Стык верхнего монтажного узла рассчитываем на обычных болтах из конструктивных соображений. Принимаем 4 болта М20 класса прочности 5.6. Размещение болтов осуществляется при соблюдении конструктивных требований.

Усилие в стыке:

Определяем длину швов прикрепления уголков к фланцу:

Рис. 8.6 Монтажный стык верхнего пояса

Расчёт и конструирование монтажного стыка нижнего пояса.

Монтажный стык проектируем на высокопрочных болтах из стали марки 40Х "Селект", d_b=24 мм и d_отв=27 мм в качестве накладки используем 2 L 120х15 – того же профиля, что и сечение нижнего пояса, с расчётным усилием N=768,80 Кн.

Исходные данные для расчёта:

d_b=24 мм.-диаметр болта;

d_отв=33 мм.-диаметр отверстия под болт;

A_bn=3,52 см²-площадь сечения болта нетто;

R_bun=110 кН/см²-наименьшее временное сопротивление стали болтов марки 40Х "Селект";

R_bh=0,7∙R_bun=0,7∙110=77 кН/см² – расчётное сопротивление высокопрочных болтов растяжению;

µ=0,35-коэффициент трения, обработка соединяемых поверхностей производится стальными щетками;

γ_h=1,17-коэффициент надёжности при статической нагрузке и разности диаметров болта и отверстия δ=1…4 мм, способе регулирования натяжения болтов по углам поворота гайки;

γ_b=0,9-коэффициент условий работы соединения при количестве болтов 5…10;

k=2-количество поверхностей трения соединяемых элементов;

Условно делим усилие в стержне на 4 части (2 уголка = 4 полки) и расчитываем количество болтов на каждую полку.

Несущая способность одного высокопрочного болта:

Количество болтов на половине накладке:

Принимаем n = 2 шт, располагаем на каждой полке уголка в шахматном порядке.

Рис.8.7 Монтажный стык нижнего пояса.

Расчёт сварных швов крепления элементов решетки:

· Элементы 13, 19.

Рассчитаем прикрепление стойки имеющей сечение 2 L 56х4, расчётное усилие 72,90Кн и полураскоса имеющей сечение 2 L 50х6, расчётное усилие 75,38Кн. Конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.

· Элемент 15.

Рассчитаем прикрепление раскоса имеющего сечение 2 L 90х10 и расчётное усилие 255,40Кн, конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

· Элементы 18, 20, 21.

Рассчитаем прикрепление полураскоса и шпренгеля имеющих сечение 2 L 50х6 и max расчётным усилием 68,40Кн, конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.

· Элемент 14.

Рассчитаем прикрепление стойки имеющей сечение 2 L 56х4 и расчётное усилие 102,08Кн, конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

· Элемент 17.

Рассчитаем прикрепление раскоса имеющего сечение 2 L 50х6 и расчётное усилие 151,35Кн, конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

· Элемент 3

Конструктивную длину швов(k_f= 6 мм) при расчетном усилии равном 0кН, примен по min значениям, т.е. 50мм.

Расчет фермы Ф-2.

Рис. 8.8 Расчетная схема стропильной фермы Ф2

Комбинации нагрузок на ферму Ф2

Таблица 8.6

Номер	Наименование
1	постоянная +снег

Усилия и напряжения элементов при комбинации нагружений на ферму Ф2.

Таблица 8.7

Номер эл-та	Номер сечен.	Номер комб.	Усилия и напряжения
			N (кН)	M (кН*м)	Q (кН)
1	1	1	-384,91	0,	0,
	2	1	-384,91	0,	0,
2	1	1	440,525	0,	0,
	2	1	440,525	0,	0,
3	1	1	-69,3	0,	0,
	2	1	-69,3	0,	0,
4	1	1	-384,91	0,	0,
	2	1	-384,91	0,	0,
5	1	1	-106,799	0,	0,
	2	1	-106,799	0,	0,
6	1	1	497,217	0,	0,
	2	1	497,217	0,	0,
7	1	1	-453,01	0,	0,
	2	1	-453,01	0,	0,
8	1	1	-43,4452	0,	0,
	2	1	-43,4452	0,	0,
9	1	1	-69,3	0,	0,
	2	1	-69,3	0,	0,
10	1	1	-453,01	0,	0,
	2	1	-453,01	0,	0,
11	1	1	-38,8513	0,	0,
	2	1	-38,8513	0,	0,
12	1	1	483,488	0,	0,
	2	1	483,488	0,	0,
13	1	1	-116,79	0,	0,
	2	1	-116,79	0,	0,
14	1	1	-384,91	0,	0,
	2	1	-384,91	0,	0,
15	1	1	-69,3	0,	0,
	2	1	-69,3	0,	0,
16	1	1	-384,91	0,	0,
	2	1	-384,91	0,	0,
17	1	1	402,841	0,	0,
	2	1	402,841	0,	0,

Значение расчётных усилий в стержнях фермы Ф2.

Таблица 8.8

Элемент фермы

Номер элемента

Расчётное усилие, кН

сжатие

растяжение

Верхний пояс

1,4,14,16

7,10

384,91

453,01

Нижний

пояс

497,22

483,49

Стойки

3,9,15

69,3

Опорные

раскосы

440,53

402,84

Раскосы

106,80

43,45

38,855

116,79

Подбор сечений стержней фермы Ф2.

Расчет сечений стержней фермы определяем при помощи программы Structure CAD

Необходимые данные для расчёта:

·марка стали ВСт3пс6-1 (=240 МПа)[СНиП II-23-81*, табл. 51*];

·N – расчётное продольное усилие;

·[]-предельная гибкость;

· - коэффициент условия работы конструкции;

·l_ef – расчетные длины.

Группа верхний пояс. Элемент №(1,4,14,16)

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,02 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L90x12

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,41
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,55
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,88
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,59
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,93

Коэффициент использования 0,93 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1

Группа верхний пояс. Элемент №(7,10)

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,02 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x10

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,52
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,94
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,55
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,83

Коэффициент использования 0,94 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа нижний пояс. Элемент №6

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 1,0

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 3,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 6,17 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x12

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,45
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	1,0
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,51

Коэффициент использования 1,0 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1

Группа нижний пояс. Элемент №12

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 1,0

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 3,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 6,0 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L100x6.5

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,78
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	1,0
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,49

Коэффициент использования 1,0 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1

Группа опорные раскосы. Элемент №2

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 1,0

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 3,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,46 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L60x10

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,83
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,85
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,48

Коэффициент использования 0,85 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1

Группа опорные раскосы. Элемент №17

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 1,0

Предельная гибкость -- 400,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 3,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 1,0

Длина элемента -- 3,16 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L60x8

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,93
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,79
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,44

Коэффициент использования 0,93 - прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

Группа раскосы. Элемент №5

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 150,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,16 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L63x6

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,32
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,9
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,73
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,88

Коэффициент использования 0,9 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа раскосы. Элемент №8

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 150,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,87 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L70x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,15
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,38
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,51
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,82
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,95

Коэффициент использования 0,95 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1

Группа раскосы. Элемент №11

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 150,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,46 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L63x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,17
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,42
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,56
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,81
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,95

Коэффициент использования 0,95 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1

Группа раскосы. Элемент №13

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 150,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 3,46 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L70x5

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,37
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,82
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	1,0
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,76
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,86

Коэффициент использования 1,0 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа стойки. Элемент №(3,15)

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 1,36 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L40x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,49
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,8
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,6
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,74

Коэффициент использования 0,8 - устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)

Группа стойки. Элемент №9

Расчетное сопротивление стали R_y= 240345,0 кН/м²

Коэффициент условий работы -- 0,95

Предельная гибкость -- 120,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Y1 -- 1,0

Коэффициент расчетной длины в плоскости X1,Z1 -- 0,8

Длина элемента -- 2,08 м

Сечение

Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93 L50x4

Результаты расчета

Проверено по СНиП	Фактор	Коэффициенты использования :
пп.5.24,5.25	прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики	0,39
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Y1 (X1,O,U1)	0,66
п.5.3	устойчивость при сжатии в плоскости X1,O,Z1 (X1,O,V1)	0,8
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Y1	0,77
пп.6.15,6.16	предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1	0,9

Коэффициент использования 0,9 - предельная гибкость в плоскости X1,O,Z1

Верхний сжатый пояс (элементы 1, 4, 7, 10, 14, 16) - примем 2 равнополочных уголка L100х10 по ГОСТ 8509-93;

Нижний растянутый пояс (элементы 6, 12) - примем 2 равнополочных уголка L100х12 по ГОСТ 8509-93.

Опорный раскос (элементы 2, 7) - примем 2 равнополочных уголка L60х10 по ГОСТ 8509-93.

Стойки (элементы 3, 9, 15) – примем 2 равнополочных уголка L50х5 по ГОСТ 8509-93.

Раскосы (элементы 5, 8, 11, 13) - примем 2 равнополочных уголка L70х5 по ГОСТ 8509-93.

Расчет и конструирование узлов фермы.

Исходные данные для расчёта:

R_wf = 180 МПа - расчётное сопротивление угловых сварных швов условному срезу по металлу шва;

R_un = 370 МПа - расчётное сопротивление стали по временному сопротивлению (для стали марки ВСт3пс6);

При изготовлении фермы принимаем ручную сварку электродами Э42 и Э42А по ГОСТ 9467–75;

β_f = 0,7, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу шва;

β_z = 1, коэффициент сварного соединения угловыми швами при расчёте по металлу границы сплавления;

γ_c = 1, коэффициент условия работы конструкции;

β_f ∙ R_wf = 0,7 ∙ 180 = 126 МПа

β_z ∙ R_wz = 1 ∙ 166,5 = 126 МПа

Следовательно, расчёт будем вести по металлу шва. Так как сварка ручная то, наиболее эффективно принять катет шва равный 6мм (K_f = 6мм).

Расчёт опорных узлов стропильной фермы.

В опорных узлах сходятся стержни (элементы) 1, 2 и 16, 17.

Рассчитаем прикрепление опорного раскоса (элемент 2) имеющего сечение 2L 60х10 и расчётное усилие 440.53Кн, конструктивная длина швов (k_f= 6 мм):

– у обушка:

– у пера:

Рассчитаем прикрепление опорного раскоса (элемент 17) имеющего сечение 2L 60х10 и расчётное усилие 402,84Кн, конструктивная длина швов (k_f= 6 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления верхнего пояса ( элементы 1, 16), сечением 2L 100х10 и N = 384,91Кн, расчётная длина швов (k_f= 6 мм):

– у обушка:

– у пера:

Для крепления опорного ребра к верхнему поясу о фасонке

N = 207,9Кн, расчётная длина швов (k_f= 6 мм):

Находим требуемую площадь сечения ребра по формуле

где Q-поперечная сила на опоре фермы (Q=207,9кН);

Где R_un-временное сопротивление стали (для марки стали ВСт3пс6-1, R_un=370МПа)

-коэффициент надежности по материалу, принимаемый по табл. 2

Принимая ширину опорного ребра 250мм, получаем толщину ребра

, примем t_p=20мм.

Рис.8.9 Опорные узлы фермы

Расчёт сварных швов крепления элементов решетки:

· Элементы 3, 9, 15

Рассчитаем прикрепление стойки имеющей сечение 2L 50х5, расчётное усилие 69,3Кн. Конструктивная длина швов(k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.

· Элементы 8, 11

Рассчитаем прикрепление раскоса имеющего сечение 2L 70х5 и max расчётное усилие 43,45Кн, конструктивная длина швов (k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка:

– у пера:

Примем длину шва у пера 50мм.

· Элементы 5, 13

Рассчитаем прикрепление раскоса имеющего сечение 2L 70х5 и max расчётное усилие 116,79Кн, конструктивная длина швов (k_f= 6 мм, минимальная расчетная длина сварного шва 40мм):

– у обушка: