Автор работы: Пользователь скрыл имя, 01 Марта 2013 в 17:34, практическая работа
Подобрать сечение элементов и сконструировать узел сварной стропильной фермы
В состав узла входят 5 элементов. 3 элемента (с усилиями N1,N2,N5) работают на растяжение, 2 элемента (N3 и N4) работают на сжатие. Сечение элементов принимается из равнополочных уголков.
2.13 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 13
РАСЧЕТ УЗЛА СТАЛЬНОЙ ФЕРМЫ
Подобрать сечение элементов и сконструировать узел сварной стропильной фермы
В состав узла входят 5 элементов. 3 элемента (с усилиями N1,N2,N5) работают на растяжение, 2 элемента (N3 и N4) работают на сжатие. Сечение элементов принимается из равнополочных уголков.
Рисунок 12 – Усилия в узле фермы
1 По табл. 1.7 [2] принимаем значение R y фасонной стали в зависимости от марки стали. По табл. 1.9 [2] определяется γс для сжатых и растянутых элементов ферм; γп=1
2 Расчёт растянутых элементов
2.1 Определяется требуемая площадь сечения по формуле
А тр= N γn / (R у γсх) (1)
2.2 По сортаменту ( табл. 1, стр. 330, [2] ) принимаются уголки. Например, требуемая площадь уголков получилась А тр= 22,8 см .
Площадь одного уголка : 22,8 / 2 = 11,4 см
В сортаменте ближайшая площадь уголка больше требуемой площади 12,3 см2
Калибр уголка 90× 7 ( в× d ), т.е. принимается 2 ∟ 90×7 с А= 12,3 ·2 =24,6 см2
Из сортамента необходимо выписывать так же значения радиусов инерции:
iх = 2,77 см
iу зависит от толщины фасонки ( последние три графы )
2.3 Проверка гибкости
Для растянутых элементов расчётная длина lef x =lef у=lгеом
λх= lefx / ix ≤ λпред
λу= lefу / iу ≤ λпред
где γ – предельная гибкость элементов
2.4 Проверка принятого сечения на прочность производится по формуле
σ = N / A ≤ Rу γс/γn
3 Расчёт сжатых элементов
3.1 Определяется требуемая площадь сечения по формуле
Атр= Nγn / φ Rу γс
где φ = 0,5-0,6(задаются).
3.2 По сортаменту принимается калибр уголков, выписываются значения А, iх, iу.
3.3 Определяется гибкость и коэффицент продольного изгиба.
- Расчётная длина элемента в плоскости фермы
l ef = 0,8 геом
- Расчётая длина элемента из плоскости фермы
lef у = l геом
- Гибкость
λ х= lхef / ix ≤ λпред l у ef / λ у = iу ≤ λпред
По большей гибкости определяется коэффициент продольного изгиба у
табл. 1, стр. 319 [2]
3.4 Проверка принятого сечения на устойчивость по формуле
σ= Ν / (φ·А) ≤ R y γc /γn (4)
4 Расчёт узла
Расчёт заключается в
Необходимо рассчитать длину
шва обушка – lоб w
и длину шва пера – lоб w
Рисунок 13 – Элементы стыка уголков с фасонкой
Сварка принимается ручная, т.е. β f = 0,7, по табл. 2.6 [2] определяется значение R wf
Задаются катетом шва обушка и пера К f ≤ 1,2 tуг
t уг –толщина полки уголка
к f = t уг – (1-3) мм
Катет шва обушка и пера должен приниматься не менее 4 мм и не менее к f min
(табл. 2.9, стр. 46, [2])
Длина шва обушка
lwоб= α N / (2βf kf об Rw f γw f γc)+0,01 м (4)
lw n= ( 1-α)N / ( 2βf ·kf n ·Rw f · γw f · γc)+0,01 м, (5)
где α – коэффицент , зависящий от профиля элемента.
Для равнополочных уголков α= 0,7
Пример расчёта узла фермы
Подобрать сечение элементов и сконструировать узел сварной строительной фермы по следующим данным:
материал 18пс ТУ 14-1-3023-80
усилия в элементах: N1 = 412 кн ; N2 = 416 кн; N3 = -118 кн; N4 = -250 кн; N5 = 882 кн
Рисунок 14- Усилия в элементах фермы
Геометрическая длина
l1 = 5,8 м. l2 = 4,21 м. l3 = 3,0 м. l4 = 4,27 м l5 = 6,0 м
Толщина фасонки – 10 мм
1. Исходные данные
Rу= 230 * 103 кн/м2 γс= 0,95 – для растянутых элементов
γс= 0,8 - для сжатых элементов ( в предположении что гибкость λ > 60), см. табл. 2, приложение Б.
Предположим, что класс ответственности здания – 1, тогда γn=1. Поэтому
в дальнейших формулах γn можно упустить.
2. Расчёт растянутых элементов
Значение усилий в элементах 1 и 2 близкие, поэтому производим расчёт только на большее усилие (416кн)
Предельная гибкость
для растянутых элементов λ пр=
Чтобы расчёт легче читался, делаем таблицу: Расчёт |
Принято |
Элементы 1 и 2 N2=230кн
Атр= N /(Rу·γс)= 230/ (230·103 ·0,95)=0,00201м2=20,1см2 Требуемая площадь одного уголка: 19 /2 =9,5см2
Расчётная длина: lefx = lef у=lгеом= 5,8 м=580см
Гибкость γх= lef x / ix =580 / 2,89 =200,6<400
Проверка прочности N / A ≤ 416 /Rуγс 20,2·10-4 < 240·103·0,95 205·103 кн/м2 <218·103 кн/м2
Прочность обеспечена.
Элемент 5. N5 =882 кн Атр = N /(Rуγс)=882/( 230·103·0,95 ) =0,00403м2=40,3 см2
Площадь одного уголка 20,1 см2 Расчётная длина lef x=lef у=lгеом =6,0м=600см
Гибкость λх = lef x /iх =600 / 4,86=123,4<400 Проверка прочности по формуле N / A ≤ 882 /(Rуγс 44·10-4 ) <218*103 200·103кн/м2<218·103кн/м2 Прочность обеспечена |
2∟ 75 х 7 А = 10,1·2 = 20,2 см2 ix = 2,89 см iу = 3,55 см Z0 = 2,1 см
2 ∟ 125 х 9 А=22см2·2=44см2 iх = 3,86 см iу =5,56см Z0 = 3,4см |
2. Расчёт сжатых элементов
Предельная гибкость λпр = 118 Расчёт |
Принято |
Сжатая стойка, элемент 3; N3=118кн
Атр = N /(σ Rу·γс) Атр=118/(0,6·230·103·0,8) =0,00107м2=10,74см2 Задаёмся φ= 0,60
Площадь одного уголка 10,1 см2 lxef =0,8 lгеом=0,8·3=2,4м=240м leef =lгеом=3м=300см
λх = lxef /ix = 240 / 2,29=104,8<150
λу = lуef /ix =300 /3,47=86,45<150 По гибкости λ=104,8 определяется коэффициент φ =0,529 Проверка устойчивости N /σ· А ≤ (Rу·γс) 118 / (0,529·20,2·10-4)≤(230·103·0, 108,6·103кн/м2<184·103кн/м Устойчивость обеспечена.
Сжатый раскос, элемент 4.N4=250 кн Атр= N /( φ· Rу·γс) =250 /( 0,55·230·103·0,8) =0,00237м2=23,7м Площадь одного уголка 11,85 см2 Принято lxef=0,8·4,27=3,416=341,6см lуef=4,27м=427см
λх= 341 / 3,07=111,07<150
λу= 427 / 4,47=0,95 <150 λ<λпр=150
Проверка на устойчивость N /( φА ) ≤ Rуγс 250 / (0,529· 31,2·10-4) ≤ 230·103 250·103/16,5<192·103кн/м2
Устойчивость обеспечена.
4. Расчёт длины сварных швов Исходные данные сварка ручная, электроды типа Э-42 βf=0,7 Rwf=180 мПА=180·10 кн/м2 γwf=1 γс=1 α=0,7
Элемент 1 N1=412 кн 2∟ 75 ×7 Кобf ≤ 1,2tуг =1,2 · 7=8,4мм
Принято Кобf=8мм=8·10-3м Кfn=tуг –1мм=7 - 2=5мм=5·10-3м
Длина шва обушка lwоб=α·N1 / (2 βf ·каобRwf · γwf· γс)+0,01= 0,7·412 / (2·0,7·8·10-3·180·103·1·0.95)+
Длина шва пера lwn=(1-α) ·N1 / (2 βf ·каnRwf · γwf · γс)+ 0,01= ( 1-0,7 ) ·412 / (2·0,7·5·10-3·180·103·1·0.95)+ Элемент 2 N2=416 кн 2∟75 ×7 Кобf=8*10-3м Кfn=tуг -2мм=7-2=5мм lwоб=0,7·416 / (2·0,7·8·10-3·180·103·1·0.95) +0,01=0,152м=15.2см lwn=0,3*416 / (2·0,7·5·10-3·180·103·1·0.95)+
Элемент 3 N=118 кн 2∟ 75 ×7 Кобf=1,2·7=8,4мм Принято Кобf=8мм Кfn=7-2=5мм lwоб=0,7·118 / (2·0,7·8·10-3·180·103·1·0,8)+ lwn=0,7·118 / (2·0,7·5·10-3·180·103·1·0,8)+
Элемент 4 N4=250 кн 2∟110 ×8 Кобf=1,2·8=9,6мм Принято Кобf=9мм Кfn=8-2=6мм
lwоб=0,7·250 / (2·0,7·8·10-3·180·103·1·0,8)+ lwn=0,7·250 / (2·0,7·6·10-3·180·103·1·0,8)+
Элемент 5 Катет шва обушка N5=882 кн 2∟125×9 Кобf=1,2·9=10,8мм Принято Кобf=8мм Кfn=7мм lwоб=0,7·882 / (2·0,7·7·10-3·180·103·1·0,95)+ lwn=0,7·882 / (2·0,7·7·10-3·180·103·1·0,95)+ Порядок вычерчивания узла фермы см. рис. 15. Порядок вычерчивания узла фермы 1 Вычерчиваются оси элементов в соответствии с заданными углами.
|
2L 75 х 7 A=10,1·2=20,2см2 ix = 2,89 см iу = 3,55 см Z0 = 2,1 см
2L 100 х 8 A=15,6·2=31,2см2 ix=3,07см iу=4,47см Z0=2,47см |
2 К осям привязываются уголки, которые приняты в результате расчёта.
Значение определяется по сортаменту, в зависимости от калибра уголка.
Величина откладывается от оси,
получают расстояние до обушка, затем
в противоположную сторону
3. От торца уголков
Рисунок 15 – Порядок вычерчивания узла фермы
Затем (сначала тонкой линией) обводят границы фасонки так, чтобы все швы оказались внутри фасонки. Фасонка должна быть простой по очертанию: прямоугольник или трапеция. Начинают обычно сверху с самого удалённого от центра узла шва. Угол фасонки обычно делается на уровне оси элемента. Убедившись, что все швы внутри фасонки, можно обвести её видимый контур.
Затем проставить размеры, калибры принятых уголков.
Окончательный вариант чертежа узла фермы см. стр. 66.