Проектирование предварительно напряжённой фермы

 

3.8. Конструирование и расчет узлов фермы.

 

3.8.1. Узел 14 (опорный)

 

    Исходя  из максимальных и минимальных  значений катетов фланговых угловых  швов K_f  (см. приложения 11 и 12) при ручной сварке электродами Э46, принимаю:

 

   Требуемые  площади сечения  швов назначаю  обратно пропорционально расстоянию  от обушка и пера до оси  стержня, т. е. 70% усилия должен воспринимать шов обушка и 30% шов пера. Соединения с угловыми швами необходимо рассчитывать на срез по двум сечениям: по металлу шва или по металлу границы сплавления. Для выбора расчетного сечения следует проверить условие:

                                                                                         ,

определяющее  в качестве расчетного сечение по металлу шва (для R_yn ≤ 295 МПа).

 

- расчетное сопротивление срезу  по металлу границы сплавления

-временное сопротивление стали  разрыву (приложение 7,   [1]);

-расчетное сопротивление срезу  по металлу шва (приложение 13, [1]);

и -коэффициенты глубины провара шва, принимаемые при ручной сварке равными 1 и 0,7 соответственно.

 

                          1,1·16,43 = 18,07 < 20 < 16,43·(1/0,7) = 23,46

 

   Следовательно,  расчетным является сечение по  металлу шва, при этом расчетные  минимальные длины всех швов  будут равны:

 

 шов обушка  панели 13-14 

шов пера панели 13-14      

шов обушка раскоса 2-14 

шов пера раскоса 2-14        

 

шов обушка стойки 1-14 

шов пера стойки 1-14          

   По требуемым длинам намечаем графически (по масштабу) конфигурацию и размеры опорной фасонки. При этом фактические длины швов получаются больше требуемых с выводом каждого шва на 20 мм на торец уголка.

   Требуемую  ширину опорного ребра “b” определяю по формуле:

, где   -расчетное сопротивление смятию торцовой поверхности ( );

            1,2 – коэффициент, учитывающий  приближенность расчетной схемы;

            V – опорная реакция на стадии эксплуатации.

    Принимаю  b = 250 мм из условия размещения болтов для крепления фермы к колонне.

   

   Требуемую  толщину сварного шва, прикрепляющего  опорное ребро к фасонке, рассчитываю  также на увеличенную в 1,2 раза  реакцию V:

 

    Исходя  из минимальных значений катетов  K_f  угловых швов (приложение 12 [1]), толщину шва назначаю равной 7 мм.

   Учитывая, что в узле 12 необходимо заанкерить  с помощью гильзостержневого  анкера затяжку, опорное ребро,  служащее упором для гаек анкеров, усиливаю двумя ребрами жесткости δ=22 мм, при этом длину сварного шва определяю по моменту, образующимся от усилия напряжения и самонапряжения затяжки  (см . 2.6. Проверка прочности затяжки)  и эксцентриситета e = 6 см (см. чертеж).

    Исходя  из минимальных значений катетов  K_f  угловых швов (приложение 12 [1]), толщину шва назначаю равной 10 мм.

 

 

3.8.2. Узел 13.

 

        Исходя из максимальных и минимальных  значений катетов фланговых угловых  швов      K_f  (приложения 11 и 12 [1]) при ручной сварке электродами Э46, принимаю:

 

  Длины швов, прикрепляющие раскосы и стойку к фасонке:

 

шов обушка раскоса 2-13   

шов пера раскоса 2-13        

шов обушка раскоса 4-13   

шов пера раскоса 4-13        

шов обушка стойки 3-13      

 

шов пера стойки 3-13            

  Стык пояса  смещаю на 300 мм в сторону панели 13-14 (с меньшим усилием).

   Ширину  каждой накладки  “b” назначаю с учетом ширины полки уголка (110 мм), зазора между кромкой накладки и фасонкой (40 мм) и свеса накладки (20 мм).

       

                        b = 110 - 40 + 20 = 90 мм

   Толщину  накладки принимаю равной толщине  фасонки 22 мм, при этом площадь  накладки должна быть не менее  площади выступающего пера пояса  с меньшим усилием:

   

                      A = 2,2 · 9 = 19,8 см²  > 12 см² 

 
 
 
 

Проверка прочности  ослабленного сечения “аб”:

   

  , где  A₁ – условная расчетная площадь, равная сумме площадей накладок и части площади фасонки высотой, равной удвоенной ширине полки прикрепляемого уголка.

 

   Швы, прикрепляющие  листовую накладку к поясам, рассчитываю  на максимальное усилие в накладке  N_st (условие равнопрочности шва и накладки):

   

  Тогда требуемая  конструктивная длина одного  шва     минимальной толщины K_f = 8 мм будет равна:

 

 

   Расчетным  усилием для шва, прикрепляющего  уголки пояса к фасонкам, является  большее из двух:

• расчетное усилие в поясе (с учетом коэффициента 1,2) за вычетом усилия, передаваемого накладкой;
• половина расчетного усилия в поясе.

 

Панель 13-14:  

Панель 12-13:  

  Необходимые  длины швов панелей 13-14, 12-13:

шов обушка панели 13-14 

шов пера панели 13-14      

шов обушка панели 12-13 

шов пера панели 12-13      

   Исходя  из размеров фасонки, конструктивно  принимаем длину швов больше, чем требуется по расчету (см. чертеж).

 

   Учитывая, что в узле 13 необходимо заанкерить с помощью гильзостержневого анкера затяжку, проходящую снизу пояса в виде двух симметричных пучков по 22 0 5 B-II, фасонку узла завожу ниже обушков поясных уголков на 210 мм. Опорная плита с размерами 250 x 210 x 22 мм, служащая упором для гаек, приваривается конструктивными швами с K_f = 7 мм к торцу нижней части фасонки и двум дополнительным ребрам жесткости δ = 22 мм с (см. чертеж).

 

4. Список используемой литературы.

 

1. В.С. Шестоперов. Проектирование предварительно напряженных покрытий аэровокзалов и ангаров (с применением металлических ферм) / Под ред. проф.         Б.И. Викторова / МАДИ. – М. , 1987.  – 62с.
2. Пособие по проектированию аэровокзальных комплексов аэропортов (к СНиП II-85-80  “ Вокзалы”).  Часть I. Аэровокзальные комплексы аэропортов воздушных трасс СССР. – Москва 1988
3. Металлические конструкции. Общий курс: Учебник для вузов / Е.И.Беленя, В.А.Балдин, Г.С.Ведеников и др.; Под общ. ред. Е.И.Беленя. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1985. 560 с., ил.
4. СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1976.
5. Б.И.Викторов. Наземные сооружения аэропортов: Учеб. для вузов. – М.: Транспорт, 1991, 392 с.