Узел соединения фермы с колонной, стропильная система из металла

Шарнирное и жесткое сопряжение ферм и стальных колонн

Читайте также:

1. Будь девушкой, непохожей на остальных
2. Внутренние напряжения в стальных отливках. Причины их возникновения. Дефекты в стальных отливках, вызываемые внутренними напряжениями
3. Гибкое и жесткое планирование на Microsoft Outlook
4. Дефекты в стальных отливках. Причины их возникновения и меры по устранению.
5. Жесткое и шарнирное опирание колонны на фундамент. (Металл)
6. Жесткое лицензирование
7. Закон гласит: увеличение переменного фактора при фиксированных значениях остальных и неизменности технологии в конечном счете приводит к снижению его производительности.
8. Морфо-функциональные отличия проксимальных и дистальных извитых канальцев
9. Морфофункциональные отличия проксимальных и дистальных извитых канальцев
10. Мыслительная операция, предполагающая выделение какой-либо одной стороны, свойства объекта с отвлечением от остальных
11. Основные методы упрочнения стальных изделий. Термическая обработка сталей.
12. Проективная плоскость. Координатный метод, особенности описания точек, прямых линий 2-го порядка. Гармноическое сопряжение точек.

Геометрические схемы основных типов стальных ферм, размеры перекрываемых ими пролетов и применение(в т.ч. уметь определять на рисунке); элементы фермы.

Стальные фермы могут быть раз­личной формы и очертания, выбор ти­па ферм зависит он назначения и объемно-планировочного решения про­мышленного здания. Применяют фермы с парал­лельными поясами, полигональные, треугольные, с параллельными пояса­ми с затяжкой, сегментные, парабо­лические и др.

Фермы с параллельными поясами — для зданий с плоским по­крытием, а также для устройства под­стропильных конструкций. Их пролет до 60 м и более. Поли­гональные фермы устраивают при по­крытиях с рулонной кровлей при пролетах до 36 м. Треугольные фермы дают возможность осуществить покры­тия с крутыми кровлями из асбесто-цементных или стальных листов, вслед­ствие чего высота ферм в середине пролета достигает значительных раз­меров, а это ограничивает их пролеты величиной 36—48 м. В массовом пром. строи­тельстве применяют унифицированные полигональные фермы пролетом 24, 30 и 36 м с уклоном верхнего пояса 1:8 (рис. 25.8, а) и плоские с парал­лельными поясами (рис. 25.8, б), по которым устраивают рулонные кровли. В отдельных случаях такие фермы уст­раивают для перекрытия 18-метровых пролетов.

Фермы с крутыми скатами (рис. 25.8, в) используют для пролетов 18, 24, 30 и 36 м при кровлях из листовых материалов. Размеры панелей ферм унифицированы и соответствуют ук­рупненным модулям, т. е. 1,5 м. Высо­та полигональных ферм на опорах для всех пролетов принята одинаковой — 2,2 и 0,45 м при крутых скатных кровлях.

Большепролетные фермы (рис. 25.9) могут перекрывать пролеты до 90 м и иметь различные схемы решеток: треугольную, раскосную, крестовую и др. Выбор схемы решетки зависит от характера приложения нагрузки, очер­тания и высоты ферм.

Опирание ферм на стальные колонны может быть шар­нирным и жестким. При шарнирном соединении (рис. 25.11, а) ферму опи­рают на оголовок колонны выступаю­щим краем опорной фасонки, соблю­дая центрирование элементов фермы и колонны. Для восприятия нагрузки верхнюю часть оголовка усиливают одним или двумя вертикальными реб­рами. Опорный узел фермы соединяют, с колонной анкерными болтами, для чего оголовок заканчивают горизонтальной диафрагмой.

При жестком соединении нижний опорный узел фермы устанавливают на монтажный столик (рис. 25.11, б), представляющий собой обрезок круп­ного прокатного уголка, который при­крепляют к колонне болтами и свар­кой. На рис. 25.11, в показано жесткое рамное соединение двух ферм смеж­ных пролетов между собой и между фермой и колонной каркаса.

48. Обеспечение пространственной жесткости и устойчивости стального каркаса одноэтажного промышленного здания: виды связей и где устраиваются.

1-портальна вертикальна (шаг колонн 12м), крестовая (шаг 6м). Установка по каждому ряду только в середине температурного блока, чтобы температурные деформации наружных стен не приводили к местным разрушениям связей стеновых панелей.

Портальная связь шаг 12м. Связи выполняются из стальных прокатных элементов. Связи устанавливаются в подкрановых частях колонны или по всей высоте. В безкрановых зданиях или при высоте до 6м связи не устраиваются. Над крановой части связи устраиваются при тяжелой работе кранов.

2-Чтобы повысить жесткость диска покрытия в торцах температурного блока в крайних шагах устанавливаются вертикальные связи в покрытии. Верхний пояс связевой фермы крепится к верхнему поясу стропил. Нижний пояс к верху колонн.

Для кранов тяжелого режима работы тоже самое (вертикальные связи в покрытии). В центре температурного блока.

3-Вертикальные связи в покрытии не устанавливаются при скатной кровле и при высоте стропильных конструкций на опоре менее 0,9 м, а так же при наличие подстропильных конструкций.

4-Ж/б или стальные балки распорки опираются на сварные стойки а верхнем уровне колонн. Устанавливают по всем рядам колонн свободных от вертикальных связей. При использовании подстропильной конструкции, распорки устанавливаются только в крайних рядах.

Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 8469 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Конструкция, работа и расчет шарнирного и жесткого примыкания стропильной фермы к колонне

Конструкция опорных узлов ферм зависит от способа сопряжения фермы с колонной.

При шарнирном сопряжении наиболее простым является узел опирания фермы на колонну сверху с использованием дополнительной стойки (надколонника). При таком решении возможно опирание ферм как на металлическую, так и на железобетонную колонну. Аналогично решается и узел опирания стропильной фермы на подстропильную.

Опорное давление фермы F_ф передается с опорного фланца фермы через строганые или фрезерованные поверхности на опорную плиту колонны или опорный столик подстропильной фермы. Опорный фланец для четкости опирания выступает на 10-20 мм ниже фасовки опорного узла. Площадь торца фланца определяется из условия смятия (при наличии пригонки).

Верхний пояс фермы конструктивно на болтах грубой или нормальной точности прикрепляют к фасонке надколонника. Для того чтобы узел не мог воспринять усилия от опорного момента и обеспечивал шарнирность сопряжения, отверстия в фасовках делают на 5-6 мм больше диаметра болта.

Узел опирания фермы на колонну сверху(шарнирное сопряжение)

При жестком сопряжении стропильная ферма примыкает обычно к колонне сбоку.

Опорное давление F_ф передается на опорный столик. Опорный столик делают из листа t=30. 40 мм при небольшом опорном давлении (F_ф =M₁/h_ОП воспринимаются узлами крепления верхнего и нижнего поясов. Последний дополнительно воспринимает усилие от распора рамы H_Р. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, и сила H₁ как и H_Р, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Напряжения по поверхности контакта невелики и их можно не проверять. Если сила H=H₁+H_P отрывает фланец от колонны (при положительном знаке момента), то болты крепления фланца к колонне работают на растяжение и их прочность следует проверить с учетом внецентренного относительно центра болтового поля приложения усилия.

Швы крепления фланца к фасонке воспринимают опорную реакцию фермы F_ф и внецентренно приложенную силу H (центр шва не совпадает с осью нижнего пояса). Под действием этих усилий угловые швы работают на срез в двух направлениях.

Если линия действия силы H1, не проходит через центр фланца, то швы и болты рассчитывают с учетом эксцентриситета.

В случае действия больших опорных моментов и при необходимости повышения жесткости узла сопряжения ригеля с колонной целесообразно выполнить соединение верхнего пояса с колонной на сварке.

(13.2)

При жестком сопряжении стропильных ферм с колоннами (опирание сбоку) для удобства монтажа целесообразно применить подстропильные фермы с нисходящим опорным раскосом (при другом решении ферму трудно завести между полками колонны). Опорное давление подстропильной фермы передается через строганый терец из столик, приваренный к стенке колонны. Фланец опорного узла прикрепляют к стенке колонны болтами нормальной точности. Нижний пояс подстропильной фермы делают укороченным (чтобы его не нужно было заводить внутрь колонны) и крепят накладкой к pебpy колонны.

Опирание стропильных ферм на подстропильные выполнятся в большинстве случаев по шарнирной схеме. При неразрезных стропильных фермах для обеспечения жесткости узла необходимо перекрыть верхние пояса стропильных ферм накладкой, рассчитанной на восприятие усилия от опорного момента. В узле нижнего пояса это усилие прижимает фланец фермы к стойке, и дополнительные элементы для его восприятия не требуются.

Узел опирания стропильной фермы на колонну сбоку(жесткое примыкание)

б,в- варианты крепления верхнего пояса при жестком соединении ригеля с колонной

Дата добавления: 2016-10-06 ; просмотров: 4011 | Нарушение авторских прав

Правила устройства и монтажа металлических ферм

Металлические фермы часто применяются для возведения хозяйственных, производственных зданий и зданий коммерческого назначения. Стропильные системы из металла имеют ряд преимуществ, с другой стороны, при возведении частных домов они слишком дорого обходятся владельцу. Необходимость в них возникает только тогда, когда нужно сделать сверхпрочную крышу или возвести сложную конструкцию. Но и тогда домовладельцы предпочитают комбинированные стропильные системы – часть элементов в них делается из дерева, остальные – из металла.

Материал для устройства металлической стропильной конструкции

Обычно все элементы выполняются из профилированного металла – уголков, двутавров, швеллеров. Они могут иметь самую разную форму: метизы могут быть прямоугольными, трапециевидными, треугольными или более сложной геометрии.

При возведении производственных цехов, металлические стропильные системы часто монтируются на подстропильные прямоугольные фермы, тоже выполненные из металла (швеллеров или толстостенных квадратных труб). В качестве опор служат также армированные бетонные подушки или отдельные железобетонные или металлические колонны.

1) Нижний пояс фермы;2) Верхний пояс фермы;3) Раскос;4) Узловая фасонка;5) Листовая накладка;6) Кровельный несущий Z — профиль (толщина 1,5; 2мм);7) Болт М12; М16 (по расчету);

Отдельные узлы и элементы стропил соединяются с помощью косынок из стали, которые крепятся сваркой или болтовыми соединениями.

Для изготовления непосредственно стропил используются уголки. Уголки со сторонами одинакового размера идут на нижний пояс фермы, а из разносторонних уголков делают верхнюю часть конструкции. Уголки свариваются таким образом, чтобы получался тавр.

Чтобы связать элементы системы, делают конструкции из тавро- или крестообразных уголков. Крепления для стропил изготовляют из листовой стали, уголков или железных полос.

При возведении частных домов и небольших хозяйственных построек в качестве основного материала для стропильной системы используют гнутые разнопрофильные трубы. Такие системы получаются гораздо более лёгкими, притом обладают достаточной прочностью.

Технология монтажа металлических ферм

Главные достоинства стальных ферм по сравнению с деревянными стропильными системами – долговечность, особая прочность, индустриальность и простота монтажа.

Металлические стропила могут быть до 50 метров длины, имеют сравнительно небольшой вес, не подвержены деформации при резких перепадах температур. Их монтаж производится в строгом соответствии с деталировочными чертежами, в которых имеются монтажные схемы с обозначением марок отдельных элементов конструкции. Поэтому на объекте все детали конструкции имеют маркировку. Кроме того, обычно все элементы оборудованы монтажными отверстиями.

При сборке эти отверстия дают возможность подготовить стыки под сварку без применения струбцин, клиньев или хомутов – соединяемые детали фиксируются конусными и проходными оправками. Если же такие отверстия отсутствуют, самым простым способом предварительно зафиксировать соединяемые элементы, будет прихватка (короткие швы, стягиваемые с помощью струбцин).

Большинство элементов металлических ферм сваривается или соединяется болтами. Болтовые соединения самые простые, чёрными болтами крепят прогоны, стропильные фермы, связи, фахверк. Надёжность такого соединения зависит от степени натяжения болтов. Эту работу обычно проводят два монтажника, затягивают гайки специальными ключами с длинными рукоятками или пневматическими.

Сварные соединения в основном применяются при необходимости получить максимально жёсткое соединение. Между собой сваривают колонны и стропильные фермы, подкрановые балки и колонны, а также стыки колонн. Перед тем как делать сварку, отдельные конструктивные элементы соединяются грубыми монтажными болтами. Затем, для получения необходимой жёсткости, их сваривают между собой. Особенно ответственные соединения делают с помощью заклёпок.

Монтаж стропильных металлических ферм производится с помощью стреловых кранов. Чтобы фермы не раскачивались используют ручные парные оттяжки. Они же помогают направлять ферму при установке. Перед тем как снимать стропы с фермы, она должна быть закреплена по крайней мере

Установка стропильной фермы

половиной предусмотренных проектом болтов.

Если она монтируется на железнобетонные колонны или кирпичные стены, её крепят анкерными болтами. Начинают монтаж ферм в той части каркаса, где предусмотрена установка связей. Первые две фермы закрепляют, не снимая расчалок, всеми проектными связями и прогонами. Только после того, как все болтовые соединения надёжно закручены и все стыки проварены, можно расчаливать фермы.

Если монтаж производится краном с большой грузоподъёмностью, лучше монтировать фермы укрупнёнными блоками.

Стыки колонн

Обычно стыки колонн делают выше подкрановых балок, в надкрановой части конструкции. Колонны большой длины (свыше 18 м) транспортируют фрагментами. Затем их собирают и сваривают, иногда сварку делают при помощи специальных металлических накладок, которые крепят болтами и приваривают к соединяемым деталям. Торцы основных и надкрановых частей колоны аккуратно стыкуют, фиксируют и сваривают между собой. Оба фрагмента для усиления соединяются косынкой.

Соединение колонн с подкрановыми балками

При монтаже на колонну (на её опорную плиту) опирают вертикальное ребро подкрановой балки и затягивают соединение болтами. Затем делают дополнительное крепление балки тормозными конструкциями к надкрановой части колонны, закручивают болты и делают протяжённый сварочный шов.

Соединение колонн с фермами

Когда требуется жёсткое соединение оголовка колонны и стропильной фермы, в месте стыковки монтируют накладку, которая соединяется с поясом фермы и опорной плитой колонами. Используется болтовое соединение, затем вся конструкция сваривается. Нижний пояс (основание) фермы опирают фасонкой на монтажный столик и окончательно присоединяют к колонне с помощью болтов и сварки. В случае шарнирного опирания, к колонне прикрепляют верхний пояс фермы, жёстко соединяя фасонку и приваренные к колонне пластины.

Монтаж колонн

Установка и крепление колонн

Перед тем как колонну начинают устанавливать, на её башмак (опорный лист) наносят монтажные осевые риски. Крепят к колонне лестницу-времянку; подмости (в местах примыкания ферм и подкрановых балок). После этого закрепляют строп и начинают подъём.

Колонну, на месте установки, наводят на анкера, опирают на выставленные строго по горизонтали опорные балки или подкладки. Затем совмещают риски на опорных листах с рисками на закладных деталях фундамента, выравнивают колонну и временно её закрепляют.

Колонны, высотой не больше 12 метров, фиксируют с помощью болтовых соединений, а более высокие колонны (или колонны с узкими башмаками) дополнительно фиксируют расчалками, которые не убираются до окончательного монтажа. Бывает что для надёжного закрепления колонны необходима заливка башмака бетонным раствором – её следует выполнять только после того, как колонна окончательно выверена и закреплена.

Установка конструкции подкрановых балок

Подкрановые балки монтируются на консоль или подкрановую ветвь металлической балки, соединяются сваркой или болтами. До начала транспортировки к месту монтажа, на неё устанавливают специальные приспособления для предварительного закрепления. На концах балки укрепляются оттяжки, которые позволяют регулировать её положение и наводить подкрановую балку в строго определённые места на консолях колонн. Подкрановые балки в проектное положение устанавливают, ориентируясь на осевые риски, которые нанесены на ней и на консолях колонн.

Окончательно устанавливают и закрепляют их после проверки их положения геодезическими приборами. Подкрановые балки привариваются к закладным деталям, которые смонтированы на колоннах.

Техника безопасности

Монтаж металлических ферм могут производить только квалифицированные монтажники и стропальщики, имеющие допуск к высотным работам. Каждый из них в обязательном порядке должен пройти инструктаж по технике безопасности перед началом работ. При монтаже следует надевать каски, рукавицы, соблюдать правила работы с подъёмными механизмами, а при работе на высоте – использовать монтажный пояс.

Металлические стропильные фермы позволяют возводить кровли большой площади качественно и в короткие сроки. На сегодняшний день им нет альтернативы в промышленном строительстве.

5.2.7. Сопряжение фермы с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 5.8).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления F_R, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H₁ = M/h_о, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы N_p = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н₁, как и Н_р, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор-мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Узел сопряжения фермы с колонной

Рис. 5.9. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

N_max = N₁ = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l₁ – расстояние между крайними болтами;

–сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ();

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление F_R передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 t_ф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (F_R = 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (t_фл = 8 – 10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (b_о = 160 – 200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н₁.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н₁.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления F_R и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

Пример 5.8. Рассчитать конструкцию жесткого сопряжения фермы с колонной (см. рис. 5.8). Максимальный отрицательный опорный момент М = – 1144,6 кН∙м. Опорное давление F_R = – 479,3 кН. Усилия в нижнем поясе N₁ = + 399,4 кН, в опорном раскосе N₂ = – 623,9 кН. Поперечная сила в колонне на уровне нижнего пояса фермы Q = – 112,6 кН.

Материал конструкций – сталь С255 с расчетными сопротивлениями R_у = 24 кН/см 2 и R_s = 0,58 R_y = 13,92 кН/см 2 . Сварка механизированная в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С, диаметр проволоки d = 2 мм. Расчетные сопротивления: металла шва R_wf = 21,5 кН/см 2 , металла по границе сплавления R_wz = 16,65 кН/см 2 . Сварка выполняется в нижнем положении. Коэффициенты _f = 0,9; _z = 1,05; _wf = _wz = 1 (конструкция эксплуатируется при t > –40 о C); _с = 1.

Расчет швов выполняем по металлу границы сплавления.

Катеты швов принимаем в зависимости от толщины уголков. В одном узле желательно иметь не более двух типоразмеров швов. Полученные по расчету длины швов округляются в большую сторону до 10 мм. Если по расчету длина шва меньше 50 мм, то принимается l_w = 50 мм.

Принимаем катеты швов:

– вдоль обушки k_f = 10 мм о , по формуле

Центр швов, прикрепляющих фланец к фасонке, не совпадает с осью нижнего пояса. Эксцентриситет составил е = 80 мм.

Фланец для четкости опирания выступает на 15 – 20 мм ниже фасонки опорного узла, но не более a_max ≤ 1,5t_фл. Выпускаем фланец за пределы фасонки на а = 20 мм, что меньше a_max = 1,5 ∙ 16 = 24 мм.

Размеры опорного фланца назначаем конструктивно: толщина t_фл = 16 – 20 мм; высота l = h_ф + a = 400 + 20 = 420 мм; ширина b_фл = 180 мм (из условия размещения двух вертикальных рядов болтов).

Вертикальная реакция фермы F_R передается с опорного фланца через строганые поверхности на опорный столик.

Площадь торца фланца

Торец фланца проверяем на смятие:

где R_p = 33,6 кН/см 2 – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки) для стали С255, принимаемое по табл. 2.4.

Определяем расстояние между линиями центров тяжести верхнего и нижнего поясов в опорном сечении фермы:

где z₁иz₃ – привязки поясов (расстояние от обушков до центра тяжести уголков), округленные до 5 мм.

Горизонтальное усилие, передаваемое на верхний и нижний пояса ферм:

Общее горизонтальное воздействие на нижний пояс

Швы, прикрепляющие фасонку опорного узла к фланцу, работают в сложных условиях (рис. 5.10).

Рис. 5.10. К расчету сварного шва крепления фланца к фасонке

При действии опорного давления F_R швы срезаются вдоль, в них возникают напряжения:

где k_f = 10 мм (задаются в пределах 10 – 20 мм);

Усилие Н приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси

Поскольку центр шва не совпадает с осью нижнего пояса, на шов действует момент

М = Не = 483 ∙ 8 = 3864 кН∙см.

Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:

Шов проверяем в наиболее напряженной точке А по металлу границы сплавления по результирующей напряжений:

= 14,4 кН/см 2 2 .

Угловые швы крепления столика рассчитываем на усилие

где коэффициент 1,2 учитывает возможный эксцентриситет передачи вертикального усилия, непараллельность торцов опорного фланца фермы и столика (неточность изготовления), вызывающую неплотность опирания фланца (его перекос в своей плоскости), что приводит к неравномерности распределения реакции между вертикальными швами.

Высота опорного столика l_ст устанавливается по требуемой протяженности сварных швов:

= 575,16 / (2 ∙ 1,05 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,45 см.

Принимаем столик из листа 220×180×30 мм.

В узле крепления верхнего пояса сила Н₁ = 370,4 кН стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб (рис. 5.11).

Рис. 5.11. К расчету узла крепления верхнего пояса фермы к колонне:

а – работа фланца на изгиб; б – расчетная схема

Рекомендуется проектировать верхний узел так, чтобы линия действия силы Н₁ проходила через центр фланца. В этом случае усилие растяжения во всех болтах распределяется равномерно.

Принимаем болты класса прочности 5.6 с расчетным сопротивлением болтов, работающих на растяжение, R_bt = 210 МПа = 21 кН/см 2 (табл. 5.11).

Сопряжение фермы с колонной

Примыкание фермы к колонне сбоку позволяет осуществлять как шарнирное, так и жесткое сопряжение ригеля с колонной (рис. 5.8).

При жестком сопряжении в узле возникает, помимо опорного давления F_R, узловой момент M. При расчете момент заменяется парой горизонтальных сил H₁ = M/h_о, которые воспринимаются узлами крепление нижнего и верхнего поясов к колонне. Нижний пояс дополнительно воспринимает усилие от распора рамы N_p = Q. В большинстве случаев опорный момент фермы имеет знак минус, т.е. направлен против часовой стрелки. В этом случае сила Н₁, как и Н_р, прижимает фланец узла нижнего пояса к колонне. Сжимающие напряжения на поверхности контакта невелики и не проверяются.

Опорный фланец крепится к полке колонны на болтах грубой или нор-мальной точности, которые ставятся в отверстия на 3 – 4 мм большедиаметра болтов, чтобы они не могли воспринимать опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик. Количество болтов принимается конструктивно (обычно 6…8 болтов диаметром 20 – 24 мм).

Если в опорном узле возникает положительный момент (это возможно, как правило, при легких кровлях), то усилие Н отрывает фланец от колонны, следовательно, болты следует рассчитывать на растяжение с учетом эксцентриситета, вызванного несовпадением центра болтового поля и осевой линии нижнего пояса фермы, по которой приложено усилие Н (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Узел сопряжения фермы с колонной

Рис. 5.9. К расчету болтов крепления фланца опорного узла к колонне

Условно предполагается, что возникающее при этом вращение узла проходит вокруг линии, проходящей через ось болтов, наиболее удаленных от точки приложения силы Н (примерно на 40 – 80 мм ниже верха фасонки).

Усилие, приходящееся на наиболее нагруженный болт определяется по формуле

N_max = N₁ = ,

где z – расстояние от нижнего пояса фермы (линия приложения силы Н) до оси наиболее удаленного болта ;

l₁ – расстояние между крайними болтами;

– сумма квадратов расстояний между осями болтов и осью вращения узла ( );

n = 2 – количество болтов в каждом горизонтальном ряду соединения.

Вертикальное давление F_R передается с опорного фланца узла фермы через строганные поверхности на опорный столик, причем фланец выпускается за пределы фасонки на а ≤ 1,5 t_ф.

Опорный столик выполняется из листа стали толщиной 30 –40 мм или при небольшом опорном давлении (F_R = 200 – 250 кН) из отрезка уголка с частично срезанной полкой. Опорный столик делается несколько шире опорного фланца и приваривается к колонне.

Сопряжение фермы с колонной можно считать шарнирным, если фланец верхнего узла фермы сделать тонким (t_фл = 8 – 10 мм) и возможно малой длины, а расстояние между болтами по горизонтали принять достаточно большим (b_о = 160 – 200 мм). В этом случае фланец будет гибким и не сможет воспринимать сколько-нибудь существенную силу Н₁.

При жестком сопряжении фланец верхнего узла и болты его крепления к колонне рассчитываются на отрывающее усилие Н₁.

Другим вариантом шарнирного узла при примыкании фермы к колонне сбоку является сопряжение верхнего пояса с колонной на болтах нормальной точности, поставленных в овальные отверстия.

В нижнем опорном узле передача опорного давления F_R и горизонтальной силы, появляющейся в результате узлового момента рамы, осуществляется раздельно.

Пример 5.8. Рассчитать конструкцию жесткого сопряжения фермы с колонной (см. рис. 5.8). Максимальный отрицательный опорный момент М = – 1144,6 кН∙м. Опорное давление F_R = – 479,3 кН. Усилия в нижнем поясе N₁ = + 399,4 кН, в опорном раскосе N₂ = – 623,9 кН. Поперечная сила в колонне на уровне нижнего пояса фермы Q = – 112,6 кН.

Материал конструкций – сталь С255 с расчетными сопротивлениями R_у = 24 кН/см 2 и R_s = 0,58 R_y = 13,92 кН/см 2 . Сварка механизированная в среде углекислого газа, сварочная проволока Св-08Г2С, диаметр проволоки d = 2 мм. Расчетные сопротивления: металла шва R_wf = 21,5 кН/см 2 , металла по границе сплавления R_wz = 16,65 кН/см 2 . Сварка выполняется в нижнем положении. Коэффициенты _f = 0,9; _z = 1,05; _wf = _wz = 1 (конструкция эксплуатируется при t > –40 о C); _с =1.

Расчет швов выполняем по металлу границы сплавления.

Катеты швов принимаем в зависимости от толщины уголков. В одном узле желательно иметь не более двух типоразмеров швов. Полученные по расчету длины швов округляются в большую сторону до 10 мм. Если по расчету длина шва меньше 50 мм, то принимается l_w = 50 мм.

Принимаем катеты швов:

– вдоль обушки k_f = 10 мм о , по формуле

Центр швов, прикрепляющих фланец к фасонке, не совпадает с осью нижнего пояса. Эксцентриситет составил е = 80 мм.

Фланец для четкости опирания выступает на 15 – 20 мм ниже фасонки опорного узла, но не более a_max ≤ 1,5t_фл. Выпускаем фланец за пределы фасонки на а = 20 мм, что меньше a_max = 1,5 ∙ 16 = 24 мм.

Размеры опорного фланца назначаем конструктивно: толщина t_фл = 16 – 20 мм; высота l = h_ф + a = 400 + 20 = 420 мм; ширина b_фл = 180 мм (из условия размещения двух вертикальных рядов болтов).

Вертикальная реакция фермы F_R передается с опорного фланца через строганые поверхности на опорный столик.

Площадь торца фланца

Торец фланца проверяем на смятие:

где R_p = 33,6 кН/см 2 – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки) для стали С255, принимаемое по табл. 2.4.

Определяем расстояние между линиями центров тяжести верхнего и нижнего поясов в опорном сечении фермы:

где z₁ и z₃ – привязки поясов (расстояние от обушков до центра тяжести уголков), округленные до 5 мм.

Горизонтальное усилие, передаваемое на верхний и нижний пояса ферм:

Общее горизонтальное воздействие на нижний пояс

Швы, прикрепляющие фасонку опорного узла к фланцу, работают в сложных условиях (рис. 5.10).

Рис. 5.10. К расчету сварного шва крепления фланца к фасонке

При действии опорного давления F_R швы срезаются вдоль, в них возникают напряжения:

где k_f = 10 мм (задаются в пределах 10 – 20 мм);

Усилие Н приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси

Поскольку центр шва не совпадает с осью нижнего пояса, на шов действует момент

М = Не = 483 ∙ 8 = 3864 кН∙см.

Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва:

Шов проверяем в наиболее напряженной точке А по металлу границы сплавления по результирующей напряжений:

= 14,4 кН/см 2

Угловые швы крепления столика рассчитываем на усилие

где коэффициент 1,2 учитывает возможный эксцентриситет передачи вертикального усилия, непараллельность торцов опорного фланца фермы и столика (неточность изготовления), вызывающую неплотность опирания фланца (его перекос в своей плоскости), что приводит к неравномерности распределения реакции между вертикальными швами.

Высота опорного столика l_ст устанавливается по требуемой протяженности сварных швов:

= 575,16 / (2 ∙ 1,05 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 17,45 см.

Принимаем столик из листа 220×180×30 мм.

В узле крепления верхнего пояса сила Н₁ = 370,4 кН стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб (рис. 5.11).

Рис. 5.11. К расчету узла крепления верхнего пояса фермы к колонне:

а – работа фланца на изгиб; б – расчетная схема

Рекомендуется проектировать верхний узел так, чтобы линия действия силы Н₁ проходила через центр фланца. В этом случае усилие растяжения во всех болтах распределяется равномерно.

Принимаем болты класса прочности 5.6 с расчетным сопротивлением болтов, работающих на растяжение, R_bt = 210 МПа = 21 кН/см 2 (табл. 5.11).

Таблица 5.11

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась — это был конец пары: «Что-то тут концом пахнет». 8303 — | 7925 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно