 |
Расчётные длины стержней фермы
|
|
|
|
Московская Государственная Академия Водного Транспорта
Кафедра «Водных путей, ГТ сооружений, портов»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По дисциплине «Металлические конструкции»
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОКРЫТИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ ИЗ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
Группа: ГТ-3б Студент: Игнатов А.М.
Шифр: 88 Преподаватель: Румянцева И.А.
Дата сдачи курсового проекта _______________________________________
Дата защиты курсового проекта______________________________________
МОСКВА 2016
Исходные данные
1.Тип фермы……………………………………...………………...……………………………2
2.Пролёт в осях………………………………………………………………………………..24м
3.Шаг…………………………………………………………………………………………12м
4.Опирание………………………………………………………………………………...нет
5.Тип кровли……………………………………………………………………………….X-5
6.Длина здания……………………………………………………………………………….60м
7.Город строительства……………………………………………………...Ростов-на-Дону
8.Снеговой район………………………………………………………………………………. II
9.Среднемесячная температура воздуха в январе………………………………………....-4
10.Уровень назначения здания…………………………………………………………………II
11.γn=1.05
12.Влажность…………………………………………………………………………………70%
13.Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92…………….-23°С
Материалы и их расчетные характеристики
| Материал конструкции – сталь класса | C235 |
| Элементы фермы | В Ст 3 пс 6-1 |
| Фасонки | В Ст 3 пс 5 |
| Связи, прогоны | В Ст 3 кп 2 |
| Гнутые профили | В Ст 3 кп 2 |
3. Расчетные сопротивления:
| Растяжению | Ry=230 МПа |
| Сжатию | Ry=230 МПа |
| Изгибу | Ry=230 МПа |
| Срезу | Rs=130 МПа |
| Смятию торцевой поверхности(при наличии пригонки) | Rsp=327 МПа |
| Электроды Э-42 по ГОСТ 9467-75 | Rwf=180 МПа |
| Заклепки Ст2 по ГОСТ 499-70; расчетное сопротивление: | |
| Срезу | Rbs=180 МПа |
| Смятиюа | Rbp=420 МП |
| Высокопрочные болты из стали 40Х по ГОСТ 1759-70. Временное сопротивление разрыву после термической обработки готового болта | Rbun≥1100 МПа |
|
|
|
НАГРУЗКИ НА ФЕРМУ НА 1м.кв. ПОКРЫТИЯ В кН.
| Наименование нагрузки | Нормативная кН/м2 | Коэффициент надёжности | Расчётная | |
| γf | γn | |||
| Гидроизоляционный ковёр (δ=0,01м; ρ=130кг/м3) | 0,0382 | 1,3 | 0,95 | 0,047177 |
| Асфальтовая стяжка (δ=0,015м; ρ=1800кг/м3) | 0,2646 | 1,3 | 0,95 | 0,326781 |
| ж.б. плиты 3х12 | 1,7 | 1,1 | 0,95 | 1,7765 |
| Собственная масса фермы со связями z=12м | 0,12 | 1,2 | 0,95 | 0,1368 |
| Всего | p’=2,284 | |||
| Снег, II район | 1,5 | 1,4 | 0,95 | g’=1,14 |
Таблица 1
Тогда погонные расчётные нагрузки на ферму:
Постоянная g=Bg’ кН/м
Снеговая p=Bp’ кН/м
Где g’ и p’ – расчётная снеговая и постоянная нагрузки подсчитанные в таблице, В – шаг фермы.
Узловые расчётные нагрузки на ферму:
Постоянная G=Bdg’=gd кН
Снеговая P=Bdp’=pd кН
где d – горизонтальная проекция панели верхнего пояса фермы, будем иметь:
g=12x2,28/cos7,2°=12*2,18/0,992=13,82 кН/м
p=12x1,14/cos6,2°=12*1,14/0,992=27,09 кН/м
G=3x13,82 =41,27 кН
P=3x27,09 =81,27 кН
Статический расчёт фермы
∑МА=0+3+6+9+12/2-24RB=0; RB=1
∑МB=24RA-24/2-21-18-15-12/2=0; RA=3
Проверка: ∑Y=0
ТАБЛИЦА РАССЧЁТНЫХ УСИЛИЙ
| Группы стерж- ней | Наиме- нования стержней | Усилия от единичного загружения | Усилие от постоянного загружения G=81.27 кН | Усилия от снеговой нагрузки Р=41.27 кН | Расчётные усилия | |||||
| Слева | Справа | По всей ферме | Слева | Справа | По всей ферме | + | - | |||
| Верхний пояс | О1 | |||||||||
| О2 | -5,25 | -5 | -10,25 | -833,0175 | - | - | -424,965 | - | 1257,98 | |
| О3 | -5,25 | -5 | -10,25 | -833,0175 | - | - | -424,965 | - | 1257,98 | |
| О4 | -4,6 | -4,75 | -9,35 | -759,8745 | - | - | -387,651 | - | 1147,52 | |
| Нижний пояс | И1 | 4,9 | 8,9 | 723,303 | - | - | 368,994 | 1092,3 | - | |
| И2 | 5,5 | 4,75 | 10,25 | 833,0175 | - | - | 424,965 | 1257,9 | - | |
| Раскосы | Д1 | -4,75 | -5 | -9,75 | -792,3825 | - | - | -404,235 | - | 1196,62 |
| Д2 | 1,55 | 1,55 | 125,97 | 64,26 | 64,26 | 190,23 | - | |||
| Д3 | -0,5 | -0,25 | -0,75 | -60,9525 | - | - | -31,095 | - | 29,8575 | |
| Д4 | 1,25 | 0,15 | 1,4 | 113,778 | - | - | 58,044 | 171,82 | - | |
| Стойки | V1 | -0,5 | 0,5 | 40,635 | 20,73 | 20,73 | 40.635 | |||
| V2 | 0,95 | 0,95 | 77,2065 | - | 39,387 | 116,59 | ||||
| V3 | -1,1 | -1,05 | 2,15 | 174,7305 | -45,6 | 89,139 | 0,01 | |||
| Оп. реак. | А | 325,08 | - | - | 165,84 | 490,92 | - |
|
|
|
Таблица 2
Подбор сечений стержней фермы.
При загружении фермы узловой нагрузкой её стержни работают на растяжение или сжатие. Нормальная работа фермы и её элементов обуславливается определёнными граничными условиями по прочности и гибкости.
Для растянутых элементов должны удовлетворяться следующие условия:
по прочности 
по гибкости 
Расчётные длины стержней фермы
Таблица 3
| Элементы фермы | Геометрическая длина (м) | Расчётная длина (м) | ||
| В плоскости фермы lx | Из плоскости фермы ly | |||
| Основные: | ||||
| Верхний пояс | О1 | 3,0 | 3,0 | 3,0 |
| О2 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | |
| О3 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | |
| О4 | 3,0 | 3,0 | 3,0 | |
| Нижний пояс | И1 | 6,0 | 6,0 | 6,0 |
| И2 | 6,0 | 6,0 | 9,0 | |
| Опорные элементы | Д1 | 3,93 | 3,93 | 3,93 |
| V1 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | |
| Прочие: | ||||
| Раскосы | Д2 | 3,97 | 3,18 | 3,97 |
| Д3 | 4,45 | 3,56 | 4,45 | |
| Д4 | 4,5 | 3,6 | 4,5 | |
| Стойки | V2 | 2,95 | 2,36 | 2,95 |
| V3 | 3,7 | 2,96 | 3,7 |
Для сжатых элементов определяющим условием является:
устойчивость 
гибкость 
, где
-расчётное напряжение;
N-расчётное усилие;
R-расчётное сопротивление материала;
F-площадь поперечного сечения элемента;
-площадь поперечного сечения элемента за вычетом ослаблений сечения отверстиями, если таковые имеются;
-наибольшая из гибкостей элемента;
в плоскости фермы 
из плоскости фермы 
-расчётные длины элементов в плоскости и из плоскости фермы;
-соответствующие радиусы инерции сечения элемента;
-коэффициент продольного изгиба, принятый по максимальной гибкости;
m-коэффициент условий работы; в строительных фермах этот коэффициент принимается равным 0,8 для основных сжатий элементов решётки (кроме опорных) при гибкости их 
.
Расчет сварных швов
Суммарная площадь сварных швов (расположенных вдоль обушка и пера с одной стороны) присоединения элементов фермы составленных из двух уголков к фасонке рассчитывается по формуле:
|
|
|
,
где Rwf=180МПа – расчетное сопротивление углового сварного шва при разрушении по сварному шву (при ручной сварке разрушение происходит всегда по сварному шву).
Прикрепление равнополочных уголков к фасонке выполняется сварными швами, расположенными по обушку площадью Ао=0,7Атр и по перу площадью Ап=0,3Атр. Прикрепление неравнополочных уголков меньшей полкой к фасонке сварными швами, расположенными по обушку площадью Ао=0,75Атр и по перу Ап=0,25Атр. В случае прикрепления неравнополочных уголков меньшей полкой к фасонке с помощью сварных швов, расположенных по торцу элемента площадью AТ=βf(b-1см)кТ; сварных швов, расположенных по обушку площадью Ао=0,75Атр-0,5АТ; сварных швов, расположенных по перу площадью Ап=0,25Атр-0,5АТ. Длина сварного шва вдоль торца элемента равна ширине полки в минус 1 см, который учитывает дефект в начале и конце сварного шва. Катет сварного шва кТ по торцу элемента принимается минимальным из двух значений: толщины уголка и толщины фасонки. Прикрепление элемента к фасонке выполняется с помощью сварных швов, располагаемых по торцу, обушку и перу в случае действия большого усилия. Применение торцевого сварного шва позволяет уменьшить размер фасонки, который определяется длинами сварных швов, располагаемых по обушку и по перу.
Длина сварного шва по обушку определяется по формуле:
,
где βf=0,7 – коэффициент проплавления по сварному шву при ручной сварке;
Ao – площадь сварных швов по обушку;
ko=1,2tmin – катет сварного шва по обушку (минимальную толщину выбираем из толщины фасонки и толщины уголка).
Длина сварного шва по перу определяется по формуле:
,
где βf=0,7 – коэффициент проплавления по сварному шву при ручной сварке;
Aп – площадь сварных швов по перу;
– катет сварного шва по перу.
Площадь сварных швов, выполняемых по обушку Aо=βf кo(lo-1см) и по перу Aп=βfкп(lп-1см). Расчет катетов сварных швов выполняется по конструктивным требованиям. Общая площадь сварных швов складывается из площади швов по обушку, площади по перу, площади по торцу.
|
|
|
Конструктивные требования
- толщина угловых швов Кэ выполняемых по обушку, должна быть не менее 4мм и не более 1,2δmin, где δmin – наименьшая из толщин соединяемых элементов (фасонки tф или полки уголка t<). Катет шва принимается кратным 1мм;
- при приваре прокатных элементов вдоль кромки (вдоль пера уголка), имеющих прокатные скругления наибольшая толщина углового шва должна быть согласована с размерами профиля этого элемента; для уголков наибольшая толщина шва у пера Кп принимается минимальной из значений толщины полки уголка t<-a и толщины фасонкиtф;
- в зависимости от толщины свариваемых элементов толщину углового шва Кf для фермы следует принимать не менее 6мм;
- расчетная длина углового шва должна быть не менее 4Кf и не менее 60мм;
- расчетная длина углового шва должна быть не более 60 Кf.
|
|
|
