yandbtm

Тепер можна визначити довжини ділянок швів з кутовими та стиковими швами. Для стиснутого розкосу на п’ятковій частині шва:

lwfh = 0,36 · 276 = 99 мм; lwаh = 276 – 99 = 177 мм,

на носковій частині

lwft=0·276=0 мм; lwаt=276 мм.

Несуча здатність кожної з частин шва при kf = 0,35 см,

Rwd = 0,7 · 21,5 = 15 кН/см2.

За формулами (3.10) дорівнює:

Swh = (0,35 · 17,7 · 36,5 · 0,85 + 0,35 · 9,9 · 15) ·1 = 244,17 кН; Swt = (0,35 · 27,6 · 36,5 · 0,85 + 0) ·1 = 299,7 кН.

Перевіряємо умови (3.9):

270 кН < 0,85 (244,17 + 299,7) = 462,3 кН; 270 кН < 2 · 244,17 = 488,34 кН; 270 кН < 2 · 299,7 = 599,4 кН.

Зварні шви для стиснутого розкосу задовольняють вимогам норм проектування.

Для розтягнутого розкосу:

lwfh = 0,4 · 181 = 72,4 мм; lwаh = 181 · 72,4 = 131,04 мм; lwft = 0 · 181 = 0; lwаt = 181 мм.

Swh = (0,35 · 10,86 · 36,5 · 0,85 + 0,35 · 7,24 · 15) · 1 = 156 кН;

Swt = (0,35 ·18,1 · 36,5 · 0,85 + 0) · 1 =196,5 кН. 170 кН < 0,85 · 156 + 196,5) = 329,1 кН;

170кН < 2 ·156 = 312 кН, 170 кН < 2 · 196,5 = 393 кН.

Міцність зварних швів, що прикріплюють розтягнутий розкіс, забезпечена.

Приклад 3.6.2. Перевірити міцність стінки верхнього пояса трубчастої ферми на місцевий згин (проминання) у вузлі, до якого примикають стояк (αс = 90°) і розтягнутий розкіс (αр = 30°). Пояс запроектований з труби 168х4,5 (А = 23,1 см2; N1 = – 300 кН;

121

N2 = – 650 кН), стояк з труби 89х3 (Ас = 8,1см2; Nс = – 100 кН),

розкіс з труби 89х3 (Ар = 8,1 см2; Nр = 170 кН). Матеріал труб-С375,

Ry = 36,5 кН/см2.

Після конструювання вузла (рис. 3.12, б) перевіряємо положення його центра. При зазорі 2с = 20 мм ексцентриситет дорівнює:

(див. приклад 3.6.1).

Коефіцієнт впливу поздовжньої сили в поясі за формулою (3.4) дорівнює:

γD = 1 – 0,5 (650 / 23,1 · 36,5)2 = 0,703.

При βс=βР=89/168=0,53<0,7 коефіцієнти ψс=ψр=1,05·0,53=0,56.

За формулою (3.6) коефіцієнт ξ = 0,984, за (3.5) – коефіцієнти bc=bp=0,104 (див. приклад 3.6.1). Тепер перевіряємо міцність стінки при місцевому згині (проминанні) за формулами (3.1) та (3.2):

Міцність стійки забезпечена.

122

3.7. Опорні вузли ферм

Конструктивні рішення опорних вузлів залежать від розміщення ферм відносно опори (зверху або збоку), характеру спряжіння (шарнірне або жорстке) і матеріалу опори (сталь, бетон, цегла). При цьому типи перерізів елементів ферм практично не впливають на конструкції вузлів та їх розрахунок. І хоча в наведених нижче прикладах розглядаються конкретні типи ферм, дана методика є ідентичною і для інших типів.

Розміри опорних фасонок з різними типами перерізів елементів призначають за умови розміщення зварних швів, які закріплюють у вузлі пояси і розкоси ферми таким же чином, що і в проміжних вузлах. Товщини цих фасонок tф беруть по зусиллю в

опорному розкосі або стояку.

Приклад 3.7.1. Розрахувати вузол шарнірного обпирання ферми з парних кутиків на сталеву колону зверху. Вертикальна реакція ферми дорівнює 1500 кН. Товщина вузлових фасонок

Ферма має висхідний опорний розкіс, що визначає передачу опорної реакції в рівні нижнього пояса через опорний фланець А (рис. 3.13, а), який приварюється перпендикулярно до опорної фасонки і для чіткості передачі реакції виступає нижче фасонки на 10 – 20 мм, але не більше ніж 1.5tA . Торцева поверхня опорного фланця фрезерується і вільно розташовується на строганій поверхні опорної плити оголовка колони.

Кріплення опорного фланця здійснюється до надколонника з прокатного двотавра, номер якого залежить від розмірів перерізу колони і прив’язки її до координатної осі будівлі. Фланець кріпиться до надколонника шістьма монтажними болтами, діаметр яких у випадку шарнірного обпирання ферми призначається конструктивно, звичайно 20 мм. У рівні верхнього пояса кріплення здійснюється двома монтажними болтами до фасонки Б, яка

123

приварена до надколонника. До цього вузла примикають елементи ферми з нульовими зусиллями, тому розміри всіх деталей вузла призначаються конструктивно.

Розміри bA і tA мають відповідати конкретним вимогам:

tA ³ tф = 8 мм; bA ³ 6d + tф = 6× 20 +10 =130 мм; bA £ b f =150 мм і вимогам забезпечення місцевої стійкості фланця:

і пов’язується з відповідним розміром опорної фасонки ферми. Розміри фасонки Б для кріплення елемента верхнього пояса

призначають конструктивно, причому розмір bБ має забезпечувати

розміщення монтажних болтів і довжини фасонки верхнього пояса.

124

На відміну від шарнірного спряження ферми з колоною у жорсткому вузлі діють горизонтальні зусилля Н, які сприймаються в рівні верхнього пояса накладками Г (рис. 3.14, б), а в рівні нижнього пояса – болтами кріплення опорного фланця до колони. Болти призначені для сприйняття тільки горизонтальних зусиль, тому для виключення можливості передачі на них вертикальної реакції отвори в полиці колони мають розміри на 3 – 4 мм більше діаметра болта. Накладки Г розраховуються на дію зусилля Н незалежно від його знаку, а болти – тільки при Н > 0, тобто при розтязі, при стискові (Н < 0) діаметри болтів призначаються конструктивно, як правило 20 мм.

Розміри опорного фланця А визначають таким же чином, що й

(залежно від товщини елементів, що зварюються) та довжині шва lw1 = 47 см перевіряється за рівнодіючим напруженням:

σ = s2w1 + t2w1 £ Rwf gc ;

126

s = 2,892 +11,082 =11,45 кН/см2 < 18 кН/см2.

При наявності зусилля розтягу Н у вузлі необхідно розрахувати болти кріплення фланця до полки колони. Болти розміщуються у з’єднанні по двох вертикальних рядах, відстань між якими дорівнює приблизно bA − 3d . Попередньо вважаємо, що відстань дорівнює 190 мм. По висоті опорного фланця болти розміщують на відстані мінімум 2d від торців (70 мм) і між власними осями – не більш ніж 8d (160 мм).

Виконання наведених конструктивних вимог диктує необхідну кількість болтів. Як правило, достатньо шість болтів, проте при великих значеннях lA кількість болтів може бути більшою.

При наявності сили розтягу Н, що прикладена з ексцентриситетом відносно центра ваги бокового з’єднання, в горизонтальному стані можливо обертання опорного фланця відносно осі а – а.

У цьому випадку болти сприймають неоднакові зусилля, а найбільше зусилля виникає в найвіддаленіших болтах від осі а – а.

127

відстань між осями болтів і можливого обертання; n = 2 – кількість вертикальних рядів болтів.

Візьмемо всі болти діаметром 20 мм.

Розміри фасонки Б призначають конструктивно (див. прик-

лад 3.7.1).

Опорний фланець ферми обпирається на опорний столик В, який приварюється до колони. Товщину опорного столика tB призначають конструктивно – 30 – 40 мм, зберігаючи умову 2tA ≈ tB. Ширину bB беруть на 15 – 20 мм у кожен бік більше ширини фланця bA і вона має не перевищувати bf − (20 − 30 мм), де bf – ширина полки колони, до якої примикає опорний столик.

Беремо bB = 200 мм, tB = 30 мм. Довжина столика lB залежить від необхідної довжини швів його кріплення. Шви розраховують на дію вертикальної реакції ферми, збільшеної в 1,5 рази. Цим збільшенням враховується можлива нерівномірність розподілу навантаження між двома швами, що може відбутися, наприклад, при зміщенні опорного фланця з осі ферми в той чи інший бік. При k f =12 мм, β f = 0.7 :

Спряження верхнього пояса з колоною перекривається накладкою Г, поперечний переріз якої визначається за умови сприйняття зусилля 1,2 Н. Збільшення значення Н обумовлено тим,

128

Зазор між фланцями дорівнює товщині сплющеної частини труби верхнього пояса ферми (8 мм). Таке рішення забезпечує співпадання в плані осей дії сили А і колони.

Розміри фасонок Б призначаються конструктивно. Їх сумарна товщина має бути не меншою двох товщин стінки труби (приймаємо tБ = 8 мм), а ширину bБ беруть таку, щоб напуск був не менший ніж 3d , де d − діаметр монтажних болтів, за допомогою яких верхній пояс закріплюється до фасонок. Враховуючи, що монтажні болти, як правило, мають діаметр 20 мм і потрібно зберігати зазор між торцем елемента пояса і листом А в межах 10 – 20 мм, необхідна ширина bБ дорівнює 3× 20 + 20 = 80 мм.

Якщо вісь дії сили Н проходить черех центр ваги фасонки і болтового з’єднання листа А з колоною, то необхідна довжина зварних швів, які закріплюють фасонки Б до листа А при k f = 6 мм,

дорівнює:

Беремо довжину фасонок і листа А 120 мм.

При несиметричному розміщенні фланця відносно осі верхнього пояса ферми такий же шов слід розраховувати з урахуванням наявності ексцентриситету так, як це наведено в прикладі 3.7.2 для опорного фланця.

Ширину листа А беруть конструктивно, узгоджуючи її з діаметрами болтів, що закріплюють фланець до внутрішньої грані колони. У кожен бік від фасонок має бути не менше ніж 3d . Беремо bA = 190 мм і відстань між осями болтів 120 мм.

Якщо зусилля Н стискуюче, то діаметр болтів і товщину листа А призначають конструктивно: d = 20 мм, tA = 16 − 20 мм. Розтягуюча сила намагається відірвати фланець від колони, викликаючи його згин, як в одно прольотній балці (прольот b1 = 120 мм дорівнює відстані між болтами) з двома консолями. Згинальний момент в листі А з урахуванням розвантажуючого впливу

130