4.2. Конструктивные требования.

При проектировании сварных соединений необходимо соблюдать следующие требования:

- катет углового шва должен быть не менее 4 мм;

- при приварке элементов фермы, выполненных из проката, катет углового шва вдоль обушка не должен превышать 1,2 t_min,

где t_min – наименьшая из толщин соединяемых элементов;

- при приварке прокатных элементов вдоль кромок, имеющих скругления (вдоль пера уголка), катет углового шва согласовывается с размерами профиля проката и не должен превышать

при t ≤ 6 мм к_ш ≤ t – 1 мм

при t = 7 ÷ 16 мм к_ш ≤ t – 2 мм

при t > 16 мм к_ш ≤ t – 4 мм

где t – толщина полки уголка.

- в зависимости от толщины свариваемых элементов толщину углового шва следует принимать не менее:

Толщина свариваемых элементов (мм)	5	6-10	11-16	17-22	23-32
Катет шва (мм)	4	5	6	7	8

- расчетная длина углового шва должна быть не менее 4 к_ш и не менее 40 мм;

- расчетная длина углового шва должна быть не более 85 β к_ш (для условий принятых в настоящем проекте – 85 β к_ш = 85 · 0,7 к_ш = 60 к_ш);

- во избежание концентрации усадочных сварочных напряжений концевые части уголков раскосов и стоек должны отстоять от сварных поясных швов на величину 40÷50мм.

4.3. Расчет присоединенных элементов в узле.

Суммарная площадь швов для одного уголка, привариваемого к фасонке, принимается по минимальному значению расчетных условий и составляет:

.

Для равномерного распределения нагрузки между сварными швами элемента фермы суммарную площадь сварных швов необходимо распределить обратно пропорционально расстояниям от оси элемента до пера или до обушка уголка.

Площадь сварного шва у обушка:

,

где - ширина полки уголка;

z₀ – расстояние от оси центра тяжести уголка до обушка.

Площадь сварного шва у пера:

.

Для определения расчетной длины сварного шва необходимо, в соответствии с конструктивными требованиями, назначить катет этого шва. Тогда длина сварного шва определится по формуле:

,

где β – коэффициент глубины проплавления металла (β = 0,7 – для условий, принятых в проекте).

При изготовлении фермы удобно все швы в узле иметь с одинаковыми катетами, но такое решение может привести к увеличению размеров фасонки, что связано с неравномерным распределением усилия в элементе между обушком и пером уголка и следовательно различной длине сварного шва. Поэтому в ряде случаев рационально катет шва у обушка назначать большим, чем у пера уголка. Для всей фермы желательно ограничиться тремя-четырьмя катетами сварных швов.

Необходимо помнить, что конструктивная длина сварного шва принимается на 10мм больше расчетной.

Катеты сварного шва принимаются кратными 1мм, длины сварных швов – 10мм.

Результаты расчетов необходимо свести в таблицу. Пример результатов расчета узловых сварных соединений приведен в таблице 6.

4.4. Расчет поясных узловых швов.

Расчет поясных узловых швов выполняется для поясов, непрерывно проходящих через рассматриваемый узел, т.е. определяются длины и катеты швов на фасонке привариваемой к поясам, состоящим из парных уголков.

Поясные швы промежуточных узлов нижнего пояса воспринимают сдвигающее усилие, равное разности усилий в примыкающих (слева и справа) панелях пояса. Расчетная площадь всех четырех швов (два у обушка и два у пера уголка) определяется по формуле:

Таблица 6

Расчет узловых сварных швов

Элементы	Тип и размеры сечения		кН			Требуемая площадь швов, см2					Принятые швы
											У обушка					У пера				, см2
											, см		, см	, см2		, см	, см		, см2
1	2		3	4		5	6		7		8		9	10		11	12		13	14
V1	50*5		-38,45	1		1,07	0,77		0,3		0,4		5	1,4		0,4	5		1,4	2,8
V2	50*5		-76,9	0,8		2,67	1,92		0,75		0,4		8	2,24		0,4	5		1,4	3,64
V3	50*5		66,13	1		1,84	1,32		0,52		0,4		6	1,68		0,4	5		1,4	3,08
D1	125*9		-460,24	1		12,78	9,3		3,48		0,8		18	10,08		0,8	8		4,48	14,56
D2	75*6		133,01	1		3,69	2,66		1,03		0,5		9	3,15		0,4	5		1,4	4,55
D3	70*5		-94,59	0,8		3,28	2,38		0,9		0,5		8	2,8		0,4	5		1,4	4,2
D4	70*5		-93,58	0,8		3,25	2,36		0,89		0,5		8	2,8		0,4	5		1,4	4,2
U2- U1	110*70*8		282,22	1		7,84	3,8		4,08		0,7		9	4,41		0,7	10		4,9	9,31
O2-O1	160*100*10		-491,39	1	13,65		6,51	7,14		0,8		13			7,28	0,8		14	7,84	15,12
O3-O2	160*100*10		76,9	1	2,14		1,02	1,12		0,4		5			1,4	0,4		5	1,4	2,8
O4-O3	160|*100*10		36,14	1	1		0,477	0,523		0,4		5			1,4	0,4		5	1,4	2,8
O1	160*100*10		-491,39	1	13,65		6,51	7,14		0,8		13			7,28	0,8		14	7,84	15,12
O4	160*100*10		-609,05	1	16,92		8,07	8,85		0,8		16			8,96	0,8		17	9,52	18,48
U1	110*70*8		353,74	1	9,83		4,76	5,11		0,6		12			5,04	0,6		14	5,88	10,92
U2	110*70*8	635,96		1	17,67		8,55	9,19		0,8		17			9,52	0,8		17	9,52	19,04

Эта площадь распределяется между швами у обушков и перьев уголков в отношении.

Если длина фасонки уже определилась при конструировании присоединенных к узлу элементов (стоек и раскосов), то длина поясного шва составит:

,

где - длина фасонки.

Катеты швов определятся по формуле:

.

Если длина фасонки неизвестна, принимается минимальная величина катета шва по максимально допустимой расчетной длине шва, равной 60 .

Площадь двух швов у перьев уголка составит:

.

Катет шва у пера уголка:

.

Окончательно катет шва принимается с соблюдением соответствующих конструктивных требований. По принятому катету шва вычисляется длина сварного шва у пера уголка, которая должна быть не менее

.

В процессе конструирования узла необходимо убедиться в том, что рассчитанные сварные швы размещаются на фасонке. В противном случае расчет выполняется вновь уже по известной длине узловой фасонки (первый вариант расчета).

Аналогично рассчитываются поясные швы у обушка по формулам:

; .

В верхнем поясе фермы поясные узловые швы, кроме сдвигающих усилий, равных разности продольных сил слева и справа от узла, воспринимают вертикальную сдвигающую силу от узловой нагрузки (F_g + F_р). Пренебрегая малым углом наклона верхнего пояса к горизонту, суммарную сдвигающую силу (геометрическую сумму двух слагаемых) приближенно вычисляют как диагональ прямоугольника. Расчетная площадь всех четырех сварных швов вычисляется по формуле:

А_ш =

Дальнейший расчет выполняется также как для нижнего пояса.

Для наложения сварного шва фасонка выпускается за обушки уголков на 10-15мм. Для опирания железобетонных плит покрытия при толщине поясных уголков менее 10мм (при шаге ферм 6,0м) полки уголков усиливаются накладками толщиной 12мм, привариваемыми к поясу только продольными швами. Для постановки этих накладок в выступах фасонок необходимо сделать вырезы, чтобы на участках накладок фасонка не выступала за обушки уголков. В этом случае длины фасонки и сварного шва принимаются с учетом выреза.

Конструкции промежуточных узлов фермы приведены на рис. 4.