Расчет металлоконструкций

Содержание
1 Исходные данные 5
2 Компоновка конструктивной схемы 6
2.1 Задание на проектирование 6
2.2 Компоновочные решения 6
3 Статический расчет поперечной рамы 13
3.1 Расчетная схема рамы 13
3.2 Нагрузки, действующие на раму 14
3.2.1 Схемы приложения нагрузок 14
3.2.2 Определение интенсивности нагрузки 15
3.2.3 Сбор нагрузок на раму 20
3.3 Определение предварительных размеров сечений элементов расчетной схемы 22
3.4 Статический расчет поперечной рамы промышленного здания в ПК SCAD 24
4 Проектирование и расчет колонны рамы 29
4.1 Общие данные для расчета 29
4.2 Выбор невыгоднейших сочетаний усилий в колонне рамы 30
4.3 Определение расчетных длин колонны в плоскости рамы 31
4.3.1 Общие данные для расчета 31
4.3.2 Определение коэффициента расчетной длины для нижней части колонны 32
4.3.3 Определение коэффициента расчетной длины для верхней части колонны 34
4.4 Определение расчетных длин колонн из плоскости рамы 34
4.5 Расчет верхней части ступенчатой сплошной колонны 36
4.5.1 Общие данные для расчета 36
4.5.2 Подбор сечения колонны 36
4.5.3 Проверка колонны на устойчивость в плоскости действия момента 40
4.5.4 Проверка местной устойчивости полки 41
4.5.5 Проверка местной устойчивости стенки 43
4.5.6 Проверка колонны на устойчивость из плоскости действия момента 45
4.6 Расчет нижней части ступенчатой сквозной колонны 53
4.6.1 Общие данные для расчета 53
4.6.2 Подбор сечения и расчет сквозной колонны как фермы с параллельными поясами 53
4.6.3 Расчет стержней соединительной решетки колонны 56
4.6.4 Расчет колонны на устойчивость в плоскости действия момента как сквозного внецентренно сжатого стержня 58
4.6.5 Проверка соотношения значений моментов инерции верхней и нижней частей колонны 60
4.7 Расчет базы сквозной колонны 61
4.7.1 Общие данные для расчета 61
4.7.2 Расчет опорной плиты 63
4.7.3 Расчет траверсы 66
4.7.4 Расчет анкерных болтов 69
4.7.5 Проверка базы колонны на восприятие сдвигающей силы 72
4.8 Конструкция и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны 73
4.8.1 Общие данные для расчета 73
4.8.2 Определение длины накладки 75
4.8.3 Расчет траверсы 76
5 Проектирование и расчет решетчатого ригеля рамы 78
5.1 Данные для проектирования 78
5.2 Определение РСУ в стержнях фермы 78
5.3 Определение расчетных длин 80
5.4 Подбор сечений 81
5.5 Расчет и конструирование узлов 83
5.5.1 Общие данные для расчета 83
5.5.2 Расчет рядовых узлов 83
5.5.3 Расчет укрупнительных узлов 87
5.5.4 Расчет опорного узла 88
5.5.5 Верхний опорный узел 90
5.5.6 Нижний опорный узел 91
Список литературы 94

Расстояния между болтами, а также от оси болтов до грани фундамента допускается уменьшать на 2d при соответствующем увеличении глубины заделки болта на 5d. Расстояние от оси болта до грани фундамента допускается уменьшать еще на один диаметр при наличии специального армирования вертикальной грани фундамента в месте установки болта.Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть менее 100 мм для болтов диаметром 30 мм включительно, 150 мм – для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм – для болтов диаметром более 48 мм.4.7.5 Проверка базы колонны на восприятие сдвигающей силыСдвигающую силу Q, действующую в плоскости изгибающего момента, для сквозных стальных колонн, имеющих раздельные башмаки под ветви колонны, допускается воспринимать силой трения под сжатой ветвью колонны, удовлетворяющей условию 8 прил. 2 [15]:где Q– максимальная сдвигающая сила в сечении 1; – коэффициент трения, принимаемый равным 0,25;N, М– соответственно продольная сила и изгибающий момент в сквозной колонне в сечении 1, соответствующие нагрузкам, от которых определяется сдвигающая сила;h – расстояние между осями ветвей колонны;b– расстояние от центра тяжести сечения колонны до оси сжатойветви;В нашем случае, максимальную сдвигающую силу Q и соответствующие ей N, М определяем по таблице РСУ (Таблица 2): = 156,45 кН; = -959,06 кН; = -1448,76 кН·м,соответствуют комбинацииусилий:Ст =L1+0,7*L2+L4+L6+0,9*L10,проверяем условие:156,45 < 0,25*(1448,76+959,06*(1,15-0,546)) = 507,01 кН,условие выполняется, следовательно, сдвигающая сила воспринимается силой трения под сжатой ветвью колонны.4.8 Конструкция и расчет сопряжения верхней и нижней частей колонны4.8.1 Общие данные для расчетаКонструкция сопряжения верхней и нижней частей колонны представлена наРис. 33.Монтажные соединения верхней и нижней частей колонны осуществляются:путем соединения стенки и внутренней полки верхней части колонны со стенкой траверсы и вертикальным ребром нижней части колонны при помощи монтажной сварки стыковыми горизонтальными швами;путем соединения наружной полки верхней части колонны и наружной ветви нижней части колонны при помощи накладки, которая приваривается монтажной сваркой угловыми вертикальными швами.Рис. .Сопряжение верхней и нижней частей колонныДлина наружной накладки определяется из условия расчета сварных швов, а также для равномерного распределения напряжений необходимо соблюдать соизмеримость длины и ширины накладки. Верхняя часть полунакладки приваривается к наружному поясу верхней части колонны, нижняя к наружной ветви нижней части колонны.Траверса, на которую передается воздействие верхней части колонны и половина давления подкрановой балки (вторая часть передается на наружное ребро), рассчитывается как однопролетная балка, прикрепленная к ветвям колонны.4.8.2 Определение длины накладкиМатериал накладки: принимаем сталь С245, толщиной 2-20 мм,= 240Н/мм2 (табл. В. 5 [1]), толщину накладки принимаем = 1,2 см = 1,2 см).Для определения максимального продольного усилия в накладке выбирается расчетная комбинация усилий в сечении 3, при которой действует и при , в нашем случае по таблице РСУ (Таблица 2): = -177,06 кН·м; = -289,99 кН, при Ст = L1+L2+0,7*L4+0,7*L6+0,9*L10.Продольное усилие в накладке = = -499,12 кН.Длина полунакладки определяется длиной угловых швов при ручной сварке электродами Э42А, Rwf = 180 Н/мм2, bf = 0,7.Согласно п. 14.1.7 [1] катет углового шва следует принимать в пределах:где – определяется по табл. 38 [1]; – наименьшая из толщин свариваемых элементов.В нашем случае принимаем катет шва =0,8см, так как: = 0,7 см = 0,8 см = 1,2*1,2 = 1,44 см,где = 0,7 см при тавровом соединении с односторонними угловыми швами и при толщине более толстого из свариваемых элементов = 1,4 см (табл. 38 [1]);= 1,2 см.Требуемая расчетная длина шва определяется по формуле 176 [1]: = = 24,76 см.Расчетная длина шва должна быть: = 85*0,7*0,8 = 47,6 см.Принимается длинаверхней части полунакладки: = 30 см (24,76+1 см 30 см 47,6+1 см);нижней части полунакладки: = 35 см (24,76+1 см 45 см 47,6+1 см);общая длина накладки:=75 см.4.8.3 Расчет траверсыМатериал траверсы принимаем сталь С245, толщиной 2-20 мм,= 240 Н/мм2 (табл. В. 5[1]);= = 361 Н/мм2; = 139,2 Н/мм2, = 1,0 (табл. 1 [1]).Толщину стенки траверсы определяем из условия ее смятияпо формуле: = = 1,24 см,где = 25+2*2 = 29 см.Учитывая возможный перекос опорного ребра балки, принимаем=1,5 см. Определяется поперечная сила (опорная реакция траверсы в месте ее примыкания кподкрановой ветви колонны) с учетом действия и специальной комбинации усилий всечении 3 колонны.В расчетную комбинацию усилий в сечении 3 входят обязательно все постоянные нагрузки и вертикальное давление крана у левой колонны (нагрузка№3).Из поперечных торможений крана (нагрузки №5,6,7,8) следует выбирать ту, которая имеет максимальное значение , из остальных воздействий (нагрузки №2,9,10) берутся такие нагрузки, которые увеличивают вели чину , то есть нагрузки со значениями усилий .Формула нагрузок:Ст = L1+L3*0,9+L8*0,9+L9; = -29,09-118,68+34,26+57,36 = -56,15 кН·м; = -193,58+1,00*0,9+0,96*0,9+5,87 = -197,69 кН; = = -642,42 кН(если момент в сечении 3 имеет знак «плюс», то второе слагаемое вычитаем, а если имеет знак «минус», то прибавляем).Высота траверсы = 77,8 см была определена при компоновке рамы (Рис. 3). Высотастенки траверсы за вычетом толщины горизонтальных листов составляет = 74,8 см.В решетчатых колоннах траверса работает как балка-стенка двутаврового сечения, с пролетом, равным ширине нижней части колонны. Нормальные напряжения в траверсе при , как правило, малы, поэтому достаточно проверить прочность траверсы на срез по формуле: = = 55,0 МПа < = 139,2 МПа.Сварные швы крепления траверсы к подкрановой ветви (ш1), вертикального ребра к стенке траверсы (ш2), а также горизонтальных листов траверсы, выполняются ручной сваркой электродами Э42А, для которыхRwf = 180 МПа,bf = 0,7,kf =0,8см.Расчет производится по металлу шва в соответствии с соображениями, приведенными в п. 4.7.Предельная (расчетная) длина шва: = 85*0,8*0,7 = 47,6 см < = 77,8-1 = 76,8 см.Проверка напряжений в сварном швенапряжения в сварном шве (ш1): = = 120,5 МПа < = 180 МПа;напряжения в сварном шве (ш2): = = 28,6 МПа < = 180 МПа,где – максимальное продольное усилие внутреннего пояса верхней части колонны, определяемое в сечении 3 по таблице РСУ (Таблица 2).5 Проектирование и расчет решетчатого ригеля рамы5.1 Данные для проектированияВыполнить расчет фермы пролетомL = 24 м, представленной наРис. 34, жестко сопряженной с колонами рамы, при беспрогонной конструкции кровли по железобетонным настилам. Расчетная схема поперечной рамы каркаса приведена наРис. 3. Материал фермы –принята сталь С245 с расчетным сопротивлением = 240 МПа ( = 2-20 мм) по табл. В.5 [1].Обозначения элементов фермы представлены на Рис. 34, а.Рис. .Схема фермы: а) обозначение элементов фермы б) слева (от оси симметрии) расчетные усилия в стержнях, кН, справа – геометрические длины стержней, мм5.2 Определение РСУ в стержнях фермыВ результате статического расчета поперечной рамы каркаса были получены усилия в каждом элементе рамы, в том числе и в каждом элементе фермы, которые в свою очередь представлены в таблице РСУ. Используя встроенные инструменты ПК SCAD, основанные на [1], получены РСУ с автоматическим выбором коэффициентов, для каждого элемента фермы:Таблица 10 и Рис. 34, б.Таблица . «Новые» РСУ с автоматическим выбором коэффициентов для стропильной фермыНомер SCADЭлементЭлементЗначенияNФормула10Раскосы1-2-234,12L1+L9-386,86L1+L2+0.9*L10-248,40L1-233,76L1+0.9*L3+0.9*L5+L9-391,44L1+L2+0.7*L4+0.7*L6+0.9*L10112-3212,53L1+L2+0.9*L10123,51L1+L9134,75L1216,14L1+L2+0.7*L4+0.7*L6+0.9*L10123,23L1+0.9*L3+0.9*L5+L9124-5-48,84L1+L9-98,03L1+L2+0.9*L10-59,06L1-48,58L1+0.9*L3+0.9*L5+L9-101,30L1+L2+0.7*L4+0.7*L6+0.9*L10135-60,27L1+L10-20,28L1+0.9*L2+L9-7,97L13,72L1+0.9*L4+0.9*L6+L10-20,44L1+0.9*L2+0.7*L3+0.7*L5+L919Нижнийпояса-2188,70L1+L2+0.9*L988,80L1+L10115,15L131,05L1+L3+L7+0.9*L1020а-5392,24L1+L2+0.9*L9249,13L1+L10259,86L1194,48L1+L3+L7+0.9*L1023Верхнийпояс1-b99,22L1+0.9*L2+L1013,03L1+L946,29L1119,47L1+0.7*L2+0.9*L3+0.9*L7+L10243-c-235,81L1+L10-386,45L1+L2+0.9*L9-248,43L1-215,20L1+L3+L7+0.9*L10254-d-235,82L1+L10-386,45L1+L2+0.9*L9-248,43L1-215,20L1+L3+L7+0.9*L10266-e-284,44L1-428,71L1+L2+0.9*L9-266,45L1+L3+L732Стойки3-4-43,54L1+L9-65,98L1+L2+0.9*L10-43,54L1-65,98L1+L2+0.9*L3+0.9*L7+0.7*L10336-6’19,26L1+L2+0.9*L912,98L19,41L1+L3+L75.3 Определение расчетных длинРасчетные длины элементов фермы в плоскости и из плоскости фермы принимаются в соответствии с п.1.3.1[10] и выписываются в таблицу (Таблица 11). Геометрические длины элементов фермы представлены наРис. 34, б.В соответствии с п. 10.1.1 [1] расчетные длины сжатых элементов плоских ферм в их плоскости и из плоскости определяются по табл. 24 [1]:Расчетные длины поясов из своей плоскости, зависящие от системы связей (см.Рис. 4) приняты:для верхнего пояса в период эксплуатации = 300 см (ширина плит настила), в период монтажа = 603 см (расстояние между инвентарными распорками*), для нижнего = 600 см (расстояние между распорками) или = 1200 см (при отсутствии распорки в середине пролета).*В случае если в процессе монтажа необходимая гибкость стержней из своей плоскостине обеспечивается, допускается использовать дополнительные инвентарныераспорки, тем самым сокращая расчетную длину и уменьшая гибкость стержней из своей плоскости.5.4 Подбор сеченийДля верхнего пояса и опорных раскосов при (длина верхнего пояса для беспрогонной конструкции кровли равна ширине плит покрытия, прикрепляемых к поясам, для прогонной – шагу прогонов, устанавливаемых в узлах ферм и закрепленных связями, т.е. равна длине панели ), при обеспечении условия (или при ) должны быть выбраны неравнополочные уголки, соединенные широкими поясами ().Однако для повышения жесткости фермы из своей плоскости принимается сечение верхнего пояса из равнополочных уголков, ().Для нижнего пояса, раскрепленного из плоскости фермы обычно более редко, чем в ее плоскости , наиболее рационально сечение из неравнополочных уголков, соединенныхузкими полками (). Для стержней решетки при принимается сечение изравнополочных уголков.В фермах пролетом L = 24 м сечения верхнего и нижнего поясов назначаются постоянными по длине, при пролетах L = 30 м сечения поясов изменяют один раз (в нижнем поясе – в первом от опоры узле, в верхнем поясе – в третьем).Подбор сечений стержней фермы выполняется в последовательности приведенной в п.1.3.1[10]. Результаты подбора сечений стержней из уголков фермы при жестком сопряжении ее с колонной сведены в таблицу (Таблица 11).Таблица . Подбор сечений стержней фермы из уголковЭлемент фермыНомер стержняУсилие, кНСечениеПлощадь А, см2Длина, смРадиусинерции,смГибкостьУсловнаягибкостьТип сеченияКоэф. прод.изгибаНапряжение, МПаКоэф. условий работыРасчетноесопротивление, МПаСоединительнаяпланкаВерхний пояс1-b119,47110х834,4276,4276,43,394,8888,961,80,93154,23,03с0,557223,71,02403,39135,6--3-c-386,45301,5301,54-d-386,45301,5301,56-e-428,71301,5301,5Монтажныйрасчет-603--4,88--123,6--220------------------Нижний пояса-2188,780х60х718,845755751,753,93342,9----400------208,21,02402,52--201,6а-5392,24600600Раскосы1-2-391,44100х1234,43653653,064,56120,580,00,92124,84,11с0,387221,81,02403,06122,4--2-3216,1450х59,6307,4384,21,532,45200,9156,8--400------225,11,02401,53--122,44-5-101,3080х5,517,26339,4424,32,473,63137,4116,90,96152,44,69с0,319184,00,81922,4798,8--5-6-20,4463х614,56339,4424,31,932,98175,9142,40,5180,06,00с0,21166,50,81921,9377,2--Стойки3-4-65,9850х611,382162701,522,48142,1108,91,001504,85с0,303191,30,81921,5260,8--6-6’19,2650х5 9,63302,45134,69--400------20,11,02401,53--122,45.5 Расчет и конструирование узлов5.5.1 Общие данные для расчетаЗазор между спаренными уголками фермы по усилию в опорном раскосе ( = -391,44 кН) принят 10 мм.Для обеспечения совместной работы стержней из двух уголков ставятся прокладки (Рис. 35), располагаемые по длине сжатых стержней на расстояниях растянутых –. При этом в пределах длины сжатого элемента следует предусматривать не менее двух промежуточных прокладок.Рис. . Расположение прокладок5.5.2 Расчет рядовых узловКонструкция рядового узла верхнего пояса приведена наРис. 36, а.Расчет рядовых узлов фермы из уголков удобно производить в табулированной форме –Таблица 12.Соединение элементов решетки в узлах рассчитывается на усилия, приведенные в таблице РСУ (Таблица 10). Соединение поясов с фасонками рассчитывается на суммарноеусилие: – в узлах верхнего пояса; – в узлах нижнего пояса,где и – усилия в поясе, приложенные справа () и слева () от рассчитываемого узлафермы (Таблица 10).Для расчета узлов принята ручная сварка электродами Э42А (табл. Г.1 [1]).Материал фасонок – принята сталь С255, t = 2- 20мм, Run =370 МПа по табл. В.5 [1]. Расчетное сопротивление углового шва и коэффициенты, определяющие глубину провара, составляют:по металлу шва: = 180 Н/мм2 (табл. Г.2 [1]), = 0,7 (табл. 39 [1]);по металлу границы сплавления:= 0,45*370 = 166,5 Н/мм2 (табл. 4 [1]), = 1,0 (табл. 39 [1]).Проверяем правильность выбора марки электрода при ручной сварке (п. 14.1.8 [1]):; 1,1*166,5 = 183,2 ≈ 180 < 166,5*1,0/0,7 = 237,86.Расчет сварного соединения с угловыми швами производится(п. 14.1.16 [1])^по металлу шва при;по металлу границы сплавления при.В нашем случае расчет производим по металлу шва, так как0,7*180 = 126 < 1,0*166,5.В соответствии с п. 14.1.7 [1] и табл. 38 [1] катет углового шва принимаем kf = 0,6 см. Требуемая суммарная расчетная длина шва определяется по формуле 176 [1]:.Расчетная длина шва должна быть: = 2,4 см < = 85*0,7*0,6 = 35,7 сми неменее 4 см. Длины сварных швов округляются до 1 см. В таблице (Таблица 12) приведены для каждого шва две длины: в числителе расчетная длина, в знаменателе – конструктивная (минимальная, устанавливаемая при конструировании узла).Коэффициенты распределения длины швов по перу и обушку уголков приняты:для равнополочных уголков: = 0,3,= 0,7;для неравнополочных уголков, соединенных узкими полками:= 0,25, = 0,75 .Рис. . Узлы фермы:а) рядовой узел;б) укрупнительный узел – слева нижнего пояса, справаверхнего поясаТаблица . Расчет рядовых узлов фермы из уголковЭлементфермыНомерстержняСечениестержняУсилие N,кНРазностьусилий DN,кНУзловаянагрузкакНСуммарныеусилиякНКатет шва смДлинашва смДлина шва, смобушокпероРаскосы1-2100х12 -391,44----391,440,6261,00,70,32-350х5 216,14----216,140,6141,00,70,34-580х5,5-101,30----101,300,680,80,70,35-663х6 -20,44----20,440,620,80,70,3Стойки3-450х6 11,38----11,380,610,80,70,36-6’50х5 9,6----9,60,611,00,70,3Верхнийпояс1-b110х8119,47119,4765,19136,10,691,00,70,33-c-386,45-505,9265,19510,10,6341,00,70,34-d-386,45065,1965,190,641,00,70,36-e-428,71-42,2665,1977,690,651,00,70,3Нижнийпояса-280х60х7188,7188,7--188,70,6121,00,750,25а-5392,24203,54--203,540,6131,00,750,255.5.3 Расчет укрупнительных узловКонструкция укрупнительного узла верхнего и нижнего поясов приведена на Рис. 36, б. Расчет укрупнительных узлов фермы из уголков также производится в табулированной форме –Таблица 13. Материал фасонок – принята сталь С255, t = 2-20 мм , Run = 370 МПа потабл. В.5 [1]. Для расчета узлов принята ручная сварка электродами Э42А с = 180 H/мм2, = 0,7 (см. пояснение,Таблица 12).Расчет укрупнительных узлов произведен приближенным способом. Усилие (увеличенное в 1,2 раза) передается в стыке через горизонтальную накладку пояса и вертикальную фасонку.Величины усилий в горизонтальной накладке и фасонке пропорциональны их площадям (ширина «рабочей» части фасонки установлена равной удвоенной ширине поясных уголков).В правильно законструированном узле усилия в накладке и фасонках должны быть примерно равны (различие не более 20%).Стык вертикальных полуфасонок перекрывается вертикальной накладкой, которая условно рассчитывается на усилие в поясе (1,2N).Таблица . Расчет укрупнительных узлов фермыРасчетная характеристикаЕд.изм.Укрупнительныйузелверхнего поясаУкрупнительныйузелнижнего поясаСечение уголков пояса--110х8 80х60х7 Усилие в поясе кН1,2*428,71 = 514,451,2*392,24 = 470,69Сечение гориз. накладки: где см22*(11+1)*0,8 = 19,22*(8+1)*0,7 = 12,6Сечение верт. фасонки см22*11*1 = 222*6*1 = 12Напряжение в стыке МПа = 124,9 = 191,3Усилие в гориз. накладке кН = 239,81 = 241,04Усилие прикрепления уголков к фасонкекН = 274,78 = 229,56Усилие прикрепления верт.накладкик фасонкекН514,45470,69Швы прикрепления гор. накладки к уголкамсм = 0,6 = 32 = 32/4+1 = 9 = 0,6 = 32 = 32/4+1 = 9Швы прикрепления уголков к фасонкесм = 0,6 = 36 = 36/2*0,7+1 = 14 = 36/2*0,3+1 = 6 = 0,6 = 30 = 30/2*0,75+1 = 12 = 30/2*0,25+1 = 5Швы крепления верт. накладки к фасонкесм = 1,2, = 1,2 = 342*(18+6) = 48* = 1,2, = 1,2 = 312*(18+6) = 48*Примечание: * – вертикальная накладка приваривается вертикальным швом – = 18 см и двумя горизонтальными швами – = 6 см.5.5.4 Расчет опорного узлаПри жестком сопряжении фермы с колонной (примыкание фермы сбоку колонны,Рис. 37) в узле возникают опорное давление и момент М. Передача этих усилий производится раздельно.Опорное давление передается на опорный столик толщиной=30…40 мм. Учитывая возможный эксцентриситет передачи нагрузки, возникающий из-за неплотного опирания фланца и его перекоса в своей плоскости, угловые швы крепления столика рассчитывают на усилие, увеличенное в 1,2 раза.Опорный фланец прикрепляют к полке колонны на болтах грубой или нормальной точности, которые ставят в отверстия на 3...4 мм больше диаметра болтов, чтобы они не могли воспринять опорную реакцию фермы в случае неплотного опирания фланца на опорный столик.Рис. . Опорный узел фермы при жестком сопряжении ригеля с колоннойМомент раскладывается на пару сил , которые передаются на верхний и нижнийпояса фермы. Данную силу можно определить путем составления РСУ для элементов моделирующих сопряжение колонны с фермой (жесткая вставка) по верхнему и нижнему поясам (Таблица 14).Если усилие прижимает фланец узла (нижнего или верхнего пояса) к колонне, то болты ставят конструктивно (6...8 болтов диаметром 16...24 мм), если усилие отрывает фланец узла (нижнего или верхнего пояса) от колонны, то болты следует проверить на растяжение.Материал фланцев – принята сталь С255, t = 2-20 мм , Run = 370 МПа,= 240 МПа по табл. В.5 [1].Соединение фланца с фасонкой осуществляется при помощи ручной сварки электродами Э42А (табл. Г.1 [1]), =180 МПа.Таблица . Таблица РСУ для элементов моделирующих сопряжениеколонны с фермойЭлементЗначенияNФормулаЖесткая вставкаверхнего пояса98,75L1+0.9*L2+L1012,99L1+L946,08L1118,47L1+0.7*L2+L3+L7+0.9*L10118,9L1+0.7*L2+0.9*L3+0.9*L7+L10Жесткая вставканижнего пояса-47,22L1+L9-146,4L1+L2+0.9*L10-75,00L1-190,93L1+L2+0.7*L3+0.7*L7+0.9*L10-172,35L1+L2+0.7*L4+0.7*L6+0.9*L10-198,79L1+0.9*L2+L3+L7+0.7*L10-196,23L1+L2+0.9*L3+0.9*L7+0.7*L10-94,97L1+0.9*L3+0.9*L5+L95.5.5 Верхний опорный узелВ нашем случае, в узле крепления верхнего пояса сила = 118,9 кН (Таблица 14) стремится оторвать фланец от колонны и вызывает его изгиб.Желательно, чтобы линия действия силы Н проходила через центр фланца. В этом случаеусилие растяжения во всех болтах одинаково и определяется по формуле: = 118,9/4 = 29,73 кН,где – количество болтов.Требуемая площадь болта: = = 1,32 см2,где = 225 МПа = 22,5 кН/см2 – расчетное сопротивление болта класса 5.6 по табл. Г.5 [1].По табл. Г.9 [1] принимаем болты 16 мм, = 1,57 см2.Исходя из условия размещения болтов, установим размеры фланца:b = 80 мм, а = 35 мм,lфл = 300 мм.Момент при изгибе фланца определяют как в защемленной балке пролетом b, равным расстоянию между болтами: = = 118,9 кН·см.Требуемая толщина фланца: = = 1,00, принимаем = 1,0 см.Напряжение во фланце: = = 237,8 МПа = 240 МПа,где lфл и tфл– длина и толщина фланца.Шов крепления фланца к фасонке работает на срез, и его высоту определяют по формуле: = = 0,2 см,где = 29 см < = 85*0,7*0,6 = 35,7 см.Принимаем kf = 0,6 см (табл. 38[1]).Если линия действия силы не проходит через центр фланца, то швы и болты рассчитывают с учетом эксцентриситета.5.5.6 Нижний опорный узелВ сложных условиях работают швы крепления фасонки к фланцу. Под действием опорного давления швы срезаются вдоль шва и в них возникают напряжения: = = 86,95 МПа,где = 35,7 см < = 42 см; = = 260,76 кН –вертикальная реакция фермы.Усилие приводит к срезу шва в направлении, перпендикулярном оси шва: = = 66,3 МПа.Поскольку центр шва может не совпадать с осью нижнего пояса, на шов действует моментгде – эксцентриситет приложенияусилия. Под действием момента шов также работает на срез перпендикулярно оси шва: = = 100,3 МПа.Прочность шва или металла по границе сплавления проверяют в наиболее напряженной точке «А» на действие результирующих напряжений:==187,9 МПа >=180 МПа.Увеличиваем катет шва – принимаем = 0,7 см. Тогда: = = 63,96 МПа,где = 85*0,7*0,7 = 41,6 см < = 42 см; = = 48,8 МПа; = = 63,3 МПа;==129,1 МПа > =180 МПа.Сохраняем принятое значение катета шва – = 0,7 см.Болты назначаются конструктивно, по аналогии с верхним узлом,16 мм класса 5.6, таккак сила Н прижимает фланец к колонне и болты не работают.Назначаются поперечные размеры фланца 150x10 мм. Напряжение смятия торца (в опирании на столик): = = 173,8 МПа.Опорный столик толщиной = 30 мм рассчитывается на усилие  = 260,76 кН.Назначен шов kf = 1,0 см. Остальные характеристики сварного шва приняты без изменений.Требуемая длина шва: = = 12,42 см.Принимается длина столика = 13 см (при расчете учитывается возможное смещение фермы с центра тяжести столика).Список литературыСП 16.13330.2011. Стальные конструкции / Минрегион России. – М.: ГУП ЦПП, 2011. – 172 с.СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия / Минрегион России. – М.: ГУП ЦПП, 2011. – 92 с.Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов, Г. И. Белый и др.]. – М.: Высш. шк., 2002. - 528 с.Металлические конструкции: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.]. – М.: «Академия», 2006. – 688 с.Ветровая нагрузка на сооружения / под ред. Г.А. Савицкого. – М.: Стройиздат, 1972. – 111 с.Нагрузки и воздействия на здания и сооружения / под ред. В. Н. Гордеева. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007. – 482 с.СП 131.13330.2012*. Строительная климатология / Минрегион России. – М.: ГУП ЦПП, 2012. – 108 с.Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Компоновка каркаса, статический расчет поперечной рамы / П.А. Пяткин, И.В. Астахов,В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ, 2014. – 95 с.Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ступенчатой колонны рамы / П.А. Пяткин, И.В. Астахов,В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ,2014. –62 с.Металлические конструкции одноэтажных производственных зданий. Проектирование ригеля рамы и подкрановых балок / П.А. Пяткин, И.В. Астахов, В.Ю. Луговцов, СПбГАСУ,2014. – 59 с.СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2004. – 53 с.Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП П-23-81*).- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. -146 с.Руководство по проектированию стальных конструкций из гнутосварных замкнутых профилей / ЦНИИПроектстальконструкция – М.: 1978. – 43 с.Рекомендации по расчету, проектированию, изготовлению и монтажу фланцевых соединений стальных строительных конструкций / ЦНИИПроектстальконструкция – М.: 1989. – 53 с.СНиП 2.09.03-85. Сооружения промышленных предприятий / Госстрой СССР. – М.: ГУП ЦПП, 1987. – 102 с.