Покрытие производственного здания по металлическим фермам

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:

 

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 l_ш – длина фасонки.

Катеты швов определяются по формуле:

; .

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

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 рас-считанные 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_p). 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:

 

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.

Расчет поясных швов приведен в таблицах 6 и 7 для верхнего и  нижнего пояса соответственно.

Таблица 6

Расчет сварных  швов нижнего пояса

 

Таблица 7

Расчет  сварных швов верхнего пояса

4. Конструирование и расчет монтажных узлов

Стропильные фермы пролетом 18 и более метров разбивают на два отправочных элемента с укрупнительными стыками в средних узлах. Стыки целесообразно проектировать так, чтобы правая и левая полуфермы были взаимозаменяемы. Полуфермы при монтаже соединяют друг с другом горизонтальными и вертикальными накладками.

1. Узел с уголковыми накладками

Монтажный узел с уголковыми накладками конструктивно прост. Однако при этом для плотного прилегания к поясным уголкам, уголки накладок требуют острожки обушков, а также срезки перьев на вертикальных полках накладок для удобства наложения стыковых сварных швов. Накладки в коньковом узле требуют гнуться.

Сечение уголковых накладок принимается такое же, как и сечение уголков стыкуемых поясов. Уменьшение площади сечения накладок в связи с их обработкой компенсируется узловой фасонкой, к которой приведены поясные уголки.

Длина сварного шва (их четыре) в полунакладках определится по формуле:

• для верхнего пояса:

 

• для нижнего пояса:

 

Для сокращения длины накладок необходимо задаться наибольшим конструктивно  допустимым катетом шва:

Длина накладок с учетом обязательного  зазора между стыкуемыми уголками, равного 50 мм, составит:

• для верхнего пояса

 

• для нижнего пояса

 

Конструкция и расчеты  монтажных узлов с уголковыми накладками верхнего и нижнего поясов фермы аналогично.

Перед сваркой узел собирается на монтажных болтах.

5. Конструирование и расчет опорного узла

Конструктивное решение  опорного узла связано с конструкцией здания. В данном проекте наружные стены выполнены кирпичными, что обуславливает свободное шарнирное опирание на стены здания концевых узлов фермы. Обычно, между кирпичной стеной здания и опорной плитой фермы размещается железобетонная подушка. Поэтому площадь опорной плиты определяется прочностью бетона на смятие. Опорная плита фермы, выполняемая, как правило, квадратной в плане, передает на железобетонную подушку усилие, равное опорной реакцией F_A, тогда площадь опорной плиты

 

где

а и в – размеры плиты в плане, причем а = в

Размер а находим по формуле:

 

Опорные ребра жесткости, обеспечивая жесткость узла, распределяют опорную опорной плиты. реакцию по площади Таким образом, опорная реакция от опорной плиты передается горизонтальными сварными швами узловой фасонки и двух ребер жесткости.

Расчетная длина этих швов составляет:

вдоль фасонки

 

вдоль ребер  жесткости

 

t_ф – толщина фасонки;

3 см - ширина  углового выреза (30x40мм) в ребре  жесткости для пропуска сварного  шва фасонки.

Катет горизонтальных швов

 

На ребра жесткости  передается только часть (F_p) опорной реакции (F_A), пропорциональная длине горизонтальных сварных швов, прикрепляющих ребра к опорной плите, которая равна

 

С ребер жесткости на фасонку эта часть опорной реакции передается четырьмя вертикальными швами, суммарная расчетная площадь которых составляет

 

При известной высоте ребра  жесткости (h_p), определенной при конструировании, требуемый катет вертикального шва определяется по формуле:

 

где

4 см – высота углового выреза  в ребре жесткости.

Стойка фермы к опорному узлу примыкает с небольшим эксцентриситетом, что допускается как исключение, учитывая незначительные усилия воспринимаемые опорной стойкой. Стойка прикрепляется четырьмя сварными швами у перьев уголков. Все швы работают в равных условиях, длина каждого сварного шва стойки принимается одинаковой и определяется по формуле:

 

принимаем 4 см