Дипломная работа: Технология изготовления строительной фермы из прямоугольных труб
При последующей разработке рабочих чертежей (КМД) длины стержней фермы в геометрической схеме определяются с точностью до 1 мм.
После определения геометрической схемы определяется конструкция промежуточных узлов. Последовательность компоновки таких узлов следующая. Сначала к намеченным осевым линиям привязываются поясные уголки, что позволяет определить положение торцов стержней решетки к узлам. С целью уменьшения сварочных напряжений в узлах, и как следствие, трещин, торцы стержней решетки не доводят до поясов на 40…50 мм. Затем рассчитывают длину швов, прикрепляющих стержни в узле. По длине сварных швов определяют размеры фасонки. Стержни решетки приваривают к фасонкам фланговыми швами. Продольная сила N воспринимается швами пера и обушка, длина которых обратно пропорциональна расстоянию от центра тяжести уголка до его краев. Длина шва на обушке определяется по формуле
где z— расстояние от центра тяжести уголка до его обушка; b — ширина полки уголка.
Принимая во внимание наличие радиуса закругления у пера, наибольшая толщина шва принимается: для уголков толщиной до 6 мм hш=4 мм; для уголков толщиной 7…16 мм hш=d-2 мм и для уголков толщиной более 16 мм hш=d-4 мм. Со стороны обушка наибольшая толщина шва не должна превышать 1,2 d (где d — меньшая из толщин уголка или фасонки). Как правило, стремятся сократить число катетов в пределах одного отправочного элемента до трех-четырех. При расчете размеров фасонок по длине швов учитывают непровар в конце швов на длине примерно 1 см.
Швы, соединяющие узловые фасонки, раскосы и стойки рассчитывают на усилия в последних. Швы, прикрепляющие фасонки к поясам с постоянным сечением, рассчитывают на разность усилий в смежных панелях пояса, например N2 —N1 . Часто по расчету эти швы получаются небольшой длины. Их принимают сплошными по всей длине фасонки и минимального катета.
В узлах, где к поясу подходят только стойки, разность усилий равна нулю. В этих случаях крепление стойки к фасонкам и фасонок к поясу рассчитывается на усилие в стойке Ncт.
Следует отметить, что использование листовых усиливающих накладок более предпочтительно, так как уголковыми накладками можно перекрывать поясные уголки только с одинаковыми толщинами полок. Узел с прерванными поясами работает в сложных условиях и расчет его в достаточной степени условен.
На практике обычно между соединяемыми поясами оставляют зазор 40...50 мм, а уголок с усилием заводят на 300...500 мм за центр узла. Толщина накладки принимается не менее толщины фасонки, а ее площадь должна быть не менее площади выступающего пера меньшего пояса, т. е. такой, чтобы была обеспечена прочность ослабленного сечения.
Его прочность определяется по формуле
где Np — расчетное усилие в элементе, принимаемое на 20% больше действительного, т. е. Nр — 1/2Nl (поправка на особенности работы узла); M=Nрe — изгибающий момент (е — эксцентриситет силы Nl , относительно центра тяжести тавра); Fт и Wт — площадь и момент сопротивления тавра.
В некоторых случаях пользуются упрощенным приемом проверки таких сечений по формуле
Расчет швов, соединяющих листовую накладку и пояса, производят на усилие в накладке
где d — напряжение в накладке, определенное по формуле (8.55).
Швы, соединяющие уголки пояса и фасонки, рассчитывают на усилия (расчетные) в поясах без учета усилия, передаваемого с уголка на уголок накладкой, соответственно: 1,2 N1 — 2 Nh и 1,2 N2 —2N, однако не меньше, чем 1,2 N1 / 2 и 1,2 N2 /2.
Как правило, узловые фасонки на 15...20 мм выпускают за обушки уголков для размещения угловых швов. Конфигурация узловых фасонок должна быть простой, с минимальным числом резов, чтобы при раскрое листа отходы металла были небольшими.
Опорные узлы конструктивно могут решаться по-разному, в зависимости от условий опирания. Довольно часто применяют опирание стропильной фермы сбоку колонны на опорный столик. Такое соединение отличается простотой в изготовлении и монтаже, допускает как шарнирное, так и жесткое опирание фермы, надежной в работе.
Большепролетные фермы из соображений транспортирования по железной дороге изготавливаются, как правило, из двух полуферм (возможно и большее число отправочных марок). На монтажной площадке эти полуфермы укрупняют. Укрупнительные (монтажные) узлы должны быть просты и надежны в работе. Центральные фермы должны обеспечивать полную идентичность правого и левого отправочных элементов полуферм. Из этих же соображений, стремятся иметь одни и те же отправочные марки для фонарных, фесфонарных, торцовыми и других сходных между собой ферм.
Смежные отправочные марки ферм на монтажной площадке соединяются между собой по поясам с помощью уголковых или листовых накладок, которые вначале фиксируют с помощью болтов. На рис. показан пример укрупнительного узла, в котором верхние и нижние пояса перекрыты уголковыми накладками. В уголковой накладке вертикальное перо уголка подрезают на 15...20 мм, а также срезают обушок для обеспечения плотного прилегания одного уголка к другому. По верхнему поясу уголок накладки принимают обычно такой же, что и уголок пояса. Частичное уменьшение площади сечения в месте стыка компенсируется тем, что здесь отсутствует коэффициент продольного изгиба j, т. е. площадь стыковых уголков подбирается из условий прочности.
Нижний пояс воспринимает растягивающие нагрузки, поэтому площадь сечения в месте стыка с учетом срезки не должна быть меньшей величины. Задача решается использованием уголков того же размера, что и поясные, но большей толщины.
Сварные швы, соединяющие уголковые накладки, рассчитываются на усилие в поясах Nn с равномерным распределением, так как сварные швы расположены по перьям уголков. К накладке верхнего пояса приварены листовые детали, соединяющие фасонки полуферм. К этим же деталям крепятся связевые распорки по коньку.
Уголковые накладки имеют существенный недостаток, заключающийся в том, что в случае наличия перегиба пояса необходимо гнуть уголок, что можно сделать только в горячем состоянии, а это сложно обеспечить в условиях монтажной площадки.
Более технологичны в изготовлении укрупнительные стыки с листовыми накладками. По аналогии с промежуточными узлами, выполненными на листовых накладках, пояса в месте стыка рассчитываются на силу 1,2 Nn (Nn— усилие в поясе).
Листовые накладки монтажного стыка могут крепиться на высокопрочных болтах. Стык верхнего пояса решается аналогичным образом.
В некоторых случаях нижние пояса ферм стыкуют с размещением стыковых уголков (поясных) вразбежку (один из уголков не доводится до оси стыка, а другой, напротив, заводится за него). Преимущество такого решения заключается в том, что в ослабленном сечении прерывается только один поясной уголок. Места стыка поясных уголков перекрываются уголковой накладкой и фасонкой.