Розрахунок та конструювання монтажних вузлів

В типових проектах кроквяних ферм, елементи яких виконані з кутиків, скомпонованих в тавровий переріз, монтажний стик виконується в двох варіантах. Один з них (з розрізною фасонкою) показаний на рис.8.39. В кожному відправному елементі кінці стержнів, які примикають до монтажного вузла, закріплені на півфасонці. Горизонтальні полиці поясних кутиків перекриваються зверху гнутою листовою накладкою А. Об’єднання півфасонок забезпечується вертикальними двосторонніми накладками Б, які мають ребра, що використовуються для кріплення в’язів покриття. Вертикальні накладки приварюються до однієї з півфасонок на заводі, а до іншої – при монтажі.

Ширина вертикальної накладки b_Б повинна забезпечувати розміщення монтажних болтів з відстанню від осі болтів до країв накладки з однієї сторони і від осі болтів до країв півфасонок з другої сторони не менше 1,5d₁ (див. рис.8.39, пер. 3-3), де d₁ – діаметр отворів під болти. Враховуючи, що діаметр монтажних болтів як правило d = 20 мм, а зазор між півфасонками 20…30 мм, ширина b_Б повинна бути:

b_Б ³ 2 · 1,5 · d₁ + 3,0 + 2 · 1,5 · d₁.

Для виконання монтажного зварювання обидва відправних елемента попередньо з’єднуються болтами.

Стояк в місці стику проектується хрестового перерізу, кожний з кутиків якого приварений на заводі до однієї з півфасонок. На монтажі обидва кутика об’єднуються прокладками на болтах.

Зусилля в елементах верхнього поясу N в місці відриву кутиків сприймається умовним тавровим перерізом, який складається з горизонтальної накладки та ділянки фасонки довжиною, яка включається в роботу стика і рівна подвоєній ширині вертикальних полиць поясних кутиків (пер. 2-2).

Необхідна площа перерізу горизонтальної накладки з врахуванням збільшення зусилля на 20 % за рахунок нечіткості роботи стику:

,

де N – зусилля в панелі верхнього поясу, яка примикає до монтажного вузла, кН; b_a – ширина полиці поясного кутика, см; t_p – товщина вузлової фасонки, см.

Одночасно з цим площа накладки повинна бути не меншою площі тих елементів, які вона перекриває, тобто площі двох горизонтальних полиць:

см²,

де А_а – площа перерізу поясного кутика, см².

Виходячи з необхідної площі (більшої з двох умов) з врахуванням сортаменту листової сталі призначається ширина b_A та товщина t_A горизонтальної накладки:

ширина (з врахуванням випуску накладки на 20 мм за межі пера в кожну сторону перерізу) b_A = 2 · b_a + t_p + 2 · 2;

товщина

Остаточно площа перерізу накладки A_A = b_A · t_A.

Напруження в підібраному перерізі в місці відриву кутиків перевіряється за умовою:

.

Довжина горизонтальної накладки l_A призначається з умови розміщення зварних швів, які прикріплюють її до горизонтальних полиць поясних кутиків. Зусилля, яке сприймається швами, розміщеними з однієї сторони від осі стику (вісь стику – вертикальна вісь, що проходить через коньковий вузол), визначається в запас міцності як:

.

Катет кожного з швів k_f, які прикріплюють накладку (два шви l_w1 та два шви l_w2, див. пер. 1-1), призначається однаковим, виходячи з товщини з’єднуваних елементів (з товщини полиці поясного кутика t_a або товщини накладки t_A).

Тоді сумарна конструктивна довжина швів, які прикріплюють накладку до одного з поясних кутиків (шви l_w1 та l_w2), рівна:

.

Знайдена величина l_w розподіляється з врахуванням розміщення швів як біля пера виступаючої полиці кутика (шов l_w1), так і поперек її ширини та скосу накладки (шов l_w2), тобто на два окремих шва (див. пер. 1-1).

Для визначення довжини горизонтальної накладки l_A необхідно обчислити відстань від осі стику до торця поясного кутика (до обушка). Торець кутика проводиться перпендикулярно до його осі. Конструювання вузла виконується так, щоб відстань між найближчою точкою торця кутика та боковою гранню вертикальної накладки була не меншою 40 мм. Враховуючи, що верхній пояс ферми має певний нахил, відстань “ а ” (див. рис.) між віссю стика та обушком кутика визначається графічно при конструюванні вузла (знімається з креслення). Тоді довжина горизонтальної накладки рівна:

l_A = 2 · l_w1 + 2 · a.

Отримані розміри горизонтальної накладки повинні задовольняти двом вимогам:

1) вимогам табл.39 СНиП до розміщення монтажних болтів (вони приймаються діаметром d = 20 мм);

2) величина напустки накладки на полиці кутика повинна бути не меншою 50 мм (див. рис., пер. 1-1).

Розрахункове зусилля для розрахунку прикріплення поясних кутиків до вертикальної фасонки швами та (біля обушка та біля пера) приймається більшим з двох значень:

1) значення зусилля в панелі поясу, збільшеного на 20%, за виключенням тієї частини, яку сприймає на себе горизонтальна накладка

N_Б = 1,2 N – N_A;

2) не менше половини зусилля, що діє на панелі верхнього поясу

,

де N_Б – зусилля, яке передається частиною фасонки, що включається в роботу стика.

Шви, які прикріплюють поясні кутики до фасонки, розміщуються біля обушка та пера вертикальних полиць кутиків.

Визначаються параметри кожного з двох швів біля обушка:

призначається k_f3 = k_{f, max} = 1,2 t_min,

де t_min – менша з товщин полиці кутика t_a або фасонки t_p;

конструктивна довжина шва .

Визначаються параметри кожного з двох швів біля пера.

Довжина шва l_w4 знімається з креслення. Вона отримується при конструюванні вузла. Для цього на перерізі 1-1 відкладається обчислена вище довжина шва біля обушка l_w3, враховуючи, що найменша відстань між швами l_w3 та l_w2 повинна бути 40 мм, а потім з кінця шва l_w3 на прямому вигляді вузла проводиться вертикальна лінія (край фасонки), яка виводиться за межі пера вертикальної полиці поясного кутика на 10…15 мм. З креслення знімається довжина контакту пера кутика з фасонкою, яка і рівна l_w4.

Катет шва:

.

Визначаються недостаючі розміри вертикальних накладок – товщина t_Б та довжина l_Б.

Товщина t_Б приймається рівною товщині півфасонки: t_Б = t_p.

Довжина l_Б приймається за більшим значенням, отриманим з трьох умов:

1) з умови включення фасонки в роботу стика - l_Б ³ 2b_a, де b_a – ширина вертикальної полиці поясного кутика;

2) з конструктивних міркувань - l_Б ³ 250 мм;

3) з умови розміщення зварних швів, які прикріплюють накладки до півфасонок. При цьому, приймаючи більшу довжину з перших двох умов, визначається необхідне значення катета шва

,

де l_wБ = l_Б – при виносі шва на торець накладки на 20 мм.

Якщо значення знаходиться в межах k_{f, min} £ £ k_{f, max} , то прийнята довжина накладки задовольняє всім трьом вимогам.

Якщо < k_f,min , то приймається k_f = k_f,min, а значення l_Б залишається без зміни.

Якщо > k_{f, max}, то це означає, що прийнятої за першими двома умовами довжини накладки не вистачає для розміщення шва. Визначальною стає третя умова, за якою остаточно призначається величина l_Б:

.

Довжини швів, які прикріплюють розкоси та стояк до півфасонки, розраховуються аналогічно іншим елементам решітки. Після їх розрахунку закінчується конструювання вузла.