Пример: Расчет прикрепление двух уголков к фасонке фермы. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем.
Расчет и конструирование соединений металлических конструкций и деревянных элементов.
Практическая работа №10.
Цель работы:
- по заданным геометрическим параметрам, материалу изделия, проверить прочность стыкового шва.
- по заданным усилиям в стержнях фермы рассчитать лобовую врубку с одним зубом.
В результате изучения темы студент должен:
иметь представлениео способах соединения элементов конструкций между собой;
знатьхарактер работы соединений конструкций из различных материалов; конструктивные требования к выполнению соединений конструкций из различных материалов;
уметь выполнять простейшие расчеты соединений элементов конструкций из различных материалов.
Исходные данные:
Рассчитать прикрепление двух уголков к фасонке фермы. Сварка ручная электродуговая с визуальным контролем.
№ варианта | Класс стали | Толщина фасонки, t, мм | Нагрузка N, кН | Климатический район строительства | Номер профиля | ||
С235 | ΙΙ1 | 50х5 | 0,9 | 0,95 | |||
С245 | ΙΙ2 | 63х5 | 0,95 | 1,0 | |||
С255 | ΙΙ3 | 70х5 | 0,8 | 0,95 | |||
С275 | ΙΙ4 | 75х6 | 0,9 | 1,0 | |||
С285 | ΙΙ5 | 80х6 | 0,95 | 0,95 | |||
С345 | ΙΙ1 | 90х6 | 0,8 | 1,0 | |||
С375 | ΙΙ2 | 90х7 | 0,9 | 0,95 | |||
С235 | ΙΙ3 | 100х7 | 0,95 | 1,0 | |||
С245 | ΙΙ4 | 100х8 | 0,8 | 0,95 | |||
С255 | ΙΙ5 | 110х8 | 0,9 | 1,0 | |||
С275 | ΙΙ1 | 125х8 | 0,95 | 0,95 | |||
С285 | ΙΙ2 | 125х9 | 0,8 | 1,0 | |||
С345 | ΙΙ3 | 140х9 | 0,9 | 0,95 | |||
С375 | ΙΙ4 | 140х10 | 0,95 | 1,0 | |||
С235 | ΙΙ5 | 160х10 | 0,8 | 0,95 | |||
С245 | ΙΙ1 | 50х5 | 0,9 | 1,0 | |||
С255 | ΙΙ2 | 63х5 | 0,95 | 0,95 | |||
С275 | ΙΙ3 | 70х5 | 0,8 | 1,0 | |||
С285 | ΙΙ4 | 75х6 | 0,9 | 0,95 | |||
С345 | ΙΙ5 | 80х6 | 0,95 | 1,0 | |||
С375 | ΙΙ1 | 90х6 | 0,8 | 0,95 | |||
С235 | ΙΙ2 | 90х7 | 0,9 | 1,0 | |||
С245 | ΙΙ3 | 100х7 | 0,95 | 0,95 | |||
С255 | ΙΙ4 | 100х8 | 0,8 | 1,0 | |||
С275 | ΙΙ5 | 110х8 | 0,9 | 0,95 | |||
С285 | ΙΙ1 | 125х8 | 0,95 | 1,0 | |||
С345 | ΙΙ2 | 125х9 | 0,8 | 0,95 | |||
С375 | ΙΙ3 | 140х9 | 0,9 | 1,0 | |||
С235 | ΙΙ4 | 140х10 | 0,95 | 0,95 | |||
С245 | ΙΙ5 | 160х10 | 0,8 | 1,0 | |||
С255 | ΙΙ1 | 50х5 | 0,9 | 0,95 | |||
С275 | ΙΙ2 | 63х5 | 0,8 | 1,0 | |||
С345 | ΙΙ4 | 100х8 | 0,95 | 1,0 |
Порядок выполнения практической работы:
1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности по назначению здания
N = N· , (кН);
где: N – нагрузка, кН;
- коэффициент надежности по назначению здания.
2. Определить группы конструкций для стержня и фасонки фермы (9, стр. 61, табл. 50)
3. Принять марку электрода (9, стр.69, табл. 55)
4. Определить расчетные сопротивления углового шва , (9, стр. 70, табл. 56);
, (МПа)
где: - нормативное сопротивление фасонного проката, (9, стр.64, табл.51).
5. Принять высоту катетов , (9, стр. 44, табл. 38):
6. Определяем коэффициенты: , , (9, стр.39, табл.34)
7. Проверка условия
, (МПа):
Если условие выполняется расчет ведем по металлу шва, по формуле:
, (кН/см2);
Если условие не выполняется, то расчет ведем по границе сплавления, по формуле:
, (кН/см2);
где: - нагрузка, (кН);
, ,– коэффициенты, принимаемые в зависимости от вида сварки и положения швов, (9, стр.39, табл.34)
- расчетная длина шва, см;
- расчетное сопротивление углового шва, при расчете по металлу шва, (9, стр.70, табл.56);
- расчетное сопротивление углового шва, при расчет по границе сплавления, , (МПа)
где: - нормативное сопротивление фасонного проката, (9, стр.64, табл.51).
- коэффициент условий работы, (9, стр. 8, табл. 6);
- высота катета шва, (9, стр. 44, табл. 38).
8. Определить расчетную длину швов
8.1. По металлу шва
, см
8.2. По границе сплавления
9. Определить длину швов
Следует учитывать, что эта длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы между уголками по перу (30%), по обушку (70%).
9.1. Длина шва по обушку:
, см
9.1.1. с учетом непровара принимаем:
= +t, см
9.2. Длина шва по перу:
, см
9.1.2. с учетом непровара принимаем:
= +t, см
10. Конструируем узел
Исходные данные:
N=300 кН; =1; t = 10 мм; сталь С345, климатический район строительства II4, =0,95, 2 уголка 100х8.
1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности по назначению здания
N = N· , (кН);
N = 300 · = 300 кН
2. Определить группы конструкций для стержня и фасонки фермы (9, стр. 61, табл. 50);
- стержень фермы – 2 группа
- фасонка фермы – 1 группа
3. Принять марку электрода (9, стр.69, табл. 55)
- для сварки элементов, относящихся к 1 группе конструкций – Э50А
4. Определить расчетные сопротивления углового шва , (9, стр. 70, табл. 56);
= 215 МПа = 21,5 кН/см2
, (МПа)
где: =470 МПа = 47 кН/см2 (9, стр.64, табл.51).
= 21,15 кН/см2
5. Принять высоту катетов одинаковую по перу и по обушку = 6 мм = 0,6 см, (7, стр. 44, табл. 38):
6. Определяем коэффициенты для ручной сварки: = 0,7, = 1, (9, стр.39, табл.34)
7. Проверка условия
, (МПа):
, МПа
, МПа
Условие выполняется расчет ведем по металлу шва
8. Определить расчетную длину швов
8.1. по металлу шва
, см
= 35, см
9. Определить длину швов
Следует учитывать, что эта длина шва требуется для прикрепления двух уголков. Распределяем швы между уголками по перу (30%), по обушку (70%).
9.1. Длина шва по обушку:
, см
= 12,25, см
9.1.1. с учетом непровара принимаем:
= +t, см
= + 1,0 = 13,25, см
9.2. Длина шва по перу:
, см
= 5,25, см
9.1.2. с учетом непровара принимаем:
= +t, см
= + 1,0 = 6,25, см
10. Конструируем узел
I. Расчет лобовой врубки
№ варианта | Нагрузка, N, кН | Угол наклона | Коэффициент надежности здания, γn | Размер сечения, bхh, см | Сорт древесины |
0,95 | 8х8 | ||||
12х12 | |||||
6х6 | |||||
6х6 | |||||
10х10 | |||||
9х9х | |||||
8х8 | |||||
7х7 | |||||
12х12 | |||||
11х11 | |||||
6х10 | |||||
10х10 | |||||
9х9 | |||||
8х8 | |||||
7х7 | |||||
10х10 | |||||
8х8 | |||||
6х6 | |||||
5х5 | |||||
9х10 | |||||
10х10 | |||||
9х9 | |||||
8х8 | |||||
6х10 | |||||
6х8 | |||||
7х8 | |||||
7х7 | |||||
6х6 | |||||
5х7 | |||||
5х5 | |||||
10х10 | |||||
9х9 | |||||
18х18 |
Порядок выполнения практической работы:
1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности
, кН
где: - нагрузка, кН;
– коэффициент надежности здания, м.
2. Определить расчетное сопротивление древесины смятию под углом α
, МПа
где: – расчетное сопротивление древесины на смятие, МПа, (7, стр5, табл. 3);
- расчетное сопротивление смятию под углом 90°, МПа, (7, стр5, табл. 3).
3. Определить площадь смятия
, см2
где: – ширина сечения, см;
– расчетная высота сечения, см;
4. Определить несущую способность из условия смятия
, кН
5. Определить расчетное усилие действующее на площадке скалывания
, кН
6. Определить среднее расчетное сопротивление по площадке скалывания древесины
,
где: – расчетное сопротивление древесины на скалывание, кН/см2, (7, стр5, табл. 3);
- коэффициент равный ;
- длина площадки скалывания, см
,см
– плечо сил скалывания, см
,см
7. Определить несущую способность соединения на скалывание
, кН
Пример:Рассчитать лобовую врубку
Исходные данные: N=130 кН;α=30°; = 180х180 мм; γn= 0,95; сорт древесины – 1.
Решение:
1. Определить нагрузку с учетом коэффициента надежности
, кН
кН
2. Определить расчетное сопротивление древесины смятию под углом α
, МПа
где: – 16 МПа, (7, стр5, табл. 3);
- 3 МПа, (7, стр5, табл. 3).
МПа
3. Определить площадь смятия
, см2
, см
см
см2
4. Определить несущую способность из условия смятия
, кН
, кН
, кН
Условие не выполняется необходимо увеличить сечение, принимаем 200х180 мм
см2
, кН
, кН
5. Определить расчетное усилие действующее на площадке скалывания
, кН
кН
6. Определить среднее расчетное сопротивление по площадке скалывания древесины
,
где: – 2,4 МПа = 0,24 кН/см2, (7, стр5, табл. 3);
;
- длина площадки скалывания, см
,см
см
,см
см
кН/см2
7. Определить несущую способность соединения на скалывание
, кН
кН
кН
Условие не выполняется необходимо увеличить сечение, принимаем 200х200 мм
кН
кН
Условие выполняется
Контрольные вопросы:
1. От чего зависит расчетное сопротивление древесины?
2. В какой конструкции применяется соединение: лобовая врубка.
3. Виды соединений деревянных конструкций.
4. Виды сварных соединений?
5. Что такое фронтальные и фланговые швы?
6. Пороки шва?
7. Сечения для расчета угловых швов?