7. Выбор марок сталей для стальных элементов фермы, расчётных сопротивлений стали и сварных соединений

В зависимости от степени ответственности, а также от условий эксплуатации согласно приложению В [3] проектируемая ферма относится к группе 2. Согласно таблице В1[3] для климатического района, к которому относится г. Киров, принимаем для элементов узловых соединений листовую сталь по ГОСТ 27772-88 марки С245 с расчётным сопротивлением растяжению, сжатию и изгибу по пределу текучести R_y=240 МПа (при толщине до 20 мм).

Для растянутых элементов АД; АД; ДБ; ДБ; ЕД принимаем горячекатаную сталь периодического профиля по ГОСТ 5781-82 класса А300. Расчётное сопротивление растяжению арматурной стали класса А300(A-II) R_s=270 МПа.

Растянутые элементы фермы, имеющие концевую резьбу, по характеру работы могут быть отнесены к одноболтовым соединениям, работающим на растяжение.

Согласно таблице Г3 [3] принимаем класс прочности 8.8, для которого по таблице Г5 [3] находим расчётное сопротивление R_bt=450 МПа.

Для определения расчётных сопротивлений угловых швов срезу по металлу шва и металла по границе сплавления по таблице Г1 [3] с учетом группы конструкции, климатического района и свариваемых марок стали выбираем типы электродов по ГОСТ 9467-75*:

Э42А или Э46А для стали С245 и для арматурных стержней А300(A-II).

Выбранным типам электродов, согласно таблице Г2 [3], соответствуют расчётные сопротивления угловых швов срезу по металлу шва:

Э42А - R_wf=180 МПа;

Э46А - R_wf=200 МПа;

Расчётное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления определяем по таблице 4 [3]:

R_wz=0,45∙R_un=0,45∙370=166,5 МПа.

Согласно п. 14.1.8 [3] для сварных элементов из стали с пределом текучести до 285 МПа следует применять электроды, для которых должно выполняться условие:

где _z=1,0 и _f=0,7 - коэффициенты, принимаемые по таблице 39 [3].

Э42А - 1,1∙166,5 < 180 < 166,5∙1/0,7 (МПа)

183,15 > 180 < 237,9 (МПа) - условие не выполняется;

Э46А - 183,15 < 200 < 237,9 (МПа) - условие выполняется;

Таким образом, для свариваемых элементов угловыми швами применяем электроды Э46А .

7. Подбор сечения стальных элементов фермы

Опорная панель А-Д

Опорную панель нижнего пояса А-Д принимаем из двух стержней арматурной стали класса А300 (А-II). Растягивающее усилие в этой панели И₁= 241890 Н.

Требуемая площадь двух стержней с учётом коэффициента m=0,85, учитывающего неравномерность распределения усилий между стержнями:

принимаем два стержня диаметром 28 мм с F=12,32

12,32·10^-4 м² >10,53·10^-4 м²

Панель нижнего пояса Д-Д

Панель нижнего пояса Д-Д принимаем из трёх стержней арматурной стали класса А300 (А-II), между которыми вварены концевые стержни из арматурной стали с нарезкой на концах (рисунок 2.8).

Рисунок 2.11 Стальные элементы фермы

а - панель Д – Д; б - панель Д – Б.

Растягивающее усилие в панели Д-Д ‑ И₂ =160800 Н. Требуемая площадь трёх стержней:

принимаем 3 стержня диаметром 18 мм с

Требуемая площадь нетто концевых стержней:

Принимаем диаметр стержня 22 мм с F = 3,8 см²  3,57 см².

Раскос Д – Б

Раскос Д-Б принимаем из двух стержней арматурной стали класса А300 (А-II) с вваренным с одной стороны концевым стержнем из арматурной стали класса А300 (А-II) с нарезкой на конце (рисунок 2.11 б)

Растягивающее усилие в раскосе Д₁ =94830 Н. Требуемая площадь 2-х стержней:

принимаем два стержня диаметром 18 мм ,

Требуемая площадь нетто концевого стержня:

принимаем диаметр стержня 18 мм с F = 2,545 см²  2,1см² .