Фасонка металлическая для фермы
Обновлено: 25.06.2024
Иногда проектирую фермы, которые несколько отличаются от типовых, в частности треугольные и односкатные с острыми опорными узлами, малоэлементные типа шпренгельных балок и т. п.
1 Возникают затруднения при назначении размеров фасонок и их расчете. Как и на что следует их рассчитывать?
Пытаюсь считать на растяжение по сечению нормальному к оси пояса и на выкол. В частности не могу определиться, как считать на выкол.
Прошу высказать свои соображения.
Выкладываю для примера 2 узла. Штриховой линией показана линия выкола при учете только среза.
2. Еще вопрос по опорному узлу: можно ли ограничить фасонку красной линией снизу, считая, что основная часть усилия передается на ВП.
3. Не хочу ограничивать тему только расчетом фасонок. Было бы интересно бы услышать предложения по усовершенствованию узлов.
В перспективе хотелось бы расширить тему, посвятив ее конструированию и расчету узлов ферм с фасонками, а также бесфасоночных узлов соединения разнотипных элементов (двутавр, труба, гсп, уголок и т. д.)
Для первого приближения сойдут общие рекомендации из таблиц, что в книгах всяких по толщине фасонок в зависимости от усилий, далее математическое моделирование в идеестатике узла т.к. он простой геометрии, там определив угловую жесткость задать её в общую расчетную схему для уточнения внутренних силовых факторов в стержнях, потом обратно в идею с уточненными граничными условиями и выполнить расчет на прочность, местную устойчивость, проверить сварные соединения, болтовые. Можно потом подгонять аналитическое решение, если получится) Конечно можно эти все узлы вписать в общую расчётную схему, замоделив их пластинчатыми КЭ с объёмниками в нужных местах, но выбирать тогда программный комплекс, где не нужно с сетками вручную играться с заданием контактов и преднатяжений и в котором есть параметризация для оперативности внесения требуемых изменений.
Для первого приближения сойдут общие рекомендации . далее математическое моделирование . задать её в общую расчетную схему . потом обратно в идею с уточненными граничными условиям. потом подгонять аналитическое решение . Конечно можно эти все узлы вписать в общую расчётную схему, замоделив их пластинчатыми КЭ с объёмниками в нужных местах,
Это все выше моих возможностей. Наверное в этой жизни мне даже близко к этому не подойти.
Хотелось бы простых решений.
| 431. При расчете узловых фасонных листов на прочность (проверка па выкалывание) расчетные сопротивления материала фасонного листа принимаются: а) для частей разреза, направленных нормально к оси прикрепляемого стержня, — R0 б) для частей разреза, направленных наклонно к оси прикрепляемого стержня, — 0,75 R0. Здесь R0 — основное расчетное сопротивление. При указанных расчетах фасонных листов вводятся коэффициенты условий работы m2 = 0,9. |
Что странно: наклонно и ненаклонно меняются ступенчато (90 градусов - ненаклонно, 89,99 - наклонно). По этой логике все сечения следует принимать наклонными, чтобы минимальную несущую способность найти.
В СП 35 по-другому: . Тут всё логично, а так же присутствует преемственность с СН 200-62: при альфа=90 гр. и альфа=0 гр. результат отличается ровно в 0,75 раз.
В буржуйских нормах есть расчёт на выкол фасонок при проверке болтовых соединений.
Offtop: Многие знания рождают многие печали. Ни один, уважающий себя металлист, не будет считать фасонку на срез.
Не, ну можно, конечно, проверить по всяким экзотичным формулам. Обычно толщина фасонки принимается конструктивно.
__________________
Советов у меня лучше не просить. Потому что чувство юмора у меня развито сильнее чувства жалости.
Бахил, почему по серии в фермах и парных уголков из С345, фасонка из С255? Такое хотелось бы проверить.
Вон в соседней ветке из СП (думаю со временем перекачует и в другие выпуски в новых ревизиях) выдержка как считать в сегодняшних реалиях или как уже не принимать конструктивно, выискивать в старых книгах аналитическое решение и прочие типовики:
9.3 Особенности конечно-элементного моделирования
9.3.1 Построение конечно-элементной модели зависит от типа решаемой задачи:
1) Определение общего напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций
моста в соответствии с требованиями предельных состояний по несущей способности и
эксплуатационным качествам.
2) Определение НДС в отдельных точках, конструктивных элементов или узлов мостов
для выполнения детальных и уточненных проверок, например, на усталость, местную
устойчивость, искажение форм поперечных сечений конструктивных элементов,
развитие пластических деформаций в локальных зонах с концентрацией напряжений,
для оценки работы соединительных элементов (сварных швов, болтов, заклепок и т.д.),
особенностей НДС в опорных узлах и т.п.
9.3.2 При решении задач первого типа требуется построение пространственной расчетной
схемы, включающей, по возможности, все основные и вспомогательные конструктивные
элементы моста – ригели, колонны, настилы проезжей части, связи и т.д. Таких
конструктивных элементов может быть большое количество. В этом случае при конечно
элементном моделировании рационально использование стержневых конечных элементов с
жестким, шарнирным, либо упругоподатливым соединением между собой.
9.3.3 При решении задач второго типа требуется детальное геометрическое построение
конструктивных и узловых элементов. В этом случае конечно элементное моделирование
необходимо выполнять с применением объемных, оболочечных, плоских, мембранных и
других специализированных конечных элементов. При этом возможно рассмотрение
отдельного конструктивного элемента, узла, либо фрагмента с граничными условиями,
полученными из решения соответствующей задачи первого типа. Вырезка фрагмента
осуществляется сечениями, отстоящими от расчетной точки (например, центра
конструктивного узла) на расстоянии не менее 5-ти высот сечения разрезаемого стержневого
элемента.
Затем решается соответствующая локальная задача для вырезанного конструктивного
фрагмента. При корректном моделировании и условии линейного роста внутренних усилий в
конструкции по границам фрагмента результаты решения локальной задачи 2-го типа не
будут противоречить решению соответствующей задачи 1-го типа.
9.3.4 Для ЛМТК (легкие металлические тонкостенные конструкции) такое соответствие
может нарушаться. В этом случае необходимо, для расчетного конструктивного элемента,
определить предельные несущие способности по методикам задач 1-го и 2-го типа,
вычислить корректирующий коэффициент, представляющий собой отношение 2-го
результата к 1-му, и скорректировать общую несущую способность всего сооружения путем
умножения на этот коэффициент.
Примечание. Допускается, вместо вырезки фрагмента, встраивание его непосредственно в более простую
стержневую конечно элементную модель всего сооружения с помощью жестких конечных элементов.
Всё уже украдено посчитано до нас. Смело пользуйтесь таблицами толщин в зависимости от усилий. Размер же фасонок определяется длиной сварного шва. Для общего развития можно ещё почитать в книге К.К. Муханова "Металлические конструкции" (1978) страницы 332-339. Использовать же программы - это из пушки по микробам .
Решений на самом деле два:
1. Если несущую способность фасонки определять по расчетному сопротивлению как простое деление силы на площадь по невыгодному сечению - это уже даст весьма нормальный запас по реальной несущей способности, так как фасонка будет рваться по пределу прочности (для углеродистой стали почти в 2 раза больше). Для реального проектирования ИМХО более ничего не надо. Требуемая площадь фасонки обычно обеспечивается автоматически, так как когда мы считаем швы крепления фасонки на отрыв - автоматически площадь фасонки оказывается выше требуемой (швы обычно менее прочны, чем основной материал фасонки).
2. Можно извратится и посчитать фасонку "по науке". Если по науке и по простому, то тогда нужно ограничить зону работы фасонки упругой областью и определить для всей площади фасонки поля максимальных касательных напряжений (tmax).
Это поле можно проанализировать с использованием условия прочности Треска (или Губера-Мизеса-Генки или т.д.).
Условие прочности Треска
|tmax|=(|sigma3-sigma1|)/2 должно быть меньше, чем Rs/2.
Rs - предел текучести при одноосном растяжении (можно взять расчетное сопротивление стали).
Сюда нужно еще дать запасик и нормально будет.
P.S. При моделировании нагрузки на фасонку следует избегать концентраторов напряжений, распределяя нагрузку равномерно по некоторой площади фасонки (не сосредоточенными силами). Концентраторы будут искажать картину, в реальности они будут нивелированы за счет пластической работы стали.
фасонка
ФАСОНКА и, ж. façon f . 1. Фасонно-сталелитейный цех. РРП 1953. Лишь выбирай, где кормиться <на заводе>: в "чугунке", в "сталефасонке" или в своем цехе. Б. Екимов Наш стар. дом. // НМ 1997 7 16.
2. Фасонный лист, фасонка, лист металла, имеющий очертание, требуемое для соединения нескольких элементов металлической конструкции. Веденисов 1946. Рыбка, металлическая фасонка, имеющая форму вытянутого параллелограмма со срезанными углами по длинной диагонали. Веденисов 1946 441. Накладка, косынка, фасонка. Сл. 1948 340. Фасонка металлическая пластинка той или иной формы, конструктивно соединяющая несущие элементы металлической конструкции (например стержни в узлах фермы). Лессельрот. - Я говорю Кормилициной: "Сходи-ка послушай, где снаряды ложатся". Она пошла. Идет "Хозяин! За фасонкой <падают снаряды>. Блокадная кн. || Формочка для макания технической резины. Сл. 1948.
Смотреть что такое "фасонка" в других словарях:
Фасонка — на стальных конструкций … Википедия
фасонка — Деталь металлической фермы в виде небольшой пластинки из листового металла, служащая для крепления в узле стержней решётки и пояса [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительные конструкции… … Справочник технического переводчика
фасонка (в конструкциях опоры ВЛ) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN gusset plate … Справочник технического переводчика
ФАСОНКА — деталь металлической фермы в виде небольшой пластинки из листового металла, служащая для крепления в узле стержней решётки и пояса (Болгарский язык; Български) възлова плоча; ъгълник (Чешский язык; Čeština) styčníkový plech (Немецкий язык;… … Строительный словарь
фасонка — (гер.) направа во која се става електрична светилка … Macedonian dictionary
"РЫБКА" — фасонка, имеющая форму вытянутого параллелограма со срезанными углами по длинной диагонали. Р. служит в качестве накладки для перекрытия стыков уголков, а также для соединения между собой над поперечной балкой верхних поясов продоль … Технический железнодорожный словарь
ФАСОННЫЙ ЛИСТ — фасонка, лист металла, имеющий очертание, требуемое для данного соединения. Узловые Ф. л. (узловые фасонки) ставятся в узлах сквозных главных ферм для уширения поясов с целью увеличения фронта прикрепления элементов решетки ферм. Ветровые Ф. л.… … Технический железнодорожный словарь
Фасонолитейная (платформа) — Координаты: 53°19′24″ с. ш. 34°16′20″ в. д. / 53.323333° с. ш. 34.272222° в. д. … Википедия
Косынка — может означать: Косынка головной убор Косынка пасьянс Косынка (в технике) кусок металлического листа косой формы (трапеции, треугольника). См. также: фасонка … Википедия
Фасонолитейная — Платформа Фасонолитейная Смоленско Брянское Московская железная дорога Дата открытия 1952[1] Количество платформ 2 … Википедия
Заметки инженера-строителя
Блог проектировщика
Фасонка (Фасонный лист) - лист металла, имеющий очертание, требуемое для соединения нескольких элементов металлической конструкции.
Фасонка — деталь фермы в виде металлической пластинки, служащая для крепления в узле стержней решетки и пояса.
Очертание фасонок определяется системой фермы, числом примыкающих стержней, очертанием пояса, условиями размещения сварных швов и их длиной, прикрепляющих стержни решётки фермы или высокопрочных болтов, с учетом зазоров между сопрягаемыми элементами 40-50 мм.
В то же время, необходимо стремиться к простейшим очертаниям фасонок, чтобы упростить их изготовление, стремясь к наименьшему числу резов при вырезке фасонок из листа, уменьшить обрезки и придать ферме более конструктивный, спокойный вид; выкружек и особенно входящих углов следует избегать.
Если пояс не имеет перегиба, и решетка треугольная, то наилучшим очертанием фасонки, к которому всегда нужно стремиться, является простая прямоугольная форма.
Если стремление сохранить прямоугольное очертание фасонки потребует слишком много излишнего материала, то можно принять очертание фасонки в виде прямоугольной трапеции. В фермах с раскосной решеткой фасонке следует придавать очертание прямоугольной трапеции. Такие фасонки вырезают из листа с минимальным числом обрезков и при наименьшей протяженности резов. Так как в ферме число одинаковых фасонок почти всегда четное (вследствие симметрии большинства ферм), то две фасонки трапецоидального очертания вырезаются из листа одним косым срезом, и в этом случае, тоже обрезков металла не получается.
Косой срез фасонки должен иметь такой уклон, чтобы к стержню фасонка подходила под углом не менее 15-20 градусов во избежание перенапряжения материала у прикрепления стержня. (Для плавной передачи усилия от стержней решетки на пояс фасонку выпускают за стойку под углом не менее 15 градусов).
При отсутствии перегиба пояса в раскосной решетке желательно трапецеидальное или параллелограммное очертание фасонки, получаемое оттягиванием её несколько за стойку под углом в 30 градусов.
Не допускается проектировать фасонки несимметричными относительно оси усилия, так как в этом случае появляются местные изгибающие моменты.
С целью обеспечения прочности соединения – должны иметь размеры сечения, обеспечивающие равнопрочность с сечением стержневых элементов (Площадь стыковых элементов должна быть не меньше площади стыкуемых элементов) (Фасонкам должны быть приданы такие очертания и размеры, чтобы площадь нетто сечения по любому разврезу удовлетворяла условиям прочности при проверке нормальных и скалывающих напряжений от усилия, переданного до данного разреза прикрепленными к фасонке элементами).
Толщину фасонок выбирают в зависимости от величины действующих усилий и принятой толщины сварных швов.
Толщину фасонки обычно во всех узлах фермы назначают в зависимости от расчетного усилия в сжатом опорном раскосе, так как в этом узле возникает опасность потери устойчивости фасонки на участке между торцом стержня и ребрами жесткости опорного узла.
Толщину фасонок рекомендуется принимать одинаковой во всех узлах фермы. При значительной разнице усилий в стержнях решетки принимают две толщины в пределах отправочного элемента.
Стержни решетки из уголков или из швеллеров рекомендуется приваривать к фасонкам с каждой стороны двумя фланговыми швами и выводом каждого шва на торец на длину не менее 20 мм ( СП 16.13330.2016 п.15.2.3) для снижения концентраций напряжений. Иногда стержни приваривают добавочно и лобовым швом полностью.
Приварку раскосов к фасонке рекомендуется делать лишь фланговыми швами по обушку и перу. Эти швы работают на срез (модуль упругости G), а не на отрыв. Лобовые швы распределяют силовой поток передачи усилия на фасонку более равномерно, однако, их не рекомендуется ставить в тяжелых фермах с крупными профилями и большими сварными швами: после наложения больших сварных швов на поясные уголки и раскосы развиваются большие усадочные напряжения, которые вызывают растяжение в фасонке между уголками, способствующее развитию трещин.
Чтобы уменьшить сварочные напряжения в фасонках, концы стержней решётки не доводят до поясов ( СП 16.13330.2016 п.15.2.3: Расстояние между краями решётки и пояса в узлах сварных ферм с фасонками следует принимать не менее а =(6t-20)мм, но не более 80 мм. Здесь t - толщина фасонки, мм ).
Резку стержней решётки (уголков, швеллеров и т.п.) производят, как правило, нормально к оси; для крупных стержней допускают косую резку с целью уменьшения размеров фасонок.
Если в стержне решетки действует расчетное усилие N, а сечение состоит из двух уголков, то на каждый уголок приходится усилие N1=0,5N. Это усилие должно быть воспринято сварным швами, прикрепляющими уголок к фасонке.
1) прикрепление только фланговыми швами. Требуемые площади швов по перу и обушку уголка распределяются обратнопропорционально их расстояниям до оси стержня.
2) прикрепление лобовыми и фланговыми швами (в этом случае определяют усилие, воспринимаемое лобовым швом, а оставшаяся часть усилия распределяется между фланговыми швами).
К поясу фасонки прикрепляют также фланговыми швами. Прикреплять фасонки к поясным уголкам следует с двух сторон (со стороны обушка и пера), так как в противном случае поясные уголки могут легко отогнуться, например, при транспортировке. Для этого фасонки выпускают за обушки уголков на 10-20 мм. Но не всегда возможно выпустить фасонку за грань пояса, например, при установке по верхнему поясу прогонов, прикрепляемых к уголковым коротышам или при установке кровельных плит. В этом случае либо в фасонке делают вырезы и это место не заваривают, либо, в фермах под легкую нагрузку, фасонку не доводят до обушка уголков на 5. 15 мм и прикрепляют только швами у пера. Желательно при этом производить заварку щели, образующейся между обушками уголков и фасонкой. Этот шов нельзя рассматривать как расчетный, так как трудно обеспечить его хороший провар (шов наплавляется, а не проваривается) и расчетными швами в этом случае являются швы, наложенные у пера.
Прикрепление фасонки к поясу рассчитывается на равнодействующую усилий в элементах решётки, сходящихся в данном узле, стремящуюся сдвинуть фасонку относительно пояса. В частном случае, при отсутствии в узле перпендикулярно поясу внешней нагрузки это усилие равно разности усилий в примыкающих к узлу панелей пояса: Nф=N2-N1.
Если к узлу приложена сосредоточенная нагрузка P, то швы, прикрепляющие фасонку к поясу, воспринимают равнодействующее усилие от давления нагрузки P и разности усилий в смежных прогонах.
Усилие Nф приложено в центре узла по направлению оси пояса. Если фасонка не выпущена за грань пояса, это усилие будет вызывать в швах, расположенных у пера поясных уголков не только срез по их длине, но также изгиб, вызванный моментом M=Nф е. Обычно нормальные напряжения от изгиба невелики, и потому проверку шва производят только на срез при уменьшенном расчетном сопротивлении шва (примерно на 20-25%).
В этом случае Nф=N2-N1=0, прикрепление стойки к фасонки и фасонки к поясу рассчитывают на усилие в стойке N=Nc.
3) В узле устраивается стык, заводской или монтажный. В этом случае необходимо полностью перекрыть стык специальными накладками, не включая, как правило, в работу стыка фасонку. Можно фасонку включить в работу стыка, если продолжить её за узел.
Опорный узел легких ферм при свободном опирании их на нижележащую конструкцию состоит из опорной плиты, стойки и фасонки.
Давление фермы на опорную плиту передается через фасонку и опорную стойку, образующие жесткую опору крестового сечения. Оси пояса и опорного раскоса центрируют на ось опорной стойки; таким образом, опорная реакция фермы проходит через центр жесткого креста.
Слабая напряженность краев фасонок позволяет устраивать в них выкружки, которые снижают концентрацию напряжений в местах примыкания раскосов. Устройство выкружек особенно полезно в сварных узлах при работе конструкции на динамические воздействия.
Из СП 16.13330.2016: 15.2.4 В узлах ферм с поясами из тавров, двутавров и одиночных уголков крепления фасонок к полкам поясов встык следует осуществлять с проваром на всю толщину фасонки. В конструкциях группы 1, а также эксплуатируемых в районах при расчётных температурах ниже минус 45 °С примыкание узловых фасонок к поясам следует выполнять согласно приложению К(таблица К.1, позиция 7).
Использованы материалы вышеуказанных книг, а также материалы книги "Курс металлических конструкций". М., Стройиздат Наркомстроя, 1940. Авт.: Н.С. Стрелецкий
1 комментарий:
Фасонка — деталь в виде небольшой пластинки из листового металла, служащая для крепления различных металлических конструкций, например, в узле стержней решётки и пояса фермы.
Содержание
Наиболее простая фасонка выполняется в форме прямоугольника или трапеции. Может использоваться при креплении балок из двутавров, швеллеров, уголков и других профилей к другим балкам или колоннам.
Фасонка выполненная в форме вытянутого параллелограмма со срезанными углами по длинной диагонали называется «рыбка» [1] . Такая фасонка обычно применяется при креплении между собой диагональных продольных балок.
При проектировании металлоконструкций из круглых труб, фасонка для крепления поперечных балок может выполняться в форме сектора круга.
Толщины
В зависимости от усилий в стержнях толщина фасонки может лежать в пределах от 6 до 20 мм [2] . В редких случаях толщина может быть более 20 мм.
| Максимальное усилие, в стержнях решетки, кН | До 150 | 160-250 | 260-400 | 410-600 | 610-1000 | 1010-1400 | 1410-1800 | Более 1800 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Толщина фасонки, мм | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
Особенности конструирования
Фасонки ферм конструируют в зависимости от расположения и размеров сварных швов. Высоту фасонки рекомендуется принимать в соответствии со стандартным размером ширины листа. Стержни решётки приваривают к фасонке фланговыми швами, которые выводят на 20 мм за торец уголка.
Для уменьшения сварочных напряжений между сварными швами решётки и поясов фермы выдерживают расстояние равное — толщина фасонки. Расстояние между сварными швами решётки не менее 50 мм. Разница в толщинах фасонок между двумя соседними узлами не должна быть более 2 мм (в отдельных случаях — 4 мм). Например толщины опорных фасонок могут быть больше промежуточных.
Примечания
- Строительство
- Архитектура (искусство и наука)
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
фасонка — и, ж. façon f. 1. Фасонно сталелитейный цех. РРП 1953. Лишь выбирай, где кормиться <на заводе>: в чугунке , в сталефасонке или в своем цехе. Б. Екимов Наш стар. дом. // НМ 1997 7 16. 2. Фасонный лист, фасонка, лист металла, имеющий… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Расчет фасонок и конструирование узлов ферм.
Читайте также: