[Plantilla de vigas de techo estilo Fink]Vigas de techo estilo Fink
1. Información de diseño
La longitud total de un determinado taller es de aproximadamente 60 metros, con una luz de 15 m. El taller está equipado con dos grúas de trabajo intermedio de 30 toneladas. No hay medios corrosivos en el taller. El taller es un edificio industrial cerrado de un solo tramo y de doble pendiente con una armadura de techo de acero triangular estilo Finke. La pendiente del techo es de 1:3, el espacio entre las armaduras del techo es de 6 m, la elevación de la cuerda inferior de la armadura del techo es de 9 m, sus dos extremos están articulados sobre columnas de concreto reforzado, el tamaño de la sección transversal de la columna superior es de 400 mm × 400 mm y la resistencia del concreto El grado es C30. El techo adopta paneles de acero perfilados de colores más un techo con capa aislante, correas en forma de C y el espacio entre correas es de 1,2 a 2,6 metros. El coeficiente de importancia de la estructura es γ=1,0 y el valor estándar de la carga muerta del techo es 2,0 KN/㎡. La carga viva del techo es de 0,45 KN/㎡, lo que no tiene en cuenta la carga de polvo, la carga del viento o la distribución desigual de la nieve en toda la carga. Las armaduras del techo están hechas de Q235B y las varillas de soldadura están hechas del tipo E43.
2. Forma de la armadura del techo y dimensiones geométricas
La forma de la armadura del techo y las dimensiones geométricas son como se muestran en la figura. Las correas se apoyan en los nodos de cuerda superiores de la armadura del techo. El ángulo de pendiente de la armadura del techo es α=arctan?=18.435? La distancia de la correa es 2.582 m.
Figura 1 Forma de la armadura del techo y dimensiones geométricas
3. Disposición de los soportes
Los soportes horizontales horizontales superior e inferior se colocan entre las mismas columnas en ambos extremos y el medio del edificio de la fábrica, y coloque soportes verticales en el medio de los tramos de las armaduras del techo de los tramos correspondientes, coloque una varilla delgada rígida de longitud completa en el medio de los tramos de cuerda superiores de las armaduras del techo en los tramos restantes, y coloque una varilla delgada, flexible y de longitud completa en el medio de los tramos inferiores de la cuerda. Coloque soportes horizontales longitudinales en ambos extremos del cordón inferior. La disposición de soporte se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Disposición de arriostramiento
4. Disposición de correas
Las correas se colocan en cada nodo de la cuerda superior de la armadura del techo, con una separación de 2.582 m . Dado que el espacio entre las armaduras del techo es de 6,0 m, se instala una barra de unión recta en el medio del tramo de correas. Instale tirantes diagonales y tirantes en la cumbrera y los aleros respectivamente.
5. Valor estándar de carga
Valor estándar de carga muerta del nodo del cordón superior P1=2×2.582×6×3/√10=29.6KN Valor estándar de carga de nieve de nodo de cuerda superior P2=0.45× 2.582×6×3/√10=6.7KN
La carga muerta transmitida desde las correas al nodo de cuerda superior de la armadura del techo se muestra en la Figura 3
Figura 3 La carga muerta del nodo del cordón superior
La carga de nieve transmitida desde las correas a los nodos del cordón superior de la armadura del techo se muestra en la Figura 4
Figura 4 Carga de nieve en los nodos de la cuerda superior
6. Combinación de fuerzas internas
La combinación de fuerzas internas se muestra en la tabla - 1
8. Diseño de nodos
8.1 Cálculo del tamaño de soldadura de la varilla
La distancia Z0' entre la parte posterior del ángulo de acero de cada varilla de la armadura del techo se muestra en la Figura 4, Z0' en la tabla es la distancia desde la línea central de la varilla hasta la parte posterior del ángulo de acero
8.3 Diseño de nodos 8.3.1 Nodo de soporte
Figura 5 Nodo de soporte "1" (1) Cordón superior Cálculo de la conexión del nodo de la varilla A. Cálculo de la placa inferior del soporte
Fuerza de reacción del soporte R=4P= 4*29,6KN= 118,4KN
Supongamos que a y b miden 240 mm, entonces a1 =√2*120=169cm, b1=a1/2=84.5cm Diámetro del orificio de anclaje d=50mm A0=5256.6mm2
Área de soporte de presión de la placa base A=240*240-5256.6 =52343.4mm2 Debajo de la placa base La tensión q=R/An=52343.4mm2=2.32
El espesor del soporte t=√6M/f=√6*3975.69/204.25=10.81, tome un refuerzo de 16 mm para el cálculo
Se considera que el espesor del refuerzo es el mismo que el espesor del nodo.
Cálculo de la soldadura de conexión entre el refuerzo y la cartela: suponga que un refuerzo soporta una cuarta parte de la fuerza de reacción del soporte de la armadura del techo, es decir,
?×118,4=29,6KN
By La fórmula de tensión de la soldadura es 2×O.7×h
= (29.6×108/2×0.7x5x117)?+(6×15932.8×108/2×0.7×1.22 ×5×117? )7?)? =96.8
V
f×lw
+ (
2
6M
2×O.7×βfhf×lw?
)?
B. Soldadura de conexión de la placa inferior de soporte
Supuesto La costura de soldadura transmite toda la fuerza de reacción del soporte R = 118,4 KN Suponiendo la costura de soldadura
, la longitud de la costura de soldadura de conexión de la placa inferior de soporte es:
∑lw=2×(240-2hf )+4×(120-5-10-2hf) =804mm Obtenido de la fórmula, Obtenido de la fórmula,
τf=R/0.7βfhfΣlw= 118.4×108/0.7×1.22×8×804=113.02 mm
C. La soldadura de conexión entre el cordón superior y la cartela
La soldadura de conexión entre el cordón superior y la Placa de refuerzo: La placa de refuerzo y la parte posterior de la extremidad de acero del ángulo de cuerda superior están conectadas mediante una soldadura de ranura, suponiendo que la soldadura de ranura solo soporta la carga concentrada del techo P = 29,6 KN. La placa de refuerzo y la extremidad de acero de ángulo de cuerda superior. Las puntas están conectadas mediante una soldadura de filete de doble cara, que soporta la diferencia de fuerza interna de la cuerda superior.
es el espesor de la placa de refuerzo
p>3
. Ranura del nodo 1
, donde
2
viene dada por la fórmula σf=pcosα/2×0.7hf1lw=91.79×10/(2-0.7 ×5× 490)=17.58mm
160=152N/mm2
τf=psinα/2×0.7hf1lw=36.71×103/(2×0.7×5×490)= 9.26mm2
2σf βf
+τ?f= 1.22+9.26?=17.13N/mm?
17.58 Se puede observar que las soldaduras de tapón generalmente son No se controla y sólo es necesario comprobar las soldaduras afiladas.
Tamaño del filete de la costura de soldadura de la punta de la extremidad de acero en ángulo
, longitud calculada
Lw=500-2hf=490 mm
2σ βf
f
2×0,7×5×490
==
2×0,7×5×490
=102.48N/mm?
+τ?f= 1.22+102.48?=138.27N/mm?
83.16 Se puede observar que la soldadura de la punta de la extremidad cumple con los requisitos.
(2) Cálculo de la cartela entre cordones superiores
Para facilitar la colocación de los paneles de cubierta en los nudos de los cordones superiores, el borde superior de la cartela se retrae 10 mm. desde la parte posterior de la extremidad y se utilizan soldaduras de tapón. Presione 2 Cálculos de soldadura de filete.
Para el nodo de cuerda superior "2"
A. La soldadura de conexión entre la parte posterior de la rama de cuerda superior y la cartela
La cartela y la cartela superior La parte posterior de la extremidad de acero del ángulo de cuerda está soldada por tapón. Conexión de costura, suponiendo que la soldadura por tapón solo soporta la carga concentrada del techo P = 29,6 KN. La placa de refuerzo y la punta de la extremidad de acero del ángulo de la cuerda superior están conectadas mediante soldaduras de filete de doble cara, que soportan la diferencia de fuerza interna de la cuerda superior, donde es el espesor de la placa de refuerzo.
lw=110-2hf=110-2x5=100mm De la fórmula σf=2×0.7h σf=2×0.7h
Pcosα
f1lw
p>.
Soldadura de ranura hf1=0.5t1=5mm en el nodo 2,,
=
29.6×cos18.4352×0.7×100×5
2
p>Psinα
f1lw
=
29.6×sin18.4352×0.7×100×5
2
p>Se puede observar que las soldaduras de tapón generalmente no están controladas.
B. La soldadura de conexión entre la punta de la rama de la cuerda superior y la placa de refuerzo
El tamaño de filete de la soldadura de filete es hf2=5 mm y la longitud calculada es lw=500- 2hf=110-2x5= 100mm
2σ βf
f
2×0.7×5×100
==
2× 0,7×5×100
=42,29N/mm?
+τ?f=
164.911.22
+42,29? =141,63N/mm?
Se puede observar que la soldadura de la punta de la extremidad cumple con los requisitos.
Para otros nodos de cuerda superiores, dado que el tamaño de la cartela no es menor que el del nodo "1", y la fuerza concentrada del nodo y la diferencia de fuerza axial interna de la barra de cuerda son iguales, los otros nodos de la cuerda superior solo necesitan estar en la parte posterior de las extremidades y entre las extremidades de la varilla de la cuerda superior se puede soldar completamente.
(3) Nodo del cordón inferior “5”
Figura 7 Nodo del cordón inferior “5” A. La soldadura de conexión entre la barra del cordón inferior y la cartela
Cordón inferior y nodo La longitud de la costura de soldadura que conecta las placas es de 180 mm, hf1 = 0,5 t1 = 5 mm, y la diferencia de fuerza interna N = 44,97 KN La tensión de la costura de soldadura en la parte posterior de la extremidad donde se aplica la fuerza. ¿Cuál es mayor es τ
f
=2×0.7×5×170=2×0.7×5×170=26.41N/mm?＜ffw
N
44,9×0,7 ×103
Por tanto, se puede soldar totalmente según la estructura.
Dado que las dimensiones de las cartelas de otros nodos del cordón inferior no son menores que las de las cartelas "5", las diferencias de fuerza interna en la fuerza axial de la barra del cordón a la que están sometidos son todas iguales, por lo que los nodos de cuerda superiores restantes solo necesitan estar en la barra de cuerda superior. La parte posterior de las extremidades y entre las extremidades se pueden soldar por completo.
(3) Nodo de empalme del cordón superior “5”
Figura 8 Nodo del cordón superior “5”
A. La soldadura de conexión entre la parte superior del cordón hacia atrás y la placa de refuerzo
La soldadura de conexión entre la barra de cuerda superior y la placa de refuerzo: La placa de refuerzo y la parte posterior de la parte de acero del ángulo de cuerda superior están conectadas mediante soldaduras de tapón. Se supone que las soldaduras de tapón solo soportan. la carga concentrada del techo P=29,6KN. La soldadura de tapón del nodo 5 hf1=0.5t1=5mm, donde es el espesor de la placa del nodo. lw=285-2hf=285-2×5=275mm De la fórmula σf=2×0.7h
Pcosα
f1lw
=
29.6×cos18.4352×0.7×275×5
2
σf=2×0.7h
Psinα
f1lw
=
29.6×sin18.4352×0.7×275×5
2σ viene dado por la fórmula,
βf
14,58
+τ?f= 1,22+4,8?=12,89N/mm?
Se puede observar que las soldaduras de tapón generalmente no están controladas.
B. La soldadura de conexión entre la punta de la extremidad de la cuerda superior y la placa de refuerzo
El tamaño de filete de la soldadura de filete de la punta de la extremidad es hf2=5 mm y la longitud calculada es lw= 220-2hf=220- 2x5=210mm
La soldadura de conexión entre el cordón superior y la cartela se calcula en base a la soldadura entre los miembros que soportan el 15% de la fuerza interna del cordón superior.
La diferencia de fuerza interna N=282,88×15%=42,43KN, la excentricidad M=Ne, e=65mm, luego se obtiene de la fórmula, σf= τ
2σf βf
f6M2×0.7× 5×210?
N
=
6×42.43×108×652×0.7×5×210242.43×108
= 53,6N/mm?
=2×0,7×5×210=2×0,7×5×210=28,86N/mm?
53,6
+ τ?f= 1.22 +28.86?=52.57N/mm?
Se puede observar que la soldadura de la punta de la extremidad cumple con los requisitos.
C. Cálculo de la varilla de empalme de la cuerda superior
l'w=4×0.7×h
N
fff
hf=138.4mm
Tome 140 mm. Entonces la longitud del ángulo de acero es L=140×2+110=300 mm. Teniendo en cuenta la rigidez del nudo de empalme, la longitud del acero del ángulo de empalme es de 600 mm.
Para acercar el acero del ángulo empalmado y la varilla del cordón para soldar, es necesario palear las esquinas del acero del ángulo empalmado y cortar la rama vertical Δ= t+hf+5=18 mm, t es el espesor del acero del ángulo empalmado. La sección debilitada del acero del ángulo empalmado se compensa con la placa de refuerzo.
(5) Cálculo de estabilidad de las cartelas bajo la acción de barras de alma oblicuas
Para placas de cartela conectadas por barras de alma verticales, seleccione la cartela No. 3 bajo la acción de 3- 4 barras para realizar cálculos.
Figura 9: valor de c en el cálculo de estabilidad del nodo =
tc
208
=2.5
235fy
=15 no requiere cálculo estable.
Entre ellos, c es la distancia neta desde el punto medio de la superficie extrema de las ramas de conexión 3-4 de la varilla de alma comprimida hasta la cuerda a lo largo del eje de la varilla de alma.
Dado que el valor c del elemento de alma oblicua en la cartela n.° 3 es el mayor y los valores t son todos iguales, no es necesario calcular la estabilidad de otras cartelas.
9 Cálculo del llenado del tablero
Nota.