Основы расчета сварных конструкций. Курсовая работа расчет и проектирование сварных ферм

Задача создания оригинальных машин или механизмов, предназначенных для выполнения каких-либо новых функций или известных функций, но новым способом, в практике проектирования встречается довольно редко. В большинстве случаев создаваемая конструкция представляет собой итог работы проектировщиков нескольких поколений. Тем не менее всякое вновь проектируемое изделие имеет элемент оригинальности. Разнообразие назначений, форм и размеров сварных конструкций, а также прогресс техники и технологии не позволяют конструктору просто повторять готовые решения. Поэтому проектирование - творческая задача, не исключающая разумной конструктивной преемственности. Оптимальными являются такие конструктивные формы, которые отвечают служебному назначению изделия, обеспечивают надеж­ную работу в пределах заданного ресурса, позволяют изготовить изделие при минимальных затратах материалов, труда и времени. Эти признаки определяют понятие технологичности конструкции. Кроме того, необходимо, чтобы конструкция отвечала требованиям технической эстетики. Эти требования должны соблюдаться на всех стадиях проектирования конструкции и в процессе ее изготовления.

На этапе эскизного проектирования выявляют принципиальную возможность обеспечения заданных служебных свойств изделия при различных вариантах конструктивного оформления и оце­нивают их технологическую целесообразность.

Генеральное конструктивное оформление обычно предопределяется предшествующим опытом создания изделий данного типа. Напротив, выбор формы и размеров отдельных элементов конструкции определяется параметрами и особенностями данной проектируемой машины. При проектировании этих элементов одновременно с выбором материала и метода получения заготовок конструктор назначает расположение сварных соединений, их тип и способ сварки. Таким образом, основные вопросы технологичности сварных конструкций решаются уже на первом этапе проектирования путем умелого использования богатых возможностей компоновки из отдельных заготовок и применения наиболее прогрессивных приемов изготовления с помощью сварки.

Технолог не в состоянии эффективно использовать передовую технологию там, где конструкция разработана без учета технологичности. Поэтому на всех стадиях проектирования сварной конструкции при отработке технологичности конструктивных решений обязательно участие технологов-сварщиков, которое обеспечивается как через технологические отделы конструкторских бюро, так и путем согласования с отделом главного сварщика.

На стадии технического проекта конструкции всех основных узлов и наиболее трудоемких деталей обычно разрабатывают в нескольких вариантах, которые затем сравнивают по их технологичности и надежности в эксплуатации. В случае необходимости при этом производят расчеты трудоемкости изготовления, металлоемкости и других показателей. Не всегда удается изыскать вариант, существенно превосходящий все другие. Тогда выбор производят на основании того показателя, который в данном случае является решающим.

На этапе рабочего проектирования производят детальную технологическую проработку принятого варианта конструкции. В первую очередь прорабатывают чертежи и технические условия на крупные заготовки, в особенности поставляемые извне, затем чертежи всех основных узлов и деталей и технические условия на их изготовление, сборку, монтаж и испытания. Рабочие чертежи направляют в отдел главного сварщика. Здесь при разработке рабочей технологии спроектированной конструкции выявляют недостатки, связанные в основном с выбором материалов (по их свариваемости), видов заготовок, размеров швов и характера подготовки кромок, припусков на механическую обработку, допусков формы и размеров, методов контрольных операций. Необходимые изменения по согласованию с конструктором вносят в чертежи и технологическую документацию до запуска изделия в производство. В ряде случаев при создании принципиально новых типов сварных конструкций, а также при освоении новых материалов или сварочных процессов к решению наиболее сложных вопросов привлекают научно-исследовательские организации.

На стадии проектирования работа по улучшению технологичности обычно проводится в основном по трем направлениям.

1. Экономия металла. Поиск наилучших конструктивных форм, возможно более точный учет характера и значений действующих нагрузок, применение уточненных методов расчета позволяют конструктору экономить металл, устраняя излишний запас прочности, уменьшая массу металла, слабо участвующего в работе. Целесообразно вместо пространственных решетчатых конструкций использовать оболочковые; требования высокой жесткости удовлетворять, применяя гнутые или гофрированные тонколистовые, а также сотовые элементы; при работе на продольную устойчивость использовать трубчатые элементы. Выбор металла открывает большие возможности снижения массы изделия. Наибольшая экономия металла может быть получена при использовании прочных и высокопрочных сталей и сплавов с высокой удельной прочностью (алюминиевых, титановых). Снижению массы изделия способствует также применение более прочных холоднокатаных элементов вместо горячекатаных. Повышение прочности, а следовательно, и снижение массы изделия достигается термообработкой. Однако повышение прочности металла нередко сопровождается ухудшением его свариваемости или снижением сопротивления разрушению. Поэтому экономия металла за счет повышения его прочности целесообразна только при учете этих факторов. Большие перспективы имеет применение композиционных материалов, например двухслойных сталей.

2. Снижение трудоемкости изготовления. В этом плане важным является выбор размеров и метода получения заготовок, а также приемов их сварки. При проработке конструктивной схемы и ориентировочном подсчете размеров сечений еще не имеет существенного значения, будет ли конструкция монолитной или сварной. Вопросы, непосредственно связанные со сваркой, возникают при членении изделия на отдельные заготовки. Намечая расположение сварных соединений, проектировщик не только задает форму и размеры отдельных заготовок, в значительной степени предопределяет решение ряда конструктивных и технологических вопросов, таких, как методы получения заготовок, типы соединений, приемы сварки и т.д. Поэтому выбор варианта расчленения весьма важен с точки зрения его влияния на технологичность конструкции.

При проектировании уникальных изделий большого размера и массы членение нередко является единственно возможным решением задачи, так как изготовить их целиком не позволяет недостаточная мощность существующего оборудования. При членении сложных деталей желательно сочетать простоту форм отдельных заготовок с рациональным расположением сварных соединений. Так, например, цельнолитую сложную стальную отливку большого размера приходится формовать в полу цеха с большими затратами ручного труда. Переход к сварному варианту из небольших простых литых заготовок позволяет применить машинную формовку и значительно сократить трудоемкость.

Нередко условия нагружения различных частей сварной конструкции различаются весьма заметно. В этом случае целесообразно выбирать материалы и методы получения заготовок с учетом различия требований к механическим свойствам отдельных частей.

При выборе метода сварки конструктор должен учесть свариваемость металла заготовок, назначить тип соединениями обеспечить удобство выполнения сборочно-сварочных операций. Доставка крупных сварных изделий к месту эксплуатации целиком нередко оказывается невозможной или нецелесообразной. В этом случае часть сварочных операций выполняют при монтаже. Подход к выбору метода сварки и конструктивному оформлению соединений для заводской и монтажной сварки может быть различным. Поэтому размеры элементов и места расположения монтажных швов назначают одновременно с выбором метода сварки. Выбор метода сварки обычно включает назначение типа сварного соединения, приемов его выполнения и применяемого присадочного металла, а также термообработки, если это необходимо. Эти данные предопределяют механические свойства сварного соединения и значения допускаемого напряжения, что необходимо для выполнения расчетов на прочность.

На стадии рабочего проектирования конструктивное оформление сварных соединений прорабатывается более детально. На чертежах указываются характер обработки кромок, допуски на размер с учетом припусков на последующую механическую обработку узла или изделия.

Вопросы точности и стабильности размеров конструкции, конечно, не исчерпываются выбором метода сварки. Существенным является учет сварочных деформаций и напряжений, назначение технологических мероприятий по их предотвращению и устранению. Этот круг вопросов решают на стадии рабочего проектирования как с целью обоснования значений допусков и припусков, так и с точки зрения целесообразности проведения термообработки. Многие весьма ответственные изделия вполне надежно работают после сварки без какой-либо термической обработки. С другой стороны, применение термообработки нередко заметно улучшает механические свойства и структуру сварных соединений, способствуя повышению их работоспособности. Неоправданное назначение операции термообработки может существенно увеличить трудоемкость изготовления изделия, в особенности в условиях серийного производства. Проводить послесварочную термообработку или отказаться от нее - решают, принимая во внимание химический состав металла, метод сварки и присадочный металл, конструктивное оформление соединений и узлов, требования к механическим свойствам, условия эксплуатации и т. д.

3.Экономия времени. Наибольшая экономия времени достигается в условиях непрерывного поточного автоматизированного производства при крупносерийном и массовом выпуске продукции, когда все операции согласованы во времени и выполняются механизмами. Следовательно, при проектировании сварных изделий конструктор должен обеспечить эффективность их изготовления с помощью высокопроизводительных механизмов и автоматических устройств. Однако доля сварных конструкций, изготовляемых в условиях серийного и массового производства, относительно невелика. В мелкосерийном производстве эффективно использовать поточные методы изготовления позволяют типизация и нормализация. Важно осуществить рациональный выбор системы конструкции и размерных ее параметров. Изыскание прогрессивных конструктивных форм и технологий позволяет проектировщику ограничить количество типоразмеров и тем самым увеличить серийность выпускаемых изделий.

Рассмотрим решение этих вопросов на примере стропильных ферм, серийному производству которых препятствует большое число типоразмеров и множество коротких различно ориентированных швов, а также необходимость кантовки под сварку уже собранной фермы. В настоящее время разработана типовая конструкция стропильной фермы из минимального числа деталей (рисунок 5, а). Типоразмеры различаются по размерам сечений элементов при сохранении неизменными длины фермы l=12 м и высоты Л=1,5 м. Компоновки из таких ферм позволяют сооружать перекрытия пролетом более 12 м (рисунок 5, б). Это позволяет увеличить выпуск таких типовых ферм до 400 000 шт. в год, что обеспечивает возможность перехода к их крупносерийному производству. Кроме того, ограниченное число деталей, их легкая сборка, возможность использования точечной контактной сварки, не требующей кантовки фермы, - все это позволяет организовать производство ферм в условиях автоматической поточной линии.

Рисунок 5 – Типовая стропильная ферма (а); возможные способы ее компоновки (б)

В случае, когда увеличить серийность выпуска изделия не удается и изготовление конструкции предполагается в условиях мелкосерийного производства, конструктору следует так подбирать типоразмеры узлов и элементов, чтобы они соответствовали формам и размерам нормализованной технологической оснастки.

Введение

Металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяются во всех отраслях промышленности. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий с сооружений сравнительно малой массы, организовать поточное производство на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке, ускоряя ввод объектов в эксплуатацию.

Задача конструктора состоит в том, чтобы при соблюдении технологических и иных требований к объекту проектирования создать конструктивную схему с подбором параметров элементов и узловых соединений, обеспечивающую простой и надежный путь для передачи силовых потоков. При этом каждый конструктивный элемент, конструкция и сооружение в целом должны удовлетворять комплексу условий: прочности, устойчивости, жесткости, долговечности, ремонтопригодности и многим другим. В сочетании с экономическими ограничениями названные условия трудно реализуемы. Сложность проектирования состоит в том, что база знаний и нормативная база о силовом сопротивлении конструкции построена не на принципах их синтеза, а на принципах поверочных расчетов элементов с фиксированными геометрическими параметрами и идеализированными схемами работы, свойствами материала, условиями загружения.

1. Основные данные для проектирования

Схема технологической площадки

Район строительства: Город Норильск; -38СкПа, (постоянная)0,55кПа, (временная)10

2. Выбор основного сварочного материала

.1 Выбор сталей

Строительная конструкция состоит из нескольких элементов, выберем для каждого элемента свой материал, исходя из температурных параметров для данного района:

Температура наиболее холодной пятидневки в городе Пермь - 38С. Выбираем третью категорию сталей:

а) Настил перекрытия - листовой прокат - статическая нагрузка - группа 3 - Сталь С245.

б) Вспомогательные балки - прокат - статическая нагрузка - группа 3 - Сталь С245.

в) Главная балка - сварная конструкция - статическая нагрузка - группа 2 - Сталь С275.

г) Колонны - сварная конструкция - статическая нагрузка - группа 3 - Сталь С245.

2.2 Выбор сварочных материалов

Рассмотрим 3 способа сварки:

А) Длинномерные швы - автоматическая сварка под слоем флюса (СНиП II-23-81 Таблица 55).

А1) Выберем флюс - АН-60;

А2) Выберем проволоку - Св-08ГА;

Б) Короткие швы - механизированная сварка в среде защитных газов (СНиП II-23-81 Таблица 55).

Б1) Выберем газ - в углекислом газе

Б2) Выберем проволоку - Св-08Г2С;

В) Монтажная площадка - ручная дуговая сварка (Сайт производителя, Судиславский завод сварочных материалов, Чехия, «#"justify">В1) Выберем тип электрода - Э46;

В2) Выберем марку электрода - УОНИ 13/45.

2.3 Оценим свариваемость

Проведем расчеты по:

А) Холодным трещинам:

С_э=С+Mn/6+Si/24+Cr/5+Ni/40+Cu/13+V/14+P/2; (2.1)

А1) Сталь С245:

Сэ=0,22+0,65/6+0,15/24+0,3/5+0,3/40+0,3/13+0,04/2=0,445;

А2) Сталь С275:

Сэ=0,22+0,65/6+0,15/24+0,3/5+0,3/40+0,3/13+0,04/2=0,445.

Исходя из полученных результатов, по холодным трещинам на основании расчетов, можно сказать, что Стали С245 и С275 обладают хорошей свариваемостью, так как у них коэффициент по углероду ниже 0,45, соответственно подогрев не требуется.

Б) Горячим трещинам:

=(C (S+P+Si/24+Ni/100)10^3)/(3Mn+Cr+Mo+V); (2.2)

Б1) Проволока Св-08ГА:=(0,1 (0,025+0,030+0,6/24)10^3)/(3*0,95)=2;

Б2) Проволока Св-08Г2С:=(0,1 (0,025+0,030+0,95/24+0,25/100)10^3)/(3*2,1+0,2)=1,5;

Б3) Электрод Э46:=(0,1 (0,030+0,030+0,3/24)10^3)/(3*0,65)=3,7.

Исходя из полученных результатов по горячим трещинам на основании, можно сказать, что проволоки Св-08ГА, Св-08Г2С и электрод Э46 не обладают склонностью к горячим трещинам, так как HCS<4.

3. Расчет стального настила

Рассмотрим два конструктивных решения балочной клетки при разном шаге балок настила. Примем шаг балок настила кратным длине главной балки и равным 1 м и 1,6 м.

3.1 Расчет плоского настила без ребер жесткости

Отношение пролета настила к его толщине можно определить по приближенной формуле:

n/t_n =4d/15*(1+(72E_1)/(d^4 q_n)), (3.1)

где:- пролет настила.- толщина настила.=ln/fn - заданное отношение пролета настила к его предельному прогибу.=E/(1-2) - модуль упругости при отсутствии поперечной деформации.- нормативное значение нагрузки.

Рассчитаем толщину настила для пролета в 1 м:n=15 /(480*(1+(72*2,2*10^11)/(120^4*10,55*10^3)))=0,004 м.

Рассчитаем толщину настила для пролета в 1,6 м:n=(15*1,6)/(600*(1+(72*2,2*10^11)/(〖150〗^4*10,55*〖10〗^3)))=0,010 м.

Раcсчитаем силу распора H:

H=0,25г_r р^2 (f_u/l_n)^2 E_1 t_n (3.2)

где г_f=1,1 - коэффициент надёжности по нагрузке.

Для пролета l=1 м:=0,25*1,1*9,87*(0,0083/1)^2*2,2*10^11*0,004=0,16МН.

Для пролета l=1,6 м:=0,25*1,1*9,87*(0,0106/1,6)^2*2,2*10^11*0,010=0,67МН.

Рассчитаем значение катета углового шва.

F=H/((в_f l_w R_wf г_wf г_c)), (3.3)_z=H/((в_z l_w R_wz г_wz г_c)), (3.4)

где вf и вz - коэффициенты, с пределом текучести свыше 530 МПа (5400 кгс/см2) независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки вf = 0,7 и вz = 1;- расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм;, Rwz - расчетное сопротивление сварных угловых швов по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;_wz=0,45R_un=0,45*370=166,5 МПа,- нормативное сопротивление проката;

гwf и гwz - коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, для которых гwf = 1 для металла шва с нормативным сопротивлением Rwun = 410 МПа (4200 кгс/см2) и гwz = 1 - для всех сталей;

гс -коэффициент условий работы конструкций, назначаемый в соответствии с требованиями СНиП по проектированию сооружений промышленных предприятий.

Для пролета l=1 м:_f=0,16/((0,7*7,99*200*1*1))=0,000168 м._z=0,16/((1*7,99*166,5*1*1))=0,000141 м.

Для пролета l=1,6 м:_f=0,67/((0,7*7,99*200*1*1))=0,000704 м._z=0,67/((1*7,99*166,5*1*1))=0,000592 м.

Окончательный катет шва, мы принимаем, 4 мм для пролета 1 м и 5 мм для длинны пролета 1,6 м.

4. Расчет балки настила

Погонная равномерно распределенная нагрузка на балку

Нормативная: , (4.1)

Расчетная: , (4.2)

где n - шаг балок настила;, gn - нормативная постоянная (включая собственный вес балки) и временная равномерно распределенные нагрузки соответственно;, fg - коэффициенты надежности по нагрузке для временной и постоянной нагрузки соответственно.

Расчетную схему главной балки принимают в соответствии с заданной схемой балочной клетки - двухконсольная балка.

0,125ql_n^2, (4.3)=0,5ql_n (4.4)

Для пролета 1 м:=0,125∙12,9∙8^2=103,2 кНм,=0,5∙12,9∙8=51,6 кН.

Для пролета 1,6 м:=0,125∙21,49∙8^2=171,92 кНм,=0,5∙21,49∙8=85,96 кН.

При подборе сечения прокатных балок по деформированной схеме на основе требуемой величины предельного прогиба балки определяют требуемый момент инерции сечения балки:

5/384∙(q_n∙l^3)/E∙ (4.5)

Определяем требуемый момент сопротивления балки настила и соответствующий номер двутавровой балки определим по формуле:

n=M/(c_1 R_y _c) (4.6)

где Ry=240 МПа - расчетное сопротивление стали;

с1 - коэффициент, учитывающий развитие пластических деформаций по сечению, предварительно принимаемый равным 1,12.

Номер балки - 36 (W=743 см3, I=13380 см4).

Проверка стали по условию прочности

уx=M_x/(W_x∙c)≤R_y (4.7)

Для пролета 1 м:

у_x=103200/(472∙1)=218,6≤240.

Для пролета 1,6 м:

у_x=171920/(743∙1)=231,4≤240.

Устойчивость балок не проверяем, так как передача нагрузки происходит через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный. Проверка местной устойчивости поясов и стенки прокатных балок также не требуется, так как она обеспечена принятой толщиной элементов из условий прокатки.

Проверку жесткости балки проводим по формуле при принятом предельном прогибе балки.

Определяем расход стали на ячейку рабочей площадки по формуле:

Для пролета 1 м:=16∙8∙7850∙0,004+(16/1+1)∙36,5∙8=5004,2 кг,

Для пролета 1,6 м:=16∙8∙7850∙0,010+(16/1,6+1)∙48,6∙8=5206,4 кг.

Исходя из расхода стали, для дальнейшей разработки принимаем вариант 1.

5. Расчет и конструирование главной балки

.1 Определение расчетных усилий и назначение расчетной схемы

Нагрузка на главную балку передается от балок настила в виде сосредоточенных сил. При достаточно частом расположении балок настила (больше пяти в пролете) сосредоточенные силы, без существенного снижения точности, можно заменить эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой q.

Нормативная:

Расчетная:

5.2 Компоновка и подбор сечения балки

Оптимальная, из условия прочности и минимума расхода стали, высота балки определяется по формуле:

где Wd - требуемый момент сопротивления сечения балки;- толщина стенки;- коэффициент, равный для сварных балок постоянного сечения 1,2…1,15, переменного - 1.

Определим максимальные значения изгибающего момента M и поперечной силы Q для каждого варианта по формулам:

Требуемый момент сопротивления сечения балки определяется по формуле:

Толщину стенки, предварительно, определим по эмпирической формуле:

где h = (1/8…1/15)=1/15*16=1,06 м, - пролет балки._opt=1,2√(0,0097/0,011)=1,1 м

Минимальная, из условия обеспечения жесткости, высота балки для двухконсольной схемы определяется по формуле:

Min=5/24∙(270∙10^6∙0,9)/(2,06∙10^(1184, «»)) √(16^2-4∙4,5^2) (10+0,55)/(1,1∙10+1,2∙0,55)_min=0,9 м

Определяем минимальную толщину стенки tw, min из условия ее работы на срез по формуле:

где k=1,5 - при включении в работу только стенки, без учета поясов (опирание разрезной балки с помощью опорного ребра);- высота стенки, которую в первом приближении можно принять равной hw = h - (0,04…0,05) =1,05 м.- расчетное сопротивление по сдвигу определяемое по формуле:

R_s=0,58R_yn/g_m =0,58 (275∙〖10〗^6)/1,025=155,6 МПа (5.10)

где Ryn=275 МПа - нормативное сопротивление проката.

Назначая окончательно толщину стенки, необходимо учитывать, что местная устойчивость стенки без дополнительного ее укрепления продольными ребрами жесткости будет обеспечена, если

Окончательную толщину стенки принимаем равной 11 мм, так как tw=11>7, следовательно местная устойчивость стенки без дополнительного ее укрепления продольными ребрами жесткости будет обеспечена.

Требуемая площадь сечения поясов определяется по формуле:

где h0 = h - 0,5 (h - hw)=1,11-0,5 (1,11-1,05)=1,075 м - расстояние между центрами тяжести полок.

По полученной площади назначают ширину bf и толщину tf пояса. Для этого определим толщину пояса tf по формуле:

Найдем ширину пояса по формуле:

В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса bf к толщине tf должно удовлетворять условию:

Так как данное условие удовлетворяется, то выбранные габариты поясов нам подходят.

По результатам подбора сечения компонуем сечение балки:

5.3 Проверка прочности балки

Определяем момент инерции:

Определяем момент сопротивления:

Определяем статический момент полусечения принятого сечения балки:

Проверку прочности проводят в соответствии с требованиями:

Данные условия выполняются.

При этом должно выполнятся условие:

где ух - нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, параллельные оси балки;

уy - локальные напряжения, перпендикулярные оси балки.

Нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, параллельные оси балки определяются по формуле:

Вычисление локальные напряжения, перпендикулярных оси балки, находятся исходя из условия:

где hст - строительная высота;

H - проектируемая высота.

Так как H< hст, следовательно, локальные напряжения уy, перпендикулярные оси балки, определяются по формуле:

где lef =bf+2tf =0,243+2×0,030=0,303 м - условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимости от условий опирания.

Данное условие удовлетворено.

5.4 Проверка общей устойчивости и жесткости балки

Устойчивость балки не требуется проверять при отношении расчетной длины балки ef к ширине сжатого пояса bf не превышающем значения определяемого по формуле:

где lef - пролет между балками настила.

Для балки с отношением bf /tf =0,243/0,03=8,1<15, то в формуле (5.28) следует принимать bf /tf =15.

Так как данное условие выполнилось, то устойчивость балки не требуется проверять.

Проверку прогиба балки делать не нужно, если принятая высота h=1,1 (м) сечения больше минимальной hmin=0,9 (м).

5.5 Проверка местной устойчивости элементов балки

балка сварочный настил

Стенки балки следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значение условной гибкости стенки балки lw превышает 2,2 при наличии подвижной нагрузки на поясе балки.

В целях обеспечения устойчивости, стенку балки необходимо укреплять поперечными ребрами жесткости, так как значение условной гибкости балки lw превышает 2,2.

Расстояние между основными поперечными ребрами жесткости не должно превышать 2hw=2,1 (м) при w >3,2.

Установим ребра жесткости:

а=2 (м) - расстояние между основными ребрами жесткости;- ширина выступающей части ребра bh:

Принимаем ширину выступающей части ребра bh =80(мм)=0,08(м).- толщина ребра:

Принимаем толщину ребра ts=6 (мм)=0,006 (м).

Устойчивость стенки балки, укрепленной поперечными ребрами жесткости, не требуется проверять, если при выполнении условия (5.24), условная гибкость стенки w не превышает 2,5.

В данном случает при выполнении условии (5,24), условная гибкость стенки w превышает значение 2,5 и равно 3,4, следовательно произведу проверку устойчивости стенки.

Проверка устойчивости стенки балки

Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при наличии местного напряжения следует выполнять по формуле:

уx, cr - критические нормальные напряжения в срединной плоскости стенки;

фcr - критические касательные напряжения;

уy, cr - критические местные напряжения.

Критические нормальные напряжения в срединной плоскости стенки определяются по формуле:

35,5 - коэффициент для сварных балок принимаемый по таблице 21 в зависимости от значения коэффициента.

b=¥ - коэффициент принимаемы по таблице 22. Отсюда d=¥.

Критические местные напряжения определяются по формуле:

1=83,6 - коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 23 в зависимости от отношения a/hef=2/1,05=1,93 и значения d=¥;

la - условная гибкость пластины, определяется по формуле:

Критические касательные напряжения определяются по формуле:

m=a/hw=2/1.05=1,93 - отношение большей стороны пластинки к меньшей/

На основании неравенства получаем, что устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости обеспеченна.

Проверка местной устойчивости пояса балки

Проверку местной устойчивости пояса производить не нужно, так как при компоновке сечения выполнены требования (5.18).

5.6 Расчет поясных швов главной балки

При соединении поясов со стенкой двусторонними сварными швами, при соединении поперечных ребер жесткости в местах опирания балок настила, минимальный катет шва определяют по формулам:

0,5×0,0073(1,1-0,03)=0,0039 (м3) - статический момент брутто пояса;

F=2Qбн - опорная реакция балки настила;

lef =0,2 (м) - условная длина распределения нагрузки;

Rwf, Rwz - расчетное сопротивление сварных угловых швов по металлу шва и по металлу границы сплавления соответственно;

Rwf=200 МПа - расчетные сопротивления металла швов сварных соединений для проволоки Св-08ГА;

вf и вz - коэффициенты, с пределом текучести свыше 530 МПа (5400 кгс/см2) независимо от вида сварки, положения шва и диаметра сварочной проволоки вf = 1,1 и вz = 1,15;

Q=864 (кН) -максимальное значение поперечной силы;

I=0,0054 (м4) - момент инерции.

Так как наибольшей толщиной при сварке стенки балки и пояса обладает пояс tf =30(мм), то катет шва задам K=7 (мм).

Литература

балка сварочный настил

1. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 1. Элементы стальных конструкций: Учеб. пособие для строит. вузов/В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева. - М.: Высш. шк., 1997.

15.08.2015 10:07:40. Добавил. Курсовая работа. Расчет и проектирование стержневой сварной конструкции.
Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой...

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Сварные фермы: назначение, нагрузки, классификация. Методы определения расчетных усилий в стержнях. Подбор сечений стержней ферм. Основные принципы конструирования и сборки сварных ферм. Решетчатые строительные металлоконструкции различного назначения.

дипломная работа , добавлен 27.02.2009


Сварка как основной технологический процесс в промышленности. Характеристика материалов сварных конструкций. Виды сварных швов и соединений. Характеристика типовых сварных конструкций. Расчет на прочность и устойчивость при разработке сварных конструкций.

курсовая работа , добавлен 23.09.2011


Краткое описание металлоконструкции крана. Выбор материалов и расчетных сопротивлений. Построение линий влияния. Определение расчетных усилий от заданных нагрузок в элементах моста, подбор его сечений. Расчет концевой балки, сварных швов, прогиба балки.

курсовая работа , добавлен 12.06.2010


Дефекты сварных швов и соединений, выполненных сваркой. Причины возникновения дефектов, их виды. Способы выявления дефектов сварных швов и соединений. Удаление заглубленных наружных и внутренних дефектных участков, исправление швов сварных соединений.

контрольная работа , добавлен 01.04.2013


Знакомство с основными принципами конструктивно-технологического проектирования сварных конструкций. Общая характеристика комбинированных сварных заготовок, рассмотрение особенностей их проектирования. Сварно-литые заготовки как станины прессов.

презентация , добавлен 18.10.2013


Особенности вертикальных и горизонтальных стыковых соединений стенки. Требования к подготовке и сборке конструкций под сварку. Основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений. Классификация сварных швов. Правила техники безопасности.

курсовая работа , добавлен 11.06.2012


Основные причины возникновения дефектов сварных швов. Виды дефектов: наплыв, подрез, непровар, наружные и внутренние трещины и поры, внутренний непровар, шлаковые включения. Неразрушающие и разрушающие методы контроля качества сварных соединений.