3617

Проектування металоконструкцій

Книга

Архитектура, проектирование и строительство

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з курсу “Проектування металоконструкцій” для студентів спеціальності 7.090214 - “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання” і 6.0...

Украинкский

2012-11-04

550.5 KB

10 чел.

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з курсу “Проектування металоконструкцій” для студентів спеціальності 7.090214 - “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання” і 6.090200 - “Обладнання хімічних виробництв і підприємств будівельних матеріалів” денної і заочної форм навчання  /О.В.Маркова - Рівне: УДУВГП, 2004, - 12 с.


1.  РОЗРАХУНОК ВУЗЛІВ ЗВАРНИХ ФЕРМ

 Мета роботи:  1. Визначити зусилля в стрижнях ферм.

2. Підібрати переріз стрижнів, які сходяться в вузлі С.

3. Розрахувати з’єднання стрижнів в один вузол.

4. Сконструювати вузол С ферми в зварному варіанті.

В завдання входить розрахунок зварного плоского вузла ферми.

 Загальний порядок виконання розрахунку такий:

1. Одним з методів статики, а саме:

  1.  способом вирізання вузлів-Кульмана;
  2.  способом перерізів – Ріттера, шляхом складання аналітичних рівнянь рівноваги;
  3.  способом побудови діаграми зусиль Максвеллакремони, визначити зусилля в стрижнях вузла ферми, який розраховуємо.

2. Вибрати допустимі напруження на розтягнення та стиснення (див. табл. 1, рис. 1)

Таблиця 1

Варіанти завдань

№ варіанта

Навантаження Р, кН

Розмір а, м

Матеріал

Допустиме напруження на розрив [], кПа

1, 11, 21

80

1,4

Ст. 3

160103 

2, 12, 22

90

1,5

Ст. 3

150103 

3, 13, 23

100

1,6

Ст. 2

140103 

4, 14, 24

110

1,7

Ст. 3

160103 

5, 15, 25

120

1,8

Ст. 3

150103 

6, 16, 26

130

1,6

Ст. 2

140103 

7, 17, 27

120

1,5

Ст. 3

160103 

8, 18, 28

110

1,4

Ст. 3

150103 

9, 19, 29

100

1,7

Ст. 2

140103 

10, 20, 30

90

1,9

Ст. 3

160103 

При виконанні даної роботи можна приймати такі допустимі напруження:

для сталі Ст. 2 - []=127103...137103 кПа;

для сталі Ст. 3 - []=147103...157103 кПа.

3. З умови міцності визначити площі поперечного перерізу стрижнів за формулою:

, м2.

Ці площі називають площинами “нетто” і позначають , м2.

Для стрижнів, які працюють на стиснення, допустиме напруження знижується, бо довгі стрижні в зв’язку з загрозою втрати стійкості, знаходяться в більш невигідних умовах в порівнянні зі стрижнями розтягнутими.

Рис. 1

Рис. 1

Площа поперечного перерізу стрижнів, які працюють на стиснення:

, м2,

де - коефіцієнт зменшення основного допустимого напруження при простому стисненні (коефіцієнт поздовжнього згину).

Коефіцієнт  завжди менше одиниці. Його значення беруть зі спеціальних таблиць наведених в довідниках. При виконанні даної роботи коефіцієнт для сталей Ст. 2 та Ст. 3 можна брати в межах 0,6...0,8.

Допустимі напруження ст для сталей Ст. 2 та Ст. 3 при простому стисненні можна приймати такими ж, як і при розтягненні.

Розглянемо розрахунок і конструювання вузла в зварному варіанті.

4. Після визначення необхідної величини площі поперечного перерізу кожного стрижня (Fнт), який входить в розрахунковий вузол ферми, переходимо до розрахунку зварних швів.

З’єднання стрижнів в один вузол в зварному варианті здійснюється шляхом приварювання кінців стрижнів до узлового фасонного листа, форма і розміри якого визначаються довжинами зварних швів.

5. Кожен кутик приварюють до фасонного листа двома швами, розташованими вздовж полиці з обох боків. З умови міцності шва на зріз

N = 0,7l[е].

Загальна довжина шва для кріплення стрижня

,

де N – розтягуюче або стискуюче зусилля, яке діє в стрижні, кН; - товщина полиці кутика (прийнято, що висота шва дорівнює товщині полиці), м; [е] – допустиме напруження на зріз для матеріалу зварного шва, кПа (див. табл. 2).

Таблиця 2

Допустимі напруження при зварюванні

Вид деформації

Позначення

Допустимі напруження, кПа

ручне зварювання електродами з обмащенням

автоматичне зварювання

тонким

товстим

Розтягнення

[с]

100103

130103

130103

Стискання

[ст]

110103

145103

145103

Зрізання

[е]

80103

110103

110103

Для того щоб в стрижні додатково до центрального розтягнення або стиснення не виникав згин, шви з кожної сторони полиці кутика повинні мати різну довжину.

Зусилля в кутику, який ми приварюємо, діє по осі, яка віддалена від швів з одного боку на відстань z0, а з другого на відстань b - z0 (b – ширина полиці, яку приварюємо, z0 – відстань від центру тяжіння перерізу кутика до обушка), довжину швів, які кріплять кутик, визначають за формулами (правило важеля):

, ,

де lш – загальна довжина швів, які кріплять кутик.

6. Знаючи довжини швів для приварювання кожного кутика, конструюють кутовий фасонний лист.

7. Осі стрижнів, які сходяться у вузлі, повинні бути центрованими, щоб в стрижнях не виникали згинаючі моменти, а для цього осі повинні перетинатися в одній точці – центрі вузла.

8. Після закінчення розрахунку та вибору конструкції зварного вузла ферми виконують креслення загального вигляду вузла на листі формату А2 (420х594). Бажані масштаби креслення 1:1; 1:2; 1:2,5 та 1:5. На кресленні проставляють всі необхідні розміри конструкції вузла, дають кутовий штамп і специфікацію. Викреслюють вид на вузол і розріз кутиків в любому поперечному перерізі, розташованому в межах вузлового фасонного листа. Крім того, на кресленні дають схему розмітки фасонного листа та таблицю координат його кутових точок.

9. Виконану розрахунково-проектовану роботу оформляють у вигляді пояснювальної записки з прикладанням креслення зварного вузла ферми.

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ

Розглянемо розрахунок вузла С ферми, яка зображена на рис. 2.

Схема ферми, а також сили, які на неї діють показані на рис. 2,а.

Вихідні дані: Р1=150 кН; Р2=200 кН; Р3=250 кН; а=3 м.

Потрібно:

  1.  визначити зусилля в стрижнях ферми;
  2.  підібрати перерізи стрижнів, які сходяться у вузлі С;
  3.  розрахувати з’єднання стрижнів в один вузол;
  4.  

сконструювати вузол С ферми в зварному варіанті, викреслити вид робочого проекту цього вузла, додати до нього пояснювальну записку та розрахунок.

РОЗРАХУНОК

1. Для визначення зусиль в стрижнях ферми застосовуємо графічний метод Максвелла-Кремони, переваги якого в порівнянні з іншими полягає в тому, що хоча він дещо складніше за інші, але дає можливість відразу знайти помилку (багатокутник зусиль в цьому випадку не замкнеться).

Для побудови діаграми потрібно виконати наступні операції:

а) викреслити схему ферми в визначеному масштабі та нанести на неї зовнішні сили Р1, Р2 і Р3 (рис. 2, б);

б) знайти значення величин реакцій опор RА і RВ якимось способом (аналітичним – шляхом складання рівнянь статики; графічним – шляхом побудови силового та мотузкового багатокутників і т. і.). Після цього треба нанести реакції та діючі сили в обраному раніше масштабі (для більшої наочності) на схемі ферми (рис. 2, б).

В даному випадку реакції знаходимо аналітичним способом, для чого складаємо рівняння суми моментів сил, які діють на ферму, відносно опорних точок А і В (рис. 2,б):

МА = -1503 - 2006 – 2509 + RВ12 = 0

МВ = -RА12 + 1509 + 2006 + 2503 = 0

Звідки

кн.;   кН;

в) позначити силові поля (на рис. 2, б арабськими цифрами), обходячи ферму зліва направо за годинниковою стрілкою, починаючи з крайнього лівого опорного вузла А. Спочатку треба пронумерувати зовнішні силові поля (1, 2, 3, 4 і 5), а потім – внутрішні поля (6, 7, 8, 9, 10 і 11) між стрижнями ферми. Ця нумерація полів та прийнятий порядок обходу ферми та її вузлів (за годинниковою стрілкою) потрібні для виключення повторення зусиль в стрижнях на діаграмі Максвелла-Кремони.

2. Далі будуємо діаграму Максвелла-Кремони.

Побудову починаємо з викреслення замкненого багатокутника рівноваги зовнішніх сил ферми. З довільної точки 1 (рис. 3) відкладаємо по вертикалі наниз в обраному масштабі силу Р1, називаючи її початок цифрою 1, а кінець цифрою 2, за номерами полів, які розділяються цією силою (в прийнятому порядку обходу ферми, див. рис. 2, б). Потім з точки 2 відкладаємо силу Р2 в тому ж масштабі, позначаючи її кінець цифрою 3. Аналогічно відкладаємо силу Р3 від точки 3 до точки 4. З точки 4 до точки 5 відкладаємо вгору реакцію RВ, яка розділяє поля 4-5. Відрізок 5-1 повинен бути рівним реакції RА в прийнятому масштабі.

До багатокутника рівноваги зовнішніх сил ферми добудовуємо почергово багатокутники рівноваги окремих її вузлів.

Починаємо з вузла А, в якому два невідомих зусилля (в стрижнях 1-6 і 6-5), а реакція RА (сила 5-1) відома.

З точки 1 (рис. 3) проводимо пряму, паралельну стрижню 1-6, а з точки 5 – пряму, паралельну стрижню 6-5, до їх перетину в точці 6. Отримуємо трикутник 5-1-6-5, сторони якого в прийнятому масштабі дорівнюють реакції RА (відрізок 5-1), зусиллю в стрижні 1-6 (відрізок 1-6) і зусиллю в стрижні 6-5 (відрізок 6-5). На рис. 2,б стрілка біля вузла А показує початок і напрямок обходу цього вузла при побудові багатокутника його рівноваги.

Надалі переходимо до вузла К, в якому тепер тільки два невідомих зусилля (в стрижнях 6-7 і 7-5). Слід нагадати, що число невідомих для кожного вузла ферми при побудові багатокутника його рівноваги не може бути більше двох, бо для кожного вузла, які являють собою систему сил, які сходяться на площині, можна скласти тільки два рівняння рівноваги.  З точки 6  діаграми проводимо пряму, паралельну стрижню 6-7, а з точки 5 – пряму, паралельну стрижню 7-5. Ці прямі перетинаються в точці 7, яка співпадає з раніше отриманою точкою 6. З того, що точки 6 і 7 співпадають і відрізка 6-7 немає, означає, що і зусилля в стрижні 6-7 дорівнює нулю. Зусилля в стрижнях 6-5 і 7-5 однакові за величиною і дорівнюють довжині відрізка 6-5 (в масштабі побудови).

Переходимо до вузла Е,  в якому  вже відомі сили 7-6,  6-1  і  1-2.  З точки 2 на діаграмі  проводимо  пряму,  паралельну стрижню 2-8, а з точки 7 – пряму, паралельну стрижню  7-8,  до  перетину  їх  в  точці  8.  Отримуємо  замкнутий  багатокутник 7-6-1-2-8-7  рівноваги вузла Е. В прийнятому масштабі невідомі зусилля в стрижнях 2-8 і 8-7 дорівнюють відрізкам 2-8 і 8-7 на діаграмі.

Добудуємо до діаграми багатокутник рівноваги вузла D. З зусиль цього багатокутника відомі: 8-2 і 2-3. З точки 3 проводимо пряму, паралельну стрижню 3-9, а з точки 8 – пряму, паралельну стрижню 8-9, до їхнього перетину в точці 9. Отримані відрізки 3-9 і 9-8 відповідно дорівнюють зусиллям в цих стрижнях.

Тепер можемо розглянути вузол С, розрахунок якого передбачений умовами розрахунково-проектувальної роботи.

В багатокутнику сил цього вузла відомі сили 5-7, 7-8 і 8-9. Необхідно знайти зусилля 9-10 і 10-5. З точки 9 проводимо пряму, паралельну 9-10, а з точки 5 – пряму, паралельну стрижню 5-10, до їхнього перетину в точці 10. Відрізки 9-10 і 10-5 будуть зображати в прийнятому масштабі зусилля в стрижнях 9-10 і 10-5.

Надалі продовжуємо побудову діаграми Максвелла-Кремона в прийнятому порядку, переходячи від вузла до вузла.

Отримані значення зусиль в стрижнях зводимо в таблицю 3, показуючи в ній знаки в цих зусиллях, - у розтягнутих стрижнів “плюс”, у стиснених “мінус”.

Таблиця 3

Зусилля в стрижнях ферм

Зусил-ля

N1-6

N2-8

N8-7

N7-6

N3-9

N9-8

N4-11

N11-10

N9-10

N11-5

N10-5

N5-7

N6-5

Вели-чина, кН

390

400

180

0

400

200

460

0

110

325

325

275

275

Знак зусилля

+

+

+

+

+

+

Знаки зусиль визначаємо наступним чином. Якщо зусилля в стрижні направлено до вузла, цей стрижень стиснений, а якщо від вузла, стрижень розтягнутий. Розглянемо для прикладу вузол А. Зусилля в стрижні 1-6 на діаграмі (рис. 3) направлено вниз від точки 1 до точки 6. Умовно перенесемо цей напрямок на вузол А і побачимо, що реакція стрижня 1-6 направлена до вузла, отже, цей стрижень стиснений. Зусилля в стрижні 6-5 на діаграмі направлено зліва направо – від точки 6 до точки 5. Перенесемо цей напрямок на вузол А і бачимо, що реакція стрижня 6-5 діє від вузла. Отже, стрижень 6-5 розтягнутий.

Аналогічно визначаємо знаки зусиль в інших стрижнях.

3. Обираємо матеріал для стрижнів сталь марки Ст.2.

Допустиме напруження для цієї сталі можна брати рівним [] = 130103 кПа.

Допустиме напруження на стиснення із врахуванням коефіцієнта поздовжнього згину, величину якого приймаємо = 0,6,

[ст] =  [] = 0,6130103=78103 кПа.

4. З умов міцності визначаємо площі поперечних перерізів стрижнів, які входять в розрахунковий вузол С ферми.

м2;

м2;

м2;

м2;

м2.

5. Підбираємо розміри кутків стрижнів. Кутики обираємо рівнобоки за стандартом.

Для стрижня 5-7  F5-7 = 21,110-4 м2. Приймаємо два кутика № 7,5 - 75х75х8 мм, площа перерізу яких F = 11,510-4 м2 і z0 = 2,15 см (недонапруження 9%).

Для стрижня 7-8 - F7-8 = 13,810-4 м2. Приймаємо два кутика № 6,3 - 63х63x6 мм з F = 7,2810-4 м2 і z0 = 1,78 см (недонапруження 5,5%).

Для стрижня 8-9  F8-9 = 25,710-4 м2. Приймаємо два кутика № 7,5 - 75х75х9 мм, площа перерізу яких F = 12,810-4 м2 і z0 = 2,18 см (недонапруження 0,5%).

Для стрижня 9-10 F9-10 = 8,4510-4 м2. Приймаємо два кутика № 6,3 - 63х63х6 мм, площа перерізу яких F = 7,2810-4 м2 і z0 = 1,78 см (недонапруження 72%; переріз взятий з конструктивних міркувань).

Для стрижня 10-5 F10-5 = 2510-4 м2. Приймаємо два кутика № 7,5 - 75х75х9 мм, площа перерізу яких F = 12,810-4 м2 і z0 = 2,18 см (недонапруження 2,4%).

6. Розрахуємо зварні шви, які кріплять кінці кутиків до вузлового фасонного листа. Допустиме напруження на зрізання для наплавленого металу зварних швів (електроди з тонким обмазуванням), приймаємо рівним [е] = 80103 кПа.

Сумарну довжину швів, необхідну для кріплення однієї гілки (одного кутика) стрижня 5-7, який має N5-7 = 275 кН, визначаємо за формулою:

0,307 м =30,7 см.

Визначаємо довжини швів з кожної сторони стрижня (рис. 4), використовуючи раніше наведені формули:

;  .

Підставляючи відомі значення в см, отримаємо:

см;   см.

Приймаємо l1 = 21 см і l2 = 8 см.

Для стрижня 7-8, N7-8 = 180 кН:

0,268 м =26,8 см;

см; см.

Приймаємо l1 = 19 см і l2 = 8 см.

Для стрижня 8-9, N8-9 = 200 кН:

0,198 м =19,8 см;

см; см.

Приймаємо l1 = 14 см і l2 = 6 см.

Для стрижня 9-10, N9-10 = 110 кН:

0,164 м =16,4 см;

см; см.

Приймаємо l1 = 12 см і l2 = 5 см.

Для стрижня 10-5, N10-5 = 325 кН:

0,322 м =32,2 см;

см; см.

Приймаємо l1 = 23 см і l2 = 9 см.

7. Вибираємо розміри вузлового фасонного листа. Товщину фасонного листа зварного вузла приймаємо рівною середній товщині полиць зварюваних кутиків. В даному випадку товщини полиць кутиків складають 6; 8 і 9 мм. Товщину фасонного листа приймаємо = 8 мм.

Форму фасонного листа визначаємо в залежності від розташування кінців кутиків у вузлі ферми і від довжини зварних швів (рис. 4). Для приварювання кутиків стрижнів 5-7 і 10-5 фасонний лист може виходити на 8...10 мм нижче за кутики.

8. Всі зварні шви у вузлі приймаємо флангові, з висотою (катетами) шва, рівною товщині полиць кутиків.

9. Оформляємо розрахунок вузла ферми. Розрахунок у вигляді текстової частини – пояснювальної записки і креслення у вигляді загального вигляду зварного вузла ферми.

Записка виконується на листах формату А4 (210х297), а креслення на форматі А2 (420х594) в масштабі 1:2,5 або 1:5.

В таблиці 1 і на рис.1 наведені варіанти завдань для розрахунків.



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29348. Interaction of primary and derivative logical meanings. Stylistic Devices Based on Polysemantic Effect, Zeugma and Pun 23.92 KB
  Epithet is a stylistic device based on the interplay of emotive and logical meanings in an attributive word emotionally colored attitude of the speaker to the object he describes. 1 refer the mind to the concept due to some quality of the object it is attached to. 2 attributes used to characterize the object by adding a feature unexpected in it. One of the two members of oxymoron illuminates the feature observed while the other one offers a purely subjective individual perception of the object.
29349. Syntactical expressive means and stylistic devices 23.95 KB
  Its expressive effect may be based on the absence of logically required components of speech parts of the sentence formal words or on the other hand on a superabundance of components of speech; they may be founded on an unusual order of components of speech the change of meaning of syntactical constructions and other phenomena. The object is placed at the beginning of the sentence: Talent Mr. The adverbial modifier is placed at the beginning of the sentence: My dearest daughter at your feet I fall. However in modern English and American...
29350. Particular ways of combining parts of the utterance 16.65 KB
  Particular ways of combining parts of the utterance Asyndeton Asyndeton that is connection between parts of a sentence or between sentences without any formal sign becomes a stylistic device if there is a deliberate omission of the connective where it is generally expected to be according to the norms of the literary language. Polysyndeton Polysyndeton is the stylistic device of connecting sentences or phrases or syntagms or words by using connectives mostly conjunctions and prepositions before each component part as in: The heaviest...
29351. Functional Styles 19.61 KB
  Therefore functional style of language is a historical category. Thus the FS of emotive prose actually began to function as an independent style after the second half of the 16th century; the newspaper style budded off from the publicistic style; the oratorical style has undergone considerable fundamental changes and so with other FSs The development of each style is predetermined by the changes in the norms of standard English. The BellesLetters Style We have already pointed out that the belleslettres style is a generic term for three...
29352. Functional Styles. Newspaper Style 33.05 KB
  Not all the printed materials found in newspapers come under newspaper style. Only materials which perform the function of informing the reader and providing him with an evaluation of information published can be regarded as belonging to newspaper style. English newspaper style can be defined as a system of interrelated lexical phraseological and grammatical means which is perceived by the community as a separate linguistic unity that serves the purpose of informing and instructing the reader.
29353. General Notes on Stylistics. It’s subject and Object 40.48 KB
  It deals mainly with two interdependent tasks: The investigation of the inventory of special language media which secure the desirable effect of the utterance The investigation of certain types of texts which are distinguished due to the choice and arrangement of language means. The types of texts that are distinguished by the pragmatic aspect of communication are called functional styles of language FS; the special media of language which secure the desirable effect of the utterance are called stylistic devices SD and expressive means...
29354. Expressive means and stylistics devices 24 KB
  All stylistic means of a language can be divided into expressive means which are used in some specific way and special devices called stylistic devices. The expressive means of a language are those phonetic means morphological forms means of wordbuilding and lexical phraseological and syntactical forms all of which function in the language for emotional or logical intensification of the utterance. These intensifying forms of the language have been fixed in grammars and dictionaries. The most powerful expressive means of any language...
29355. Stylistic Classification of the English Vocabulary 53.1 KB
  This is important for the course in as much as some SDs are based on the interplay of different stylistic aspects of words. The literary vocabulary consists of the following groups of words: common literary; terms and learned [′ lə:nid] words; poetic words; archaic words; barbarisms and foreign words; literary coinages and noncewords. The colloquial vocabulary includes the following groups of words: common colloquial words; slang; jargonisms; professionalisms; dialectal words; vulgar words; colloquial coinages. The common...
29356. Тетрадная форма представления программ в языковых процессорах САПР 23.5 KB
  Списки тетрад. Удобной формой представления бинарных операций являются тетрады вида: оператор операнд1 операнд2 результат ABCD B C T1 A T1 T2 T2 D T3T1 T2 T3 временные переменные формируемые транслятором.Важным свойством списка тетрад является то что тетрады располагаются строго в соответствии с порядком в котором должны быть выполнены операторы при реализации программы.