Саратовский Государственный Технический Университет

Кафедра «Электронное машиностроение и сварка»

Курсовой проект по дисциплине

«Проектирование сварных конструкций»

Тема:

Расчет и проектирование стержневой сварной конструкции.

Выполнил:

Студент гр. ОТС-31

Лагутов Н. В.

Проверил:

Жевалев О. Ю.

Саратов 2011

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................		3
1.	ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ...........................................................................	4
2.	АНАЛИЗ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ...........................................................	4
3.	ТИП ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ...........................................	6
4.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ БАЛКИ.................................	7
4.1	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ..	7
4.2.	ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЖИ ИЗ УСЛОВИЯ ЖЕСТКОСТИ И МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГИБА...........................................................	8
4.3.	ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЯ......................	9
5.	ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ.....................................................................	10
5.1.	РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ.....................................................................	10
5.2.	ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛКИ...............................	13
5.3.	ПРОВЕРКА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ........................................	14
6.	НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛАНОК, СОЕДИНЯЮЩИ ВЕТВИ БАЛКИ......................................................................................................	15
7.	РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ К СТЕНЕ.......................................................................................................	16
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.........................................		18

Введение.

Сварные металлические конструкции благодаря своим высоким технико-экономическим качествам применяются во всех отраслях народного хозяйства. Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовывать поточное производство конструкций на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке.

Проектирование экономически эффективных металлических конструкций, основанное на правильном выборе конструктивных форм, использование типовых и унифицированных решений и соответствующем расчете - начальный и один из главных этапов создания сварной металлической конструкции.

1. Исходные данные.

Стержневая конструкция одним концом жестко прикреплена к стенке, нагружена продольной силой P_z = 300 кН и поперечной Q_y = 0,5P_z (x, y - главные оси поперечного сечения, z - продольная ось). Сила P_z приложена внецентренно, с эксцентриситетами e_x - 0 и e_y - 400 мм (e_y > 0 при приложении силы P_z ниже центра сечения). Поперечное сечение ограничено габаритами h_max =450мм и b_max =300мм. Длина стержня L=2м. Материал - сталь ВСт3сп. Нагрузка циклическая, пульсирующая (с коэффициентом асимметрии цикла ρ=0), число циклов за срок службы n=10⁶. При работе на выносливость наибольшую концентрацию напряжений создают угловые швы, присоединяющие конструкцию к стенке (6-я группа по СНиП).

Максимальное поперечное перемещение свободного конца при расчете на жесткость f= L/100=20мм.

2. Анализ расчетной схемы.

На рисунке 1.а представлена схема приложения сил к стрежневой системе.

Рисунок 1. Схема приложения сил к стержневой конструкции.

После анализа исходных данных, преобразуем схему приложения сил (рисунок 1.б): воспользовавшись теоремой о параллельном переносе силы (известно из теор. механики), переносим силу P_z в точку пересечения осей X и У, прибавляя при этом пару сил с моментом, равным моменту силы P_z относительно точки, куда переносится сила (m_Pz= P_zx e_y=120 кНм).

Из преобразованной схемы видно, что изгиб стержня происходит только относительно оси Х, т.е. М_у=0.

Определим максимальный изгибающий момент, относительно оси X. Для этого определим опорные реакции и посмотрим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.

Рисунок 2. Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.

V=150 кН; H= 300 кН; m₀= 360 кНм.

Как видно из рисунка 2, максимальный изгибающий момент относительно оси Х - М_х= 360 кНм.

Предположим, что поперечное сечение рассматриваемого стержня - сплошной прямоугольник.

Тогда площадь поперечного сечения:

А= h_maxx b_max =0,45х0,3=0,135 м²

Момент сопротивления сечения относительно оси X и У соответственно:

Значение относительных эксцентриситетов:

^{(т.к. M}_y^=0).

Согласно СНиП, если наибольший из эксцентриситетов имеет значение от 5 до 20, то стержневой элемент является изгибаемой балкой, при расчете которой необходимо учитывать действие сжимающей силы.