Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
25
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
425.19 Кб
Скачать

В рассматриваемых условиях W0 = 0,38кПа ,

 

С = Сн + Сп = 0,8 + 0,6 = 1,4

и Wmi = Wmiн

+Wmiп

= 0,532 × ki

Сосредоточенные силы ветровой нагрузки, приложенные к узлам фермы,

определены по формуле

Wi = Fi × n ×Wmi , кН,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где n коэффициент надёжности нагрузки, 1.4.

 

 

 

 

 

 

Для нижнего узла

F × n = 9,9 ×1,4 = 13,9м2 , для остальных

F

2

× n = 9,9 ×1,4 = 13 ,9 м 2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт Wm и Wi выполнены в табл. 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1 – Расчёт сил и моментов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zi

ki

Wmi = 0.532 × ki

Fi × n

 

W = W н ×W п

 

 

 

hi

0.5 × M 0 = S(Wi × hi )

 

 

 

 

 

i

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Fi

× n ×Wmi )

 

 

 

 

 

2,2

0,75

0,399

13,9

 

 

5,55

 

 

 

 

4,2

23,29

6,4

0,82

0,436

13,6

 

 

5,93

 

 

 

 

8,4

49,81

10,6

1,02

0,543

13,6

 

 

7,38

 

 

 

 

12,6

92,99

14,8

1,12

0,596

13,6

 

 

8,11

 

 

 

 

16,8

136,17

19,0

1,23

0,654

13,6

 

 

8,9

 

 

 

 

21,0

186,89

 

 

 

Σ

 

 

35,87

 

 

 

 

Σ

489,15

Усилие, передаваемое на копёр тормозным канатом

Усилие на копёр от тормозного каната в рабочем режиме

Qтр = qк + qн + qА ,

где qк -усилие от веса каната,

qн - усилие на копёр от натяжителя, qн = 10кН (Спр. ШС, т. 1, стр. 51),

qА - усилие на копёр от веса амортизатора и соединительной муфты qА = 260 + 57 = 317 кгс 3,1кН

Усилие от веса каната

qк = р × H0 = 4.61×426,5 =1966,2кгс »19,3кН ,

где р вес 1м канатадиаметром 35мм, 4,61кг/м. для каната диаметром 40мм р=5,83кг/м.

Qтр =19,3+10 + 3,1 = 32,4кН

Усилие на копёр от тормозных канатов при улавливании клети

Qтэ = 6×Q0 = 6×118 = 708кН

Задание 1.4. Составить геометрическую схему несущего треугольника подшкивной фермы и определить его опорные реакции от веса шкива и от рабочих нагрузок подъёма. Вычислить усилия в стержнях несущего треугольника от веса шкива и экстренных нагрузок. Исходные данные принять из заданий 1.2 и 1.3

11

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Указания к выполнению задания

Разместить ось шкива на расстоянии Дш / 2 от вертикальной оси подъёмного каната, выше верхнего пояса подшкивной фермы на расстоянии Сш и на продолжении

продольной оси укосины.

В расчётной схеме несущего треугольника принять направление реакций для опоры на головную балку укосины по направлению укосины, а для опоры на головную балку станка в виде горизонтальной и вертикальной составляющих. Узлы опор рассматривать как шарнирные [2,3]. Данные о величинах опорных реакций несущего треугольника и усилия в его стержнях занести в таблицы (см. ниже).

Пример

Задание 1.4. Составить геометрическую схему несущего треугольника подшкивной фермы, определить его опорные реакции и усилия в стержнях в условиях заданий 1.2 и 1.3

Решение

Определение параметров геометрической схемы несущего треугольника

С

ш

= 310;h

пф

= 2190;а = 4600;θ = 380 ; D 4000.

 

 

 

 

 

ш

Рис. 1.7 – Геометрическая схема несущего треугольника

(hпф + Сш )tgθ = (2190 + 310)tg380 = 1953; Сш ×tgθ = 310tg380 = 242;

 

 

arctgD =

[0.5×(a-Dш )-Cш ×tgθ ]

=

[0.5×(4600-4000)-310×tg380 ]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hпф

2190

 

ÐD = 1.5170 ;

 

 

 

ÐС = Ðθ - ÐD = 380 -1.50 = 36.50 ;

ÐА = 900 +1,50 = 91,50 ;

Ðβ = 900 -θ = 900 - 380 = 520

Определение опорных реакций несущего треугольника

Опорные реакции от веса шкива

 

 

 

 

Усилия от массы шкива Gш 4980кг ×9,81 = 48854Н .

SМ В = -0,5×GШ ×1711+ RАШ ×1653 = 0

 

 

 

 

RАШ = 0,5 × 48,854 ×1711/1653 = 25,28кН

 

 

 

 

Σy = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RАШ - 0,5 ×GШ + RВШ ×sin 520 = 0;

 

 

RВШ = (0,5× 48854 - 25280) / 0,788 = -1082Н

Σх = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H АШ - RВШ × cos520 = 0;

 

H АШ = -1082 × cos520 = -666Н

12

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Рис. 1.8 – Расчётные схемы определения опорных реакций от веса шкива (а) и рабочих усилий в канатах (б)

Опорные реакции от усилий в подъёмных канатах: Q2 = 241кН;

T2 =104кН

SМ В = RA ×1653 - 0.5×Q ×1711+ 0.5×T × 2190 = 0

 

 

 

 

 

RA2

= (0.5× 241×1711- 0.5×104 × 2190) /1653 = 55.84кН

 

 

 

Sy = 0;

RA - 0.5×Q + RB ×sin 520 = 0;

 

 

 

 

 

RB2

= (0.5× 241- 55.84) / sin 520 = 82.06кН

 

 

 

 

 

Sx = 0;

H A + 0.5×T - RB cos520 = 0

 

 

 

 

 

H A2

= 82.06cos520 - 0.5 ×104 = -1.48кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1 = 187кН;

T1 = 97,6кН

 

 

 

RA1

= (0.5 ×187 ×1711- 0.5×97.6 × 2190) /1653 = 32.13кН

 

 

 

RB1

= (0.5 ×187 - 32.13) / sin 520 = 77.88кН

 

 

 

 

 

H A1

= 77.88× cos520

- 0.5 ×97.6 = -0.85кН

 

 

 

 

 

Таблица 1.2 – Реакции в опорах несущего треугольника, кН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№ каната

 

Вид нагрузки

 

RA

 

H A

 

RB

 

 

 

 

Вес шкива

 

25,28

 

-0,67

 

-1,08

 

 

І

 

Рабочая

 

32,13

 

-0,85

 

77,88

 

 

 

 

Двойная рабочая

 

64,26

 

-1,7

 

155,76

 

 

 

 

Экстренная

 

 

 

 

 

 

 

 

ІІ

 

Рабочая

 

55,84

 

-1,48

 

82,06

 

 

 

 

Двойная рабочая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экстренная (×8,5)

 

474,64

 

-12,58

 

697,51

Определение усилий в стержнях несущего треугольника

Расчётная комбинация нагрузок

-собственный вес (не учитывается);

-вес шкивов;

-разрывное усилие в канатах.

Усилие в стержнях ферм от веса шкива

GШ = 48,85кН;

RАШ = 25,28кН

H АШ = -0,67кН

RВШ = -1,08кН

Рис.1.9 – Расчётные схемы к определению

усилий в стержнях несущего треугольника

13

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Узел А

Sy = R

АШ

+ S ×cos1.50

= 0 ;

S = -25.28/ cos1.50 = -25.3кН

 

1

 

 

1

 

 

 

Sx = H

АШ

+ S

3

- S ×sin1.50 = 0 ;

S

3

= -25.3×sin1.50 + 0.666 = 0.00

 

 

 

1

 

 

 

 

Узел В

 

 

 

 

 

 

 

 

Sy = S2 ×sin 520 + RВШ sin 520

= 0;

 

S2 = -RВШ = 1,08кН

Sx = -S3 - S2 × cos520

- RВШ × cos520

= 0; S3 = 1,08×cos520 -1,08 ×cos520 = 0кН

Узел С (проверка)

Sx = S1 ×sin1.50 + S2 ×sin 380 = 0; - 25.3×sin1.50 +1.08×sin 380 = 0.00

Усилия в стержнях фермы от рабочих усилий в подъёмном канате

Q2 = 241кН;T2 = 104кН; RА2 = 55,84кН; H А2 = -1,48кН; RВ2 = 82,06кН

Узел А

Sy = RА2

+ S1 ×cos1.50

= 0;

S1 = -55,84 / cos1.50 = -55,86кН

 

Sx = H А2

+ S3 - S1 ×sin1.50

= 0;

S3 = -55,86 ×sin1.50 +1,48

= 0,018кН

Узел В

 

 

 

 

 

 

Sy = S2 ×sin 520 + RВ2 sin 520 = 0;

S2 = -RВ2

= -82,06кН

 

Sx = -S3 - S2 × cos520

- RВ2 × cos520 = 0; S3

= 82,06 ×cos52

0 - 82,06 × cos520 = 0кН

Узел С (проверка)

 

 

 

 

 

Sу = -0,5×Q - S1 × cos1.50

- S2 ×cos380 = 0; -.05× 241+ 55.86 × cos1.50

+ 82.06 ×cos380 = 0.000

 

Вид нагрузки

 

 

Номер стержня

 

 

 

1

2

 

3

 

Вес шкива

 

-25,2

1,08

 

0,0

 

Рабочая

 

-55,86

-82,06

 

0

Задание 1.5 Составить расчётные схемы головных балок станка и укосины, фасадной и лобовой фермы, укосины копра. Исходные данные принять из заданий 1.3; 1.4.

Указания к выполнению задания

Расчётные схемы составить для одной из возможных комбинаций загружения. Например, экстренные усилия в первом канате, двойные рабочие во втором, рабочие в третьем и четвёртом канатах (для второго подъёма).

Расстояние между центрами подшипников опор копровых шкивов Ш-4А и Ш-5 составляют 1030мм, для шкива Ш-6а – 1160мм [3].

На рисунках схем указать все необходимые для расчётов нагрузки, их величины и геометрические размеры.

Врасчётной схеме головной балки укосины учесть собственный вес балки, равный (2,,,5)кН/м, в зависимости от конструкции головки и мощности подъёма.

Врасчётной схеме фасадной фермы нагрузку от собственного веса головки копра, передаваемую на станок и укосину ( qГ ), можно принять для каждого

узла (опоры) равной 1/6 веса головки копра.

14

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Нагрузку от собственного веса укосины принять равномерно распределённой по длине укосины. В расчётной схеме учитывается половина веса укосины qy

Нагрузку от собственного веса станка для каждого узла принять равной 1/4 веса панели станка (вес станка / число панелей).

При определении величины сил, передаваемых подшкивной фермой укосине и станку, в расчётной схеме фасадной фермы головные балки станка и укосины допускается рассматривать как однопролётные. Станок и укосину загрузить максимальными опорными реакциями головных балок.

Высоту панелей укосины ( hy ) принять в пределах от 3м до 4,2м кратной модулю 100мм. Высота верхней панели величина свободная (немодульная).

Пример

Задание 1.5 Составить расчётные схемы головных балок станка и укосины, фасадной и лобовой фермы, укосины копра. Исходные данные принять из заданий 1.3; 1.4.

Решение

1.5.1.Принятая комбинация загружения:

канат 1 (спуск) – двойная рабочая + вес шкива, канат 2 (подъём) – экстренная + вес шкива.

1.5.2.Расчётная схема головной балки станка (рис. 1.8; оп. А)

а) от вертикальной реакции

 

подшкивной фермы

 

RА1 = (RАШ + 2 × RАР1 × Y) =

 

(25,28 + 2 ×32,13×0,8) = 76,688 » 76,7кН

 

где RАШ , RАР1 - см. табл.2.2

 

Ψ - коэффициент учёта нагрузок;

 

RА2 = (RАШ + mФ × RАР2 × Y) =

 

(25,28 + 8,5×55,84 ×0,8) = 405кН ,

Рис1.10 – Расчётная схема головной

где RАШ , RАР2 , Y - см. выше;

балки станка от вертикальных реакций

mФ =8,5-коэф.учёта экстренной

 

нагрузки;

 

б) от горизонтальной реакции

 

H А1 = (H АШ + 2 × H АР1 × Y) =

 

[- 0,67 + 2 × (-0,85) × 0,8]= -2,0кН,

 

где H АР1 , H АШ - см.табл.3.1,

 

Ψ - см. выше.

Рис1.11 – Расчётная схема головной

H А2 = (H АШ + mф × H АР2 × Y) =

балки станка от горизонтальных реакций

[- 0,67 + 8,5 ×(-1,48) × 0,8]=

 

−10,74кН ≈ 11кН.

15

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

1.5.3 Расчётная схема головной балки укосины (в оп. В рис. 1.8)

RВ1 = (RВШ + 2 × RВР1 × Y) =

[-1,08 + 2 × 77,88×0,8]= 123,5кН ,

RВ2 = (RВШ + mф × RВР2 × Y) =

[-1,08 + 8,5×82,06 × 0,8]= 557кН ,

где RВШ , RВР1 , RВР2 - см. табл.2.2, mф , Ψ - см. выше

q собственный вес балки, (2…5)кН/м. Принято q – 3кН/м

Рис. 1.12 – Расчётная схема головной балки

укосины 1.5.4. Расчётная схема фасадной фермы

Нагрузка на копёр от тормозных канатов в рабочем режиме

SQТ = nK ×QT = 4 ×QT = 4 ×32.4 = 129.6кН.

Нагрузка на фасадную фурму

 

0,5×SQТ = 0,5×129,6 = 64,8кН,

 

где nK - количество тормозных канатов (два каната

 

на один подъёмный сосуд);

 

QT -см. зад.2.2

 

Нагрузка от головки копра

 

¢

 

qг = qг / 6 = 16900 ×9.81/ 6 = 27632Н,

 

где qг =16,9т, см. зад. 2.2

 

Нагрузка от собственного веса станка копра

 

qc¢ = qc /(4 × nnc ) = 14.0 ×9.81/ 4 ×5 = 6.87кН,

Рис. 1.13 – Расчётная

где qc =14,0т. – собственный вес станка,

схема фасадной фермы

nnc =5 - количество панелей станка.

Нагрузка от собственного веса укосины Нагрузка передаётся на фундаменты и подшкивную ферму всего в четырёх точках

q¢у = qу / 4 = 11,4 ×9,81/ 4 = 27,96кН,

где qу - собственный вес укосины, 11,4т. (см. выше).

Нагрузка от опорной реакции головной балки станка (силы L и HL).

Балка рассматривается как однопролётная статистически определимая.

Рис. 1.14 – Расчётная схема к определению

нагрузки на фасадную ферму от головной балки станка

16

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

SM L = RM × 4 - 2 × RA1 ×3 - 2 × RA2 ×1 = 0

RM = (38.34 ×3 + 202.5×1) / 2 = 158.76кН

Sу = RM + RL - 2 × RA1 - 2 × RA2 = 0

RL = 2 ×38.34 + 2 × 202.5 -158.76

RL = 322.92кН > RM = 209.44

К расчёту принята реакция в опоре L, равная RL = 323кН ,(вертикальная составляющая). Величина горизонтальной составляющей реакции опоры L балки будет равна

RHL = (H A1 + 3× H A2 )/ 2 = -1.02 + 3×(-5.37) = -17.13кН .

Приняты значения сил L=323кН, H L = -17кН;

 

Нагрузка от опорной реакции

 

головной балки укосины (сила Z)

 

Балка рассматривается как

 

однопролётная статистически

 

определимая.

 

SMV = 2 × RB1 ×1- 2 × RB2 ×3 - RZ × 4 = 0

 

RZ = (278.46 ×3 + 61.76) / 2 = 448.57кН

Рис. 1.15 – Расчётная схема к опре-

Принято значение сил Z=449кН

делению силы Z

 

1.5.5. Расчётная схема ветровой фермы

 

Расчётная схема фермы от ветровых нагрузок приведена на рис. 1.16.

Расчётная схема нижней рамной панели

ΣWi = 35.87кН ,(табл.1.1)

H = (SWi ) / 2 = 35.87 / 2 = 17.94кН hn = 4.2м,(зад.1,п4).

M max = 2 × hn × H = 2 × 4.2 ×17.94 = 150.65 » 151кН × м

Рис.1.16 - Расчётная схема нижней рамной панели

17

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

1.5.6. Расчётная схема укосины

Рис. 1.17 - Расчётные схемы укосины (а) и стойки укосины (б). Разнос ног укосины должен быть не менее [3]

l = 2.2 × M 0 /(G × g),

где M0 - опрокидывающий момент;

G - масса копра, 42,3т (зад.2, п. 2.1); g - 9,81м/сек2 .

M 0 = 2 × S(Wi × hi ) = 2 × 489.15 = 978.3кН × м; S(Wi × hi ) = 489,15кН × м,(см.табл.2.1),

l = 2.2 ×978,3/(42,3×9,81) = 5,186м.

Принято l = 6м.

Длина укосины

lу = (HC - h0 ) / cosθ,

где HC , h0 ,θ - см. выше.

lу = (21- 2) / cos380 = 24.113м.

Принята высота панели укосины hпу = 4.0м, подшкивной панели – 4,113м,

количество панелей

n = 24.113/ 4 = 6.03; ly = 4 ×5 + 4.113 -1 = 24.113

Распределённая нагрузка от массы укосины на сплошн6ую (стойку) ногу укосины q*у = 9,81× qу / lу = 9.81×11.4 / 24.113 = 4.64кН / м

где qу = 11,4т масса укосины.

Нормальная составляющая распределённой нагрузки q*у

qn = qy* ´sin 380 = 4.64´sin 380 = 2.87кН / м

Тангенциальная составляющая распределённой нагрузки q*у qt = q*у ´cos380 = 4.64´cos380 = 3.66кН / м..

18

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

2. Проектирование стального бункера и железобетонного силоса

Задание 2.1 Определить нормативное давление в призматической части и воронке бункера (см. рис. 7.14[1]). Данные для расчёта приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Исходные данные к заданию 2.1

 

Сыпучий материал

 

Размеры бункера, м

 

№ варианта

 

Угол

 

 

 

 

 

Объёмный

внутреннего

А

 

В

 

С

 

вес, кН/м3

трения,

 

 

 

 

 

 

 

ϕ , град.

 

 

 

 

 

1/11

12/20

27

3,6

 

3,0

 

1,5

2/12

14/20

45

3,6

 

3,9

 

1,5

3/13

20/12

42

3,6

 

3,6

 

1,2

4/14

26/14

37

3,6

 

4,2

 

1,2

5/15

12/20

44

4,8

 

3,3

 

2,2

6/16

14/20

40

4,8

 

4,8

 

2,2

7/17

12/26

32

6,0

 

5,6

 

2,4

8/18

14/20

41

6,0

 

6,0

 

2,4

9/19

2,5/14

54

4,8

 

4,2

 

2,5

10/20

12/14

34

6,0

 

6,0

 

2,5

Рис. 2.1 – Расчётная схема определения

давления сыпучего на наклонной площадке.

Указания к выполнению задания

Результирующее тангенциальное давление на наклонной площадке равно pt = pty - ptx = ( py - px ) ×sin α × cosα

Нормальное давление на наклонной площадке равно pn = px ×sin 2 α + py × cos2 α

Полное давление на наклонной площадке равно p = pn2 + pt2

19

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Пример:

Задание 2.1 Определить нормативное давление на стенки бункера при условии: ширина призматической части бункера А=6м, высота В=6м, высота воронки

бункера С=2,5м, угол наклона стенок воронки α =450 , объёмный вес сыпучего γ =13кН/м3, угол естественного откоса сыпучего ϕ = 200

Решение

Расчёт выполнен согласно [1]

Боковое давление на нижнем уровне призматической части (у=6м)

px = γ × y ×tg

 

æ

90

0

-ϕ

ö

2

ç

 

÷

 

 

 

 

 

ç

 

2

÷,

 

 

è

 

ø

где k = tg

2

æ

90

0 -ϕ ö

 

2

æ

900

- 20

0 ö

 

 

ç

 

 

÷

= tg

 

ç

 

 

 

÷

= 0.49 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

2

÷

 

ç

 

2

÷

 

 

è

 

ø

 

 

è

 

ø

 

k - коэффициент бокового распора

 

px = 13× 6 × 0,49 = 38,2кН / м2 ,

 

Нормальное давление на верхнем уровне

 

воронки (у=6м)

 

pn = px ×sin 2 α + py ×cos2 α,

 

py = h × y = 13× 6 = 78кН / м2 ;

 

sin 2 α = cos2 α = 0.5

 

pn = 38.2 × 0.5 + 78 ×0.5 = 58.1кН / м2 .

Рис. 2.2 – Нагрузка от сыпучего

Нормативное давление на нижнем уровне воронки

на стенки бункера

(у=8,5м)

pn = (13×8.5× 0.49) ×0.5 + (13×8.5)0.5 = 82.32кН / м2

Вертикальное давление на нижнем уровне воронки (у=8,5м) py = γ × y = 13×8.5 = 110.5кН / м2

Тангенциальное давление на наклонной площадке воронки (у=8,5м)

pt = ( py - px ) ×sin α × cosα = (110.5 -110.5× 0.49) ×0.707 × 0.707 = 28.17кН / м2

Полное давление на наклонной площадке воронки (у=8,5м) p = pn2 + pt2 = 82.322 + 28.172 = 87кН / м2

Задание 2.2 Для призматической части металлического жесткого бункера выбрать шаг перекрёстных рёбер жёсткости, подобрать их сечение, определить толщину обшивки. Составить эскиз расположения рёбер жёсткости, привести схемы расчёта. Исходные данные для расчёта принять из табл.2.1 и задания 2.1.

Решение 2.2.1 Шаг вертикальных и горизонтальных рёбер жёсткости согласно [ 1 ] принять 1,5м.

2.2.2. Расчёт вертикального ребра жесткости Максимальный изгибающий момент, действующий по середине пролёта [1]

M p = (qm + qn ) ×l × h2 / 24,

20

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

Соседние файлы в папке М.У. ГТЗ (практика)