- •Задание 1.Подбор геометрических размеров элементов
- •1.1 Исходные данные
- •1.2 Постановка задачи
- •1.3Пример выбора геометрических параметров сварной фермы
- •1.4 Построение линий влияния
- •1.5Определение максимальных и минимальных усилий
- •1.6Подбор сечения элемента нижнего пояса фермы
- •1.7Подбор сечения элемента верхнего пояса фермы
- •1.8Подбор сечения элемента стоек и раскосов
- •1.9Подбор геометрических параметров сварного соединения раскоса 5-13 с фасонкой
- •1.10 Расчет геометрических размеров фасонки
- •Задание 2.Проектировочный расчет сварной рамы
- •2.1Исходные данные
- •2.2Характеристика метода решения
- •2.3 Дискретизация рассчитываемой конструкции
- •2.4Формирование кэм
- •2.5Внешняя нагрузка
- •2.6Расчет внутренних усилий
- •2.7Проверочный расчет
- •2.8Проверка жесткости конструкции
- •Задание 3. Проектировочный расчет сварной балки
- •3.1Исходные данные
- •3.2Схема решения задания
- •3.3Определение расчетных сечений
- •3.4Определение прогибов балки
- •3.5Определение размеров вертикального листа
- •3.6Определение размеров горизонтальных поясов
- •3.7Определение размеров вертикальных ребер
- •3.8Сварные швы балки
- •3.9Опорные плиты балки
- •3.10Расчет веса балки и веса наплавленного металла
- •Задание 4.Проектировочный расчет сварной колонны
- •4.1Исходные данные
- •4.2Порядок расчета сечения
- •4.3Порядок расчета стойки
- •4.4Расчет соединительных элементов
- •4.5Соединительные продольные швы.
- •4.6Диафрагмы
- •4.7Оголовок колонны.
- •4.8База колонны
- •4.9Расчет веса колонны
- •4.10Расчет веса наплавленного металла
4.9Расчет веса колонны
Вес стойки образуется из веса несущих стержней G1, веса соединительных планок G2,G3 и веса диафрагм G4, G5. G1=lст(g1+2g1+g1+ +g1+2g1)=24(76,6+2.23,6+15,9+31,8+2.18,3)=4999,2 кг. Вес одной левой планки Gлпл=7850.lлпл.Sлпл.hлпл=7850.0,595.0,35.0,01=16,34 кг; вес всех планок левой ветви G2=3.13.16,34=637,56 кг. Вес одной правой планки Gппл=7850.lппл.Sппл.hппл=7850.0,42.0,23.0,008=6,067 кг; вес планок правой ветви G3=2.28.6,067=339,72 кг. Диафрагмы левой ветви выполнены из уголков № 12,5, общая длина уголков lуг=6.2.0,89=10,68 м. G4= lуг.g6= =10,68.15,5=165,54 кг. Диафрагмы правой ветви выполнены из пластин размером 0,463х0,254. Вес одной пластины Gпл=7850.Fпл.Sпл=7,385 кг, вес всех диафрагм G5=66,47 кг.
Вес левого оголовка складывается из веса несущих балок Gб=2.lб.g7=113,65 кг, веса опорных площадок (поз. 1 по рисунку 4.21) Gп.1=0,25.0,7.0,012.7850=16,49 кг; (поз. 2 по рисунку 4.21) Gп.2=0,1.0,7. .0,02.7850=10,99 кг, веса опорных швеллеров (поз. 3, 4 по рисунку 4.21) Gшв=2.0,5.31,8=31,8 кг, веса опорного ребра (поз. 5 по рисунку 4.21) Gо.р=0,312.0,5.0,02.7850=24,49 кг, веса опорных уголков 6 Gо.у=2.0,7.29,7=41,58 кг, веса накладок 7 Gн=2.0,83.0,004.0,01.7850=5,21 кг. Вес левого оголовка G6=244,21 кг, вес правого оголовка (расчет не приведен) G7=471,38 кг.
Вес базы складывается из веса плиты Gпл=1,724.0,824.0,02.7850=223,03 кг, веса траверсы (поз.1 по рисунку 4.29) Gтр.1=2.1,064.0,3.0,012.7850=60,14 кг, веса траверсы 2 Gтр.2=2.0,824.0,3. .0,012.7850=46,57 кг, веса траверсы 3 Gтр.3=2.0,8.0,3.0,012.7850=45,22 кг. Вес базы G8=374,97 кг.
Общий вес металла колонны Gм=7299,0 кг.
4.10Расчет веса наплавленного металла
В стойке колонны выполнены швы соединительных планок и продольные швы центральной части. Длина сварных швов узла соединительных планок левой ветви (см. рисунок 4.18) lшв=2a+hл=0,1+0,35=0,45 м, а длина всех швов соединительных планок lл=3.13.2.0,45=35,1 м. Вес сварных швов G9=k2.l./2=0,012.35,1.7850=13,78 кг. Для правой ветви lш=0,1+0,23=0,33, lп=2.28.2.0,33=36,96 м, G10=0,0082.36,96.7850=9,28 кг.
Продольные сварные швы № 1,2 (по рисунку 4.19) объединяют двутавр № 50 и двутавр № 16, и двутавр № 16 с уголками. Катеты швов принимают равными толщине полки двутавра № 16, т.е. 7,8 мм. Катеты швов № 3 примем равными толщине стенки уголка, т.е. 12 мм. Длина швов № 1 l№1=2.35.0,05=3,5 м; длина швов № 2, 3 l№2,3=2.35.0,04=2,8 м. Вес швов № 1, 2 G11=k2(l1+l2)./2=0,00782.6,3.7850=1,5 кг, вес швов № 3 G12=0,0122.2,8.7850=1,58 кг. В левом оголовке все швы угловые с катетом 12 мм. В соединении швеллера № 30 с уголком № 16/10/1,2 (см. рисунок 4.21) длина шва lш.у.=2hшв+2hуг=2.0,3+2.0,16=0,92 м. Подкрепление соединения двумя уголками № 20/16/1,2 добавляет еще 8 швов длинной lш.ус.=4bу+4Bуг=4.0,2+4.0,16=1,44 м. Общая длина швов соединения l1=2(0,92+1,44)=4,72 м. В соединении швеллера № 30 с двутавром № 50 (см. рисунок 4.21) lш.у.=2hшв+2hдв=2.0,3+2.0,17=0,94 м, для двух узлов l2=1,88 м. В площадке под силу Р1 выполнено 8 швов № 1 (см. рисунок 4.21) длиной 30 см , 4 шва № 2 длиной 10 см и 2 шва длиной 50 см. Общая длина швов соединения l3=8.0,3+4.0,1+2.0,5=3,8 м. В площадке под силу Р2 выполнено 4 шва длиной 30 см и два шва длиной 50 см. Длина швов соединения l4=4.0,3+2.0,5=3,2 м. Общая длина швов в левом оголовке lог=13,6 м, вес наплавленного металла G13=7,69 кг. Вес швов правого оголовка G14=6,54 кг. Элементы базы колонны соединяются угловыми швами с катетом 12 мм. Длина вертикальных швов l1=18.0,3=5,4 м. Длина швов в траверсе l2=4апл+4bпл-8С=9,95 м, вес швов G15=8,68 кг. Общий вес наплавленного металла Gн=42,5 кг.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Создание сварных конструкций требует рационального проектирования конструктивных схем, обоснованного распределения металла, назначения технологических процессов сварки и выбора оборудования наиболее точно соответствующему поставленной задаче. Проектирование сварных конструкций всегда опирается на проведение прочностных расчетов. Большое значение при проектировании конструкций имеет использование накопленного опыта, применение типизированных конструкций, обеспечивающих прогрессивную технику.
Методы расчета сварных конструкций непрерывно развиваются, углубляясь и совершенствуясь. В последние годы интенсивно развиваются вопросы применения компьютерных методов при расчетах сооружений, методы проектирования конструкций наименьшего веса и другие вопросы. Использование компьютеров позволяет автоматизировать ряд звеньев процесса конструирования сварных конструкций, в том числе решение трудоемких и громоздких задач по нахождению оптимального варианта в условиях многокритериальности. Это снижает сроки проектирования, повышает производительность труда и качество проектных решений.
При проектировании сварных конструкций необходимо учитывать технологическую прочность сварных соединений, правильно назначать технологические процессы сварки. Специалист в области проектирования сварных конструкций должен взаимодействовать со специалистом-сварщиком для решения вопросов о рациональном применении металлургических, технологических процессов и расчетов прочности сварных конструкций. Инженеры-сварщики должны изучать условия работы проектируемой конструкции с разных сторон.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1982.272 с.
Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирование сварных конструкций: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1983.344 с.
Панасенко Н.Н., Елжов Ю.Н., Левин А.И. Расчет стержневых конструкций методом конечных элементов: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Расчет и проектирование сварных конструкций”/ Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1996.20 с.
Левин А.И. Расчет стержневых сварных конструкций методом конечных элементов: Учеб. пособие/ Волгодонский ин-т ЮРГТУ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000.154 с.
Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций. Л.:Судостроение,1974.344 с.
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов: Учебник для втузов. М.: Наука, 1986.512 с.
Серенко А.Н., Крумбольдт М.Н., Багрянский К.В. Расчет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи. Киев.:Вища шк., 1977.335 с.
Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование. М.:Высш. шк.,1990.446 c.
Оглавление
ПРЕДИСЛОВИЕ 3
Задание 1. ПОДБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ 4
Задание 2. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СВАРНОЙ РАМЫ 24
Задание 3. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СВАРНОЙ БАЛКИ 56
Задание 4. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ СВАРНОЙ КОЛОННЫ 79
Подставив вычисленные ранее значения J1 и J2, получим по (4.15) значение RВ 93
Проверив устойчивость по (4.2) 98
Принимаем nл=13, nп=28,тогда расстояния между планками 100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 121