![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •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
1.6Подбор сечения элемента нижнего пояса фермы
Требуемое сечение Fтр с учетом может быть найдено из условия прочности:
.
(1.3)
Здесь [] - допускаемое напряжение, его принимают наименьшим из двух значений:
или
,
где В и Т - временное сопротивление разрыву и предел текучести. Для стали 15ХСНД В = 500 МПа, Т =350 МПа; nВ и nТ - запас прочности соответственно по временному сопротивлению отрыву и по пределу текучести: nВ =2,6; nТ =1,5. Отсюда
;
Принимаем для стали 15ХСНД наименьшее значение []=192 МПа, тогда требуемое значение площади элемента 12-13
По сортаменту выбираем уголок 200х125х11 с площадью поперечного сечения 34,9 см2.
Суммарная площадь двух уголков на
величину, равную
,
превышает требуемую, что допустимо.
1.7Подбор сечения элемента верхнего пояса фермы
Подбор сечения сжимаемого элемента фермы, работающей на усталость, осуществляем из условия прочности на усталость (1.3) и из условия сохранения устойчивости:
(1.4)
здесь – коэффициент продольного изгиба.
Из полученных при этом значений площади выбирается наибольшее.
Расчет на усталость. Требуемое значение площади поперечного сечения элемента 4-5
По сортаменту выбираем уголок 160х100х12
с площадью сечения F=30
см
,
которая на 1,57 % превышает требуемое
значение, что допустимо.
Расчет на устойчивость. Геометрические
характеристики сечения в соответствии
с принятым обозначением на рисунке
1.4,б следующие: х0=2,3 см,
y0=5,3 см,F=30,0
см, iy=2,82
см. Радиус инерции уголка относительно
оси Х останется без изменения
ix2=5,11
см, относительно оси у радиус
инерции требуется вычислить по формуле
,
где Sф- толщина
фасонки, Sф =1,2
см. Итак, с учетом значений iy
и х0, iy2=4,09
см. Сопоставляя ix2
и iy2,
можно констатировать, что минимальным
радиусом инерции сечения imin
будет iy2=
4,09 см.
Сечение,
сжимаемого элемента 4-5 уже выбрано из
условия выносливости, поэтому выполним
проверку условия (1.4) для уже подобранного
сечения
.
Значение коэффициента
найдем по [2, с. 233, табл.19], но для этого
нужно знать гибкость стержня 4-5 и класс
стали. Гибкость для сжатых элементов
ферм определяется по формуле
здесь lэ – длина сжатого элемента, определяемая расстоянием между узлами фермы, lэ=100 см.
Для 4-5=20 и стали класса С46/33 =0,965, тогда
Условие устойчивости для элемента 4-5 выполняется, следовательно, сечение элемента 4-5 из двух уголков 160х100х12 подобрано верно.
1.8Подбор сечения элемента стоек и раскосов
Элемент 5-13 подбирается так же, как и элемент 4-5, т.к. в нем преобладает сжимающая нагрузка:
Выбираем уголок 160х100х12 с площадью
сечения Fф=30
см
.
В этом случае отклонение
,
что допустимо.
Для спаренного элемента из двух уголков
160х100х12 imax=
iy
= =4,09 см (см. подбор элемента 4-5).
Длина раскоса 5-13
тогда гибкость:
=0,864
[2, с. 233, табл. 19.1].
Сопоставляя и , можно утверждать, что условие устойчивости для элемента 5-13 выполняется.
1.9Подбор геометрических параметров сварного соединения раскоса 5-13 с фасонкой
Определим величину усилия, действующего на сварной шов (см. рис. 1.3, а). Разобьем воспринимаемое швом усилие N на три составляющие: Nл- усилие, воспринимаемое лобовым швом, Nф1 и Nф2- усилия, воспринимаемые фланговыми швами со стороны пера и обушка соответственно (см. рисунок 1.3, а):
.
Допустимое значение Nл найдем по следующей формуле:
,
здесь [’] – допускаемые напряжения на срез для сварного шва, [’]=0,65[’], [’]=0,65 192 МПа = 125 МПа (принимаем для стали 15ХСНД [’] = []); Кл- катет лобового шва, принимаем Кл=d=1,2 см; В - ширина большей полки уголка (пера), В=16см; Кл - расчетная высота шва. Для ручной дуговой сварки =0,7.
Усилие,
воспринимаемое лобовым швом, будет
следующим: N
=1250,71,2160,14102=
23520 Н = 23,52 кН. Усилия, воспринимаемые
фланговыми швами:
Учитывая, что воспринимаемые усилия фланговыми швами обратно пропорциональны расстояниям от нейтральной оси l1 и l2
можно написать: Nф1=2,01.Nф2=60,48 кН; Nф2=60,48 / 3,01=20,09 кН; Nф1=2,01 Nф2=40,186 кН.
Требуемые значения длины фланговых швов найдем из выражения
(1.5)
Для флангового шва со стороны обушка значение катета может достигать 1,2 d (d – толщина полки), т.е. Кф1=1,2 d=1,21,21,4 см.
Для
флангового шва с противоположной стороны
значение катета обычно берется на 2 мм
меньше толщины полки d,
т.е. К
=
d-0,2=1,2-0,2
= =1см. Подставляя численные значения в
выражение (1.5), найдем длину фланговых
швов: