Асет Архитектура
.pdf
Рис. 2.3 Общий вид расчетной модели
Рис. 2.6 Схема связей
31
Рис. 2.2 Поперечная рама
2.5 Расчет фермы
32
Проценты исчерпания несущей способностей верхнего пояса фермы
Элемент |
НС |
|
|
Проценты исчерпания несущей |
|
|
Длина |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
элемента |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
нор |
УY1 |
УZ1 |
ГY1 |
ГZ1 |
УС |
УП |
1ПС |
2ПС |
М.У |
|
Сечение: 5. Труба 140 x 4.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Профиль: 140 x 4.5; ГОСТ 10704 - 76* |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Сталь: ВСт3сп4; ГОСТ1076-76* |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Сортамент: Труба электросварная прямошовная |
|
|
|
|
|
|||||||
353 |
1 |
4 |
1 |
2 |
17 |
56 |
16 |
0 |
4 |
56 |
16 |
1.13 |
353 |
2 |
4 |
1 |
2 |
17 |
56 |
16 |
0 |
4 |
56 |
16 |
1.13 |
354 |
1 |
4 |
2 |
3 |
17 |
56 |
16 |
0 |
4 |
56 |
16 |
2.08 |
354 |
2 |
3 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
2.08 |
355 |
1 |
4 |
3 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
2.13 |
355 |
2 |
3 |
4 |
6 |
17 |
56 |
16 |
0 |
6 |
56 |
16 |
2.13 |
356 |
1 |
5 |
3 |
4 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
1.89 |
356 |
2 |
5 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
1.89 |
357 |
1 |
6 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
6 |
56 |
16 |
1.88 |
357 |
2 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
1.88 |
358 |
1 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
1.88 |
358 |
2 |
5 |
6 |
8 |
17 |
56 |
16 |
0 |
8 |
56 |
16 |
1.88 |
359 |
1 |
5 |
7 |
9 |
17 |
56 |
16 |
0 |
9 |
56 |
16 |
1.88 |
359 |
2 |
6 |
8 |
11 |
17 |
56 |
16 |
0 |
11 |
56 |
16 |
1.88 |
360 |
1 |
6 |
8 |
12 |
17 |
56 |
16 |
0 |
12 |
56 |
16 |
1.88 |
360 |
2 |
8 |
9 |
13 |
17 |
56 |
16 |
0 |
13 |
56 |
16 |
1.88 |
361 |
1 |
8 |
9 |
13 |
17 |
56 |
16 |
0 |
13 |
56 |
16 |
1.88 |
361 |
2 |
11 |
11 |
16 |
17 |
56 |
16 |
0 |
16 |
56 |
16 |
1.88 |
362 |
1 |
6 |
8 |
11 |
17 |
56 |
16 |
0 |
11 |
56 |
16 |
1.88 |
362 |
2 |
10 |
10 |
15 |
17 |
56 |
16 |
0 |
15 |
56 |
16 |
1.88 |
363 |
1 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
0.42 |
363 |
2 |
5 |
5 |
8 |
17 |
56 |
16 |
0 |
8 |
56 |
16 |
0.42 |
756 |
1 |
4 |
1 |
2 |
17 |
56 |
16 |
0 |
4 |
56 |
16 |
1.13 |
756 |
2 |
3 |
1 |
2 |
17 |
56 |
16 |
0 |
3 |
56 |
16 |
1.13 |
33
771 |
1 |
3 |
2 |
3 |
17 |
56 |
16 |
0 |
3 |
56 |
16 |
2.08 |
771 |
2 |
3 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
2.08 |
786 |
1 |
4 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
2.13 |
786 |
2 |
4 |
4 |
6 |
17 |
56 |
16 |
0 |
6 |
56 |
16 |
2.13 |
801 |
1 |
5 |
3 |
4 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
1.89 |
801 |
2 |
4 |
4 |
5 |
17 |
56 |
16 |
0 |
5 |
56 |
16 |
1.89 |
816 |
1 |
5 |
4 |
6 |
17 |
56 |
16 |
0 |
6 |
56 |
16 |
1.88 |
816 |
2 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
1.88 |
831 |
1 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
1.88 |
831 |
2 |
5 |
6 |
9 |
17 |
56 |
16 |
0 |
9 |
56 |
16 |
1.88 |
846 |
1 |
5 |
7 |
10 |
17 |
56 |
16 |
0 |
10 |
56 |
16 |
1.88 |
846 |
2 |
6 |
8 |
11 |
17 |
56 |
16 |
0 |
11 |
56 |
16 |
1.88 |
861 |
1 |
6 |
8 |
12 |
17 |
56 |
16 |
0 |
12 |
56 |
16 |
1.88 |
861 |
2 |
8 |
9 |
13 |
17 |
56 |
16 |
0 |
13 |
56 |
16 |
1.88 |
876 |
1 |
8 |
9 |
13 |
17 |
56 |
16 |
0 |
13 |
56 |
16 |
1.88 |
876 |
2 |
11 |
12 |
16 |
17 |
56 |
16 |
0 |
16 |
56 |
16 |
1.88 |
891 |
1 |
6 |
8 |
11 |
17 |
56 |
16 |
0 |
11 |
56 |
16 |
1.88 |
891 |
2 |
10 |
10 |
15 |
17 |
56 |
16 |
0 |
15 |
56 |
16 |
1.88 |
906 |
1 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
0.42 |
906 |
2 |
5 |
5 |
7 |
17 |
56 |
16 |
0 |
7 |
56 |
16 |
0.42 |
34
Верхний пояс
Верхний пояс принимаем с одним изменением сечения по длине и рассчитываем на усилие
N= 4347 гН
Предварительно задаемся коэф.ʹφ=0.7.Требуемая площадь сечения
|
|
|
|
|
ʹ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимаем трубу сечением Тр Ø 140×5.5 мм |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
А =23.2 |
|
|
|
|
|
|
ί =4.76 см |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Проверяем тонкостеность трубы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Гибкость пояса |
|
|
|
σ |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
= 25.5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условная гибкость |
|
|
|
|
λ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
= 63. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˉλ = λ |
|
|
|
= 63 |
|
|
|
= 2,08 2,5 . |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Коэффициент продольной изгиба |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
λ= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
φ = 1 - |
|
|
|
|
= 1 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,08 |
0,80 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Предельная гибкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
α = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,0 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
[λ] = 180 -60α = 180601,0=120 > λ 63,0.
35
σ |
|
= |
|
= 222.1 МПа |
=225 1=225 МПа |
|
|
Устойчивость обеспечена.
Нижний пояс принимаем с одним изменением сечения по длине и рассчитываем на усилие
N= 4347 гН Требуемая площадь сечения
Требуемый минимальный радиус инерции
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=3 см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Принимаем трубу сечением Тр Ø 140×5.5 мм |
|||||||||||
А =23.2 |
|
|
|
|
ί =4.76 см |
||||||
Проверяем тонкостенность трубы |
|
||||||||||
σ |
|
= |
|
|
= 25 |
= 30. |
|||||
|
|
||||||||||
Условия соблюдается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Гибкость пояса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
= |
|
|
|
|
= 139.5 |
[λ]х = 400; |
|||||
|
|
|
|||||||||
= |
|
|
|
|
|
|
= 279.5 |
[λ]х = 400. |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
Проверяем прочность нижнего пояса
36
σ |
|
= |
|
= 208,7 МПа |
=225 0,95=213,8 МПа |
|
|
Прочность обеспечена.
Подбор сечений раскосов в зависимости от действующих усилий производится по той же методике, что для сжатых верхних или растянутых нижних поясов.
Проверяем условия применения шарнирной схемы при статическом расчете:
Для верхнего пояса
=
для нижнего пояса
=
Условия выполняются.
Расчет сварных швов прикрепления стержней фермы
Для соединения элементов применяется полуавтоматическая сварка проволокой марки СВ – 08Г2С диаметром d = 2 мм(ГОСТ 2246 - 70).Процесс сварки осуществляется в углекислом газе в соответствии с требованиями ГОСТ 8050-85.
Сварные соединения по типу швов можно разделить на три группы: -угловые швы (верхний и нижний пояса) прикрепления к фланцам, - соединения решетки впритык с цилиндрической поверхностью поясов,
Выполняем расчет сварных швов.
Расчетное усилие
cosα= -4347- 595cos 45˚= - 4542,2
Сварные швы угловые без разделки кромок сечения поясов.
37
Сварка выполняется полуавтоматом в среде углекислого газа электродами марки СВ-08Г2С диаметром 2 мм.
Коэффициенты и расчетные сопротивления, принимаемые при расчете: По металлу шва
= 0,9 1 215 193,5 МПа,
где |
по табл. |
по металлу границы сплавления (для верхнего пояса)
=1,05 1 166,5 =174.4 МПа,
где |
=0,45 |
=0,45 |
- для стали Ст 20(материал трубы) |
Для верхнего пояса принимаем условие расчета соединения по металлу границы сплавления
|
|
|
|
= 150,9МПа > |
=174,8 МПа, |
||
Проверяем прочность шва |
|
|
|||||
= |
|
|
= |
|
|
= 150,9 МПа |
= 174,8 МПа, |
|
|
|
|
||||
где =π |
- 1см =3,14 14 |
= 43 см |
|
||||
=1. |
|
|
|
|
|
|
|
Прочность шва обеспечена.
Проверяем прочности шва (в первом приближении сварное соединение ребер жесткости с поясом не учитывается):
- по металлу шва |
|
|
|
||||||
= |
|
|
|
= |
|
|
= 140,8 МПа |
= 0,9 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
=193,5 МПа, |
|
где =π |
- 1см =3,14 14 = 38,9 см; |
|
|||||||
- по металлу границы сплавления |
|
||||||||
= |
|
= |
|
|
= 187,8 МПа |
= 1,05 1 187,8 1 = |
|||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
193,7 МПа. |
|
Условия прочности выполняется. Расчетное усилие в стыке
38
Где -усилие рамной нагрузки.
Величина опорной реакций , которая передается через сварной шов, соединяющий нижний пояс с фланцем.
|
|
|
= |
|
|
|
= |
|
=2052,0 гН |
|
|
|
|
|
|
||||
Усилие среза |
= |
|
=2052 гН |
|
|||||
Проверяем прочность шва на срез |
|
||||||||
= |
|
= |
|
|
|
= 28,5 МПа |
=1,05 1 166,5 1 |
||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
=174,8МПа, |
|
|
Усилие среза ∑ |
|
= 38,9 + 2 41 =120 см. |
|
||||||
Условия соблюдается.
Условия расчета соединения по металлу границы сплавления , так как выполняется условие
=193,5МПа > |
=174,8МПа. |
Условно принимаем усилие =200 гН. |
|
В этом случае дополнительно производятся следующие вычисления. Прочность сварного стыка (длину швов примыкающих фасонок и условно не учитываем ) по нормальным напряжениям.
= |
|
|
|
= |
|
+ |
|
=4,2МПа, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
где е = 63/2 -19-7 =5,5см.
Проверяем прочность шва по приведенным напряжениям
= |
=49,5МПа |
=174,8МПа. |
Прочность сварного шва обеспечена.
Проверяем сварной шов прикрепления раскоса к верхнему поясу. Угол наклона раскоса принимаем равным α =45 ˚.Отношение
= |
|
= |
|
= 0,87. |
|
39 |
|||
|
|
|
|
Определяем относительные длины участков углового шва (со скосом кромки):
=0,3; |
=0,3 |
303 = 91мм; |
=0,31; |
=0,3 |
182 = 56мм |
Длины участков стыкового шва
=- = 303 – 91 = 212 мм;
=- = 182 – 56 = 126 мм.
Определяем расчетные параметры для расчета несущей способности пяточной и носковой частей шва. Расчетное сопротивление сварного стыкового соединения:
==225 МПа;
-для растянутого элемента
=0,85 = 0,85 225 = 191,2 МПа.
Расчетное сопротивление срезу соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления
= 0,55 |
|
=0,55 |
|
= 215,6 МПа; |
|
|
|||
= 0,45 |
= 0,85 410 = 184,5 МПа; |
|||
=0,7 |
= 0,7 215,6 = 150,9 МПа. |
|||
Катет углового шва Kƒ= 5 мм.
Коэффициент условия работы сварного соединения = 0,75.
Несущая способность соответственно пяточной и носковой частей сварного шва равна
= ( |
+ Kƒ |
) =(0,55 12,6 255+0,75 + 0,5 9,1 |
|
150,9) |
1 =2654 гН |
|
|
40 |