144674 (620685), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Таблиця 4

4. Розрахунок та конструювання колони

Вихідні дані:

Розрахункові комбінації зусиль:

для верхньої(над кранової) частини колони:

N₂= 593,4 кН; М₂=-368,54 Кн·м; Q₂=0,5 кН;

для нижньої (підкранової) частини колони:

N₁=1620,16 кН; М₁=-856,92 Кн·м (згинаючий момент завантажує зовнішню вітку);

N´₁ =1495,96кН; М´₁ =-856,92Кн·м; Q₁=62,85 кН (згинаючий момент довантажує підкранову вітку)

Найбільше значення нормальних сил:

N₂=604,4 кН; N₁=1620,16 Кнм;

Матеріал колони – сталь марки 09Г2С;

Довжина верхньої частини: l₂=5,2м;

нижньої частини: l₁=16,8м;

Висота перерізу верхньої частини колони: h₂=500мм;

нижньої частини колони: h₁=1250мм;

Співвідношення моментів інерції: I₁:I₂=200/21;

Висота підкранової балки з рейкою: h_в=1,2м.

4.1 Визначення розрахункових довжин ділянок колони

Розрахункові довжини верхньої і нижньої частини колони в площині рами відповідно l_2x=₂ l₂ та l_1x=₁ l₁.

Відношення ;

Величина ,

де .

За таблицею 68[1] залежно від n=0,34 та ₁=0,58 визначаємо ₁=1,69.

Коефіцієнт , приймаємо ₂=2,9

Таким чином,

l_1x=₁ l₁=1,69×16,8=28,39м;

l_2x=₂ l₂=2,9×5,2=15,08м.

Із площини рами

l_2y=l₂-h_в =5,2-1,2=4м,

l_1y=l₁=16,8м.

4.2 Підбір перерізу верхньої частини колони

Приймаємо переріз верхньої частини колони у вигляді зварного двотавра висотою h₂=500мм, R_y для сталі марки 15ХСНД (С345) при товщині листа t=до 20мм становить R_y=345Мпа, E=2,0610⁵Мпа.

Необхідна площа перерізу

,

де см.

Приймаємо стінку t_w×h_w=10×460мм=4600мм²=46см²,

пояси з листів t_f×h_f=16×200мм=6000мм²=60см²,

A₂=t_wh_w+2 t_fb_f=1,0×46,0+2×1,6×20,0=110см²;

,

,

, ,

^.

Визначаємо гнучкості стержня колони в площині та із площини рами

Умовна гнучкість

Відношення ,

Місцева стійкість полиць забезпечена.

Перевіряємо стійкість верхньої частини колони в площині дії моменту за формулою: для чого попередньо обчислюємо і :

;

;

,

де – коефіцієнт впливу форми перерізу (Табл..73[1]), η=1,37

при і m=3,03.

За табл. 74[1] залежно від =3,03 і m_ef=5,12 коефіцієнт φ_е=0,185.

.

Перевірка стійкості верхньої частини колони із площини дії моменту виконується за формулою:

для чого попередньо обчислюємо

,

де (обчислюється в перерізі 3-3 при тій самій комбінації зусиль, що і М₂ в перерізі 4-4).

Ексцентриситет .

Відносний ексцентриситет .

Гнучкість .

За табл.10[1] α=0,65+0,05m_х =0,813 при m_х =3,26 і , оскільки λ_у =91 λ_с=76,73.

За табл.72[1] за значенням λ_у =91 коефіцієнт φ_у =0,503.

Обчислюємо напруження

.

Стійкість верхньої частини колони забезпечена.

Для перевірки місцевої стійкості стінки визначаємо коефіцієнт:

.

;

;

.

Оскільки α>1, то

,

де ;

.

.

Перевіряємо стійкість перерізу верхньої частини колони на комбінацію N_2max і M_{2 відп.}:

N_{2 max} =593,4 кН;

M_{2 відп.} =-368,4 кНм;

M´_{2 відп.} =-216,57 кНм.

см.

, де .

=0,65+0,05m_x=0,0,71; β=1,15; ; φ_y=0,503; λ_y=48,89.

МПа<R_y γ_c=345МПа.

4.3 Підбір перерізу нижньої частини колони

Приймаємо переріз нижньої частини колони наскрізним, складеним із двох віток, з’єднаних розкісною решіткою. Підкранову вітку колони приймаємо зі прокатного (або зварного) двотавра, а зовнішню – із двох кутиків, з’єднаних листом. Висота перерізу колони h₁=1250мм встановлена під час вибору схеми рами.

Визначаємо орієнтовно зусилля у вітках колони:

а) у підкрановій вітці

;

б) у зовнішній вітці

,

де y₁=у₂=h₁/2=1250/2=625мм=0,625м.

Знаходимо орієнтовно необхідні площі перерізів віток:

а) ;

б) .

Ширина колони (1/20…1/30)l₁=(1/20…1/30)16,8=0,84...0,56см.

Для підкранової вітки приймаємо переріз з прокатного двотавра №60. Переріз зовнішньої вітки приймаємо з двох кутиків 125×12, з’єднаних листом t_л×h_л=10×560мм. Характеристики кутика: А^└=28,9см²; І^└=422см⁴; z₀=3,53см.

Геометричні характеристики перерізів віток колони:

а) підкранової вітки

А₁= 84,7см²; І₁=808см⁴; І_y=27696см⁴; і₁= 3,09см; і₂=18,1см;

б) зовнішньої вітки

;

.

Визначаємо відстань від центра ваги перерізу зовнішньої вітки до краю зовнішнього листа:

;

;

; .

Визначаємо положення центру ваги всього перерізу нижньої частини колони:

;

;

.

Знаходимо дійсні розрахункові зусилля у вітках колони

;

.

Перевіряємо стійкість віток колони. Відстань між вузлами решітки приймаємо .

Підкранова вітка:

а) в площині рами ; .

МПа < МПа;

б) із площини рами ; .

МПа < МПа;

Зовнішня вітка:

а) в площині рами ; .

МПа < МПа;

б) із площини рами ; .

МПа < МПа.

4.4 Перевірка стійкості колони в цілому

Визначаємо геометричні характеристики всього перерізу нижньої частини колони:

;

;

;

; ;

; ;

; .

Необхідно обчислити приведену гнучкість колони _ef, яка залежить від перерізу розкосів, тому спочатку підбираємо переріз елементів решітки. Розкоси решітки розраховують на більшу з поперечних сил: фактичну Q₁=87кН або умовну

Решітку розраховуємо на .

Зусилля в розкосі решітки ,

де – кут нахилу розкосів до вітки.

, =37; sin=0,549.

Необхідна площа роскосу

,

де =0,75 – коефіцієнт умов роботи для розкосів одиночних кутиків, які прикріплені однією палицею; =0,6 – орієнтовно; МПа.

Приймаємо розкоси з кутиків 80×7

; ; =0,351;

Напруження в розкосі

МПа < МПа.

Приведена гнучкість стержня колони

,

де .

Перевіряємо стійкість колони в площині дії моменту.

,

.

За таблицею 75[1] .

Напруження МПа < МПа.

5. Розрахунок та конструювання ферми

5.1 Збір навантажень на ферму і візначення вузлових зосереджених сил

На ферму діють постійне та снігове навантаження які обчислені в попередніх пунктах 3.1.1 і 3.1.2:

і .

Зосереджені сили, що прикладені у вузлах ферми:

а) від постійного навантаження

;

б) від снігового навантаження

,

де м – довжина панелі верхнього поясу.

5.2 Визначення зусилля в стержнях ферми

За вузлової передачі навантаження в стержнях ферми виникають осьові зусилля стиску або розтягу. Величину та знак цих зусиль зручніше за все визначати графічним способом за діаграмою Максвела – Кремони. Для визначення розрахункових зусиль в елементах ферми необхідно побудувати діаграми від таких навантажень:

а) постійне навантаження;

б) тимчасове (снігове) на половині прольоту;

в) від впливу опорних моментів.

В курсовому проекті для визначення зусиль в елементах ферми використовуємо зусилля від одиничних навантажень, які наведені в таблиці 4а.

Розрахункові зусилля в стержнях ферми наведені в таблиці 5.

; .

– момент в перерізі 4-4;

– момент в перерізі 7-7 при тій самій комбінації навантажень, що і М₁.

5.3 Підбір перерізів стержнів ферми

Розтягнуті стержні.

Підбираємо переріз нижнього розтягнутого поясу зварної ферми із двох рівнополицевих кутиків, складених тавром .Матеріал поясу – сталь марки 18ГПС (С255) (фасон). Розрахункове розтягуюче зусилля N=2213,5кН. Розрахункові довжини l_x= l_y =6м. Коефіцієнт умов роботи _с =1, R_y=240МПа при t=10...20 мм.

Необхідна площа перерізу .

Одного кутика .

Підбираємо переріз кутика із двох рівнополицевих кутиків 200×12 з A_n=94,2см², i_x=6,22см, i_y=7,5см² (рис. 14).

Міцність перерізу .

Точність підбору .

Гнучкість поясу ;

Підібраний переріз задовольняє умовам міцності та вимогам жорсткості.

Стиснуті стержні.

Підбираємо переріз стержня верхнього стиснутого поясу ферми із двох рівнополицевих кутиків N=2059,7 кН. Довжина панелі l_m=3м. Матеріал – сталь марки С255. Товщина фасонки у вузлах поясу t_р=20мм.

Розрахункові довжини l_x= l_y =300 см; R_y=240МПа при t=10...20мм.

Задаємося гнучкістю =70_u=120, для якої =0,750.

Визначаємо необхідну площу поперечного перерізу

.

Визначаємо необхідні габарити перерізу

;

За значеннями A₀, h₀, b₀ приймаємо 2∟160×20, для яких A_n=260,4=120,8см²,

i_x=4,85см², i_y=6,5см². Гнучкості

_max= _X=61,9; =0,768.

Перевіряємо стійкість стержня

. Умова виконується. Решту стиснутих стержнів розраховуємо аналогічно.

5.4 Розрахунок прикріплень у вузлах ферми

5.4.1 Розрахунок прикріплень стержнів решітки до фасонок

Виконуємо розрахунок прикріплення елементів решітки у вузлі 1 напівавтоматичним зварюванням із застосуванням зварювального дроту СВ-08Г2С діаметром 1 мм в середовищі вуглекислого газу. _с =1, ₁ =1. Матеріал елементів – сталь марки С255 з R_un=370Мпа, R_wf=215Мпа, R_wz=0,45R_un= 0,45×370=166,5Мпа, _f=0,7, _z=1.

Перевіряємо умову

R_wff=215×0,7=150,5МпаR_wzz =166,5×1=166,5Мпа.

Розрахунок зварних з’єднань виконуємо тільки в перерізі по металу шва.

Для стержня 9-10 з N=1548,8кН визначаємо необхідні площі зварних швів:

а) ;

б) .

Катети швів:

а) біля обушка K_fc=1,2×t_a=1,2×12=14,4мм, приймаємо K_fc=14мм;

б) біля пера K_ft=t_a-2мм=14-2=12мм.

Розрахункові довжини швів:

а) біля обушка ;

б) біля пера .

Аналогічно обчислюємо довжини швів для всіх елементів решітки (таблиця7).

5.4.2 Розрахунок прикріплень поясів до фасонок.

Виконуємо розрахунок прикріплень зварними швами фасонки до поясних кутиків у вузлі 2. Вихідні дані: N₂=-18880,9кН, N₁=-1880,9кН, F=283,7кН, R_wf=215Мпа, ₁ =_с =1.

Переріз поясу тавровий із двох рівнополицевих кутиків 2∟160×20. Товщина фасонки t_р=20мм.

Рівнодіюча сила

.

Необхідні площі швів:

а) біля обушка ;

б) біля пера .

Розрахункова довжина зварних швів:

;

,

де l_pc=25см та l_pt=20см – довжина контакту фасонки з поясними кутиками відповідно з боку обушка і з боку пера (розміри з креслення).

Катети швів призначають так, щоб їх розмір задовольняв умові міцності і конструктивним вимогам.

А) Біля обушка

;

.

Б) Біля пера

;

.

Приймаємо K_fc=6мм та K_ft=6мм.

Аналогічно обчислюємо катети швів в інших вузлах і результати записуємо в таблицю 8.

Література

1. СНиП ІІ-23-81*. Стальне конструкции. – М.: Стройиздат, 1991 – 96с.

2. Бабич В.І., Огороднік В.І., Романюк В.В. Таблиці для проектування будівельних конструкцій. Довідник – Рівне, 1999. – 506с., 394 табл., бібліограф.:35 назв.

3. Методичні вказівки до виконання курсового проекту 051-53, 051-15, 051-16, 051-80, 051-81, 051-82, 051-95.

Характеристики

Список файлов курсовой работы