Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Розрахунок та проектування зварних ферм.




4.1 Мета роботи: оволодіти навичками проектування і перевірочного розрахунку зварних ферм.

4.2 Обладнання і приладдя:

4.2.1 Мікрокалькулятор.

4.2.2 Навчально-довідкова література.

4.3 Хід роботи:

Вихідні дані у таблиці 4.3

4.3.1 Розрахункова схема ферми.

Розрахункова схема подана на рис. 4.1 Вузлове навантаження від розподілених сил q:

(кН)

На опорах реакції:

 

Рис. 4.1 Розрахункова схема ферми

4.3.2 Визначення зусиль в елементах ферми.Визначимо зусилля в стерж­нях ферми шляхом суперпозиції зусиль від нерухомого навантаження у вузлах РІ і Р2 та сили Р, що рухається. Від нерухомого навантаження визначимо зусилля трьома методами.

4.3.2.1Методом побудови діаграми Максвела - Кремони. Приймаємо мас­штаб сил і будуємо діаграму (рис. 4.2).

Рис. 4.2 Діаграма Максвела – Кремони.

4.3.2.2Визначимо зусилля методом перерізів. Для цього послідовно робимо перерізи 1—1, 2—2, 3—3. (рис. 4.3–4.5) і складаємо рівняння рівно­ваги. Кут α визначаємо: tgα = h/d.

 

Переріз 1-1

x = S4-14 + S15-9+S14-15 cos α = 0

y = R1 – P1 - 2P2+S14-15 sin α = 0

∑M1 = P2·d+P2·2d + S4-14 · h –

- S14-15 sin α ·2d = 0
Рис. 4.3

;

 

;

 

 

Переріз 2 - 2

x = S3-13 + S12-9+ S13-12 cos α = 0

y = R1 – P1 - P2+ S13 - 12 sin α = 0

∑M1 = P2·d+ S3-13 · h + S13 - 12 sin α·d +

+ S13 - 12 cos α · h = 0

Рис. 4.4


Переріз 3 - 3

x = S2-10 + S11-9+ S10-11 cos α = 0

y = R1 – P1 + S10 - 11 sin α = 0

∑M1 = S2 - 10 · h = 0
Рис. 4.5

Залишилось визначити зусилля у стержнях S 1-10, S11-12, S13-14, S15-16. Їх визначаємо методом вирізання вузлів (рис.4.6 - 4.9).

Вузол 1-2-10-1

x = S2-10

y = S10 - 11 – P1

S10 - 11 = P1

 

Рис. 4.6

 

Вузол 9-11-12-9

y = S11- 12

 

Рис. 4.7

Вузол 3-4-14-13

 

y = S14 – 13 - P2 =0; S14 – 13 = P2

 

 

Рис. 4.8

 

Вузол 9-15-16-9

y = S15–1 6

 

Рис. 4.9

Решта стержнів симетричні.

Зусилля у стержнях (максимальні) від рухомого навантаження визна­чимо, використовуючи раніше побудовані лінії впливу (рис. 4.10), прий­маючи масштаб.

Загальні результати зведемо у таблицю (4.1).

 

 

Рис. 4.10 Побудова ліній впливу зусиль у стержнях ферми.

Таблиця 4.1 Зусилля у стержнях ферми.

 

  Елементи ферми   Номер стержня Зусилля в стержнях, кН
Графічний метод Аналітичний метод По лініях впливу(max) Розрахункове значення
  Верхній пояс   2-10        
3-13        
4-14        
  Нижній пояс   9-11        
9-12        
9-15        
Стояки   1-10        
11-12        
13-14        
15-16        
Розкоси 10-11        
12-13        
14-15        

4.3.3Компоновка стержнів.Визначаємо потрібну площу перерізів стерж­нів. Для усіх стержнів верхнього поясу з технологічних міркувань (по­дальший монтаж конструкції) визначаємо площу за найбільшим зу­силлям стиску:



Для стержнів нижнього пояса за зусиллям в стержні S9-15:

Для стояків:

Для розкосів:

Перерізи стержнів компонуємо з кутників, враховуючи товщину коси­нок з'єднувальних планок) δк = 10 мм (табл. ).

Результати компоновки перерізів та їх геометричні характеристики наведені в

таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 Параметри стержнів

Елементи ферми   Переріз   Параметри стержнів Напруження, МПа
Кутник Площа Довжина Площина ферми З площини ферми Радіус інерції, см Гнучкість φ
2Fк, см2 L,см μ L0, см μ L0, см rx ry rm λx λy λm
Верхній пояс                                
Нижній пояс                                
Стояки                                
Розкоси                                

 



 

Для забезпечення спільної роботи елементів перерізу встановлюємо з'єднувальні планки розміром 100 х 60 х 10 мм з кроком:

- для стержнів верхнього поясу (стиснутих) l1 = 40 rтіп., см;

-для стержнів нижнього поясу (розтягнутих) ) l1 = 80 rтіп, см;

- для стояків ) l1 = 40 rтіп ,см;

- для розкосу 10-11 (стиснутого) ) l1 = 40 rтіп ,см,

- для розкосів 12-13, 14-15 (розтягнутих) ) l1 = 80 rтіп, см.

Приймаємо для стиснутих стержнів та розтягнутих l1.

4.3.4 Визначаємо гнучкість стержнів.

Для стержнів верхнього та нижнього поясів, стояків і розкосів :

; ;

Приймаємо λmax , визначаємо φ по таблиці 4.4

4.3.5 Визначаємо напруження:

Для стержнів верхнього пояса, стояків і розкосів:

Для стержнів нижнього пояса:

4.3.6 Конструювання вузлів.Попередньо визначаємо максимальну (біля обушка) потрібну довжину флангових швів (накладки), що прикріплю­ють стержні до косинок (рис. 4.11) за формулою:

 

Рис. 4.11

4.4 Зробити висновки.

 

 

Таблиця 4.3. Розрахункові дані

№ варіанта Матеріал Сила Р,кН Довжина стояка L,м   q, кНм
09Г2С
10ХСНД
ВСт3сп
ВСт3сп
09Г2С
10ХСНД
09Г2С
ВСт3сп
15ХСНД
Ст3сп

 

Таблиця 4.4 Значення коефіцієнта λ

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5

 

5 Розрахунок зварних з’єднань трубопроводів.

5.1 Мета роботи: оволодіти навичками проектування і перевірочного розрахунку зварних з’єднань магістральних трубопроводів.

5.2 Обладнання і приладдя:

5.2.1 Мікрокалькулятор.

5.2.2 Навчально-довідкова література.

5.3 Хід роботи:

Магістральні трубопроводи розраховуються на міцність від впливу зміни температури в системах без компенсації температурних деформацій в поздовжньому напрямку, на вигин, розтяг, стиск, від дії власної ваги, ваги транспортуючого продукту, ваги снігу або обледеніння труби, повітряного впливу, а також від сейсмічних та інших впливів.

Зварні шви розраховуються виходячи з умов рівноміцності швів і трубопроводу.

5.3.1 Розрахунок трубопроводу від впливу внутрішнього тиску в трубах.

Напруги в кільцевому шві труби визначаються за формулою:

, МПа

де: δ – номінальна товщина стінки труби, м;

Rвн1 – внутрішній радіус труби, м;

Р – робочий (нормальний ) тиск у трубопроводі, МПа, Р = Р0 /n;

n – коефіцієнт перевантаження робочого тиску в трубопроводі:

· для газопроводів – 1,2,

· для нафтопроводів – 1,15.

[σ'] – допустима напруга на зварний шов, МПа.

5.3.2 Розрахунок трубопроводу від впливу ваги транспортуючого продукту, снігу, обледеніння, повітряного впливу.

Розрахункова вага транспортуючого природного газу:

, Н

де: Р0 – розрахунковий тиск газу, Н/см2:

Р0 = Р · n , Н/см2;

dвн – внутрішній діаметр труби, м;

Розрахункова вага транспортуючої нафти:

, Н

де: γ – питома вага транспортуючої нафти, приймаємо 9 кН/м3;

dвн – внутрішній діаметр трубопроводу, м;

Розрахункове навантаження (із урахуванням коефіцієнта перевантаження n = 1,2) від обледеніння труби:

, Н

де: dз – зовнішній діаметр труби, м;

клід – коефіцієнт, прийнятий залежно від району ожеледиці (таблиця 5.2.).

Розрахункове снігове навантаження на 1 м2 горизонтальної проекції конструкції переходу (пішохідний місток і т.д.):

qсніг= 1,4· , Н

де: - вага снігового покрову на 1м, прийнятий по кліматичним районам.

Розрахункове навантаження від впливу повітря в горизонтальній площині для одиночної труби:

, Н

де: - швидкісний напір, беремо 200 Н/м.

Сумарне навантаження на трубопровід:

q = qгаз + qлід + qсніг + qпов.

5.3.3 Напруга в поздовжньому шві труби від дії згинального моменту.

, МПа

де: W- момент опору перерізу труби, м3:

, м3

М- згинальний момент, діючий на трубопровід, МНм:

, МНм

де: l – відстань між опорами, м.

5.3.4 Розрахунок трубопроводу від впливу зміни температури.

При зниженні зовнішньої температури в кільцевих стиках утворюються напруги:

, МПа

де: α – коефіцієнт лінійного розширення металу, беремо для сталі 12·10-6;

ΔΤ – зміна температури, беремо 50оС для кліматичної зони;

Ε – модуль пружності, беремо 2·105 МПа.

5.3.5 Визначення сумарної напруги в кільцевих швах.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2017 год. (0.097 сек.)