Вибір раціональної системи стержнів зварювальної ферми та визначення її головних розмірів. Основна характеристика

Зміст

Вступ.. 4

1 . Загальна характеристика зварювальних ферм. 5

2. Вибір раціональної системи стержнів ферми та визначення її головних розмірів  7

3. Призначення матеріалу. 8

4. Складання розрахункової схеми. 9

5. Розрахунок зусиль в стержнях методом вирізання вузлів. 10

6.  Розрахунок гнучкості 15

7. Розрахунок та конструювання вузлів ферми. 16

Висновок : 22

Список використаної літератури. 23

Додатки. 24

Вступ

Зварювання як технологічний процес отримання нероз’ємних з’єднань досить широко застосовується в сучасній промисловості. Даний технологічний процес дає змогу знижувати трудомісткість в процесі виготовлення конструкцій, забезпечуючи при цьому необхідну якість створеної конструкції.

В процесі створення зварних конструкцій має бути забезпечено комплексне вирішення наукових, проектних і виробничих завдань, включаючи необхідні методи розрахунку і конструювання зварних з’єднань і вузлів, які найбільш відповідають встановленим умовам роботи.

Головною темою курсового проекту є розрахунок і проектування несучих зварних конструкцій промислової будівлі.

1. Загальна характеристика зварювальних ферм

Фермою називають ґратчасту геометрично незмінну конструкцію, призначену, так само як і балка, для роботи переважно на згин. На відміну від балки ферма утворюється з окремих прямолінійних стержнів, зв'язаних між собою у вузлах (теоретично шарнірно) у геометрично незмінну систему, до якої навантаження, як правило, прикладається тільки у вузлах. Для геометрично незмінної статично визначеної ферми необхідно щоб виконувалось наступне співвідношення між кількістю стержнів і вузлів:

де кількість стержнів , кількість вузлів.

Завдяки вузловій передачі навантаження стержні ферми піддаються тільки осьовому впливу сил, що розтягують або стискають. Ферми особливо вигідні в таких конструкціях, де за умовами жорсткості потрібна велика висота. При великих навантаженнях і незначних прольотах конструкції ферм стають громіздкими і трудомісткими, поступаючись в цьому відношенні балкам. Вигідність переходу від балок до ґратчастих ферм росте зі збільшенням прольоту конструкції і зменшенням навантаження на неї.

Область застосування ферм досить різноманітна. Ферми можна класифікувати за декількома ознаками:

а) за призначенням ферми мостів, стропильні ферми, ферми піднімальних кранів, опори ліній електропередачі і т.д.;

б) за обрисом поясів з паралельними поясами , трапецеїдальні односхилі або двосхилі, і трикутного обрису. Вибір обрису поясів залежить від призначення ферм, структури навантаження, а також і від економічних розумінь.

в) за типом ґратки розкоса якщо вона утворена безперервним зиґзаґом розкосів та стояків, причому всі розкоси однієї половини ферми спрямовані .в один бік, трикутна, якщо зиґзаґ утворений одними розкосами, спрямованими поперемінно в різні сторони.

Етапи проектування зварної ферми. Вихідними даними для проектування ферми є:призначення і умови експлуатації ( температура, характеристика навантаження ), проліт.

Проектування ферми полягає у розв’язанні таких етапів:

·  призначення матеріалу;

·  вибір раціональної системи ферми та визначення її генеральних розмірів;

·  складання розрахункової схеми;

·  визначення зусиль в елементах ферми;

·  компонування стержнів;

·  конструювання вузлів;

·  конструювання зварних з’єднань

2. Вибір раціональної системи стержнів ферми та визначення її головних розмірів

Згідно завдання ферма має такі розміри: a = 4 м., Р₁= 3 т., Р₂ = 4 т., Р₃ = 3 т.

Рис. 2.1 Схема ферми

3. Призначення матеріалу

Згідно будівельних норм і правил (СНиП ІІ-В-85) ферма належить до першої та другої груп будівельних конструкцій. Для даної конструкції рекомендується сталь марки ВСт3сп. Для цієї сталі [σ]=160 МПа, [τ]=112 МПа. Для зварних з’єднань [σ]_зв=144 МПа, [τ]_зв=96 МПа.

Для розрахунків приймаємо наступну нумерацію зусиль стержнів в фермі:

Рис 3.1 Нумерація зусиль в стержнях

4. Складання розрахункової схеми

Рис 4.1 Схема сил та реакцій опори

Визначаємо реакції опор R_A і R_В методом моментів відносно точки А, та методом:

1.

2.

5. Розрахунок зусиль в стержнях методом вирізання вузлів

Розрахуємо зусилля в стержнях ферми методом перерізів.

Використовуючи умову статичної рівноваги розрахуємо зусилля в кожному із стержнів.

Умова статичної рівноваги полягає в прирівняні до нуля суми проекцій сил на відповідні осі та моменти цих сил відносно довільної точки площини креслення ферми Σх=0; Σу=0; ΣМ=0.

Розрахунок зусиль в стержнях S₁ i S₂:

Рис 5.1 Вузол 1

Розрахунок зусиль в стержнях S₃ i S₄:

Рис 5.2 Вузол 2

Розрахунок зусиль в стержнях S₅ i S₁₁:

Рис 5.3 Вузол 3

Оскільки дана трикутна ферма є симетричною, тому зусилля в стержнях у правій частині дорівнюють зусиллям в стержнях у лівій.

Відповідно:

=, т	, т	, т	, т	=, т	, т
8,6	-10	-2,6	-8,48	-2,6	6

Рис 5.4 Значення зусиль в стержнях розраховані у програмі SCAD Office 21.1, які співпадають з розрахованими

6. Розрахунок гнучкості

Розраховуємо площу найбільш навантаженого стержня:

Згідно розрахованих даних найбільш навантажений стержень -  т.

За допомогою ГОСТ 8509 – 93 обираємо наступний за площею кутник рівнобічний № 5, b = 50 мм., t = 6 мм., R = 5.5 мм., r = 1.8 мм., І_х= 13.07 ., S = 5,69 .

Знайдемо довжину розкосів ферми, для цього скористаємось теоремою Піфагора:

 

Перевіримо на допустимість гнучкості :

Отриманий результат задовольняє умову λ ≤ 150 і  стержень має великий запас гнучкості. 

Перевірка . З таблиці №72 СНИП 23-81 визначаємо

Умова міцності ( виконується.

7. Розрахунок та конструювання вузлів ферми

Товщина фасонки визначається по величині розрахованого зусилля в опорному розкосі N в співвідношенні з рекомендаціями з табл. 7.1.

Таблиця 7.1.

 тому товщина фасонки   

Обраний кутник рівнобічний № 5, b = 50 мм., t = 6 мм., R = 5.5 мм., r = 1.8 мм., І_х= 13.07 ., S = 5,69 .