Расчёт и конструирование плоской фермы 2

list.dwg

Белорусско-Российский
Узел клёпаный 3 (1:5)
Узел сварной 3 (1:5)

list.frw

Белорусско-Российский
Узел клёпаный 3 (1:5)
Узел сварной 3 (1:5)

list.frw

Белорусско-Российский
Узел клёпаный 3 (1:5)
Узел сварной 3 (1:5)

ZAPISKA.doc

Выбор геометрических параметров фермы .4
Исследование фермы на геометрическую неизменяемость 5
Аналитическое определение усилий в стержнях заданной панели 6
Построение линий влияния стержней заданной панели . 9
Определение расчетных усилий в стержнях заданной панели от действия постоянной нагрузки и системы связанных между собой подвижных сил 13
Подбор сечений стержней фермы 14
Расчет числа заклепок ..18
Расчет длины сварных швов 20
Построение грузовой диаграммы Максвелла – Кремоны при невыгодном загружении фермы подвижной нагрузкой а также единичных диаграмм .22
Определение прогибов узлов ездового пояса фермы при невыгодном положении подвижной нагрузки и построение линии прогибов .24
Список используемых источников 26
При выполнении курсовой работы рассчитываются и проектируются крановые фермы существующих подъёмно-транспорных и строительно-дорожных машин производится их анализ определяются пути улучшения и усовершенствования с учетом современных тенденций развития.
Расчет крановых ферм рассчитывается по методу предельных состояний что позволяет уделить внимание экономии металла и технологичности их изготовления (подразумевается выбор оптимальных геометрических размеров и рациональное проектирование узлов).
Выбор геометрических параметров фермы.
-длина пролета l=18 м
Расчетная высота фермы определяется из условия минимума веса и для треугольных ферм отношение высоты фермы к пролету равно 14 155[1].
Угол наклона раскосов к поясу для всех систем решеток должен находиться в пределах 300 600 (желательно ближе к 450).
Назначаем высоту фермы h = 3 м
Назначаем длину панели d =3 м
Число панелей фермы: 6.
Рисунок 1 - Схема фермы.
Исследование фермы на геометрическую неизменяемость.
Ферма геометрически неизменяема если:
где: S = 33 число стержней фермы
K = 18 - число узлов
Ферма геометрически неизменяема.
Исходные данные к расчету приведены в таблице 1.
Аналитическое определение усилий в стержнях заданной панели
Рисунок 2 – Расчетная схема фермы.
-распределенная нагрузка
Заменяем распределенную нагрузку узловой и находим ее значения.
Определим геометрические параметры панели:
В дальнейших расчетах будем рассматривать только правую консольную часть фермы поэтому расчеты реакций опор проводить не будем.
Метод моментной точки.
Моментная точка М12(Сечение I-I).
Рассмотрим правую часть.
Моментная точка М3 (Сечение I-I).
Моментная точка М7 (Сечение I-I).
Метод вырезания узлов.
Моментная точка М12 (Сечение II-II).
Для проверки правильности определения усилий в стержнях фермы составим сумму проекций сил правой части фермы на оси Х и Y (сечение 1-1)
Построение линий влияния стержней заданной панели
Задаемся единичным грузом F=1 расположенным на расстоянии X от правого края фермы.
Проведем сечение 1-1.
Моментная точка М12:
Груз справа от сечения (3-7).
Строим правую ветвь.
Груз слева от сечения (1-2).
Передаточная прямая соединяет ветви линии влияния между узлами 2 и 3так как ездовой пояс верхний.
Линия влияния U11-12:
Моментная точка М3 (сечение I-I):
Линия влияния D3-12:
Моментная точка М7 (сечение I-I):
Линия влияния V2-12:
Если F находится между узлами 1-2 и 3-7 то
Если F находится на узле 2 то
Линия влияния V3-11:
Проведем сечение II-II.
Рисунок 3 - Линии влияния.
Определение расчетных усилий в стержнях заданной панели от действия постоянной нагрузки и системы связанных между собой подвижных сил.
Для определения максимального усилия в стержне от системы подвижных сил F-F последние устанавливаются так чтобы сумма произведений сил на ординаты линии влияния расположенные под ними была наибольшей.
Определяем ординаты линии влияния:
коэффициент перегрузки(с.6[1])
Усилия от постоянной нагрузки:
где коэффициент перегрузки(с.6[1])
Усилия в остальных стержнях определяем аналогично.
Расчетные усилия определяем суммированием усилий от подвижной и постоянной нагрузок для каждого стержня панели.
Полученные результаты заносим в таблицу1.
Таблица 1- Расчетное усилие в стержнях
Усилие от постоянной нагрузки(со своим знаком) Fnx nn
Усилие от подвижной нагрузки
Подбор сечений стержней фермы
Суммарная площадь сечения:
Площадь сечения стержня:
Выбираем уголок №15у которого А=43.08см2 rmin=4.59см d=15мм b=150мм.
Условие выполняется.
гдекоэффициент продольного изгиба;
коэффициент условий работы(с.6[1]);
расчетное сопротивление(с.6[1]).
Выбираем уголок №20 у которого А=69.30 rmin=6.15смd=18ммb=200мм.
Определяем гибкость стержня
Выбираем уголок №16 у которого А=54.79rmin=4.87м.d=18мм b=160м
Выбираем уголок №15 у которого А=51.09rmin=4.56м.d=18мм b=150м
Выбираем уголок №12 которого А=18.8rmn=3.72м d=10м b=120мм. Определяем гибкость стержня
Выбираем уголок №12.5 которого А= 19.69rmn=387м d=8м b=125мм. Определяем гибкость стержня
Выбираем уголок №8 у которого А=9.38см2 rmin=247смd=6ммb=80мм.
Выбираем уголок №9 у которого А=10.61см2 rmin=2.78см d=6мм b=90мм.
Принимаем равный стержнюV2-12
Следовательно окончательно принимаем:
Стержень O2-3:уголок№15
Стержень U11-12: уголок №15
Стержень D3-12: уголок №125
Стержень V2-12: уголок №9
Стержень V3-11: уголок №9
Расчет числа заклепок
Число заклепок исходя из условия прочности на срез:
где диаметр заклепок(таб.Б5[1]);
число площадок среза(с.8[1]);
расчетное сопротивление на срез(с.8[1]).
Число заклепок исходя из условия прочности на смятие:
где наименьшая суммарная толщина сминаемых элементов в одном направлении(с.8[1]).
Толщина фасонки (по большему из усилий в узле) равна18мм(таб.Б6[1]).
расчетное сопротивление на смятие(с.8[1])
-суммарная толщина уголков
Принимаем . Расположение заклепок шахматное. (таб.Б5[1]).
Стержень V2-12 и V3-11:
Принимаем . Расположение заклепок однорядное.
Принимаем . Расположение заклепок шахматное.
Расположение заклепок однорядное.
Расчет длины сварных швов
Сварные соединения стержней с фасонками выполняют фланговыми швами работающими на срез. В этом случае суммарная длина шва:
где высота шва равная толщине полки уголка(с.8[1])
расчетное сопротивление на срез(с.8[1])
Длина шва одного уголка:
Так как усилие приложено по линии проходящей через центр тяжести площади сечения то длина шва распределяется между «обушком» и «пером» уголка обратно пропорционально их расстоянию от центра тяжести сечения (с.7[1]).
Длина шва на «обушок»:
Длина шва на «перо»:
Суммарная длина шва:
Стержень V3-11 принимаем равным V2-12.
Построение грузовой диаграммы Максвелла – Кремоны при невыгодном загружении фермы подвижной нагрузкой а также единичных диаграмм.
При построении диаграммы Максвелла – Кремоны подвижная нагрузка устанавливается в невыгодное положение в отношении прогиба фермы то есть в середину пролета.
Построение грузовой диаграммы
Определение реакции опоры Нa:
Определение реакции опоры Нb:
Определение реакции опоры Ra:
Построение грузовой диаграммы Максвелла – Кремонна выполняем в масштабе М=50 Нcм.
Построение единичных диаграмм.
Построение диаграммы производим в масштабе М=0.25 ед.cм.
Строим замкнутый многоугольник внешних сил. На базе многоугольника внешних сил для каждого узла фермы начиная с узла где сходятся не более двух стержней с неизвестными усилиями строится замкнутый многоугольник сил. Узлы обходятся в направлении движения часовой стрелки.
Перенеся направления усилий из диаграммы на соответствующие элементы фермы получим знаки усилий: растяжение если усилие направлено от узла сжатие – усилие направлено к узлу.
Определяем модули усилий как произведение масштаба на длину измеренных отрезков диаграммы и составляем таблица усилий.
Определение прогибов узлов ездового пояса фермы при невыгодном положении подвижной нагрузки и построение линии прогибов
Перемещение i-ого узла определяется по формуле:
где Fn1 – усилие в n-ом стержне фермы от единичных усилий F=1 расположенной в
Fn.п – усилие в n–ом стержне фермы от подвижной F2 и F нагрузки расположенной в невыгодном положении;
Е – модуль упругости материала стержня Е=2х105 Мпа;
А – площадь сечения n-го стержня.
L – длина n-ого стержня.
Таблица 3-Перемещение 7 узла фермы.
Выполняя курсовую работу студент приобретает необходимые навыки инженерных расчетов металлических конструкций конструирования и компоновки узлов и панелей ферм. Полученные в процессе выполнения курсовой работы знания помогут в дальнейшем обучении и последующей работе.
Список используемых источников
Строительная механика и расчет металлоконструкций: Методические указания по выполнению курсовой работы под ред. Лягушева Г.С.-Могилев.
Бел.-Рос. Ун-т 2012г.
Дарков А.В. Шапошников Н.Н. Строительная механика: Учеб. Пособие-8-е изд. - М.:Высш.шк.1986.
Вершинский А.В. и др. Строительная механика и металлические конструкций: учебн. Для ВУЗов.- Л.: Машиностроение 1984.