Расчёт и проектирование плоской крановой фермы

1_лист_готов.dwg

2_лист_Готов.dwg

Записка по стой меху_готова.doc

1 Выбор основных геометрических параметров фермы
Минимальный вес фермы получается при отношении высоты к пролету
Определим высоту фермы по рекомендациям:
Принимаем высоту фермы h=3 м.
Принимаем длину панели d=2 м.
Получаем ферму следующего вида:
Исследование фермы на геометрическую неизменяемость
Ферма является геометрически неизменяемой если выполняется условие:
где S – число стержней фермы;
К – число узлов фермы (К=17).
Проверяем структурообразование стержневой системы Так как ферма образована из основного треугольника путем последовательного присоединения каждого нового узла с помощью двух стержней оси которых не лежат на одной прямой то ферма является геометрически неизменяемой.
Аналитическое определение усилий в стержнях заданной панели от распределённой нагрузки интенсивностью q
Распределённую нагрузку q заменим сосредоточенными силами Fi приложенными в узлах по ездовому поясу фермы:
Составляем расчётную схему:
Определяем опорные реакции:
Запишем сумму моментов относительно точки В и найдем реакцию :
Запишем сумму сил на ось X и найдем реакцию :
FOT*sin25 -7F-2F1+RA=0
RA= -FOT*sin25 +7F+2 F1
Определяем усилия в стержне верхнего пояса :
Воспользуемся способом моментной точки рассмотрим равновесие правой отсечённой части фермы относительно моментной точки 9
Определяем усилия в стержне нижнего пояса :
Воспользуемся способом моментной точки рассмотрим равновесие правой отсечённой части фермы относительно моментной точки 1
Определяем усилия в раскосе :
Воспользуемся способом моментной точки рассмотрим равновесие правой отсечённой части фермы относительно моментной точки м
Определяем усилия в стержне :
Построение линий влияния в стержнях заданной панели
Строим линии влияния опорных реакций.
Задаемся единичной силой F=1 расположенной на расстоянии X от левого края фермы.
Для построения линии влияния расположим F=1 в узлах Аи 6
В выбранном масштабе строим линию влияния .
В выбранном масштабе строим линию влияния RВ.
Проводим сечение I-I.
Воспользуемся способом моментной точки (точка 9)
Сила F=1 правее сечения. Узлы 6 9
Составим сумму моментов относительно узла 6
(рассматриваем левую часть):
Получили закон изменения усилия в стержне. Строим правую часть линии влияния.
Сила F=1 левее сечения. Узлы A 9
Составим сумму моментов относительно узла 6:
Получили закон изменения усилия в стержне. Строим левую часть линии влияния.
Груз справа сечения. Узлы 6 9 Составим сумму проекций сил на ось ОY:
Груз левее сечения. Составим сумму моментов
Груз справа сечения. Рассмотрим равновесие правой отсечённой части фермы относительно моментной точки m Составим сумму моментов относительно узла 9
Определение расчётных усилий в стержнях фермы от действия постоянной и подвижной нагрузок
Для определения максимального усилия в стержне подвижной силы F последняя устанавливается так чтобы произведение силы на ординату линии влияния расположенную под ней была наибольшей.
Усилие от подвижной нагрузки:
Усилие в стержне от подвижной нагрузки :
Усилие в стержне от подвижной нагрузки:
Таблица 1- Расчетное усилие в стержнях
нагрузки (со своим знаком) Fnx nn
Подбор сечений стержней
Подберём сечение для нижнего пояса
Наибольшее усилие воспринимают стержни U10-9 =-1204.8кН
Стержень испытывает сжимающее усилие значит сечение подбирается из условия прочности и устойчивости:
Суммарная площадь сечения:
где: коэффициент продольного изгиба
коэффициент условий работы (с.6[1])
расчетное сопротивление (с.6[1])
Площадь сечения стержня:
Выбираем уголок №16 у которого А=49.07 см2 rmin=4.89 см
Определяем гибкость стержня
По таблице Б3[1] φ=0.92-090*0003=0917
Выбираем уголок №16 у которого А=4357см rmin=4.92см
По таблице Б3[1] φ=0.92-065*0003=0918
Выбираем уголок №16 у которого А=34.42 см2 rmin=4.95см
По таблице Б3[1] φ=0.92-04*0003=09188
Выбираем уголок №16 у которого А=3442 см2 rmin=495 см
По таблице Б3[1] φ=0.89-04·0.003=09188
Δ=46% Условие выполняется. Принимаем для стержня O1-2 уголок №16
Подберём сечение для верхнего пояса
Наибольшее усилие воспринимают стержни 2-9 О2-9=1664kH
Данный стержень испытывает растягивающее усилие значит сечение подбирается из условия прочности и жёсткости:
где R=210 Мпа – расчётное сопротивление
Подставляя значения получаем:
Из сортамента выбираем уголок №10 iХ=300 A=2628м2
Т.к. λλпред] следовательно подобранный уголок не подходит выбираем другой.
Принимаем окончательно уголок №10 iХ=300 A=2628м2
Подберём сечение для раскоса.
Наибольшее усилие воспринимают стержни 7-16: D1-9=517.61 кН
Из сортамента выбираем уголок №10 i=3.08 A=13.75см2
Принимаем окончательно уголок №10 i=3.08 A=13.75см2
Подберём сечение для стоек
Наибольшее усилие воспринимает стержень 2-9: U2-9=3643кН
)Принимаем j0=06 и определяем предварительную площадь:
m=1 – коэффициент условий работы
Из сортамента выбираем уголок №10 iХ=307 A=156 см2
- данному значению соответствует j1=0761 значит
что превышает допустимое значение.
) Принимаем j2=(06+0761)2=068 и определяем предварительную площадь:
Из сортамента выбираем уголок №9 iХ=276 A=1393 см2
- данному значению соответствует j3=071 значит
Принимаем j2=(068+071)2=0695и определяем предварительную площадь:
Принимаем окончательно уголок №9 iХ=276 A=1393 см2
Расчёт сварных и клепаных соединений
Выбранные уголки соединяются в узлах фермы при помощи сварки и заклёпок. Сварные соединения стержней с фасонками обычно осуществляются фланговыми швами работающими на срез. В этом случае длина шва:
где Fрас – расчётное усилие воспринимаемое уголком
hшв – высота шва равная толщине полки уголка
Rср=130 Мпа – расчётное сопротивление на срез сварного шва
Так как усилие воспринимаемое уголком приложено по линии проходящей через центр тяжести площади сечения то требуемая длина сварного шва распределяется между “пером” и ”обушком” уголка обратно пропорционально их расстоянию от центра тяжести сечения.
Практически при расчётах можно принимать:
Рассчитаем сварное соединение для стержней верхнего пояса так как наибольшее усилие в стержнях 1-2
Распределим расчётную длину:
Рассчитаем сварное соединение для стержней нижнего пояса. Наибольшее усилие в стержне 10-9 поэтому расчёт ведём для этого стержня:
Рассчитаем сварное соединение для раскосов. Наибольшее усилие в стержнях 1-9 поэтому расчёт ведём для этих стержней:
Рассчитаем сварное соединение для стоек. Наибольшее усилие в стержнях 2-9 поэтому расчёт ведём для этих стержней:
При расчёте клёпаного соединения число заклёпок определяется из условия прочности на срез и на смятие и принимается наибольшее:
где m – число площадок среза одной заклёпки
- наименьшая суммарная толщина сминаемых элементов в одном направлении
=420 Мпа – расчётное сопротивление на стыке материала заклёпки
=180 Мпа – расчётное сопротивление на срез материала заклёпки
Для стержней верхнего пояса:
Принимаем 6 заклёпок расположение однорядное
Для стержней нижнего пояса:
Принимаем 6 заклёпки. Расположение шахматное
Принимаем 4 заклёпки. Расположение однорядное
Принимаем 4 заклёпки расположение однорядное