Расчет и проектирование сварочных конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru

КИРОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТОРГОВО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

по дисциплине МДК02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций»

для специальности

22.02.06 Сварочное производство

Квалификация «Техник»

среднего профессионального образования

(базовый уровень)

Кирс 2015

Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Расчет и проектирование сварочных конструкций. Специальность 22.02.06.Сварочное производства. Квалификация «Техник» - Кирс, 2015. - 14 стр.

Методические указания составлены в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования к уровню подготовки дипломированного техника по специальности 22.02.06. «Сварочное производство».

Методические указания разъясняют порядок разработки курсового проекта.

Методические рекомендации по выполнению курсового проекта предназначены для преподавателей спецдисциплин и студентов, обучающихся по специальности СПО «Сварочное производство».

Цель курсового проектирования:

Демонстрация приобретенных теоретических и практических (профессиональных) навыков по дисциплине «Расчет и проектирование сварных конструкций».

Задачи курсового проектирования:

1. Систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по специальности и применение этих знаний при решении конкретных производственных задач.

2. Развитие навыков ведения самостоятельной работы и овладение методикой исследования и экспериментирования при решении разрабатываемых в проекте проблем.

3. Выявление подготовленности студентов для самостоятельной работы в условиях современного производства, прогресса науки, техники.

Курсовой проект включает в себя пояснительную записку, схемы и чертежи. ПЗ должна иметь следующее содержание:

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общая часть

1.1 Введение

1.2 Конструктивные особенности и технические условия изготовления сварных балок

2. Технологическая часть

2.1 Выбор материала конструкции

2.2 Расчет конструкции

2.2.1 Описание исходных данных и изображение расчетной схемы

2.2.2 Определение расчетных усилий Q и M, построение эпюр поперечных сил и изгибающих моментов

2.2.3 Определение расчетного прогиба f

2.2.4 Нахождение требуемой высоты балки

2.2.5 Определение требуемых момента сопротивления сечения Wтр и моментов инерции сечения Iтр; Iг; Iв

2.2.6 Определение требуемой площади поперечного сечения балки и подбор сечения

2.2.7 Проверка прочности и устойчивости балки

2.2.8 Расчет сварных швов (определение толщины поясных швов)

2.2.9 Выбор конструктивных элементов балки (узлов, стыков при необходимости)

3. Графическая часть

3.1 Поперечное сечение балки

3.2 Узлы балки, стыки, узлы сопряжения (при наличии)

4. Список используемой литературы

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1 Введение

Краткий обзор истории развития сварочного производства в нашей стране и различных отраслях промышленностях; перспективы применения сварных металлоконструкций; их классификация; основные требования, предъявляемые к их изготовлению; факторы, определяющие экономичность, технологичность и другие свойства сварных изделий; способы сварки, используемые при изготовлении типовых металлоконструкций.

1.2 Конструктивные особенности и технические условия изготовления сварных балок

Необходимо определить тип конструкции (ферма, балка, колонна, листовая конструкция и т.д.); описать назначение конструкции, условия работы; основные узлы; привести примеры поперечных сечений балок в зависимости от назначения; технические условия изготовления.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Выбор материала конструкции

Провести краткий обзор материалов, применяемых для изготовления сварных конструкций; обосновать свой выбор (указать конкретную марку), опираясь на механические свойства, химический состав материала, его свариваемость. Исходя из конкретно подобранной марки стали (другого материала) произвести выбор способа сварки и сварочных материалов.

2.2 Расчет конструкции

2.2.1 Описание исходных данных и изображение расчетной схемы

· сформулировать поставленную задачу: разработать конструкцию сварной балки заданной длины и крепления (подобрать сечение балки в виде сварного двутавра при заданных условиях)

· изобразить схему закрепления и нагружения балки с учетом исходных данных

· кратко изложить методику расчета - подбора поперечного сечения балки

2.2.2 Определение расчетных усилий Q и M

Конструирование следует начать с определения расчетных усилий Q и M, чтобы знать их максимальные значения в разных сечениях балки, по которым и ведут дальнейший расчет.

Для этого, учитывая схему нагружения балки, находят реакции опор и, пользуясь методом сечений, определяют значения поперечных сил и изгибающих моментов на различных участках балки. По полученным значениям Q и М строят эпюры распределения Q и М по длине балки.

Собственный вес балки при предварительном подборе сечения можно учесть умножением Мmax на коэффициент k=1.02-1.04, тогда расчетный момент сварной балка шов прочность

,Н•м (2 - 1)

2.2.3 Определение расчетного прогиба f

Для заданного назначения балки принимаем по нормативам значение и рассчитываем прогиб балки для заданной длины. Например, для двухопорных балок с шарнирным опиранием ; для двухопорных балок второстепенного назначения и т.д.

2.2.4 Нахождение требуемой высоты балки

Требуемая высота балки с учетом заданной нормы жесткости и допускаемых напряжений на основной металл

, м (2 - 2) - обязательное условие

где - коэффициент, зависящий от типа нагрузки и опирания (табл. 7[4])

l - длина пролета балки, м

Е - модуль упругости материала

- максимальный прогиб балки

- допускаемое напряжение в балке с учетом условий работы , МПа

С учетом проектирования балок наименьшей массы

 , м (2 - 3) - желательное условие

где - коэффициент, зависящий от формы сечения:

- для двутаврового профиля

- для коробчатого профиля;

М - расчетный изгибающий момент балки, Нм

- толщина вертикального листа двутаврового профиля (стенки) или двух вертикальных листов коробчатого сечения, мм

При проектировании балок величина неизвестна. Поэтому её первоначально задают. Можно принимать мм.

Задав , определяем высоту балки h по формуле (2 - 3) и выбираем наибольшее из значений, найденных по формулам (2 - 2) и (2 - 3)

2.2.5 Определение требуемых момента сопротивления сечения Wтр и моментов инерции Iтр; Iг и Iв

Требуемый момент сопротивления сечения

, см (2 - 4)

где М - (суммарный) расчетный момент, определенный по заданным нагрузкам с учетом условий работы в п. 2.2.2., Нм

Требуемый момент инерции сечения

, см (2 - 5)

Момент инерции вертикального листа высотой и толщиной :

, см (2 - 6)

где приближенно принимаем , см

Тогда момент инерции горизонтальных листов

, см (2 - 7)

Но требуемый момент инерции двух горизонтальных листов

, см (2 - 8)

где - момент инерции горизонтального листа, которым пренебрегают, см

- расстояние между центрами тяжести горизонтальных листов, см

- площадь одного горизонтального листа, см

Тогда требуемая площадь одного горизонтального листа

, см (2 - 9)

Задав значение толщины горизонтального листа , находим ширину b горизонтального листа:

, см (2 - 10)

Ориентируясь на полученные значения b, и , принимаем размеры сечения горизонтального листа в мм (напр., 10•180, где 10мм - толщина листа, 180мм - ширина листа).

Уточняем значение площади поперечного сечения А; значения момента инерции I балки подобранного сечения, момента сопротивления W.

2.2.6 Проверка прочности и устойчивости балки

Проверку прочности балки подобранного сечения производим, вычисляя нормальные напряжения от изгиба

, МПа (2 - 11)

Условие прочности считается выполненным, если расчетное напряжение превышает допустимое на 0,5%; если недонапряжения превосходят 7-10%, то следует уменьшить размеры сечения, но в балках, сечение которых подобрано по жесткости (п. 2.2.4) недо напряжения неизбежны.

Касательные напряжения в центре тяжести сечения

, МПа (2 - 12)

где Q - наибольшая поперечная сила в сечении, Н

S - статический момент половины площади сечения относительно центра тяжести сечения балки, м

,см (2 - 13)

При необходимости проверяют общую устойчивость балки по формуле:

, МПа (2 - 14)

где - понижающий коэффициент при изгибе ,зависит от вида балки, типа сечения, характера нагрузки

R - расчетное сопротивление материала, МПа

Если на сжатый пояс опирается жесткий настил (из железобетонных плит, железных листов), передающий на балку равномерно распределенную нагрузку, то устойчивость балок заведомо обеспечена и расчетом не проверяется.

Местную устойчивость сжатого пояса (горизонтальных полок) обеспечивают, выдерживая соотношение .

Для обеспечения местной устойчивости стенки (вертикального листа), её подкрепляют поперечными ребрами жесткости, которые необходимы уже при соотношении .

Поперечные ребра жесткости выполняют обычно из полосовой стали и располагают в опорных сечениях, а далее на расстояниях не более , если или не более , если .

Ширину ребра принимают , мм, толщину ребра .

2.2.7 Расчет сварных швов

Чтобы предотвратить при изгибе составной балки сдвиг поясов относительно стенки, их соединяют с помощью сварных швов, которые называют поясными и выполняют, как правило, механизированными или автоматизированными способами сварки.

Расчет сварных швов сводится к определению требуемой толщины шва (или катета)

, мм (2 - 15)

где - коэффициент, зависящий от способа сварки;

- расчетное сопротивление металла шва (справочные данные), МПа, зависит от типа электрода, напр.

Тип электрода Э42, Э42А

Э46, Э46А

Э50, Э50А

Т - сдвигающая сила, приходящаяся на 1см длинны балки, которую воспринимают два угловых поясных шва, Н

, Н (2 - 16)

где Q - максимальная расчетная поперечная сила, Н

- статический момент пояса относительно нейтральной оси балки, см

I - момент инерции всего сечения балки, см

В данном случае S _нижнего пояса равен статическому моменту площади верхнего пояса

, см (2 - 17)

Проверку прочности двухсторонних углов сварных швов проводят по касательным напряжениям, которые, как правило, незначительны:

, МПа (2 - 18)

где I - утонченный момент инерции подобранного поперечного сечения балки, см

Если же полки привариваются к стенке сварными швами, выполненными с проваром на всю толщину стенки, то они равнопрочны со стенкой и не рассчитываются.

Швы, приваривающие ребра жесткости к поясам и стенкам, не передают рабочих напряжений и расчёту на прочность не подлежат; катеты этих швов принимают, обычно, исходя из толщины устанавливаемых ребер и выбранного для их приварки способа сварки.

2.2.8 Выбор конструктивных элементов балки

При выборе конструктивных элементов балки следует указать:

1. наличие и вид монтажных или заводских стыков, способ и место сварки, способ контроля сварных швов;

2. вид ребер жесткости при их наличии (опорные; поперечные или вертикальные; продольные или горизонтальные и т.д.), их размеры, место постановки.

3. конструктивную схему очертания балки.

3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В соответствии с произведенным расчетом необходимо выполнить:

1. чертежи поперечного сечения балки с указанием подобранных размеров;

2. чертеж (схему) выбранного варианта узла очертания балки;

При выполнении чертежей и схем необходимо соблюдать требования ЕСКД.

4. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Г.А. Николаев, В.А. Винокуров «Сварные конструкции. Расчет и проектирование» - М.: Высшая школа, 1990 - 446с.; ил.

2. Т.Н. Цай, М.К. Бородич, А.П. Мандриков «Строительные конструкции» - том 1 - М. Стройиздат, 1984 - 656с.; ил.

3. В.А.Харитонов, Ю.М. Дукарский «Строительные конструкции» М. Стройиздат, 1983

4. Справочник в 4-х томах «Сварка в машиностроении» Т.З. под редакцией В.А. Винокурова - М.: «Машиностроение», 1984

5. В.И. Сетков, Е.П. Сербин «Строительные конструкции. Расчет и проектирование» - М.:ИНФРА-М,2005

Размещено на Allbest.ru

...