Проектирование сварных металлоконструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И. Носова»

(ФГБОУ ВПО «МГТУ»)

Кафедра «Машины и технологии обработки давлением»

Курсовой проект

по дисциплине “Проектирование сварных металлоконструкций”

Исполнитель:

Назаров М.А.

Руководитель:

Дёма Р.Р.

Магнитогорск, 2013

Оглавление

• Задание на проектирование
• 1. Расчет и проектирование сварной балки
• 1.1 Конструирование сечения балки
• 1.2 Проверка сечения пояса
• 1.3 Проверка сечения балки
• 1.4 Обеспечение общей устойчивости балки
• 1.5 Обеспечение местной устойчивости элементов балки
• 1.6 Проектирование сварных соединений балки
• 1.7 Проектирование стыков балки
• 1.8 Проектирование опорных частей балки
• 2. Расчет стальной центрально-сжатой колонны
• 3. Расчет базы сплошностенчатой колонны
• Список используемой литературы
• Задание на проектирование
• Рассчитать двутавровую подкрановую балку и сплошностенчатую колонну исходя из условия:
• - материал Ст3;
• - длина l=12 м;
• - распределенная нагрузка (действует на 4 метра) q = 0.22 т/м;
• - вес подвижной части крана Р = 45 т
• Расчеты будем вести в статике и динамике по допускаемым напряжениям.
• Допускаемое напряжение для Ст3: =
• Балка воспринимает статические нагрузки от собственного веса и веса других конструкций, поэтому коэффициент условий работы принимаем m = 0.9, а коэффициент перегрузки n = 1.1
• Высота проектируемой стойки 8 м
• 1. Расчет и проектирование сварной балки
• 1.1 Конструирование сечения балки
• Толщина стенки:
• по ГОСТ 19904-90 листового проката округляем до 1 см.
• Толщина пояса:
• Высота стенки:

1.2 Проверка сечения пояса

1. = 11 - лежит в пределах 10-20

1.3 Проверка сечения балки

а) По использованию материала:

б) По максимальным значениям:

Вычисляем момент инерции сечения:

в) По максимальным касательным напряжениям:

- максимальная перерезывающая сила (берется по эпюре Q)

На уровне центра тяжести:

Рисунок 1

= 4.6 МПа

2.72 МПа

= 1.64 МПа

Условие прочности по касательным напряжениям выполняется, так как:

= 145 МПа

г) По эквивалентным напряжениям:

 = 160МПА

1.4 Обеспечение общей устойчивости балки

Общую устойчивость балки обеспечиваем постановкой горизонтальных связей, соединяющих сжатый пояс балки с поясом такой же соседней балки. Расстояние между узлами закрепления связей:

1.5 Обеспечение местной устойчивости элементов балки

Расстановка горизонтальных и вертикальных рёбер жесткости.

Так как условие гибкости стенки, то при изготовлении стенки продольные рёбра не нужны.

Толщина опорных рёбер:

Ширину опорных рёбер принимаем ту же, что и для прочих вертикальных рёбер. Полученные размеры опорных рёбер округляем в большую сторону до ближайшего размера полосы по ГОСТ. Торцы опорных рёбер проверяем на смятие, с учётом высечки .

- сопротивление смятию обеспеченно.

Расстановка вертикальных рёбер жесткости:

Под сосредоточенной силой Р так же ставим вертикальные рёбра c (промежуточные рёбра)

Толщина ребра:

.

Примем толщину ребра 10 мм

Т.к нагрузка статическая, то определение ведется по берем кривую для К=80.

Горизонталь не пересекается с кривой К=80, значит в данном случае дополнительные ребра не требуются. Что бы обеспечить сопротивление скручиванию, соседние вертикальные ребра должны отстоять друг от друга на более чем на:

Количество ребер:

, т.е. 3 ребра.

1.6 Проектирование сварных соединений балки

Поясные швы проверяем на срез от максимальной перерезывающей силы Q (принимаем ).

1.7 Проектирование стыков балки

Для удобства транспортировки в балке следует предусмотреть монтажный стык. При условии выполнения его электродами типа Э42А стык будет равнопрочным и может быть размещен в любом сечении. Назначаем его посредине длины балки. Стык может быть универсальным (рис. 2 а) или (для удобства сварки) вразбежку (рис. 2 б). Необходимо также сконструировать типовые технологические стыки пояса (рис. 2 в) и стенки (рис. 2 г), которые должны быть равнопрочными основному металлу.

Рисунок 2

Равнопрочность обеспечивается двусторонней полуавтоматической сваркой в среде защитных газов встык. Сварку ведем с применением заходных и выходных планок. Конструкция технологических стыков пояса и стенки показана на рис. 3 и рис. 4.

Рисунок 3

Рисунок 4

1.8 Проектирование опорных частей балки

Рисунок 5

Давление фундамента:

Примем диаметр штырей , тогда диаметр отверстий под штыри будет равен 21 мм.

Толщина плиты:

2. Расчет стальной центрально-сжатой колонны

1. Подбор сечения колонны:

длина L = 8 м.

Материал: сталь С245.

Продольная сила N, сжимающая колонну, равна двум реакциям (поперечным силам) от главных балок, опирающихся на колонну:

N = 2Qmax = 2 · 1377 кН = 2754 кН

Коэффициент условия работы: г_с = 1

Расчётное сопротивление стали С245: R_y = 24 кН/см²

Принимаем двутавровое сечение стержня колонны, сварное из трех листов.

Расчётная длинна стержня:

l_ef =0.7 L = 0.7 Ч 8 =5.6 м

Задаёмся гибкостью: л = 50, потому что продольная сила лежит в промежутке 2500-4000 кН

Условная гибкость

= л Ч = 50 Ч = 1.7

По табл. 1 определяем тип кривой устойчивости - "b"

Находим соответствующее заданной гибкости значение коэффициента устойчивости по приложению 8 (Кудушин): для кривой типа "b"

Требуемая площадь поперечного сечения колонны:

Принимаем сечение полки равное: 290 мм15 мм

Сечение стенки: 290 ммЧ13 мм

Площадь поперечного сечения колонны: 2 Ч 29 см Ч 1.5см + 29 Ч 1.3см = 124.7 см²

Проверяем общую устойчивость колонны.

Гибкость:

л=

Условная гибкость:

=

Проверка:

Рисунок колонны сплошной стенки:

Рисунок 6

Проверим местную устойчивость стенки колонны.

Стенка колонны устойчива, если условная гибкость стенки:

- предельная гибкость

По таблице 1 СНиП предельная условная гибкость:

Устойчивость поясных листов центрально-сжатых элементов следует считать обеспеченной, если условная гибкость свеса сжатой полки:

- стенка устойчивая

По таблице 1 СНиП 11-23-81 предельная условная гибкость:

условия устойчивость поясных листов (полок) обеспеченна. Сечение подобрано!

3. Расчет базы сплошностенчатой колонны

сварной балка колонна металл

Бетон под плитой работает на смещение.

При центрально сжатой колонне и значительной тяжести плиты напряжения под плитой в бетоне можно считать равномерно распределёнными, чему соответствует

Для бетона класса ниже В25 . Материал фундамента - бетон класса В10. По таблице 2 для бетона класса В10 расчётное сопротивление сжатию .

Принимаем размеры плиты. Уточняем площадь плиты:

.

Напряжения под плитой

Рисунок база колонны (цифрами обозначены контуры)

Рисунок 7

Плита работает на изгиб как пластинка, опёртая на соответствующее число контуров. Нагрузкой является отпор фундамента, в плите имеются 3 участка. На участке одна плита работает по схеме пластинка, опертая на четыре канта, соотношение сторон, в этом случае плиту можно рассматривать однопролетную, большую, свободно лежащую на двух опорах.

Нежелательно иметь толщину плиты больше 40 мм. Поэтому принимаем для плиты сталь более высокой прочности С345 с расчётным сопротивлением, что проще, чем ставить дополнительные рёбра на участке 1.

На участке 2 плита работает как консоль длиной: , где 1.5 см - толщина траверсы.

При таких соотношениях сторон участка плита работает как консоль длиной 6 см и, следовательно, момент на участке 3 меньше момента на участке 2. М является максимальным моментом, определяющим . При заданном классе бетона принятое решение рационально. Расчёт проверен.

Расчет траверсы

Считаем в запас прочности, что усилие на плиту передается только через швы, прикрепляющие ствол колонны к траверсам и не учитываем швы, соединяющие ствол колонны непосредственно с плитой базы. Траверса работает на изгиб как балка с двумя консолями. Высота траверсы определяется из условия прочности сворного соединения траверсы с колонной. Угловые швы рассчитываем на условный срез. Сварка-полуавтомат, в среде углекислого газа, материал - сталь .

Сварку производим проволокой.

Расчётное сопротивление металла границы оплавления:

Список используемой литературы

1. В.А. Фролов, В.В. Пешков, А.Б. Коломенский, В.А. Казаков. "Сварка. Введение в специальность". - М.: 2004.

2. Конюшков Г.В., Мусин Р.А. Специальные методы сварки давлением. Ай Пи Эр Медиа, 2009.

3. А.В. Александров, В.Д. Потапов "Сопротивление материалов". Издательство "Высшая школа", Москва 2003.

4. Николаев Г.А. " Расчет, проектирование и изготовление сварных конструкций. Учебное пособие для машиностроительных вузов. М., "Высшая школа " 1971.

5. Ю.И. Кудушин, Е.И. Беленя "Металлические конструкции: учебник для студентов высших учебных заведений". 10 издание. - М.: Издательский центр "Академия ", 2007. - 688с.

Размещено на Allbest.ru