Методическая разработка по выполнению курсового проекта по МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».

Методическая разработка по выполнению курсового проекта по МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».

Подготовила Акименко И.В. - преподаватель Ясиноватского строительного техникума транспортного строительства - 2016.

Изложено методику выполнения курсового проекта по МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».

Для преподавателей МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».

специальности 22.02.06 «Сварочное производство» ГПОУ СПО

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой комиссии «Сварочное производство»

Протокол №____ от _______________ г.

ПЦК __________ И.В. Акименко

СОДЕРЖАНИЕ

1 Задание

2 Введение

3 Расчётная часть

3.1 Определение опорных реакций

3.2 Расчёт верхнего пояса

3.3 Расчёт нижнего пояса

3.4 Расчёт стоек

3.5 Расчёт раскосов

3.6 Расчёт фасонок

3.7 Расстановка соединительных планок

4 Литература

5 Графическая часть проекта

- Лист 1 Диаграмма Максвелла - Кремоны

- Лист 2 Ферма сварная

Правила оформления пояснительной записки

1Общие требования

1.1 Пояснительную записку объёмом 30-50 листов оформляют на листах А4 (297×210мм) с одной стороны и она должна соответствовать требованиям ГОСТ 2.105.-95 «Требования к текстовым документам» и СНиП-88.

1.2 Пояснительную записку выполняют рукописным, печатным способами (с помощью компьютерной техники) на одной стороне листа белой бумаги.

1.3 При условии выполнения печатным способом страницы заполняют через 1,15 интервал, высота букв не менее 2,5 мм (14 шрифт, TimesNewRoman). Если работа выполняется на компьютере, то формулы, обозначения необходимо записывать по стандарту. Применение печатных и рукописных символов в одной формуле не допускается.

1.4 Рукописный текст следует выполнять пастой чёрного цвета, высота букв не меньше 2,5 мм.

1.5 Ошибки, описки, графические неточности допускается исправлять способом редактирования или путём использования штриха, поверх которого аккуратно нанести исправленный текст печатным способом или рукописным.

1.6 Каждый лист записки должен иметь рамку, рамка чертится чёрной пастой (масляной или гелевой), расстояние от рамки листа до границы текста с начала строк и в конце должна быть не меньше 3 мм. Отступ от верхней строки текста к верхней или нижней рамке 10 мм. Отступ абзаца 15-17 мм.

1.7 Сокращения слов, словосочетаний в записке должны быть использованы соответственно действующих стандартов библиотекарского и издательского дела.

1.8 Разделы и подразделы должны иметь заглавия. Пункты и подпункты также могут быть озаглавлены.

1.9 Заглавия разделов необходимо размещать с отступом 15-17 мм и печатать (писать) прописными буквами без точки в конце, не подчёркивая.

1.10 Заглавия подразделов, пунктов и подпунктов записки необходимо начинать с абзацного отступа с прописной буквы, не подчёркивая, без точки в конце.

1.11 Перенос слов в заглавиях не допускается.

1.12 Если заглавие состоит с двух и более предложений, их разделяют точкой.

1.13 Отступ между заглавиями и следующим или предыдущим текстом должен быть:

- при печатном способе не менее трёх строк;

- при рукописном - 15 мм;

- не допускается размещать названия разделов, подразделов, а также пункта и подпункта в нижней части страницы, если после него не размещена строка текста.

Отступ между основами строк заглавия, а также между двумя заглавиями выдерживается такими же, как и в тексте.

2 Нумерация страниц

2.1 Страницы пояснительной записки необходимо нумеровать арабскими цифрами, придерживаясь сквозной нумерации всего текста.

2.2 «Титульный лист» включают в общую нумерацию страниц записки, но номер страницы не проставляют.

2.3 Иллюстрации и таблицы, которые размещены на отдельных страницах, включают в общую нумерацию страниц записки.

2.4 Разделы, подразделы, пункты, подпункты необходимо нумеровать арабскими цифрами и начинать писать с абзаца. Слово «Содержание» записывают симметрично с текстом без порядкового номера.

3 Иллюстрации

3.1 Записка может содержать иллюстрации в виде рисунков, эскизов, схем, графиков, диаграмм, фотографий, ксерокопий. Количество иллюстраций должно быть достаточным для пояснения текста. Все иллюстрации именуются рисунками.

3.2 Рисунки необходимо размещать в пояснительной записке непосредственно после текста, в котором они упомянуты впервые, или на следующей странице.

3.3 Рисунки должны быть выполнены чётко и аккуратно с применением чертёжных инструментов.

3.4 Рисунки размещают, как правило, на отдельных листах записки. Допускается размещение на отдельном листе нескольких рисунков, непосредственно в тексте записки.

3.5 Ксерокопии и фотографии по размеру меньше формата А4 должны быть наклеены на лист белой бумаги форматом А4.

3.6 Рисунки могут быть выполнены тушью, карандашом, фломастером, краской или пастой.

3.7 Рисунки нумеруются сквозной нумерацией. Допускается нумерация в пределах раздела.

3.8 На все рисунки должны быть ссылки в тексте, например, «приведено на рисунке 4».

3.9 Каждый рисунок должен иметь наименование. Слово «Рисунок», его номер и наименование размещают под рисунком таким образом:

Рисунок 2 - Схема узла А

После наименования рисунка точку ставить не нужно.

3.10 Если необходимо, над номером и наименованием рисунка размещают пояснительные данные, расшифровывание номеров, позиций на рисунке или на эскизе.

4 Графическая часть

Графическая часть курсового проекта выполняется на двух листах бумаги формата А1 (594×841 мм).

Графическая часть должна полностью соответствовать действующим стандартам ЕСКД

ГОСТ 2.301-68 Форматы

ГОСТ 2.302-68 Масштабы

ГОСТ 2.303-68 Линии

ГОСТ 2.304-68 Шрифты чертёжные

ГОСТ 2.305-68 Изображения, виды, разрезы, пересечения

ГОСТ 2.306-68 Обозначение графических материалов и правила нанесения и черчения

ГОСТ 2.307-68 Нанесение размеров и графических отклонений

ГОСТ 2.3016-68 Правила нанесения на чертёж надписей, технических требований, таблиц

ГОСТ 2.104-68 Основные надписи

ГОСТ 2.108-68 Спецификации

Условия изображения и обозначения сварных швов соответственно к требованиям ГОСТу 2.312-72

Каждый чертёж графической части технической документации должен иметь основную надпись (угловой штамп) с указанием номера листа и общего количества листов, которые входят в проект и спецификации.

На технологических документах основная надпись выполняется по ГОСТу 3.1103-82

Выполнение основной надписи и дополнительной графы к основной надписи необходимо выполнять соответственно к требованиям ГОСТа 2.104-68 и ГОСТа 3.1103-82.

3 Расчетная часть

Общая часть

Ферма является решетчатой конструкцией, предназначенной для принятия нагрузки от перекрытия цеха. Фермы, которые перекрывают поперечный пролёт строения и которые опираются непосредственно на несущие элементы (колонны, стены), называются стропильными. В случае большого расстояния между колоннами в продольном направлении цеха, когда существующими типами плит покрытия или прогонами его перекрыть нельзя, вдоль цеха ставят на колоннах дополнительные фермы и на них в пролёте подпирают промежуточную стропильную ферму. Эти дополнительные фермы называют подстропильными, т.е. которые служат опорой кровельных ферм.

Кровельные фермы различают по контуру поясов и типу решетки. По контуру поясов фермы бывают: с параллельными поясами, односкатные, трапециевидные, полигональные, треугольные, арочные.

Решетки в фермах бывают раскосные, когда она образуется непрерывным чередованием раскосов и стоек, или треугольные.

На практике чаще всего применяют треугольные решетки; общая длина её элементов меньше, чем в раскосных.

Трапециевидная с Трапециевидная с

раскосными решетками треугольными решетками

С параллельными поясами Треугольная

3.1 Определение опорных реакций

Требуется подобрать сечение верхнего пояса, сечение раскосов, стоек. Рассчитать размеры фасонок, длину шва для прикрепления элементов решеткик фасонкам. Рассчитать количество соединительных планок.

N₁ N₂ N₃ N₄ N₅

d

l

Дано: ;

;

Материал Сталь Ст3 ГОСТ 380-72

Расчёт элементов фермы начинаем с определения опорных реакций. Поскольку ферма имеет симметричную нагрузку, то опорные реакции будут равны между собой, то есть:

После определения опорных реакций приступаем к определению усилий в стержнях фермы. Усилия в стержнях фермы можно определить или методом вырезания узлов или графическим методом.

Выбираем графический метод, для этого строим диаграмму Максвелла - Кремоны. (см. первый лист графической части курсового проекта).

Построив диаграмму, определяем усилия в стержнях и знаки, т.е. какой элемент фермы работает на сжатие, а какой на растяжение. Зная усилия в стержнях и знаки (см. первый лист графической части курсового проекта), приступаем к расчёту (подбору) элементов фермы.

3.2 Расчет верхнего пояса

Расчёт фермы начинаем с максимально нагруженной панели сжатого верхнего пояса, расчётная длина панели:

Перед началом расчёта задаём толщину фасонки. Толщину фасонки выбираем в зависимости от максимальной нагрузки в стержнях фермы.

Максимальная нагрузка в панели верхнего пояса (3 - г)

Выбираем толщину фасонки:

1. Задаёмся коэффициентом продольного изгиба:

2. Из формулы:

MПа

Где -расчётное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу,(МПа);

N-расчётное усилие в стержне, (кН);

A_тр- необходимая площадь сечения элемента, м² ;

- коэффициент продольного изгиба;

m- коэффициент условий работы (принимаем для сжатых элементов m = 0,9 и для растянутых элементов m = 1);

R_y^±5% - сопротивление которое допускается, для стали Ст3

R_y= 210 МПа

Найдём необходимую площадь сечения

3. Конструируем сечение верхнего пояса из двух уголков:

4. Найдём необходимую площадь сечения одного угла:

5. По справочнику подбираем уголок с площадью

6. Подобранное сечение проверяем на гибкость:

Максимальная гибкость не превышает 120, значит подобранный уголок по гибкости подходит.

7. По максимальной гибкости по справочнику находим коэффициент продольного изгиба.

8. Проверяем подобранное сечение верхнего пояса на прочность по формуле №1

Требование прочности удовлетворяется.

3.3 Расчёт нижнего пояса

Расчёт нижнего пояса начинаем с максимально нагруженной панели растянутого нижнего пояса.

Панель в - 7(в' - 7)

Расчётная длина

1. Записываем расчётную формулу

МПа

2. Найдём необходимую площадь сечения

3. Конструируем сечение нижнего пояса из двух углов

4. Найдём необходимую площадь сечения одного угла.

5. По справочнику подбираем уголок с площадью

6. Подобранное сечение проверяем на гибкость

Подобранное сечение нижнего пояса по гибкости проходит.

7. Проверяем подобранное сечение нижнего пояса на прочность по формуле №2

Требование прочности удовлетворяется.

3.4 Расчёт стоек

Стойка 1 - а (а' - 6) - сжатая. Сжатое усилие

Расчётная длина

1. Задаёмся коэффициентом

2. Из формулы №1 определяем нужную площадь сечения стержня

3. Конструируем сечение стержня из двух уголков.

4. Найдём необходимую площадь сечения одного уголка

5. По справочнику подбираем уголок с площадью

6. Подобранное сечение проверяем на гибкость

По гибкости подобранное сечение проходит

7. По максимальной гибкости и по справочнику найдём коэффициент продольного изгиба.

8. Проверяем подобранное сечение стойки (1 - а) на прочность по формуле №1

Стойка недогружена, но меньший уголок брать нельзя, поскольку она будет перегружена.

Стойка б - в (б' - в') - сжатая

Расчетное усилие сжатия

Расчётная длина стойки

1. Задаёмся коэффициентом

2. Из формулы №1 определяем нужную площадь сечения стойки

3. Конструируем сечение стойки из двух уголков

4. Найдём необходимую площадь сечения одного уголка

5. По справочнику подбираем уголок с площадью

6. Подобранное сечение стойки проверяем на гибкость

По гибкости подобранное сечение проходит

7. По максимальной гибкости и по справочнику найдём коэффициент продольного прогиба.

8. Проверяем подобранное сечение стойки (б - в) на прочность по формуле №1

Стойка недогружена, но меньший уголок брать нельзя, поскольку он будет перегружен.

Стойка г - г' - сжата.

Расчётное усилие сжатия

Расчётная длина стойки

1. Задаёмся коэффициентом

2. Из формулы №1 определяем необходимую площадь cечения стержня:

3. Конструируем сечение стержня с двух уголков.

4. Найдём необходимую площадь сечения одного уголка.

5. По справочнику подбираем уголок с площадью

6. Подобранное сечение стойки проверяем на гибкость

По гибкости подобранное сечение подходит.

7. По максимальной гибкости и по справочнику найдём коэффициент продольного изгиба.

8. Проверяем подобранное сечение стержня на прочность по формуле №1:

Сечение по прочности проходит.

3.5 Расчёт раскосов

Опорный раскос а - б (а' - б') - растянутый.

Усилие в раскосе

Расчётная длина

1. Из формулы:

MПа

Найдём необходимую площадь сечения опорного раскоса

2. Конструируем пересечение опорного раскоса из двух уголков.

3. Найдём необходимую площадь сечения одного уголка

4. По справочнику подбираем уголок с площадью

5. Подобранное сечение раскоса проверяем на гибкость

Подобранное сечение по гибкости проходит.

6. Проверяем подобранное сечение раскоса на прочность по формуле №2

Раскос в - г (в' - г') - растянутый

Усилие в раскосе

Расчётная длина

1. Из формулы №3 найдём необходимую площадь сечения раскоса

2. Конструируем сечение раскоса из двух уголков.

3. Найдём необходимую площадь сечения одного уголка.

4. По справочнику подбираем уголок с площадью

5. Подобранное сечение раскоса проверяем на гибкость:

Подобранное пересечение по гибкости проходит.

6. Проверяем подобранное сечение раскоса на прочность по формуле №2

Перегруз находится в пределах 5%

3.6 Расчёт фасонок

Расчёт сварных швов для крепления элементов решетки фермы к фасонкам

А F₃F₃ БF₄F₄ С F₅

FFF

Д F₁₂F₁₂ ЕF₉F₉ Ж F₈

В узлах прямолинейных участков пояса фермы (верхнего и нижнего поясов) при прикреплении фасонок, принимаем равнодействующую усилий , действующих в смежных панелях.

Узел А

F₃

F₂

F₁

Приступая к выполнению конструирования фасонки, необходимо выбрать фасонкуутопленную или выступающую.

Выступающая Утопленная

Выбираем утопленную фасонку.

Задаёмся катетом:

Из формулы:

MПа

Где - расчётное касательное напряжение;

N- усилие, действующее на фасонку, кН;

K- катет шва, см;

l_шв- длина шва, см;

- расчётное сопротивление, которое допускается для сварного шва.

MПа

Найдём длину шва для прикрепления фасонки

Принимаем

Расчёт сварного шва для прикрепления стойки 1 - а (а'- 6)

Стойка 1 - а (а' - 6)

Задаёмся катетом

Из формулы №3 найдём длину шва для прикрепления стойки к фасонке

Поскольку ферма у нас двухстенчатая, значит, усилие в стойке распределяется на два уголка, тогда:

Теперь определим длину шва, который прикрепляет уголок по обушку и

по перу.

обушок перо

Действующее в стержне усилие передаётся на обушок и перо уголка не одинаково, поскольку ось стержня смещена в сторону обушка, значит, на шов у обушка передаётся большая часть силы, чем на шов у пера.

Для равнополочных уголков распределение силы N принимается следующим:

На обушок

На перо

Принимаем

Принимаем

Узел Б

F₃ F₄

F₁₀

F₁₁

Задаёмся катетом

Из формулы №3 найдём длину шва

Принимаем

Рассчитываем шов, для прикрепления стойки б - в (б' - в') к фасонке

Задаёмся катетом

Из формулы №3 найдём длину шва для прикрепления стойки б - в(б' - в') к фасонке:

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Рассчитываем шов, для прикрепления раскоса в - г (в' - г') к фасонке:

Задаёмся катетом:

Из формулы №3 найдём необходимую длину шва

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Узел С

F₄ F₅

F₆

В узлах действуют усилия:

Поскольку результирующая равна нулю, размеры фасонки принимаем конструктивно с таким расчётом, чтобы на фасонке могли разместиться уголки по правилам конструирования данного узла.

Рассчитываем шов, для прикрепления стойки б - в (б' - в') к фасонке

Задаёмся катетом

Из формулы №3 найдём необходимую длину шва для прикрепления стойки б - в (б' - в') к фасонке:

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Принимаем

Узел Д

F₁ Фасонку в узле Д рассчитываем

на усилие в панели (а - 7), а оно равно 0. Размеры фасонки принимаем конструктивно.

F₁₂

Узел Е

F₁₁

F₂

F₁₂ F₉

В узле действуют усилия:

Расчётное усилие

Задаёмся катетом

Из формулы №3 найдём длину шва для прикрепления фасонки

Принимаем

Принимаем

Узел Ж

F₆

F₁₀

F₇

F₉ F₈

В узле действуют усилия:

Размеры фасонки берём конструктивно.

3.7 Расстановка соединительных планок

В промежутках между фасонками уголки необходимо соединить друг с другом небольшими соединительными планками -"сухарями". Для сжатых стержней "сухари" ставятся на расстоянии

; см

для растянутых -на расстоянии

; см

Где i_x-радиус инерции сечения к оси Х - Х, см

Планки ("сухари") обычно делают шириной 60...100 мм, а толщина берётся равной толщине фасонки.

Верхний пояс

Стержень 2 - б (5 - б') i_{x =}

Расчётная длина

В этом стержне ставим................................................

Стержень 3 - г (4 - г') i_{x =}

Расчётная длина

В этом стержне ставим......................................

Нижний пояс

Стержень в - 7 (в' - 7) i_{x =}

Расчётная длина

В этом стержне ставим..............................

Стойки

Стойка 1 - а (а' - б) – сжатая i_{x =}

Расчётная длина

В этой стойке ставим..............................

Стойка г - г' – сжатая i_{x =}

Расчётная длина

В этой стойке ставим..............................................

Стойка б -в (б' - в') – сжатая i_{x =}

Расчётная длина

В этой стойке ставим..........................................

Раскосы

Раскос а - б (а' -б') – растянутый i_{x =}

Расчётная длина

В этом раскосе ставим.................................

Раскос в - г (в' - г') – растянутый i_{x =}

Расчётная длина

В этом раскосе ставим.................................

Соединительные планки ставим в элементах фермы на равном расстоянии.

25

Краткое описание документа:

Методическая разработка по выполнению курсового проекта по МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».

Подготовила Акименко И.В. - преподаватель Ясиноватского строительного техникума транспортного строительства - 2016.

Изложено методику выполнения курсового проекта по МДК 02.01 «Основы расчета и проектирования сварных конструкций».