СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

на выполнение курсового проекта по дисциплине:

Расчёт и проектирование сварных конструкций

Для учащихся по специальности

СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

 

 

Одобрено учебной цикловой комиссией 1.09. 2012   Председатель УЦК   М.Ю. Кисельман

Составлено в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 150415.   Заместитель директора по методической работе Н.М. Белай

Автор

Преподаватель СППК В.Г. Сметанин

 

Рецензенты

1 Заместитель директора ЗАО «АЭМ Технология» А.В. Зубков

2 Зав отделением СППК С.Н.Спажакин

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ СОДЕРЖИТ:

 

1. Цели и задачи курсового проектирования

2. Состав и объём курсового проекта

3. Требования ЕСКД к оформлению курсового проекта

4. Оформления содержания пояснительной записки

5. Задание на курсовое проектирование

6. Содержание введения

7. Определение усилия в стержнях фермы по линиям влияния

8. Подбор сечения стержней

9. Расчёт сварных соединений

10. Составление спецификации

11. Чертеж Фермы

12. Список рекомендованной литературы

13. Приложение

 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Основной целью курсового проектирования по предмету «Расчёт и проектирование сварных конструкций» является дальнейшее развитие и совершенствование творческого и инженерного мышления учащихся. Кроме того, при выполнении курсового проекта преследуется цель: закрепление и углубление знаний, полученных учащимися при изучении теоретического материала; ознакомление их с современными методами практического расчета и проектирования, а также и подготовки учащихся к выполнению дипломного проекта и к производственной работе.

Задачей курсового проектирования является привитие учащимся практических умений и навыков:

-в определении размеров и конструктивных форм, исходя из усло­вии прочности, устойчивости, технологичности, безопасности, экономичности, рациональности и конструктивных требований;

- в методике и последовательности проектирования строительной сварной конструкции по всем разделам проекта, начиная с изучения и оценки задания на проектирование и кончая расчетно-пояснительным и графическим оформлением работы.

 

2. СОСТАВ И ОБЪЁМ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

 

Курсовой проект выполняется после изучения всего тео­ретического курса "Расчет и проектирование сварных конструкций и сдачи соответствующего экзамена. Но начать работу над проек­том можно и раньше - после изучения тем 2,5,7 и 10.

Чертежи и пояснительная записка к проекту должны быть выполнены в строгом соответствии с указаниями, приведенными в данном пособии.

Расчеты должны сопровождаться необходимыми схемами и пояснениями.

Чертеж должен быть выполнен с соблюдением всех правил строительного черче­ния, руководствуясь при этом учебным пособием Ю. И. Короева. "Строительное черчение и рисование", Высшая школа, 1983 г., Стр. 162-174.

В период экзаменационной сессии учащийся должен защи­тить свой проект.

Разделы пояснительной записки:

1. Содержание

2. Задание

3. Введение

4. Определение усилие в стержнях фермы при помощи линии влияния (можно другими способами: вырезанием узлов или методом Риттера)

5. Подбор сечений стержней фермы.

6. Расчёт сварных соединений.

Графическая часть должна состоять из листа формата А1, содержащего

рабочий чертеж фермы, геометрическую схему фермы, таблицу и расчет фермы, таблицу спецификации стали.

Замечание:

Все конструкторские документы должны иметь условное обоз­начение (шифр).

В учебном проектировании приняты следующие условные обозначе­ния:

 

СППК KП 150415. 436.12.ПЗ - пояснительной записки

СППК KП 150415. 436.12.ГЧ - графической части

 

 

3. ТРЕБОВАНИЯ ЕСКД К ОФОРМЛЕНИЮ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

 

Общие требования

Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 печатным шрифтом 14 размера «Times New Roman».

Расстояния от рамки до границы текста рекомендуется оставлять:

в начале строк мм,

в конце строк мм.

Расстояние от верхней и нижней строки текста до верхней или нижней границе рамки должно быть мм.

Каждый раздел пояснительной записки рекомендуется начинать с нового листа.

Каждый пункт текста записывается с абзаца. Цифры, указы­вающие номера пунктов, не должны выступать за границу абзаца. Повреждение листов, помарки и следы исправления текста не до­пускаются.

 

Требования к тексту

 

Содержание пояснительной записки разбивают на разделы и подразделы, а при необходимости на пункты и подпункты.

Например:

1. - раздел

1.1. - подраздел

1.1.1. - пункт

1.1.1. 1)-подпункт

Название разделов и подразделов записывается в виде заголовков.

Перенос слов в заголовках не допускается. Точка в конце заголовка не ставится.

Расстояние между заголовком и последующим текстом должно быть равно 10 мм, а между заголовком и предыдущим текстом – 15 мм.

Изложение содержания должно быть кратким, четким. Терминология и определения должны быть едиными и соответствовать стандартам или общепринятыми в научно-технической литературе. Сокращения слов в тексте и подписях под иллюстрациями, как правило, не допускают. Исключение составляют сокращения, общепринятые в русском языке, установленные

ГОСТ 2.316-68.

Значение символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой.

Например: Требуемая площадь поперечного сечения

 

где – усилие в стержне в кН;

– расчётное сопротивление в

В целях упрощения записи при ссылке на технические условия или стандарты допускается указывать только обозначе­ние документа.

Все размещённые иллюстрации и таблицы, если их больше одной нумеруются арабскими цифрами.

Цифровой материал, как правило, оформляется в виде таблиц.

Заголовки граф таблиц начинают с прописных букв в единственном числе. Диагональное деление головки таблицы не допускается. Высота строк таблиц должна быть мм. Над правым верхним углом таблицы помещают надпись, например: «Таблица 1.2.».

 

 

5. ОФОРМЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

 

 

Содержание пояснительной записки является первым или заглавным листом и выполняется по форме 5 с основной надписью (штампом) по форме 2. Все последующие листы – по форме 5а с основной надписью по форме 2а.

В содержании отмечается нумерация разделов пояснительной записки и номера листов их расположения.

 

 

6. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

 

Номер варианта задания на проектирование фермы соответствует номеру учащегося в журнале посещаемости группы.

 

Рассчитать и спроектировать сварную ферму, приняв сечение основных элементов из парных уголков с прокладками, коэффициент перегрузки , коэффициент условия работы .

 

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

 

 

 

 

№ варианта задания	F, кН	h, м	а, м	b, м	Класс прочности стали
1.		3,2	3,0	5,0	С 52/40
2.		3,0	2,8	4,4	С 44/29
3.		2,8	2,6	5,5	С 46/33
4.		3,1	2,4	3,7	С 38/23
5.		3,4	2,7	5,5	С 46/33
6.		3,6	3,1	5,9	С 52/40
7.		2,7	2,5	4,8	С 44/29
8.		2,9	2,3	3,9	С 38/23
9.		3,3	2,9	4,3	С 44/29
10.		2,3	2,7	4,1	С 46/33
11.		3,5	3,3	4,8	С 52/40
12.		2,9	2,7	5,1	С 38/23
13.		2,8	3,3	5,0	С 38/23
14.		3,1	3,5	4,4	С 44/29
15.		2,5	2,9	5,5	С 38/23
16.		2,4	2,8	3,7	С 46/33
17.		2,7	3,2	5,5	С 44/29
18.		2,8	3,0	5,9	С 46/33
19.		3,0	3,2	4,8	С 44/29
20.		3,4	3,6	3,9	С 52/40
21.		2,8	2,5	4,3	С 38/23
22.		3,6	3,4	4,1	С 52/40
23.		2,4	2,7	4,8	С 38/23
24.		3,0	2,9	4,5	С 44/29
25.		2,3	3,1	4,9	С 38/23
26.		2,5	2,4	4,0	С 44/29
27.		3,1	3,3	5,2	С 46/33
28.		3,3	3,7	5,4	С 52/40
29.		2,2	2,7	4,1	С 38/23
30.		2,6	2,9	4,6	С 44/29

 

 

6. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЯ

Во введении должно быть отражено: назначение конструкции, краткая техническая характеристика, основания выбора материала и перспективы технического прогресса в производстве данных конструкций.

 

 

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СЕРЖНЯХ ФЕРМЫ ПО ЛИНИЯМ ВЛИЯНИЯ

 

7.1. Построение линий влияния в стойках и подвесках.

 

Изображаем схему фермы, обозначаем поля цифрами, тогда любая цифра будет изображаться двумя цифрами. (Например:

Определяем опорные реакции

Т.к. стойки и подвески воспринимают только нагрузку, приложенную в узле, то при построении линии влияния рассматриваются два случая: груз в узле и груз вне узла.

Используем метод вырезания узлов.

Линия влияния стойки 3-8. Схема 7.1.

Груз вне узла:

Груз в узле:

 

 

Проводим базовую линию и от неё откладываем вниз “1” под узлом . Линию влияния от узла к узлу С стремлением к нулю.

Линия влияния стойки 10-11. Схема 7.2.

Груз вне узла:

Груз в узле:

От базовой линии откладываем “-1”.

Линию влияния спрямляем к нулю к узлам С и К.

 

7.2. Построение линии влияния опорных реакций.

 

Линия влияния

при

 

Схема 7.3.

 

 

 

Линия влияния

при

 

7.3. Построение линии влияния всех стержней фермы, кроме стоек и подвесок.

 

Линии влияния выражают через линии влияния опорных реакций.

При определении усилий используют метод Риттера. Для построения линий влияния усилий в стержнях 4-8, 8-9, 2-9 рассекаем ферму сечением 1-1. Рассматриваем два случая:

· груз справа от сечения, при этом в уравнении равновесия берём силы, расположенные слева от сечения;

· груз слева от сечения – берём силы, расположенные справа.

Примечание:

1.) Рассекаем так, чтобы в сечение попало только 3 стержня.

2.) Уравнения выбираем такие, чтобы в него входило только одно усилие.

 

Схема 7.4.

 

 

Линия влияния

Груз справа от сечения 1-1

Груз слева от сечения 1-1

Спрямив линию влияния в пределах рассечённой панели, получим, что линия влияния будет базовая линия.

Линия влияния

Груз справа от сечения 1-1

Определим

Определим .

Груз слева от сечения 1-1

Примечание: ординаты линии влияния под силами определяем из подобия треугольников.

Линия влияния

Груз справа от сечения 1-1

Определим

Груз слева от сечения 1-1

 

Для построения линий влияния усилий и рассекаем ферму сечением 2-2.

Схема 7.5.

 

Линия влияния

Груз справа от сечения 2-2

 

 

Груз слева от сечения 2-2

Линия влияния

Груз справа от сечения 2-2

Груз слева от сечения 2-2

 

Схема 7.6.

 

 

Линия влияния

Груз справа от сечения 3-3

Груз слева от сечения 3-3

Линия влияния

Груз справа от сечения 3-3

Груз слева от сечения 3-3

Линия влияния

Груз справа от сечения 3-3

Груз слева от сечения 3-3

Схема 7.7.

 

 

Линия влияния

 

Груз справа от сечения 4-4

Груз слева от сечения 4-4

Линия влияния

Груз справа от сечения 4-4

Груз слева от сечения 4-4

Линии влияния усилий в стержнях правой половины фермы будут аналогичны линиям влияния симметричных стержней левой половины фермы.

 

7.4. Определение усилий в стержнях по линиям влияния.

 

Для определения усилий берём алгебраическую сумму произведений внешних сил на ординаты под силами на линии влияния данного усилия.

 

Схема 7.8. Пример построения линий влияния.

 

 

8. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ

 

8.1. Определяем расчётные усилия в стержнях

 

Расчётное усилие определяется умножением нормативного усилия на коэффициент перегрузки.

Принимаем для всех элементов фермы , т.к. нагрузка постоянная (1) стр. 226.

 

Например: Расчётное усилие в опорном раскосе 8-9

 

8.2. Определяем геометрическую длину стержней

 

8.3. Определяем расчётную длину элементов фермы

 

Расчётные длины элементов фермы определяем: (1) стр. 196

Используя таблицу 8.1.

 

Таблица 8.1.

Направление продольного изгиба	Пояса	Решётка
Стойки и раскосы опорные	Прочие элементы
В плоскости фермы
Из плоскости фермы

 

Принимаем расположение связей:

по верхнему поясу в узлах

по нижнему поясу в узлах

Расчётная длина стержней:

Верхний пояс

 

Нижний пояс Наклонный стержень

Горизонтальный стержень

Опорная стойка

 

Промежуточные стойки

 

Опорный раскос

 

Промежуточные раскосы

 

8.4. Выбор материала и определение расчётного сопротивления

 

Для снижения веса фермы принимаем сталь из группы повышенной прочности класса С 46/33 марку 14Г2.

Расчётное сопротивление определяется по таблице 8.2. (2) стр.18 с учётом коэффициента условия работы –

Принимаем для всех элементов фермы коэффициент условия работы

Расчётное сопротивление при растяжении, сжатии

при смятии торцевых поверхностей:

Расчётные сопротивления сталей строительных конструкций

Таблица 8.2.

Вид деформации	Группы прочности
обычной	повышенной	высокой
С 33/23	С 44/29	С 46/33	С 52/40	С 60/45	С 70/60	С 85/73
Растяжение, сжатие и изгиб
Срез
Смятие торцевых поверхностей /при наличии прогонки/

 

8.5. Назначение фермы сечений и толщины фасонки

 

При выборе фермы сечения необходимо стремиться к тому, чтобы гибкости стержней в плоскости и из плоскости фермы были приблизительно равны, т.е.

Для верхнего пояса и нижнего пояса принимаем сечение составленного из двух неравнобоких уголков составленных узкими полками, т.к.

Для опорного раскоса и опорной стойки – из двух неравнобоких уголков, составленных широкими полками, т.к.

Для остальных элементов – из двух равнобоких уголков, т.к.

Толщину фасонки определяем в зависимости от наибольшего расчётного усилия в стенках решётки /по таблице 8.3./

Принимаем:

 

Таблица 8.3.

Наибольшее расчётное усилие в решётке (кН)	До 150	151- - 250	251- - 400	401- - 600	601- - 1000	1010 - - 1400	1410 - - 1800	1810 - - 2200	2210- - 2610
Толщина фасонок (мм)

8.6. Определяем сечение элементов фермы

 

Верхний пояс: r wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

Задаёмся коэффициентом продольного изгиба (в пределах 0,6…0,9).

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем: 2 ;

При выписке данных из таблиц сортамента надо понимать, что обозначение осей в сортаменте и в расчётах не всегда совпадают.

Определяют радиус инерции составного сечения относительно оси .

 

Гибкость: в плоскости фермы s New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>≈43,7;</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></wx:sect></w:body></w:wordDocument>">

из плоскости фермы

Сравниваем гибкость с предельной гибкостью элементов стальных конструкций по таблице 8.4. (1) стр. 330.

Определяем коэффициент продольного изгиба по наибольшей гибкости, используя таблицу (1) стр. 321.

Таблица 8.4.

Элементы фермы	Сжатые элементы	Растянутые элементы при статической нагрузке
Пояса, опорные стойки и опорные раскосы
Прочие элементы

 

 

 

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию устойчивости и недонапряжение составляет:

Замечание: задача о подборе сечения сжатых элементов является статистически неопределимой, поэтому её надо решать методом последовательных приближений.

 

Нижний пояс:

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем: 2 ;

 

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию устойчивости и недонапряжение составляет:

 

Опорная стойка:

Задаёмся

Определяем требуемую площадь уголков

Наименьшее сечение уголков применяемых в сварных фермах ограничивается:

для равнобоких

 

для неравнобоких

 

Принимаем возможно меньший номер уголка

2

.

Условие устойчивости выполнено.

Промежуточные стойки:

Задаёмся

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем 2

.

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию устойчивости и недонапряжение составляет:

 

Опорный раскос:

Задаёмся

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем 2

.

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка не удовлетворяет условию устойчивости и перенапряжение составляет:

 

Промежуточный раскос (11-12; :

Задаёмся

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем 2

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию устойчивости и недонапряжение составляет:

 

Промежуточный раскос (9-10; :

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем 2

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию прочности.

 

Промежуточный раскос (12-13; :

Определяем требуемую площадь уголков

 

Принимаем 2

Производим проверочный расчёт:

Вывод: принятый номер уголка удовлетворяет условию прочности и недонапряжение составляет:

 

 

8.7. Проектирование количества профилей уголков

 

Количество профилей уголков, идущих на изготовление фермы, должно быть по возможности меньше. Это достигается за счёт замены части профилей большими, но так, чтобы общий вес фермы при этом не увеличился более чем на 3 %.

Количество разных профилей уголков в одной ферме обычно не превышает 5-6.

Пояса нижний и верхний принимаем постоянного сечения по всей длине, т.к. ферма пролётом менее 24 м.

Уменьшаем количество профилей уголков в ферме, производя две замены.

Заменяем сечение опорной стойки )

2 на 2

промежуточного раскоса )

2 на 2

 

 

9. РАСЧЁТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 

9.1. Выбор способа сварки и типа сварных соединений

 

Т.к. протяжённость и толщина сварных швов сравнительно не велики, то принимаем однопроходную полуавтоматическую сварку, с электродами типа Э50А (рекомендуемый для стали 14Г2).

При этом коэффициент катета шва определяется по таблице 9.5 (2) стр. 27

Таблица 9.5.

Способ сварки	Коэффициенты катета шва
Ручная и многопроходная (более трёх) автоматическая и полуавтоматическая
Двух и трёхпроходная полуавтоматическая
Двух и трёхпроходная автоматическая и однопроходная полуавтоматическая
Однопроходная автоматическая

 

Тип сварных соединений принимаем нахлёсточные, выполняемые угловыми швами без выводных планок, поэтому рабочая длина швов увеличивается на 10 мм. Каждый уголок приваривается к фасонке двумя фланговыми швами, при этом минимальная длина углового шва должна быть для швов с катетом равна 40 мм, а при - .

Максимальная длина фланговых швов должна быть не более

 

9.2. Распределение усилий (площадей швов или их длин при одинаковых катетах) между швами при приварке уголков к фасонке.

 

При распределении пользуемся таблицей 9.6.

 

Таблица 9.6.

Тип профилей	Схема приварки	Распределение усилий, площадей или длин швов при одинаковых катетах
у обушка	у пера
Уголок равнобокий
Уголок неравнобокий

 

Распределяем усилия между швами у обушка уголка и у пера.

Например: усилие промежуточного раскоса )

у обушка

у пера

9.3. Назначение катетов швов.

 

Размеры катетов угловых швов должны быть назначены возможно меньшими, но не менее указанных в табл. 9.7. (1) стр. 75

Исключение составляют швы у пера мелких прокатных профилей, но не менее 4 мм, меньше у тонких деталей.

Наибольшие размеры катета угловых швов у