Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 61
МИИТ Курсовой проект: Расчёт металлического моста (ферма) Оглавление: 1..... Расчёт проезжей части.- 3 -
1.1 Расчёт продольной балки.- 3 -
1.1.1 Расчёт силовых факторов.- 3 -
1.1.2 Подбор сечений продольной балки.- 5 -
1.1.3 Расчёт продольной балки на прочность по нормальным и касательным напряжениям.- 6 -
1.1.4 Расчёт прочности прикрепления поясов к стенке.- 7 -
1.1.5Расчёт продольной балки на выносливость.- 8 -
1.1.6Проверка балки на общую устойчивость.- 9 -
1.1.7Расчёт стенки балки на местную устойчивость.- 10 -
1.2Расчёт поперечной балки.- 15 -
1.2.1 Определение внутренних усилий.- 15 -
1.2.2 Подбор сечений поперечной балки.- 16 -
1.2.3Расчёт поперечной балки на прочность по нормальным и касательным напряжениям.- 16 -
1.2.4 Расчёт прочности прикрепления поясов к стенке.- 17 -
1.2.5Расчёт поперечной балки на выносливость.- 18 -
1.2.6Проверка балки на общую устойчивость.- 19 -
1.2.7Проверка по приведённым напряжениям.- 19 -
1.3Расчёт болтовых креплений.- 19 -
1.3.1 Расчёт прикрепления продольных балок к поперечным.- 19 -
1.3.3 Расчет «рыбки» на выносливость.- 21 -
1.3.4 Расчет крепления поперечных балок к узлам главных ферм.- 21 -
2..... Расчёт главной фермы.- 22 -
2.1 Определение нагрузок, действующих на ферму.- 22 -
2.1.1 Нагрузка от собственного веса конструкций.- 22 -
2.1.2 Эквивалентная временная нагрузка.- 22 -
2.1.3 Ветровая и тормозная нагрузка.- 22 -
2.1.4Нагрузка от поперечных ударов подвижного состава.- 23 -
2.2.1 Определение усилий.- 23 -
2.2.2Определение усилий в нижнем поясе.- 1 -
2.2.3Определение усилий в верхнем поясе.- 1 -
2.3Подбор сечения элементов.- 1 -
2.3.1 Подбор сечения элементов главной фермы.- 1 -
2.3.2 Подбор сечения элементов связей верхнего пояса.- 1 -
2.3.3 Подбор сечения элементов связей нижнего пояса.- 1 -
2.4. Расчёт портальной рамы.- 2 -
2.4.1 Определение усилий.- 2 -
2.4.2 Проверка на прочность.- 3 -
2.4.3 Проверка на устойчивость.- 4 -
2.5. Расчет и конструирование узлов.- 4 -
1.1.1 Расчёт силовых факторов.
Для определения силовых факторов выбираем расчётную модель как балку на 2-х опорах
- момент для расчёта на прочность:
M0.5
– изгибающий момент в середине пролёта для расчёта на прочность; gCB
– равномерно распределённая нагрузка от собственного веса продольной балки; gII
– равномерно распределённая нагрузка от собственного веса мостового полотна; - поперечная сила для расчёта на прочность:
- момент для расчёта на выносливость:
- поперечная сила для расчёта на выносливость:
1.1.2 Подбор сечений продольной балки.
Условие прочности: Подбор сечение и вычисление геометрических характеристик выполним в табличной форме: (Рис. 2) 6362 см3
1.1.3 Расчёт продольной балки на прочность по нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности по нормальным напряжениям:
m –
коэффищиент условия работы (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 61) Коэффициент (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 48*, 49*, 50*) 0 < 516 => Условие прочности по касательным напряжениям:
Условие прочности: 1.1.4 Расчёт прочности прикрепления поясов к стенке.
В сварных балках делается проверка прочности угловых швов прикрепления к стенке: 1) по границе сплавления; 2) по металлу шва; - по металлу шва:
(Рис. 3) - по металлу границы сплавления:
Расчётная высота сечения шва должна быть не менее 4 мм. S=
(26∙2) ∙69=3588 см3
, m=
0.9 (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 50*, таб. 53 и СНиП II-23-81*, таб. 4*) - по металлу шва:
- по металлу границы сплавления:
Принимаем шов с расчётной высотой сечения в 7.3 мм. 1.1.5 Расчёт продольной балки на выносливость.
Проверка выносливости балки по нормальным напряжениям определяется по формуле: m=
0.9; Ry
=3550 кг/см2
Коэффициент асимметрии цикла при этом Кроме того, в сварных балках нужно проверять выносливость поясных швов (по металлу шва): Коэффициент асимметрии цикла при этом Коэффициент асимметрии цикла Значение Для стали 10ХСНД: 1.1.6 Проверка балки на общую устойчивость.
В изгибаемой балке при некотором критическом уровне нагрузки может произойти потеря изгибно-крутильной (общей) Фомы устойчивости. Для повышения общей устойчивости продольных балок в уровне из верхней (сжатой) зоны ставиться система продольных связей. По [СНиП 2.05.03-84*] общая устойчивость может быть проверена после нахождения соответствующего критического изгибающего момента, который должен определяться по теории тонкостенных стержней при учёте реального закрепления балки. Условная проверка выполняется по формуле: М –
расчётный момент инерции на прочность; I –
момент инерции всего сечения брутто; Коэффициент (Рис. 4) Увеличиваем толщину полок: 7203 см3
1.1.7 Расчёт стенки балки на местную устойчивость.
Для обеспечения местной устойчивости стенки ставятся поперечные рёбра жёсткости. Расчётом проверяется устойчивость прямоугольных отсеков стенки, заключённых между рёбрами жёсткости и полками. Расчётными параметрами пластинки является: a
– длина пластинки; t –
толщина пластинки; t1
и b1
–
толщина и ширина поясов; величина параметр Расчёт выполняется с учётом компонентов напряжённого состояния Продольное напряжение вдоль кромки пластинки определяется как Среднее касательное напряжение: Поперечное нормальное напряжение: К
=14 – класс нагрузки; t –
толщина стенки; Условие устойчивости стенки балки с поперечными рёбрами имеет вид: Рассмотрим два отсека, 1-ый и 2-ой: Определение внутренних усилий.
g1
=0.3 тс/м, g2
=0.4 тс/м, Условие расчёта.
(Рис. 7) (Рис. 8) Первое загружение:
Второе загружение:
1-ый отсек: 2-ой отсек: Нахождение критических напряжений Нахождение критических напряжений z=
6.26 (по таб. 8 прил.16*) Нахождение критических напряжений Первый отсек:
0.55<1 => Условие выполнено Второй отсек:
0.954<1 => Условие выполнено 1.2.1 Определение внутренних усилий.
По СНиП 2.05.03-84* поперечные балки следует рассчитывать как элементы рам, образованных поперечной балкой и примыкающими к узловым фасонкам элементами главных ферм. На балку действует давление (опорные реакции) примыкающих к ней продольных балок, а так же её собственный вес. Величину опорных реакций Dдля расчёта по прочности получают путём загружения её линий влияния. (Рис. 9) Для расчёта на прочность:
d
– длина панели фермы, а величины v
, v=
22.8392 тс/м Для расчёта на выносливость:
(Рис. 10) 1.2.2 Подбор сечений поперечной балки.
Высоту поперечной балки следует принимать равной высоте продольной балки. Подбор сечение и вычисление геометрических характеристик выполним в табличной форме: (Рис. 11) 9721 см3
1.2.3 Расчёт поперечной балки на прочность по нормальным и касательным напряжениям.
Условие прочности по нормальным напряжениям:
m –
коэффищиент условия работы (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 61) Коэффициент (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 48*, 49*, 50*) 1163 > 516 => Условие прочности по касательным напряжениям:
Условие прочности: 1.2.4 Расчёт прочности прикрепления поясов к стенке.
В сварных балках делается проверка прочности угловых швов прикрепления к стенке: 1) по границе сплавления; 2) по металлу шва; - по металлу шва:
(Рис. 3) - по металлу границы сплавления:
Расчётная высота сечения шва должна быть не менее 4 мм. S=
(38∙2.5) ∙68.75=6531.25 см3
, m=
0.9 (по СНиП 2.05.03-84*, таб. 50*, таб. 53 и СНиП II-23-81*, таб. 4*) - по металлу шва:
- по металлу границы сплавления:
Принимаем шов с расчётной высотой сечения в 4 мм. 1.2.5 Расчёт поперечной балки на выносливость.
Проверка выносливости балки по нормальным напряжениям определяется по формуле: m=
0.9; Ry
=3550 кг/см2
Коэффициент асимметрии цикла при этом Кроме того, в сварных балках нужно проверять выносливость поясных швов (по металлу шва): Коэффициент асимметрии цикла при этом Коэффициент асимметрии цикла Значение Для стали 10ХСНД: 1.2.6 Проверка балки на общую устойчивость.
За свободную длину l0
принимаем расстояние между продольными балками. 1.2.7 Проверка по приведённым напряжениям.
2937<3674 =>Условие выполнено.
1.3 Расчёт болтовых креплений.
1.3.1 Расчёт прикрепления продольных балок к поперечным.
Прикрепление продольных балок к поперечным осуществляется с помощью уголков и высокопрочных болтов (фракционная часть соединения), а также с помощью накладок «рыбок». Количество фрикционных болтов, прикрепляющих уголки к стене продольной балки (заводские болты). Qbh
- несущая способность одного болта – контакт P
– усилие натяжения высокопрочного болта А
bn
– площадь сечения болта нетто μ
– коэффициент трения (СНиП 2.05.03.-84* табл.57) Окончательно принимаем: Фрикционные болты, прикрепляющие уголки к стенке поперечной балки (монтажные), при загружении одной продольной балки работают по одному контакту, а при загружении двух смежных балок - по двум контактам. Более невыгодным является первый вариант. Окончательно принимаем: Опорный изгибаемый момент, воспринимаемый «рыбками», можно принимать равным 0.6∙М0.5
. Усилие в «рыбке» h
– расчетное расстояние между «рыбками». А
p,
n
– площадь сечения «рыбки» нетто; n3
– число болтов прикрепляющих «рыбку» к одной полке одной балки. Пусть Получается 2 ряда по 8 болтов Примем толщину «рыбки» 2 см: 1.3.3 Расчет «рыбки» на выносливость.
Ар
– площадь сечения рыбки брутто 1.3.4 Расчет крепления поперечных балок к узлам главных ферм.
Крепления производятся с помощью уголков и фрикционных болтов. Расчет производится по наибольшей поперечной силе в опорном сечении поперечной балки. Число заводских болтов имеющих, по 2 плоскости контакта Число монтажных болтов, имеющих по одной плоскости контакта: Берем 2 ряда по 14 болтов. Итого получаем 28 болтов. 2.1.1 Нагрузка от собственного веса конструкций.
Нагрузка на одну ферму от собственного веса конструкции складывается из веса мостового полотна, главных ферм, проезжей части и связей: 2.1.2 Эквивалентная временная нагрузка.
Эквивалентная временная нагрузка определяется в зависимости от длины загружения и положения вершины л.в. усилия в элементе по СНИП 2.05.03-84* прил. 6 2.1.3 Ветровая и тормозная нагрузка.
Нормативная погонная ветровая нагрузка на главные фермы определяется по формуле qo
– скоростной напор ветра; kh
– коэффициент учитывающий изменение скоростного напора по высоте; Cw
,ф
– аэродинамический коэффициент; Hф
– высота главной фермы; Нормативная погонная нагрузка от ветра на ж/д состав определяется по формуле Нормативная погонная нагрузка от ветра на проезжую часть принимается как на сплошную полосу высотой, равной высоте продольных балок с учетом мостового полотна за вычетом высоты пояса фермы: Определяемые нагрузки распределяются между ветровыми фермами следующим образом: Нормативная горизонтальная продольная нагрузка от торможения принимается равной: где 2.1.4
Нагрузка от поперечных ударов подвижного состава. Нормативная горизонтальная поперечная нагрузка от ударов подвижного состава согласно СНиП 2.05.03-84* п.2.19 принимается равной: Рассматриваются при следующих сочетаниях нагрузок: -постоянная совместно с эквивалентной временной нагрузкой; -тоже, что и в 1 совместно с поперечной нагрузкой от ударов подвижного состава; -тоже, что и в 1 совместно с ветровой и тормозной нагрузками; При совместном действии нагрузок к ним вводятся соответствующие коэффициенты сочетания по [СНиП 2.05.03-84*] прил.2; При расчете на прочность: При расчете на устойчивость:
При расчете на выносливость: где Нормативные усилия в элементах фермы от ветровой нагрузки определяется по формуле: где а – расстояние от начала ветровой фермы до середины расчетной панели; Нормативные усилия от тормозной нагрузки определяются по формуле: где d
– панель фермы; n
– число панелей фермы; i
– порядковый номер расчетной панели; При определении усилий от постоянной нагрузки собственный вес пролётного строения: Расчет производим в табличной форме: 2.2.2 Определение усилий в нижнем поясе.
Mo1
=1.4∙227∙0.8522=271 тм. Mo2
=1.4∙590∙0.8522=704 тм. Mo3
=1.4∙953∙0.8522=1137 тм. Nw
н0-н1
= Nw
н1-н2
= Nw
н3-н4
= 2.2.3 Определение усилий в верхнем поясе.
Mo1
=1.4∙166∙0.61=142 тм. Mo2
=1.4∙409∙0.61=349 тм. Mo3
=1.4∙529∙0.16=452 тм. Nw
в0-в1
= Nw
в1-в2
= Nw
в3-в4
= 2.3.1 Подбор сечения элементов главной фермы.
Подбор элементов главной фермы производим в табличной форме: 2.3.2 Подбор сечения элементов связей верхнего пояса.
Максимальное усилие, возникающие в нижнем поясе N=38.945 т. Геометрические характеристики сечении (2х№24): А=61.2 см2
; Ix
=5800 см2
; Iy
=3066 см2
; ix
=9.735 см; ix
=7.078 см; 2.3.3 Подбор сечения элементов связей нижнего пояса.
Максимальное усилие, возникающие в нижнем поясе N=98.017 т. Геометрические характеристики сечении (2х└
160х100х12): А=60.08 см2
; Ix
=1568 см2
; Iy
=1490 см2
; ix
=5.1 см; ix
=4.98 см;
Расстояние от нулевой точки эпюры моментов до заделки определяется по формуле: Усилия от ветровой нагрузки, передающиеся в верхние узлы портальной рамы: Характерные ординаты эпюры изгибающих моментов в ногах рамы: Нормативные значения нормальных сил в опорных раскосах: Расчетные усилия в элементах портального заполнения: Дополнительные усилия, передаваемые с ног портальной рамы на пояса главных ферм: Расчетный изгибающий момент для проверок раскоса: =1.1∙(-116.42)+0.8∙1.13∙1.32∙(-346.56)+0.5∙1.4∙38.4=-517.7 тс 77.4 кг/см2
<516 кг/см2
=> 2723 кг/см2
<3195 кг/см2
=> условие выполнено 2.4.3 Проверка на устойчивость.
1542.6 кг/см2
<1629 кг/см2
=> условие выполнено 2.5. Расчет и конструирование узлов.
Раскос Н2
-В1
: Раскос Н2
-В3
: Прикрепление раскосов определяет первоначальный контур узловой фасонки. Проверим прочность фасонки. t – толщина фасонки; N – продольное усилие в элементе; m
– коэффициент условия работы; α
i
-
угол в радианах между направлением i-го участка контура и осью элемента; li
- длина i-го участка контура; Толщина фасонки 14 мм. 234700<398148 кгс – условие выполняется
Требуемая площадь сечения всех площадок перекрывающих стык: 148.4 см2
> 143.
52 см2
– условие выполняется
Усилия, воспринимаемые каждой накладкой: Число болтов необходимое для прикрепления каждой полунакладки: Проверка на выравнивание стыкуемого элемента: 429.21 тс > 412.69 тс – условие выполняется
Стойка: Н2
В2
: болты назначаються конструктивно Подвеска: Н3
В3
: Проверим прочность фасонки. Толщина фасонки 14 мм. 108565 кгс < 307413 кгс – условие выполняется
Требуемая площадь сечения всех площадок перекрывающих стык: 148.4 см2
> 143.52 см2
– условие выполняется
Усилия, воспринимаемые каждой накладкой: Число болтов необходимое для прикрепления каждой полунакладки: Проверка на выравнивание стыкуемого элемента: 429.21 тс > 412.69 тс – условие выполняется
Раскос Н0
-В1
: l1
=74.2см l2
=48см l3
=57.2см Прикрепление раскосов определяет первоначальный контур узловой фасонки. Проверим прочность фасонки. Принимаем толщину фасонки t = 1.2 см 127.2
cм2
> 118.79
cм2
– условие выполняется
Усилия, воспринимаемые каждой накладкой: Число болтов необходимое для прикрепления каждой полунакладки: Проверка на выравнивание стыкуемого элемента:
343369 кгс > 341570 кгс – условие выполняется
Раскос В1
- Н0
: Раскос Н2
-В1
: l1
=33.1см l2
=48см l3
=39.8см Прикрепление раскосов определяет первоначальный контур узловой фасонки. Проверим прочность фасонки. Принимаем толщину фасонки t = 1.2 см 60.72 см2
> 58.3 см2
– условие выполняется
Усилия, воспринимаемые накладкой: Число болтов необходимое для прикрепления каждой полунакладки: Стойка: В1
-Н1
:
|