Определение усилий в стержнях фермы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К выполнению курсовой работы по дисциплине
“Строительная механика и металлические конструкции ПТСДММиО”
на тему
“Конструирование и расчет ферм”
(для студентов дневного и заочного отделений, обучающихся по направлению “Машиностроение” на специальности 7.050503)
УТВЕЖДЕНО
на заседании кафедры
подъемно-транспортной техники.
Протокол № 6 от 16.11.2010 г.
Луганск 2010
УДК 621.87:624.014 (07)
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Строительная механика и металлические конструкции ПТСДММиО” на тему “Конструирование и расчет ферм” (для студентов дневного и заочного отделений, обучающихся по направлению “Машиностроение” на специальности 7.050503 “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование”) / Сост. Л.Я. Будиков. - Луганск: Изд-во Восточноукр. нац. ун-та им. В. Даля, 2010. - 27 с.
Приведены необходимый теоретический и справочный материал, пример расчета и конструирования несущей фермы грузоподъемного крана мостового типа.
Методические указания будут способствовать приобретению студентами практических навыков расчета на прочность, жесткость и устойчивость элементов несущих ферм крановых металлоконструкций.
Составитель Л.Я. Будиков, профессор, д.т.н.
Рисунки подготовила Е.А. Тарасенко, магистр.
Ответственный за выпуск Г.А. Бойко, доцент, к.т.н.
Рецензент Г.И. Нечаев, профессор, д.т.н.
ВВЕДЕНИЕ
Студентами специальности “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование” (ПТСДММиО) дисциплина “Строительная механика и металлические конструкции ПТСДММиО” изучается в 6-7 семестрах. Параллельно с чтением лекций, практическими и лабораторными занятиями выполняется курсовая работа. При формировании цели и задач курсовой работы пришлось считаться и с тем, что к началу проектирования студенты только приступили к изучению специальных дисциплин, т.е. еще не в полной мере знакомы с конструкциями ПТСДММиО, со спецификой их работы, возникающими нагрузками и их расчетными сочетаниями, методом предельных состояний и многим другим, необходимым для расчета и конструирования металлических конструкций конкретных машин.
С учетом сказанного курсовая работа включает расчет и конструирование несущих элементов ПТСДММиО (в данном случае ферм), не связанных с конкретной машиной. Расчет этих конструкций выполняется методом допускаемых напряжений на действие основных нагрузок. Условие безопасности элементов сконструированной фермы имеет вид:
, 
где smax - максимальные расчетные напряжения в элементах металлоконструкции, вызванные действием заданных нагрузок;
[s] - допускаемое напряжение для материала несущей металлоконструкции при расчете на основные нагрузки;
sт - предел текучести для материала несущей металлоконструкции;
n - коэффициент запаса прочности;
fmax и [f] - максимальный расчетный и допускаемый прогибы несущей конструкции под нагрузкой.
Марка стали выбирается студентом в зависимости от условий эксплуатации машины. Основные сведения о механических свойствах малоуглеродистых и низколегированных сталей, применяемых для изготовления металлоконструкций грузоподъемных кранов, приведены в Приложениях к данным методическим указаниям.
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Курсовая работа начинается с вычерчивания геометрической схемы фермы по указанным в задании на курсовую работу длинам пролета L и консолей ℓК крана, типу соединительной решетки.
При выборе высоты h несущих ферм мостовых кранов можно воспользоваться соотношением
.
Обычно угол наклона раскосов принимают равным 40-50º, при этом длина панелей примерно равна высоте фермы b ≈ h, а число панелей составляет 12, 14 или 16 (реже 10 и 18).
При выборе длины панелей ферм необходимо руководствоваться следующим:
- длина панелей должна соответствовать первому ряду предпочтительных чисел, т.е. оканчиваться нулем или, в крайнем случае, пятеркой;
- суммарная длина всех панелей пролетной части фермы должна равняться пролету фермы.
Если, с учетом этих требований, нельзя все панели сделать одной длины, то средние панели выполняют одной длины, а крайние (опорные) панели – несколько большими.
После вычерчивания расчетной схемы фермы (рис. 2.1) приступают к построению линий влияния усилий в наиболее нагруженных стержнях. Учитывая рекомендации по конструированию ферм (см. раздел 4), предварительно необходимо выяснить, какие стержни поясов и решетки наиболее нагруженные. Для поясных стержней это стержни в середине пролета и в основании консолей, для стержней решетки это диагонали и стойки вблизи опор. С учетом трудоемкости курсовой работы студенты должны ограничиться построением линий влияния усилий в 10-ти наиболее нагруженных стержнях фермы.
Затем на расчетной схеме фермы необходимо указать (вычертить) неподвижные сосредоточенные и распределенные нагрузки. Подвижную нагрузку целесообразно вычерчивать в расчетном положении над каждой линией влияния усилий в стержнях фермы.
Следующим этапом определяют усилия в стержнях фермы от действия неподвижной и подвижной нагрузок. Для удобства расчетов и наглядности полученных результатов данные сводятся в таблицу 2.1.
По максимальным усилиям определяют размеры поперечных сечений стержней верхнего и нижнего поясов, диагоналей и стоек решетки фермы (см. раздел 3). Затем конструируют фрагмент фермы (см. раздел 4).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СТЕРЖНЯХ ФЕРМЫ
Методом линий влияния