Тема: Классификация сварных конструкций

Время выполнения задания – 18 часов

Цель:

1. Приобрести практические навыки по определению нагрузок в узлах ферм, по определению усилий в стержнях ферм, по конструированию и прове­рочному расчету сечений стержней ферм и сварных швов.

2. На практике освоить прочностные расчеты сварных соединений

        3. Формирование у студентов умений самостоятельной работы с учебной и справочной литературой

Задание:

1. Изучить теоретический материал.

2. Определение геометрических размеров сварного соединения расчетом

3.   Классификация сварных металлоконструкций по условиям работы

4. Проверка прочности и устойчивости балки

5. Расчёт стыковых, угловых и нахлёсточных сварных соединений на различные виды нагрузки

6.Определение нагрузок в узлах ферм. Определение усилий в стержнях ферм. Конструирование и проверочный расчет сечений стержней фермы и сварных швов

7. Расчет и проектирование составной сварной балки

 

 

Б алки — конструктивные элементы, работающие в основном на поперечный изгиб. Жестко соединенные между собой балки образуют рамные конструкции.

 

 

К олоннами называют элементы, работающие преимущественно на сжатие или на сжатие с продольным изгибом.

Решетчатые конструкции представляют собой систему стержней, соединенных в узлах таким образом, что стержни испытывают главным образом растяжение или сжатие. К ним относятся фермы, мачты, арматурные сетки и каркасы.

 

 

Оболочковые конструкции, как правило, испытывают избыточное давление — к ним предъявляют требование герметичности соединений. К этому типу относят различные емкости, сосуды и трубопроводы.

 

Корпусные транспортные конструкции подвергаются динамическим нагрузкам. К ним предъявляют требования высокой жесткости при минимальной массе. Основные конструкции данного типа — корпуса судов, вагонов, кузова автомобилей.

Д етали машин и приборов работают преимущественно при переменных, многократно повторяющихся нагрузках. Характерным для них является требование точных размеров, обеспечиваемое главным образом механической обработкой заготовок или готовых деталей. Примерами таких изделий являются станины, валы, колеса.

Б алки. Если нагрузка приложена в вертикальной плоскости, чаще всего используют балки двутаврового сечения. При приложении нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также при действии крутящего момента более ц елесообразно использование балок коробчатого сечения.

Обычно сварной двутавр состоит из трех основных листовых элементов: стенки и двух полок (поясов), но может иметь вертикальные и горизонтальные ребра жесткости

Типовые конструкции подкрановых балок с тонкой стенкой и поясами из тавров, полученных роспуском широкополочных двутавров, показаны на рис. 12.3. Сварные балки пролетом 6 м и высотой 800—1300 мм предполагается изготовлять с уширенными верхними поясами под краны грузоподъемностью 10—20 т без ребер жесткости и под краны 30—50 т с ребрами жесткости. Балки пролетом 12 м и высотой 1100—1600 мм предусматриваются с поясами одинаковой ширины и с ребрами жесткости.
Колонны могут быть сплошные (рис. 12.4,а,б) и сквозные (рис. 12.4,в).

Колонны цехов воспринимают нагрузку от кровли и от крано­вого моста в местах расположения опор подкрановых балок. Резкое увеличение нормальной силы и изгибающего момента в этом сечении нередко приводит к необходимости использования ступенчатых колонн (рис. 12.4,б,в). Нижняя часть колонн имеет опорную плиту, передающую нагрузку на бетонный фундамент.

Ф ермы работают на поперечный изгиб. Характерные схемы решеток ферм показаны на рис. 12.7. Треугольная (а) и раскосная (б) схемы являются основными. Фермы, воспринимающие нагрузки по верхнему или нижнему поясу, изготовляют по схемам, изображенным на рис. 12.7,в,г. Иногда применяют безраскосные фермы с жесткими узлами (рис. 12.7,д). По очертанию поясов фермы могут быть с параллельными поясами или с поясами, образованными ломаной линией (рис. 12.7,е).

По назначению фермы разделяют на стропильные и мостовые. Стропильные фермы работают при статической нагрузке. Мостовые фермы работают при переменных нагрузках и нередко при низких климатических температурах. Пространственные решетчатые конструкции башенного типа вследствие большой высоты подвергаются значительным ветровым нагрузкам, поэтому их изготовляют преимущественно из трубчатых элементов. Мачты линий электропередачи также являются пространственными решетчатыми конструкциями, но для их изготовления используют прокат в виде уголков.

С варные элементы арматуры железобетона: сетки, плоские и пространственные каркасы. Сетки могут быть рулонные (рис. 12.8,а) и плоские (рис. 12.8,6). Их назначение — армирование плит перекрытий, перегородок, покрытия дорог, аэродромов, Каналов и других элементов конструкций и сооружений. Типы сварных каркасов разнообразны. Плоские каркасы используют в балочных перекрытиях (рис. 12.9), они состоят из продольной арматуры (поясов) и соединительной решет­ки в виде отдельных стержней или непрерывной змейки. Пло­ские каркасы, как и сетки, сваривают на точечных контактных машинах. Пространственные каркасы обычно имеют пояс­ные продольные стержни и соединительную решетку либо в виде отдельных стержней, располагаемых по каждой из граней, либо в виде непрерывной проволоки, навиваемой по спирали.

^ Конструкции оболочкового типа собирают из листовых за­готовок и сваривают герметичными швами. В зависимости от габаритных размеров, конструктивного оформления и характер­ных особенностей изготовления и эксплуатации оболочковые кон­струкции можно разделить на негабаритные емкости и сооруже­ния, сосуды, работающие под давлением, трубы и трубопроводы.

^ Е мкости и сооружения нередко имеют размеры, намного пре­вышающие габарит подвижного железнодорожного состава. Та­кие изделия приходится изготовлять на заводе по частям и от­правлять на место монтажа отдельными секциями.

 

Характерные примеры негабаритных емкостей приведены на рис. 12.10.

В ертикальные цилиндрические резервуары (рис. 12.10,а) чаще всего используют для хранения нефтепродук­тов. Высота резервуара обычно не превышает 12—18 м. В нашей стране сооружают такие резервуары вместимостью до 50 000 м³ за рубежом — до 200000 м3. В географических зонах, где отсут­ствует снеговая нагрузка, сооружают резервуары с плавающей крышей.
Мокрый газгольдер (рис. 12.10,(5) для хранения взры­воопасных или ядовитых газов состоит из резервуара 1 и колокола 3 с телескопом 2 или без него. Перемещение колокола и телескопа происходит в направляющих 4, по которым перекаты­ваются ролики 5. Уплотнение в сочленениях достигается водяны­ми затворами.
Сухой газгольдер имеет неподвижный корпус 3 с дни­щем 1 и крышей 4 и подвижный поршень 2 (рис. 12.10,в). Объем мокрых газгольдеров достигает 50 000 м³, а сухих еще больше.
Сферические газгольдеры (рис. 12.10,г) предназначе­ны для хранения газов под давлением до 1,8 МПа. Их соби­рают из листовых заготовок пространственной кривизны и сва­ривают стыковыми соединениями. В нашей стране типовыми являются газгольдеры вместимостью 600 и 2000 м³. Термообра­ботка всей конструкции после сварки не производится, поэтому толщина стенок не превышает 36 мм.

К аплевидные резервуары (рис. 12.10,(?) предназначе­ны для хранения нефтепродуктов под давлением 0,04—0,06 МПа с целью избежать потерь из-за циркуляции паров в результате суточных изменений температуры. Однако вследствие сложности получения листовых заготовок переменной кривизны и трудоем­кости их сборки и сварки каплевидные резервуары не нашли широкого применения.
Для хранения газа под давлением иногда используют цилиндрические азгольдеры постоянного объема диаметром 3,25 м и более со сферическими днищами (рис. 12.10,5). Длина газгольдера может быть значительной, толщина стенок, как и у сферических резервуаров, не более 40 мм.

К орпусные транспортные конструкции. К таким конструкциям относят кузова цельнометаллических вагонов и автомобилей и корпуса судов. Общим для них является использование плоских или изогнутых листовых элементов и по­лотнищ с последующим объединением их в жесткую пространст­венную конструкцию, способную воспринимать вибрационные и динамические нагрузки.

К узов пассажирского вагона имеет решетку-основу 2 из гнутых Z-образных профилей, полностью закрытую наружной тонколисто­вой (S = 1,5—4 мм) обшивкой 1 (рис. 12.20,а). Местная жесткость листовой обшивки увеличивается за счет создания гофров. При этом повышается устойчивость тонколистовых элементов под на­грузкой и снижается их коробление от сварки (рис. 12.20,6). Ку­зов вагона собирают и сваривают из предварительно изготовлен­ных крупногабаритных узлов; крыши, боковых стен, настила по­ла, концевых и тамбурных стен. Соединения обшивки с элемента­ми жесткости выполняют точечной контактной сваркой.
В настоящее время все типы судов, в том числе и крупней­шие танкеры водоизмещением 200 000 т и выше, выпускаются ис­ключительно со сварными корпусами. На рис. 12.22 дана схема конструкции корпуса корабля. Корпус имеет наружную обшивку/, верхнюю 7 и нижнюю 8 палубы, продольные 10 и поперечные 9 перегородки, выполненные из листовых элементов и соединенные герметичными швами. Общая и местная жесткость корпуса обес­печивается приваркой различных прокатных и сварных балочных элементов: флор 3, шпангоутов 4, бортовых стрингеров 5, бимсов 6, вертикального киля 2. Большое число пересекающихся элементов, в особенности в сочетании с требованием герметичности соедине­ний, усложняет конструкцию узлов и технологию их выполнения.
Огромные размеры цельносварной конструкции и невозмож­ность снятия остаточных сварочных напряжений предопределяют большой запас упругой энергии, накопленный в корпусе корабля. В этих условиях не исключена возможность самопроизвольного развития трещины на большом протяжении, приводящей к разру­шению корпуса. При проектировании сварных соединений и узлов используют металл с высоким сопротивлением развитию трещин и предусматривают устранение концентрации напряжений, а в процессе изготовления принимают меры по предотвращению и устранению дефектов сварки.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: