Практическое задание №12 «Расчет диафрагмы и фермы продольных связей. Опорно–ходовые части плоского затвора»

Цель занятия: закрепить знания и навыки по расчету прокатных стальных элементов, ферменных конструкций, а также их соединений.

Расчет диафрагмы.

1.Конструктивная и расчетная схема.

Диафрагма представляет собой поперечную балку, опирающуюся на ригели и предназначенную для восприятия опорных реакций стрингеров, нагруженной неравномерно - распределенной нагрузкой , которая определяется гидростатическим давлением

, где

- ширина площади загружения, т. е. расстояние между диафрагмами.

Высота диафрагмы принимается конструктивно по высоте ригеля за вычетом толщины обшивки и высоты стрингера . Толщина стенки принимается такой же, как и у стенки ригеля.

В месте примыкания верхней консоли к ригелю предусматривают монтажный разъем для возможности перевозки к месту монтажа частями. На монтаже стыкуется обшивка, приваривается стенка диафрагмы к стенке ригеля двухсторонними угловыми швами, и безнапорный пояс диафрагмы стыковым швом соединяется с поясом ригеля. При необходимости нижняя консоль так же может присоединяться на монтаже, что обуславливается габаритной шириной монтажных элементов, которая не должна превышать 3,58 м. Для пропуска поясных швов ригеля в стенке диафрагмы делают вырезы размером 40 40 мм. Крайние диафрагмы, так называемые опорно–концевые стойки, не имеют монтажных разъемов и привариваются к ригелям на месте сборки.

Высота сечения опорно–концевых стоек принимается равной высоте ригеля на опоре. Ширина их безнапорного пояса должна быть не менее 300 мм для удобства крепления опорных полозьев. Напорным поясом стойки служит обшивка затвора.

Расчётная схема диафрагмы.

Рис.14.

2.Проверка прочности узлов диафрагмы.

Принятое конструктивно сечение диафрагмы, как правило, обладает большим запасом прочности и детального проверочного расчета не требует. Однако в узле примыкания верхней консоли к ригелю действуют большие изгибающий момент и поперечная сила, поэтому прочность угловых швов крепления стенки диафрагмы к ригелю следует проверять. Поскольку данное соединение выполняется на монтаже, то расчетные характеристики этих швов принимаются как для ручной сварки.

Изгибающий момент и поперечная сила в узле имеют величину

;

Стенкой диафрагмы воспринимается вся поперечная сила и часть момента

, где

- момент инерции стенки относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения диафрагмы.

- момент инерции всего сечения диафрагмы.

Швы крепления стенки испытывают скалывающие напряжения

; , где

- площадь среза двусторонних швов,

- момент сопротивления швов,

- длина шва.

Катет шва берется по величине не менее 5 мм и не более толщины стенки.

Учитывая направление среза от поперечной силы – вдоль шва, от момента – поперек шва, получаем результирующие напряжения среза и условие прочности

Для ручной сварки достаточно ограничиться проверкой прочности металла шва и не проверять прочность по границе сплавления.

Стыковые швы крепления поясов обычно равнопрочны с основным металлом и проверки прочности не требуют.

Нагрузка от гидростатического давления

Изгибающий момент и поперечная сила в узле примыкания верхней консоли к ригелю

Компонуем сечение диафрагмы

принимаем ;

Момент инерции всего сечения диафрагмы и момент инерции стенки

Задаемся катетом шва ;

Определяем длину сварного шва

Площадь среза равна

Момент сопротивления сварных швов

Напряжения среза

Прочность монтажных швов обеспечена.

Опорная реакция ригеля передаётся на опорно-концевую стойку через монтажные швы крепления стенки ригеля на стенку стойки. Расчётная длина швов определяется высотой стенки ригеля на опоре с учётом вырезов :

Условие прочности этих швов имеет вид

, где

-поперечная сила в ригеле на опоре

Опорная реакция ригеля

Длина двусторонних швов крепления стенки ригеля к опорно–концевой стойке

Сварка ручная

Из условия прочности находим катет швов