Статический расчет рамы на- прочность, усилия, снеговые нагрузки…

Статический расчет рамы

Мы выполняем статический расчет:

На прочность, расчет усилий в колонах рам от ветровой нагрузки, снеговой нагрузки,постоянной нагрузки, крановой нагрузки.

Определяем постоянные и временные нагрузки на раму.

КБ ИнженерГрупп специализируется на проектировании : Проектировании оборудования, Инженерном проектировании и разработке конструкторской документации и Технической документации. Помимо основных направлений Мы предлагаем огромный спектр услуг, ознакомиться с которым вы можете на главной странице, или в разделе «Конструкторские услуги».

Компания постоянно развивается и расширяется. Мы осваиваем новые горизонты по предоставлению конструкторских услуг и добавляем следующий раздел: Выполнение статических расчетов. В статье «Статический расчет рамы» произведен статический расчет рамы на примере одноэтажного промышленного здания. Узнать перечень необходимых расчетов для конкретной сферы деятельности, Вы можете на странице «Расчеты«. Рекомендуем посетить страницу «Портфолио«, здесь мы собрали наиболее интересные проекты, которые реализовали высококлассные специалисты нашего Конструкторского Бюро. Если Вы нуждаетесь в специалистах нашего профиля, оставляйте заявку на нашем сайте. Наш менеджер свяжется с Вами по контактам, указанным для обратной связи. Вы также можете бесплатно Заказать обратный звонок. 

Статический расчёт рамы:

Общие сведения

Здание отапливаемое, однопролетное. Район строительства — г. Иркутск. Снеговая нагрузка по II географическому району, ветровая нагрузка для III района (СП 20.13330.2016). Пролет здания 18 м, шаг колонн 12 м, длина здания 120 м. Мостовой кран грузоподъемностью 30 тонн.

Компоновка здания и поперечной рамы

В качестве основной несущей конструкции — железобетонные сегментные фермы пролетом 18 м с предварительно напряженным нижним растянутым поясом. Устройство фонарей не предусмотрено, цех оборудуется лампами дневного света. Плиты покрытия предварительно напряженные железобетонные ребристые размером 3х12 м. Наружные стеновые панели, опирающиеся на фундаментную балку. Крайние и средние колонны проектируем сквозного сечения. Устанавливаются оконные блоки.   

Отметка кранового рельса 13.05 м. Высота кранового рельса 120 мм.

Колонны имеют длину от обреза фундамента до верха подкрановой кон­соли:

Нн=Н1-Нк.р.-Нп.б.+а2

Нн=13,05-0,12-1,4+0,15=11,68 м

а2=0,15 м- расстояние от обреза фундамента до нулевой отметки, м

Нп.б.=1,4 м — высота подкрановой балки;

Нк.р.=0,12 м — высота кранового рельса;

Н1=13,05 м — отметка уровня головки рельса.

Длина колонны от верха подкрановой консоли до низа стропильной конструкции в соответствии с габаритом мостового крана, высотой подкрановой балки, рельса, размером зазора равна:

Нв=Нк.р.+hк.р.+hп.б.+а1

Нв=2,75+0,12+1,4+0,15=4,42 м

а1=0,15 м — расстояние от верха мостового крана до низа стропильной конструкции;

Нк. р. =2,75 м — высота мостового крана.

Полная высота колонны:

Нк=Нн+Нв

Нк=11,68+4,42=16,1 м

Расстояние от уровня чистого пола до верха колонны:

Н=Нк-а2

Н=16,1-0,15=15,95 м

Так как Н не кратно 0,6 м, то окончательную полную высоту колонны принимаем Нк=16,2 м.

Нв=Н-Нн=16,2-11,68=4,52 м.

Привязку крайних колонн к разбивочным осям при шаге колонн 12 м, высоте колонны Н = 16,2 м (≥ 14,4 м) и кране грузоподъемностью 30 т (≤ 30 т) принимаем 250 мм.

Соединение колонн с фермами выполняем путем сварки закладных дета­лей и в расчетной схеме поперечной рамы считаем шарнирным.

Схема назначения размеров поперечной рамы по высоте

Определение размеров поперечного сечения колонн:

Так как Нк=16,2 м >10,8 м, то принимаем двухветвевые колонны.

Размеры сечения колоны в надкрановой части назначают с учетом опирания риглей на торец колонны без устройства специальных консолей. В надкрановой части:

Нн=λ+»δ»-Вкр-δкр=0,75+0,25-0,3-0,06=0,64 м,

где: λ=0,75м — привязка кранового пути к разбивочной оси;

«δ»=0,25 м — привязка осей крайних колонн к разбивочным осям;

 Вкр=0,3 м- расстояние от оси кранового рельса до торца крана,

δкр=0,06 м — минимально допустимый зазор между торцом крана и гранью колонны.

Полученное значение округляется в меньшую сторону кратно 100 мм, принимаем hн=0,6 м.

В подкрановой части:  принимаем:

hн≈(1/9) *Hн=11,68/9=1,297 м;

принимаем hн=1,3 м

Ширина колонны b принимается большей из трех значений, кратной 100 мм:

b≈(1/30)*Hк=16,2/30=0,54 м; b≈(1/20)*Hн=11,68/20=0,584 м; b≥0,5 м

Принимаем bн=0,6 м

Окончательно принимаем для крайних колонн:

— высота сечения надкрановой части колонны: hв=600 мм ;

— высота сечения подкрановой части колонны: hн=1300 мм;

— ширина сечения b=600мм.

Размер сечения ветви примем hс=250 мм

Соединение колонн с фермами выполняется сваркой закладных деталей и в расчетной схеме поперечной рамы считается шарнирным.

Компоновка сечений колонн

Определение нагрузок на раму

Определение нагрузок на раму

Постоянная нагрузка

Нагрузка от веса покрытия приведена в таблице ниже:

Расчетное опорное давление фермы:

— от покрытия Gп=g*В*L/2=3,135*12*18/2=338,6 кН

— от фермы Gф=60/2*1,1=33 кН,

где Gф=60 кН – вес фермы.

Расчетная нагрузка на крайнюю колонну от веса покрытия с учетом коэффициента надежности по назначению здания γн=0,95:

— на крайнюю колонну G1=(Gп+Gф)*γн=(338,6+33)*0,95=353 кН;

Здание состоит из двух температурных блоков длиной по 60 м.

Стена выполнена из четырех панелей высотой 1,2 м и пяти панелей со стеклами высотой 2,4 м.

Нижняя стеновая панель самонесущая, вышерасположенные – навесные. Расчетная нагрузка от веса стеновых панелей и остекления на участке между отметками 12…15,6 м (hω1- высота панелей, hω2-высота окна):

Gω1=(g1*hω1+g*hω2)*B*γf*γn=(2,7*1,2+0,4*2,4)*12*1,1*0,95=52,7 кН;

На участке между отметками 15,6…16,8 м:

Gω2 = 2,7*1,2*12*1,1*0,95=40,6 кН,

где 12 м – отметка низа стеновой панели, расположенной над консолью колонны;

15,6 м и 16,8 м – отметки соответственно нижней и верхней поверхности вышерасположенных стеновой панели.

Схема расположения стенового ограждения

Расчетная нагрузка от веса подкрановых балок и кранового пути.

Вес подкрановой балки пролетом 12 м – 115 кН, а кранового пути 1,5 кН/м. Следовательно, расчетная нагрузка на колонну:

Gс.в.=(115+1,5*12)*1,1*0,95=139 кН;

Расчетная нагрузка от веса колонн.

Крайние колонны:

— надкрановая часть: Gc1.t=0,6*0,6*4,52*1,1*0,95*25=42,5 кН,

— подкрановая часть

Gc1.b=[0,6*0,25*11,68*2+(1,48+3*0,4)*0,6*(1,3-2*0,25)]*1,1*0,95*25=125,15 кН.

Временные нагрузки

Ко временным нагрузкам относятся:

Снеговая нагрузка

Ветровая нагрузка

Крановая нагрузка

Подробный расчет временных нагрузок вы можете посмотреть здесь.

Определение усилий в колоннах рамы

Расчет рамы выполняем методом перемещений. Неизвестным является Δ1 — горизонтальное перемещение верха колонны. Основная система содержит горизонтальную связь, препятствующую этому перемещению.

Каноническое уравнение метода перемещений имеет вид: Csp*r11*Δ1+R1p=0

где  R1p– реакция верха колонн от внешнего воздействия; Csp – коэффициент, учитывающий пространственный характер работы каркаса здания. 4

Отношение высоты надкрановой части к полной высоте колонн

ν=Нв/Нк=4,52/16,2=0,279;

Отношение моментов инерции подкрановой и надкрановой части колонн

k=l1/l2=8,27/1,08=7,66

вычисляем вспомогательные коэффициенты  по формулам:

Усилия в колоннах рам от постоянной нагрузки

Продольная сила G1=353 кН на левой колонне действует с эксцентриситетом: е1=0,175+»δ»-0,5hb=0,175+0,25-0,5*0,6=0,125 м.

Момент:

М1¹=G1*e1=353*0,125=44,13 кН*м.

В надкрановой части колонны действует также расчетная нагрузка от стеновых панелей толщиной 30 см:  Gω2 =40,6 кН с эксцентриситетом

е2=(δω+hверх)/2=(0,3+0,6)/2=0,45 м.

Момент:

М1²=Gω2*e2=40,6*(-0,145)=-18,27 кН*м.

Суммарное значение момента, приложенного в уровне верха левой колонны: M1=M1¹+M1²=44,13-18,27=25,86 кН*м

В подкрановой части колонны, кроме сил  G1 и Gω2, приложенных с эксцентриситетом e3=(hниз-hверх)/2=(1,3-0,6)/2=0,35 м, действуют: расчетная нагрузка от стеновых панелей Gω1=52,7 кН с эксцентриситетом e4=(δω+hниз)/2=(0,3+1,3)/2=0,8 м ; расчетная нагрузка от подкрановых балок и

кранового пути Gсв=139 кН с эксцентриситетом е5=λ+»δ»-0,5*hниз=0,75+0,25-0,5*1,3=0,35 м; расчетная нагрузка от надкрановой части колонны Gс1,t=42,5 кН с е3=0,35 м.

Суммарное значение момента, приложенного в уровне верха подкрановой консоли:

М2=-(353+40,6)*0,35-52,7*0,8+139*0,35-42,5*0,35=-146,1 кН*м.

Вычислим реакцию верхнего конца левой колонны по формуле:

R1=-(3*М2*(1-ν²)*к1+3*М1*(1+л2/ν)*к1)/(2*Нк)=6,07 кН.

Реакция правой колонны R2=-6,07 кН.

Суммарная реакция связей в основной системе:

R1p=∑Ri=6,07-6,07=0.

При этом из канонического уравнения r11*Δ1+R1р=0 следует, что Δ1=0. Упругая реакция левой колонны R1=R1+Δ1+RΔ=6,07 кН.

К определению реакций в колоннах от нагрузок

Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания

Статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания

С помощью ЭВМ выполнили статический расчет поперечной рамы одноэтажного промышленного здания (приложение А) для определения расчетных усилий в колонне.

Расчет прочности колонны сплошного сечения среднего ряда

Расчет прочности колонны сквозного сечения крайнего ряда

Данные для расчета сечений

Бетон тяжелый класса В25, подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении,  Rb=14,5 МПа, Rbt=1,05 МПа; Eb=30000МПа;  

Арматура класса А-400, Rs=Rsw=355 МПа, Es=200000 МПа  . Сечение колонны в нижней части b×h = 60×130 см, в верхней b×h = 60×60 см при а = а’ = 4 см.

Надкрановая часть колонны

Расчет проводится для сечения II-II. В результате статистического расчета поперечной рамы имеем следующие сочетания усилий:

-М1=125.52 кН*м;  N1=528.44  кН ; γb1=1.0
— М2=35.61 кН*м;  N2=436.1 кН;  γb2=1.0
— М3=50.68 кН*м;  N3=528.44 кН;  γb3=1.0
-М4=70.04 кН*м;  N4=538.7 кН;  γb4=0.9

Расчет выполняется для самого неблагоприятного сочетания усилий. Таковым является первое сочетание.

Геометрические характеристики надкрановой части колонны:

Н2=Нв=4,52 м, h3=hв=0,6 м, b2=bk=0,6 м.

Рабочая высота сечения h30=60-4=56 см.(а=а′=4 см).

Эксцентриситет продольной силы (знак «-» при вычислении эксцентриситета не учитывается):

e0=M1/N1=125.52/528.44=0.237 м =24 см

Свободная длина надкрановой части при наличии крановой нагрузки в первом сочетании:

l0=2*Н2=2*4,52=9,04 м

Радиус инерции сечения:

i=√h3²/12=√60²/12=17,32 см

Гибкость верхней части колонны:

λ=l0/i=9,04(100)/17,32=52,19>14 следовательно, в расчете прочности сечения необходимо учесть увеличение эксцентриситета продольной силы за счет продольного изгиба.

Момент от постоянной и длительно действующей части временной нагрузки в соответствии с приложением А: Mi=Mпост+k*Mсн=53,3+0,5*15,07=60,84 кН*м, где k=0,5

– коэффициент, учитывающий длительно действующую часть снеговой нагрузки.

Продольная сила

Nl=Nпост+0,5*Nсн=436,1+0,5*91,34=482,27 кН*м

M1l=M1±0,5 *Nl*(h30-a′)=60,84+0,5*482,24*(0,56-0,04)=186,23 кН*м

M11=M1±0,5 *N1*(h30-a′)=125,52+ 0,5*528,44*(0,56-0,04)=262,9 кН*м

Для тяжелого бетона β=1.

У моментов M1l и M11  одинаковые знаки, следовательно, коэффициент φl определяется по формуле:

φl=1+β*M1l/M11=1+1*183,23/262,9=1,7≤2.

Так как e0/h=0,24/0,6=0,4>δe,min=0,204, принимаем δe=0,4.

Зададимся количеством арматуры, исходя из минимального процента армирования.

При λ=52,19 минимальный процент армирования μmin=0,00175, найден по интерполяции между μmin=0,001 при λ=17 и μmin=0,0025 при λ=87.

Жесткость железобетонного элемента прямоугольного сечения при симметричном армировании:

формула

Значение критической силы

Ncr=π²*D/l0²=3,14²*5,275*10²*10²/9,04²=6370 кН.

Nl=482,27 кН<Ncr=6370кН

— условие выполнено.

Коэффициент продольного изгиба

η=1/(1-(Nl/Ncr))=1/(1-482,27/6370)=1,082

Расчетный момент с учетом прогиба равен: M=M1*η=125,52*1,082=135,81 кН*м.

При условии, что Аs=As′ , высота сжатой зоны определяется по

формуле x=N1/(γb1*Rb*b2)=528,44*10³/(1*14.5*60*100)=6,074 см=0,061 м.

Относительная высота сжатой зоны:

ξ=x/h30=0,061/0,56=0,109.

Граничная относительная высота сжатой зоны бетона: ξR=0,8/(1+Rs/700)=0,8/(1+355/700)=0,531.

В расчетном случаеξ=0,109<ξR=0,531 , следовательно имеем первый случай внецентренного сжатия – случай «больших» эксцентриситетов.

αm1=(M+N1*(h30-a′)/2)/(γb1*Rb*b*h30²)=0,1;

δ=a′/h30=4/56=0,071

As=As′=(γb1*Rb*b*h30/Rs)*((αm1-ξ*(1-ξ/2))/(1-δ))=1*14,5*60*56/355*(0,1-0,109*(1-0,109/2))/(1-0,071)<0,

т.е. рабочая арматура по расчету не требуется.

Армируем сечение верхней части колонны конструктивно, исходя из минимального процента армирования.

As,min=As,min′=μmin*b*h0=0.00175*60*56=5,88 см².

Принимаем 3Ø16 с Аs=6,03 см².

Поперечная арматура принята класса А-240 Ø 6. Шаг поперечных стержней  S=200 мм, что удовлетворяет требованиям норм: S<500 мм  и S≤15d=15*16=240 мм.

Проверяем необходимость расчета надкрановой части колонны в плоскости, перпендикулярной к плоскости поперечной рамы.

i′=√b2²/12=√60²/20=17,32 см; l0=1,5h3=1,5*4,52=6,78 м=678 см.

Так как λ′=l0′/i′=678/17,32=39,15<λ<52,19- расчет не производим.

Подкрановая двухветвевая часть колонны

Если наша статья была вам полезна или Вы хотите поделиться впечатлением о нашей компании, обязательно оставьте отзыв здесь.

Оставить отзыв

Посмотреть на карте

Посмотреть все услуги КБ

Vk Instagram Youtube

Расчет прочности силовых конструкций ТС

Материал подготовлен экспертами Испытательной лаборатории «УСЛУГИ-АВТО» Аттестат аккредитации RA. RU.21АК44

• Процедура переоборудования в ВАИ
• Процедура переоборудования в ГИБДД
• Расценки по экспертизе
• Наши работы

ЭКСПЕРТНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ РАМ ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ СЕМЕЙСТВА ГАЗ-3302 С УДЛИНЕННОЙ КОЛЕСНОЙ БАЗОЙ И ЗАДНИМ СВЕСОМ.

Удлинение рам грузовых автомобилей очень распространенное переоборудование. Особенно популярным за последние несколько лет стало переоборудование автомобилей производства группы «ГАЗ» семейства Газель. Чтобы определить как удлинение снижает прочность рамы и до какого разумного размера ее все таки допустимо удлинять был произведен расчет. 

1. Объект экспертной оценки. 
Грузовые автомобили класса N1 семейства ГАЗ-3302, в которые вводятся изменения в конструкцию путем удлинения колесной базы и заднего свеса без изменения разрешенной полной массы и распределения нагрузки на оси базового автомобиля. Диапазон изменения колесных баз: 3500 мм, 4100 мм, 4200 мм, 4570 мм, 5250 мм. Цель экспертной оценки – техническая экспертиза конструкции транспортного средства.

2. Требования нормативных документов и производителей автомобилей к возможности удлинения колесной базы и заднего свеса.

Большинство производителей грузовых автомобилей класса N1 не требуют специального разрешения на изменение колесной базы и заднего свеса при выполнении следующих требований:

-запрещается увеличение нагрузки на оси и изменение распределения нагрузки на оси сверх разрешенных нормативными документами и производителем. 
-при переоборудование рамы автомобиля применяемые материалы и профили должны быть не хуже по качеству прочностным характеристикам материалов и профилей, применяемых в рамах базовых серийных автомобилей.
-сварные работы приводят к ухудшению характеристик материалов. 

Следовательно, при проверке напряжений в зонах, подвергнутых сварке, необходимо учитывать снижение показателей прочности примерно на 15 %.
Запрещается сверлить отверстия в полках лонжеронов несущей рамы автомобиля. Новые отверстия не должны сверлиться в зонах повышенного напряжения (таких как опоры рессор), а также в местах изменения сечений лонжеронов. Диаметр отверстий должен быть пропорционален толщине стали лонжерона и не должен превышать 13 мм. Расстояние от центра отверстия до края лонжерона не должно быть менее 30 мм. Центры отверстий не должны располагаться на расстоянии менее 30 мм друг от друга или по отношения к существующим отверстиям. Отверстия должны располагаться в шахматном порядке.

Необходимо использовать соединения аналогичные по типу и классу прочности креплениям рамы базового серийного автомобиля. Болты и заклепки должны быть упрочненными и закаленными, гайки – самостопорящиеся. Болтовые соединения должны затягиваться установленным моментом затяжки.
При удлинении разрезы на лонжеронах не допускаются в зонах, где изменяется форма и ширина профиля, или в местах высокой концентрации напряжений (например, кронштейны рессор, силовые поперечины). Разрезы не должны производиться через имеющиеся в лонжероне отверстия.
При удлинении колесной базы лонжерон-удлинитель должен иметь момент сопротивления сечения не ниже величины для лонжерона базовой серийной рамы, с ближайшей колесной базой.

Стык основного лонжерона и лонжерона-удлинителя должен быть усилен укрепляющим профилем, имеющим характеристики аналогичные стали, использованной для базовой рамы. Укрепляющий профиль должен крепиться только к вертикальной стенке лонжерона с использованием сварочных швов, точечной сварки, болтов и заклепок. Сечение и длина сварных швов, а также число и расположение болтов и заклепок должны быть достаточными для передачи изгибающего момента. 
Все добавляемые детали рамы должны быть защищены от коррозии.

Удлинение колесной базы должно производиться на серийно выпускаемом автомобиле с колесной базой, длина которой ближе всего к требующемуся новому размеру колесной базы. 
Величина усилий в раме с удлинённой базой не должна превышать допустимых, принятых производителем для серийного базового образца, при допущении, что нагрузка равномерно распределена, а рама рассматривается в качестве балки на двух опорах.  
Необходимо использовать дополнительные силовые поперечные балки при удлинении базы более чем на 600 мм. Как правило, расстояние между двумя силовыми поперечными балками не должно быть более 1000…1200 мм и менее 600 мм.

При удлинении заднего свеса необходимо помнить о том, что подобное изменение конструкции приводит к уменьшению нагрузки на переднюю ось. Необходимо контролировать выполнение норматива, регламентирующего нагрузку на переднюю ось не менее 25 % от полной массы автомобиля для категории N1.
При перемещении задней поперечной балки необходимо использовать соединения аналогичные с исходным (т.е. число болтов (заклепок), размеры, класс прочности).
Требования к соединению удлинителя заднего свеса с основным лонжероном, аналогичные требованиям удлинения базы.
При значительном удлинении заднего свеса необходима установка дополнительной силовой поперечной балки, если расстояние между поперечинами больше 1200 мм.

3. Оценка прочности рамы.
В качестве базовой, выбрана рама серийно выпускаемого сертифицированного автомобиля ГАЗ-330202, имеющего максимальную колесную базу 3500 мм, полную массу 3500 кг (1290 кг на переднюю ось, 2210 кг на заднюю ось). Габаритные размеры автомобиля приведены на 
Рис. 1.

габариты транспортного средства

На основании сертифицированного базового автомобиля, любые изменения базы автомобилей семейства ГАЗ-3302 до значения 3500 мм при выполнении требований п. 2 можно считать соответствующими нормам прочности, принятым в отечественном автомобилестроении.
Оценку прочности рам с заданным диапазонам колесных баз произведем, как статический расчет лонжерона в виде балки постоянного сечения на двух опорах, принятый при конструировании рам грузовых автомобилей. Сечение лонжерона и удлинителя – швеллер гнутый равнополочный 170х70х6 мм, соответствующий профилю лонжерона в середине колесной базы автомобиля ГАЗ-3302. Материал лонжерона – сталь с пределом текучести 250 Мпа.
Балка нагружается сосредоточенными и распределенными по длине силами, соответствующими подрессоренным массам установленных на раме агрегатов, кабины, платформы, экипажа и груза до значения нагрузок на оси от полной массы за вычетом неподрессоренных масс. Опоры балки соответствуют центрам колес автомобиля. Расчетная схема показана на 
Рис.2.

Рис 2 расчетная схема при расчете на прочность

Расчет производится в соответствии с известными правилами теории сопротивления материалов. В результате вычисляются максимальные нормальные напряжения и коэффициент запаса прочности.
Эпюра напряжений лонжерона рамы базового автомобиля ГАЗ-330202 с колесной базой 3500 мм показана на Рис.3. Максимальные напряжения – 34 Мпа, коэффициент запаса прочности – 7.
Рис 3

Рис 3 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 3500 мм

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля с колесной базой 4100 мм показана на Рис.4. Максимальные напряжения – 49,5 Мпа, коэффициент запаса прочности – 5.
Рис 4

Рис 4 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 4100 мм

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля с колесной базой 4200 мм показана на Рис.5. Максимальные напряжения – 51,8 Мпа, коэффициент запаса прочности – 4. 8.
Рис 5

Рис 5 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 4200 мм

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля с колесной базой 4570 мм показана на Рис.6. Максимальные напряжения – 60 Мпа, коэффициент запаса прочности – 4.2.
Рис 6

Рис 6 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 4570 мм

Эпюра напряжений лонжерона рамы автомобиля с колесной базой 5250 мм показана на Рис.7. Максимальные напряжения – 76,5 Мпа, коэффициент запаса прочности – 3.3.
Рис 7

Рис 7 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 5250 мм

Расчет рам с удлиненной базой колес производился без удлинения заднего свеса автомобиля ГАЗ-320202. С точки зрения сопротивления материалов задний свес лонжерона рамы является консольной балкой с равнораспределенной по длине нагрузкой. Удлинение заднего свеса приводит к перераспределению реакций опор (нагрузок на оси), как указывалось выше, следовательно, к переопределению напряжений по длине рамы. Но, при этом, коэффициент запаса прочности не ухудшается. Для подтверждения этого вывода на Рис.8 показана эпюра напряжений лонжерона рамы с колесной базой 5250 мм и задним свесом, удлиненным на 700 мм.

Рис 8

Рис 8 Эпюра напряжений лонжерона рамы колесная база 5250 мм задний свес 700 мм

Расчет на прочность рамы при удлинении только заднего свеса следует выполнять только при увеличении заднего свеса более чем на 60 % от колесной базы, или при установке в заднем свесе сосредоточенного груза (например, крана-манипулятора или тяжелого грузоподъемного борта).

4. Заключение о возможности внесения изменений в конструкцию.
Проведенная экспертная оценка прочности рам грузовых автомобилей семейства ГАЗ-3302 с удлинённой колесной базой (в диапазоне: 3500 мм, 4100 мм, 4200 мм, 4570 мм, 5250 мм) и удлиненным задним свесом соответствуют нормам прочности, принятым в отечественном автомобилестроении (коэффициент запаса прочности не менее 3 для грузовых автомобилей категории N1 при эксплуатации по дорогам I-IV категории с твердым покрытием).
На основании изложенного, при выполнении требований п.2, на переоборудованный аналогичным образом автомобиль может быть выдано положительное заключение (протокол) в отношении прочности конструкции.

 

 

 

Анализ рамы портала: рабочие примеры

Калькулятор анализа рамы портала ClearCalcs позволяет пользователям вводить геометрию некоторых распространенных типов рамы портала и указывать условия нагрузки на ферму. Затем он определяет совокупную приложенную нагрузку, опорные реакции, изгибающий момент, поперечные и осевые силы, удлинение и смещение для каждого отдельного компонента портальной рамы. Затем эти отдельные компоненты можно спроектировать, создав новый расчет «Только проектирование» и связав его с расчетом анализа каркаса портала.

Лист состоит из 5 основных разделов, включая раздел «Примеры работы»:

1. Геометрия рамы портала
2. Выбор элементов
3. Распределенные нагрузки и точечные нагрузки
4. Рабочие примеры
5. Проектирование компонентов путем связывания новых калькуляторов

Мы рекомендуем вам прочитать следующую статью, прежде чем переходить к этой. Он объяснит основы Мастера анализа фреймов портала ClearCalcs и заложит основу для полного понимания приведенных ниже рабочих примеров!

Как анализировать фрейм портала в ClearCalcs

1 — Геометрия рамы портала

Первый раздел, который нам нужно заполнить, это Геометрия рамки портала , показанная на рисунке ниже.

A — портальная рама

Выберите желаемый тип фрейма портала, нажав синюю кнопку «Выбрать». ClearCalcs поддерживает следующие стандартные конструкции каркаса портала, а также настраиваемый параметр, если вы разрабатываете для уникального клиента.

B — Количество отсеков

Здесь мы должны ввести количество отсеков/рамок, используемых в проекте.

Например:

   

C и F — ширина отсека и высота стойки

• Ширина отсека: расстояние между двумя ножками рамы

• Высота ножек: высота измеряется сверху вниз, как показано ниже

D — высота ноги по умолчанию

Определяет высоту опоры по умолчанию, если у вас есть несколько опор в проекте рамы портала и вы хотите установить высоту опоры только один раз.

Подобно другим значениям по умолчанию в ClearCalcs, это можно переопределить, если ваш фрейм портала имеет разную высоту ножек, как показано на рисунке ниже.

E и I — тип опоры

Укажите тип опоры в основании каждой ножки.

Если вы хотите узнать больше о разнице между шарнирными, неподвижными и роликовыми опорами, ознакомьтесь с этой статьей.

G — высота основания

Укажите отметку, на которой находится основание каждой ноги относительно уровня, определенного как 0. 

Основные свойства, специфичные для каждого типа фрейма портала

Для одно- и многощипцовых портальных рам:

• Вершина X Расположение от левой ноги : Горизонтальное расстояние между левой ногой и вершиной
• Высота вершины над левой ногой: Расстояние по вертикали между вершиной левой ноги и вершиной

Для всех портальных рам с раскосами

• Глубина угловых скобок: Глубина центральной линии угловых скобок ниже верхней части каждой колонны.
• Ширина угловых скобок: Ширина центральной линии угловой скобки, измеренная от центральной линии колонны

Для одноарочных и многоарочных портальных рам

• Радиус круговой арки: Радиус кривизны арки.

Для всех портальных рам с фермами

• Глубина фермы: Глубина ферменной части портальной рамы от осевой линии верхнего пояса до осевой линии нижнего пояса.
• Количество блочных панелей в ферме на пролет: Единичная панель означает наименьшую делимую часть фермы, обычно состоящую из 2–4 стержней.

2. Выбор элемента

Второй раздел, который необходимо заполнить, — это Выбор элементов , показанный на рисунке ниже.

A — Материал рамы портала

В этом разделе вы выберете материал рамы портала (например, древесина/дерево, горячекатаная сталь, CFS или нестандартный).

Ниже представлено визуальное представление компонентов, подлежащих уточнению от B до F.

От B до F поперечное сечение стержня должно быть выбрано из раскрывающегося меню.

После этого необходимо указать ориентацию каждого элемента, независимо от того, ориентированы ли они вокруг своей большой оси (если они изгибаются вокруг главной оси в плане рамы портала) или в противном случае ориентированы вокруг малой оси.

Обратите внимание, что ориентация изменяет жесткость элементов на изгиб.

3. Распределенные нагрузки и точечные нагрузки

В этом разделе мы можем ввести распределенные и точечные нагрузки (рисунок ниже).

A — Суммарная распределенная нагрузка на верхний пояс — вертикальная

Распределенные нагрузки, действующие на верхние пояса перпендикулярно земле.

Например, нагрузки на крышу и снег являются гравитационными нагрузками и действуют вертикально (или перпендикулярно земле).

B — Суммарная распределенная нагрузка на верхний пояс — перпендикулярно стержню

Распределенные нагрузки, действующие на верхний пояс перпендикулярно самому верхнему поясу.

Например, ветровая нагрузка будет действовать перпендикулярно стержню.

C — Суммарная распределенная внутрь нагрузка на левую ногу

Боковая распределенная нагрузка, действующая на левую ногу (параллельно земле).

Например, ветровые нагрузки, действующие на стены здания.

D — Суммарная распределенная внутрь нагрузка на правую ногу

Боковая распределенная нагрузка, действующая на правую ногу (параллельно земле).

E — Включая собственный вес

Выберите, следует ли включать в расчеты вес рамы портала.

F — Внутренняя боковая точечная нагрузка в верхней части левой ноги

Точечная нагрузка, действующая на верхнюю часть правой ноги (параллельно земле).

G — Внутренняя боковая точечная нагрузка в верхней части правой ноги

Точечная нагрузка, действующая на верхнюю часть левой ноги (параллельно земле)

4. Примеры работы

4.1 Пример 1: плоская рама портала

В этом Примере 1 мы проанализируем плоскую портальную раму из стали с 2 пролетами на расстоянии 5 м. Высота правой ноги 3 м, внутренней ноги 2,5 м и левой ноги 2 м. На изображении ниже показаны геометрия рамы и нагрузки.

Данные геометрии показаны ниже. После определения высоты опоры по умолчанию равной 3 м, нам нужно только ввести высоту левой опоры, а высота внутренней опоры будет рассчитана автоматически.

Материал каркаса — сталь, и были выбраны следующие сечения, ориентированные по большой оси, что означает, что элементы изгибаются вокруг большой оси. Обратите внимание, что жесткость на изгиб (EI) изменяется при изменении ориентации элемента.

Равномерно распределенные нагрузки и точечные нагрузки применяются в соответствии с рисунком ниже. Для верхних поясов положительные нагрузки направлены вниз. Для левой и правой ног положительные нагрузки соответственно справа и слева. Точечные нагрузки положительны в правильном направлении.

Раздел Дополнительные нагрузки (по номеру элемента) следует использовать, когда нагрузки не одинаковы для всех элементов или они применяются частично по длине элемента. К элементу №1 приложена нагрузка 2 кН/м, а к элементу №3 — 4 кН/м. Знак нагрузки отрицательный, а ориентация равна 9.0 градусов. Начальное и конечное расстояния относятся к начальному узлу элемента.

Чтобы проверить правильность приложения нагрузок, проверьте схему на вкладке «Сводка», выбрав «Нагрузки и опоры». Стрелка указывает направление приложения нагрузки.

Также на вкладке Сводка можно проверить графики изгибающего момента, поперечных сил и осевых сил. Обратите внимание, что диаграмма изгибающего момента нарисована со стороны сжатия элемента. Вы можете навести курсор на диаграмму, чтобы увидеть значения в любой точке кадра.

Можно проверить удлинение стержней, а также изогнутую форму с помощью Удлинение и Смещение соответственно. Реакции также можно визуализировать.

4.2 Пример 2: Плоская ферма Howe

В этом Примере 2 мы проанализируем плоскую ферму Хоу, изготовленную из дерева, геометрия показана ниже. Все элементы 2×6 H-F №2, ориентированы по большой оси. На рисунке ниже показан фрейм портала для анализа.

Равномерно распределенные нагрузки и точечные нагрузки применяются в соответствии с рисунком ниже. Как и в примере 1, проверьте ориентацию нагрузок.

Проверьте диаграмму осевых усилий. Положительные значения указывают на сжатие и отрицательное растяжение.

Осевые силы также можно проверить в таблице Общие результаты по типу стержня в столбцах P+ и P-.

Вы можете проверить подробную информацию обо всех участниках, просмотрев таблицу «Общие результаты по номеру элемента ». Проверьте нумерацию элементов на диаграмме на вкладке результатов отдельных узлов и элементов .

При проверке удлинения элемента положительные значения указывают на сжатие и отрицательное растяжение.

По диаграмме рабочего объема можно проверить, что максимальный рабочий объем составляет 0,643 дюйма.

Это максимальное смещение также можно получить из таблицы Общие максимальные смещения по стержню или Общие результаты по номеру узла .

5. Проектирование компонентов путем связывания новых калькуляторов

Как правило, после анализа каркаса портала также необходимо разработать компоненты. Это можно сделать в ClearCalcs следующим образом:

1. Выберите «Добавить новый расчет» на левой боковой панели
2. Добавить калькулятор «Только дизайн» для соответствующего материала (например, «Деревянный элемент (только дизайн)»)
3. Рядом с таблицей нагрузок в этом новом калькуляторе нажмите Ссылка
   
4. В появившемся модальном окне выберите расчет анализа портальной рамы, а затем компонент фермы, которую вы хотите спроектировать (например, «Верхний пояс»)
   
   
5. Завершите остальную часть проекта как обычно, обращаясь к справочной документации для конкретного материала. Для получения дополнительной помощи по проектированию балки перейдите по этой ссылке (США, Австралия, Европа) для деревянной балки, по этой ссылке (США, Австралия, Европа) для стальной балки и по этой ссылке (США, Австралия) для проектирования холодногнутой стальной балки.

Обратите внимание, что нагрузки на стержень автоматически обновляются при обновлении расчета анализа рамы портала. Однако в настоящее время конкретный раздел, используемый в анализе, не связан между модулем анализа и модулем проектирования и должен выбираться независимо в обоих расчетах. Например, если вы выберете MGP10 140×45 в этом калькуляторе «Деревянная балка (только дизайн)», вам нужно будет вручную убедиться, что MGP10 140×45 также выбран в калькуляторе анализа Portal Frame Wizard. Не беспокоиться! Двусторонняя связь появится в ClearCalcs в будущем — наша команда инженеров уже усердно работает над этой функцией.

Калькулятор каркаса стены со схемой расстояния между шпильками

?

Всегда показывать полное меню

Прилепленное меню

Версия

Посмотреть завершенные проекты!

?

Создание и печать полномасштабных PDF-файлов со схемами на этой странице (шаблоны)

НОВИНКА Переходы от квадрата к круглому — полномасштабные шаблоны перехода из листового металла для печати

Калькулятор стенового каркаса — одинарная стена — расстояние между стойками и подгонка обшивки (ширина)

Длина стены Ширина листа Шпильки/лист ? Рассчитывается исходя из количества шпилек на лист и ширины листа Стад-центры Стад толстый Ширина шпильки Высота шпильки Передний угол ? Рисует диаграмму Ширина/Высота в масштабе. Перетащите ползунок «Масштаб», чтобы настроить масштаб печати. Шкала	Нарисовать защитное покрытие Одиночные концы Двойные концы ? Ортогональная стена находится под прямым углом к ​​соединенным соседним стенам. Концевые стойки устанавливаются по ширине стоек смежных стен, а защитное покрытие простирается, закрывая концы смежных стен и сходясь во внешнем углу. Ортогональный ? С зазором вторая стойка регулируется так, чтобы она начиналась на расстоянии 1 ширины стойки от края стены. Это позволит выровнять стойки так, чтобы ортогональные (под прямым углом) стойки стены встретились, образуя внутренние углы. Двойной + разрыв ? Калифорнийский угол имеет вторую стойку на краю (внутри стены), чтобы сформировать внутренний угол и оставить место для изоляции на концах стены. См. схему ниже. калифорнийский
	Длина Угол Масштаб

Ходовые размеры и — от начала стены до около стороны каждой стойки.
Сделайте отметку, затем поставьте X на дальней стороне, чтобы обозначить размещение стоек: Начало стены →

 |Х |Х |Х |Х |Х |Х 

Выделить

Количество бруса для каркаса стены – общая длина стены с учетом углов, торцов, пространств и проемов

Только грубая оценка. Разрешить дополнительные для тарелок, boggings и отходов.

Общая длина Стад-центры Стад толстый Ширина шпильки Высота шпильки ? Нижняя пластина — Верхняя пластина — Двойные верхние части и припуск на выступы — Тот же размер, что и стойки — Каждая пластина равна длине стены Тарелки

Углы Добавлять 123 Шпильки на угол ? Концы стен — добавляет выбранные стойки на каждый конец (по умолчанию = 1). Должен быть кратен 2 — стена не может иметь только 1 конец. Заканчивается Добавлять 123 Шпильки на конец ? Полноразмерное пространство — добавляет выбранные стойки на пространство (по умолчанию = 1) Пространства Добавлять 123 Шпильки на место ? Окна, двери и т. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены.