Piotr Szewczak, gr W2

Mechanika i Budowa Maszyn, IMIR

Rok III, 2015/2016

1. Temat projektu, dane

Temat: Dla podanego schematu ramy dobrać odpowiedni przekrój każdej belki (kształt przekroju zaznaczony na rysunkach) korzystając ze wzorów klasycznej wytrzymałości. Zaprojektować połączenie spawane A i B belek ramy (czołowe lub pachwinowe) wg PN-B-03200:1990. Przy projektowaniu połączenia należy uwzględnić wszystkie siły przekrojowe

Rysunek 1) Schemat ramy

Dane:

a = 4 m

b = 3 m

P₁ = 7,7 kN

l₁ = 0,4 m

M = 4,4 kNm

Obciążenia zostały zmniejszone 10-cio kortnie, ponieważ nie było możliwości dobrania odpowiednio wytrzymałej spoiny dla założonych kształtowników

2.Obliczenia

2.1 Obliczenia reakcji w podporach, wykreślenie wykresów momentów i sił

Układ jest statycznie wyznaczalny.

Rysunek 2) Schemat obliczeniowy

Rysunek 3) Wykresy sił normalnych, tnących i momentów gnących

Wyznaczone analitycznie wykresy, są zgodne z wynikiem uzyskanym w prostej aplikacji ForceEffect.

2.2 Wyznaczenie przekrojów kształtowników.

Materiał - stal konstrukcyjna S355J2

wg PN-90/B-03200

R_e= 345 [MPa]

2.2.1 Lewy słup - dwuteownik

Dobór kształtowników odbywa się ze względu na zginanie, gdyż wpływ momentu gnącego jest znacznie większy niż sił normalnych.

Słup jest zginany względem osi poziomej ( względem osi o większym wskaźniku na zginanie )

Przyjęto dwuteownik zwykły INP 140, dla którego

Sprawdzenie na naprężenia dopuszczalne:

2.2.2 Górna belka - ceownik

Belka jest zginana względem swojej osi poziomej ( względem osi o większym wskaźniku na zginanie )

Przyjęto ceownik zwykły UPN 140, dla którego

Sprawdzenie na naprężenia dopuszczalne:

2.2.3 Prawy słup - ceownik

Słup jest zginany względem osi o większym wskaźniku na zginanie.

Przyjęto ceownik taki sam jak dla belki górnej, nie dokonując obliczeń, ponieważ, obciążenia działające na prawy słupek są znacznie mniejsze niż dla belki górnej. Przewymiarowanie jest związane z możliwością zespawania obu elementów, i dobraniem odpowiedniej osi zginania kształtownika.

2.2.4 Zestawienie dobranych kształtowników:

Rodzaj elementu	Symbol	Rysunek	Wymiary nominalne
Słup lewy	140
Belka górna I słup prawy	C140

2.3 Obliczenia sprawdzające spoin

Zakładam spoiny pachwinowe, sprawdzane, wykonywane przy użyciu płytek wybiegowych

2.3.1Sprawdzenie spoiny w punkcie A

t₂=8,6 mm

t₁= 10 mm

Grubość obliczeniowa spoiny

2 ≤ a ≤6,02 mm

Przyjęto:

b) sprawdzenie

2.3.2 Sprawdzenie wytrzymałości spoiny w punkcie B

t₂=10mm

t₁= 10 mm

Grubość obliczeniowa spoiny

2 ≤ a ≤7 mm

Przyjęto:

b) sprawdzenie

3. Podsumowanie

Rama zostanie wykonana z dwóch rodzajów kształtowników:

- słup lewy - teownik 140

- belka górna i słupek prawy - ceownik C140

Kształtowniki zostaną połączone spoinami pachwinowymi, o a=6 ( lewy słup z belką górną ) i a=7 ( belka górna z prawym słupkiem ), na całej długości styku, z wykorzystaniem płytek wybiegowych. Kształtowniki zostały usytuowane względem swoich głównych, centralnych osi tak aby były one zginane względem osi o większym momencie bezwładności, jak również tak, aby istniała możliwość wygodnego ich połączenia spoiną. Z tego względu kształtownik na słupek prawy został przewymiarowany, do wielkości belki górnej.

Obliczenia sprawdzające wykazały, że zaprojektowane spoiny przeniosą założone obciążenie, jak również, że występuje duży jego zapas ( biorąc pod uwagę tylko wytrzymałość spoiny ) Naprężenia w spoinach wyniosły odpowiednio 207 i 32,5 [MPa].

Załączniki:

1.Szkic węzła A

2. Szkic węzła B

---