Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет метод маслова откос

Расчет трубы на прочность

С опорами, стойками, колоннами, емкостями из стальных труб и обечаек мы сталкиваемся на каждом шагу. Область использования кольцевого трубного профиля неимоверно широка: от дачных водопроводов, столбиков заборов и опор козырьков до магистральных нефтепроводов и газопроводов, .

. огромных колонн зданий и сооружений, корпусов самых разнообразных установок и резервуаров.

Труба, имея замкнутый контур, обладает одним очень важным преимуществом: она имеет значительно большую жесткость, чем открытые сечения швеллеров, уголков, С-профилей при одинаковых габаритных размерах. Это означает, что из труб конструкции получаются легче – их масса меньше!

Выполнить расчет трубы на прочность при приложенной осевой сжимающей нагрузке (довольно часто встречающаяся на практике схема) на первый взгляд довольно просто – поделил нагрузку на площадь сечения и сравнил полученные напряжения с допускаемыми. При растягивающей трубу силе этого будет достаточно. Но не в случае сжатия!

Есть понятие — «потеря общей устойчивости». Эту «потерю» следует проверить, чтобы избежать позднее серьезных потерь иного характера. Подробнее об общей устойчивости можете при желании почитать здесь. Специалисты – проектировщики и конструкторы об этом моменте хорошо осведомлены.

Но есть еще одна форма потери устойчивости, которую не многие проверяют – местная. Это когда жесткость стенки трубы «заканчивается» при приложении нагрузок раньше общей жесткости обечайки. Стенка как бы «подламывается» внутрь, при этом кольцевое сечение в этом месте локально значительно деформируется относительно исходных круговых форм.

Предложенная далее программа выполняет комплексный проверочный расчет трубы на прочность и устойчивость в Excel при воздействии внешних нагрузок и давлений на круглую обечайку.

Для справки: круглая обечайка – это лист, свернутый в цилиндр, кусок трубы без дна и крышки.

Расчет в Excel основан на материалах ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. (Издание (апрель 2003 г.) с Поправкой (ИУС 2-97, 4-2005)).

Цилиндрическая обечайка. Расчет в Excel.

Работу программы рассмотрим на примере простого часто задаваемого в Интернете вопроса: «Сколько килограммов вертикальной нагрузки должна нести 3-х метровая стойка-опора из 57-ой трубы (Ст3)?»

Исходные данные:

Значения для первых 5-и исходных параметров следует взять в ГОСТ 14249-89. По примечаниям к ячейкам их легко найти в документе.

В ячейки D8 – D10 записываются размеры трубы.

В ячейки D11– D15 пользователем задаются нагрузки, действующие на трубу.

При приложении избыточного давления изнутри обечайки значение наружного избыточного давления следует задать равным нулю.

Аналогично, при задании избыточного давления снаружи трубы значение внутреннего избыточного давления следует принять равным нулю.

В рассматриваемом примере к трубе приложена только центральная осевая сжимающая сила.

Внимание. В примечаниях к ячейкам столбца «Значения» содержатся ссылки на соответствующие номера приложений, таблиц, чертежей, пунктов, формул ГОСТ 14249-89.

Результаты расчетов:

Программа вычисляет коэффициенты нагрузок – отношения действующих нагрузок к допускаемым. Если полученное значение коэффициента больше единицы, то это означает, что труба перегружена.

В принципе, пользователю достаточно видеть только последнюю строку расчетов – суммарный коэффициент общей нагрузки, который учитывает совместное влияние всех сил, момента и давления.

По нормам примененного ГОСТа труба ø57×3,5 из Ст3 длиной 3 метра при указанной схеме закрепления концов «способна нести» 4700 Н или 479,1 кг центрально приложенной вертикальной нагрузки с запасом

Но стоит сместить нагрузку от оси на край сечения трубы – на 28,5 мм (что на практике может реально произойти), появится момент:

М =4700*0,0285=134 Нм

И программа выдаст результат превышения допустимых нагрузок на 10%:

Не стоит пренебрегать запасом прочности и устойчивости!

Всё — расчет в Excel трубы на прочность и устойчивость закончен.

Заключение

Конечно, примененный стандарт устанавливает нормы и методы именно для элементов сосудов и аппаратов, но что нам мешает распространить эту методику на другие области? Если вы разобрались в теме, и запас, заложенный в ГОСТе, считаете чрезмерно большим для вашего случая – замените значение коэффициента запаса устойчивости ny с 2,4 на 1,0. Программа выполнит расчет вообще без учета какого-либо запаса.

Значение 2,4, применяемое для рабочих условий сосудов, может служить в иных ситуациях просто ориентиром.

С другой стороны — очевидно, что, рассчитанные по нормативам для сосудов и аппаратов, стойки из трубы будут работать сверхнадежно!

Предложенный расчет трубы на прочность в Excel отличается простотой и универсальностью. С помощью программы можно выполнить проверку и трубопровода, и сосуда, и стойки, и опоры – любой детали, изготовленной из стальной круглой трубы (обечайки).

Уважающих труд автора прошу скачать файл с программой после подписки на анонсы статей в окне, размещенном наверху страницы или в конце статьи!

Основы расчёта ферм: ручной и машинный счёт

Фермами называют плоские и пространственные стержневые конструкции с шарнирными соединениями элементов, загружаемые исключительно в узлах. Шарнир допускает вращение, поэтому считается, что стержни под нагрузкой работают только на центральное растяжение-сжатие. Фермы позволяют значительно сэкономить материал при перекрытии больших пролётов.

  • Способ проекций
    • Метод вырезания узла
    • Метод сечений
  • Способ моментной точки
  • Признаки нулевого стержня
  • Расчёт ферм на персональном компьютере
    • Порядок работы в программе Полюс

  • по очертанию внешнего контура;
  • по виду решётки;
  • по способу опирания;
  • по назначению;
  • по уровню проезда транспорта.

Также выделяют простейшие и сложные фермы. Простейшими называют фермы, образованные последовательным присоединением шарнирного треугольника. Такие конструкции отличаются геометрической неизменяемостью, статической определимостью. Фермы со сложной структурой, как правило, статически неопределимы.

Читать еще:  Откосы для ванных комнат

Для успешного расчёта необходимо знать виды связей и уметь определять реакции опор. Эти задачи подробно рассматриваются в курсе теоретической механики. Разницу между нагрузкой и внутренним усилием, а также первичные навыки определения последних дают в курсе сопротивления материалов.

Рассмотрим основные методы расчёта статически определимых плоских ферм.

Способ проекций

На рис. 2 симметричная шарнирно-опёртая раскосная ферма пролётом L = 30 м, состоящая из шести панелей 5 на 5 метров. К верхнему поясу приложены единичные нагрузки P = 10 кН. Определим продольные усилия в стержнях фермы. Собственным весом элементов пренебрегаем.

Опорные реакции определяются путём приведения фермы к балке на двух шарнирных опорах. Величина реакций составит R (A) = R (B) = ∑P/2 = 25 кН. Строим балочную эпюру моментов, а на её основе — балочную эпюру поперечных усилий (она понадобится для проверки). За положительное направление принимаем то, что будет закручивать среднюю линию балки по часовой стрелке.

Метод вырезания узла

Метод вырезания узла заключается в отсечении отдельно взятого узла конструкции с обязательной заменой разрезаемых стержней внутренними усилиями с последующим составлением уравнений равновесия. Суммы проекций сил на оси координат должны равняться нулю. Прикладываемые усилия изначально предполагаются растягивающими, то есть направленными от узла. Истинное направление внутренних усилий определится в ходе расчёта и обозначится его знаком.

Рационально начинать с узла, в котором сходится не более двух стержней. Составим уравнения равновесия для опоры, А (рис. 4).

Очевидно, что N (A-1) = -25кН. Знак «минус» означает сжатие, усилие направлено в узел (мы отразим это на финальной эпюре).

Условие равновесия для узла 1:

Из первого выражения получаем N (1−8) = —N (A-1)/cos45° = 25кН/0,707 = 35,4 кН. Значение положительное, раскос испытывает растяжение. N (1−2) = -25 кН, верхний пояс сжимается. По этому принципу можно рассчитать всю конструкцию (рис. 4).

Метод сечений

Ферму мысленно разделяют сечением, проходящим как минимум по трём стержням, два из которых параллельны друг другу. Затем рассматривают равновесие одной из частей конструкции. Сечение подбирают таким образом, чтобы сумма проекций сил содержала одну неизвестную величину.

Проведём сечение I-I (рис. 5) и отбросим правую часть. Заменим стержни растягивающими усилиями. Просуммируем силы по осям:

N(9−3) = P — R(A) = 10 кН — 25 кН = -15 кН

Стойка 9−3 сжимается.

Способ проекций удобно применять в расчётах ферм с параллельными поясами, загруженными вертикальной нагрузкой. В этом случае не придётся вычислять углы наклона усилий к ортогональным осям координат. Последовательно вырезая узлы и проводя сечения, мы получим значения усилий во всех частях конструкции. Недостатком способа проекций является то, что ошибочный результат на ранних этапах расчёта повлечёт за собой ошибки во всех дальнейших вычислениях.

Способ моментной точки

Способ моментной точки требует составлять уравнение моментов относительно точки пересечения двух неизвестных сил. Как и в методе сечений, три стержня (один из которых не пересекается с остальными) разрезаются и заменяются растягивающими усилиями.

Рассмотрим сечение II-II (рис. 5). Стержни 3−4 и 3−10 пересекаются в узле 3, стержни 3−10 и 9−10 пересекаются в узле 10 (точка K). Составим уравнения моментов. Суммы моментов относительно точек пересечения будут равняться нулю. Положительным принимаем момент, вращающий конструкцию по часовой стрелке.

Из уравнений выражаем неизвестные:

N(9−10) = (2d∙R(A) — d∙P)/h = (2∙5м∙25кН — 5м∙10кН)/5м = 40 кН (растяжение)

N(3−4) = (-3d∙R(A) + 2d∙P + d∙P)/h = (-3∙5м∙25кН + 2∙5м∙10кН + 5м∙10кН)/5м = -45 кН (сжатие)

Способ моментной точки позволяет определить внутренние усилия независимо друг от друга, поэтому влияние одного ошибочного результата на качество последующих вычислений исключено. Данным способом можно воспользоваться в расчёте некоторых сложных статически определимых ферм (рис. 6).

Требуется определить усилие в верхнем поясе 7−9. Известны размеры d и h, нагрузка P. Реакции опор R(A) = R(B) = 4,5P. Проведём сечение I-I и просуммируем моменты относительно точки 10. Усилия от раскосов и нижнего пояса не попадут в уравнение равновесия, так как сходятся в точке 10. Так мы избавляемся от пяти из шести неизвестных:

Аналогично можно рассчитать остальные стержни верхнего пояса.

Признаки нулевого стержня

Нулевым называют стержень, в котором усилие равно нулю. Выделяют ряд частных случаев, в которых гарантированно встречается нулевой стержень.

  • Равновесие ненагруженного узла, состоящего из двух стержней, возможно только в том случае, если оба стержня нулевые.
  • В ненагруженном узле из трёх стержней одиночный (не лежащий на одной прямой с остальными двумя) стержень будет нулевым.

  • В трехстержневом узле без нагрузки усилие в одиночном стержне будет равно по модулю и обратно по направлению приложенной нагрузке. При этом усилия в стержнях, лежащих на одной прямой, будут равны друг другу, и определятся расчётом N(3) = -P, N(1) = N(2).
  • Трехстержневой узел с одиночным стержнем и нагрузкой, приложенной в произвольном направлении. Нагрузка P раскладывается на составляющие P’ и P» по правилу треугольника параллельно осям элементов. Тогда N(1) = N(2) + P’, N(3) = -P».

  • В ненагруженном узле из четырёх стержней, оси которых направлены по двум прямым, усилия будут попарно равны N(1) = N(2), N(3) = N(4).

Пользуясь методом вырезания узлов и зная правила нулевого стержня, можно проводить проверку расчётов, проведённых другими методами.

Расчёт ферм на персональном компьютере

Современные вычислительные комплексы основаны на методе конечного элемента. С их помощью осуществляют расчёты ферм любого очертания и геометрической сложности. Профессиональные программные пакеты Stark ES, SCAD Office, ПК Лира обладают широким функционалом и, к сожалению, высокой стоимостью, а также требуют глубокого понимания теории упругости и строительной механики. Для учебных целей и подойдут бесплатные аналоги, например Полюс 2.1.1.

Читать еще:  Гост уголок пвх для откосов

В Полюсе можно рассчитывать плоские статически определимые и неопределимые стержневые конструкции (балки, фермы, рамы) на силовое воздействие, определять перемещения и температурное воздействие. Перед нами эпюра продольных усилий для фермы, изображённой на рис. 2. Ординаты графика совпадают с полученными вручную результатами.

Порядок работы в программе Полюс

  • На панели инструментов (слева) выбираем элемент «опора». Размещаем помещаем элементы на свободное поле кликом левой кнопки мыши. Чтобы указать точные координаты опор, переходим в режим редактирования, нажав на значок курсора на панели инструментов.
  • Двойной клик по опоре. Во всплывающем окне «свойства узла» задаём точные координаты в метрах. Положительное направление осей координат — вправо и вверх соответственно. Если узел не будет использоваться в качестве опоры, установите флажок «не связан с землёй». Здесь же можно задать приходящие в опору нагрузки в виде точечной силы или момента, а также перемещения. Правило знаков такое же. Удобно разместить крайнюю левую опору в начале координат (точка 0, 0).
  • Далее размещаем узлы фермы. Выбираем элемент «свободный узел», кликаем по свободному полю, точные координаты прописываем для каждого узла в отдельности.
  • На панели инструментов выбираем «стержень». Кликаем на начальном узле, отпускаем кнопку мышки. Затем кликаем на конечном узле. По умолчанию стержень имеет шарниры на двух концах и единичную жёсткость. Переходим в режим редактирования, двойным кликом по стержню открываем всплывающее окно, при необходимости изменяем граничные условия стержня (жёсткая связь, шарнир, подвижный шарнир для опорного конца) и его характеристики.
  • Для загружения ферм используем инструмент «сила», нагрузка прикладывается в узлах. Для сил, прикладываемых не строго вертикально или горизонтально, устанавливаем параметр «под углом», после чего вводим угол наклона к горизонтали. Альтернативно можно сразу ввести значение проекций силы на ортогональные оси.
  • Программа считает результат автоматически. На панели задач (вверху) можно переключать режимы отображения внутренних усилий (M, Q, N), а также опорных реакций (R). Результатом будет эпюра внутренних усилий в заданной конструкции.

В качестве примера рассчитаем сложную раскосную ферму, рассмотренную в методе моментной точки (рис. 6). Примем размеры и нагрузки: d = 3м, h = 6м, P = 100Н. По выведенной ранее формуле значение усилия в верхнем поясе фермы будет равно:

O(7−9) = -8d∙P/h = -8∙3м∙100Н/6м = -400 Н (сжатие)

Эпюра продольных усилий, полученная в Полюсе:

Значения совпадают, конструкция смоделирована верно.

  1. Дарков А. В., Шапошников Н. Н. — Строительная механика: учебник для строительных специализированных вузов — М.: Высшая школа, 1986.
  2. Рабинович И. М. — Основы строительной механики стержневых систем — М.: 1960.

Практический курс: расчет котлованов и откосов. Технологии укрепления грунтов

Код 28287

  • О мероприятии
  • Преподаватели
  • Отзывы
  • Также по теме

для руководителей и специалистов строительных и проектных организаций.

  1. Технология струйной цементации грунтов:
    • описание различных вариантов технологии (Jet1, Jet2, Jet3, SuperJet, CrossJet);
    • определение диаметра колонн в различных грунтах;
    • расход цемента и различных добавок;
    • порядок проектирования струйной цементации;
    • определение расчетных параметров (прочность, модуль деформации);
    • описание технологических параметров;
    • контроль качества выполненных работ;
    • опыт применения технологии для укрепления грунтов в основании зданий и для проходки тоннелей, ограждения котлованов, устройства противофильтрационных завес, усиления фундаментов.
  2. Расчет ограждений котлованов с анкерами и распорной системой:
    • основы расчета ограждения котлованов (понятие различных активных, пассивных давлений, давление в состоянии покоя, пластические деформации грунта);
    • принципы проектирования ограждения котлованов (расчет шага и длины свай, подбор армирующего элемента);
    • расчет ограждений котлованов различного типа («стена в грунте», из буровых свай, из труб, шпунт) на прочность;
    • принципы проектирования анкеров (назначение шага анкеров, угла наклона);
    • расчет грунтовых анкеров по несущей способности по грунту и по материалу по нескольким методикам;
    • мастер-класс по расчету ограждения котлованов в программе GeoWall.
  3. Экскурсия на объекты. Для желающих будет организована экскурсия на объект с применением технологии струйной цементации грунтов или устройством грунтовых анкеров.
  4. Расчет устойчивости откосов:
    • методы расчета устойчивости откосов;
    • методы крепления откосов анкерами, нагелями;
    • использование геосинтетических материалов для крепления откосов;
    • мастер-класс по расчету устойчивости откосов в программе GeoStab.

В рамках семинара планируется обзор и рассмотрение как теоретических основ, так и практических навыков работы в программном комплексе.

Семинары проводят руководители отделов, имеющие практический опыт проектирования подземных конструкций 5-10 лет, имеющие ученую степень кандидата технических наук, а также разработчики программ.

«ИнжПроектСтрой»:

  • Малинин Павел Алексеевич — технический директор, член Российского общества по механике грунтов и геотехнике и фундаментостроению (РОМГГиФ), опыт проектирования и выполнения работ в геотехнике 15 лет;
  • Струнин Павел Владимирович — руководитель проектного отдела, к.т.н., опыт работы — 7 лет;
  • Салмин Игорь — руководитель отдела разработки геотехнических программ, опыт работы 5 лет;
  • Резяпкин Иван Павлович — ведущий инженер «МИАКОМ», Москва.

Для участников семинара:
обучение по программе с выдачей Удостоверения;
комплект информационно-справочных материалов;
экскурсионная программа;
обеды (шведский стол) и кофе-паузы в ресторане.

ВНИМАНИЕ!
Участие в семинаре может быть оформлено в соответствии с требованиями 44-ФЗ и 223-ФЗ
По вопросам участия нашей организации в государственных и муниципальных закупках обращаться по телефонам: (812) 331-88-88 или 8-921-878-45-93.

Точечный метод расчета освещения

Точечный метод дает возможность определить в любой точке помещения освещенность как в горизонтальной, так и в вертикальной или наклонной плоскостях.

В основном точечный метод расчета освещения применяется при расчете локализованного и наружного освещения в случаях, когда часть светильников закрывается расположенным в помещении оборудованием, при освещении наклонных или вертикальных поверхностей, а также для расчета освещения производственных помещений с темными стенами и потолком (литейные, кузнечные цехи, большинство цехов металлургических заводов и т.п.).

Читать еще:  Внутренний откос наружной двери

В основу точечного метода положено уравнение, связывающее освещенность и силу света:

где: I α — сила света в направлении от источника на заданную точку рабочей поверхности ( определяют по кривым силы света или по таблицам выбранного типа светильника), α — угол между нормалью к рабочей поверхности и направлением силы света к расчетной точке, μ — коэффициент, учитывающий действие удаленных от расчетной точки светильников и отраженного светового потока от стен, потолка, пола, оборудования, падающего на рабочую поверхность в расчетной точке ( принимают в пределах μ = 1,05. 1,2), k — коэффициент запаса, hp — высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Перед началом расчета освещения точечным методом необходимо вычертить в масштабе схему размещения светильников для определения геометрических соотношений и углов.

Расчет точечным методом более сложен, чем расчет по удельной мощности и методом коэффициента использования. Расчет ведется по специальным формулам, номограммам, графикам и вспомогательным таблицам.

Наиболее простым является определение освещенности в горизонтальной плоскости от светильников с ЛН с помощью графиков пространственных изолюкс . Такие графики строятся для светильников каждого типа и имеются в справочных книгах по проектированию электроосвещения. «Изолюксой» называется линия, соединяющая точки с одинаковой освещенностью .

На рис.1 по вертикальной оси отложена высота установки светильника над расчетной поверхностью h в метрах, а по горизонтальной оси — расстояние d в метрах 30, 20, 15, 10, 7 . — у каждой кривой нанесена освещенность в люксах от светильника, имеющего лампу со световым потоком равным 1000 лм.

Чтобы понять назначение пространственных изолюкс и сущность расчета по ним, сделаем простой рисунок (рис.2). Пусть в помещении установлен светильник С на высоте h над расчетной поверхностью, например, над полом. Возьмем на полу точку А, в которой необходимо определить освещенность. Обозначим расстояние от проекции светильника на расчетную плоскость О до точка А через d.

Чтобы определить освещенность в точке А, необходимо знать величины h и d. Предположим, что h = 4 м, d = 6 м. Проведем на рис.2 горизонтальную линию от цифры 4 на вертикальной оси и вертикальную линию от цифры 6 на горизонтальной оси. Линии пересекаются в точке, через которую проходит кривая, обозначенная числом 1. Это означает, что в точке А светильник С создает условную освещенность е =1 лк.

Рис. 1. Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности от светильника с матированным стеклом.

Рис. 2. К расчету освещения точечным методом. С — светильник, О — проекция светильника на расчетную плоскость, А — контрольная точка.

Рис. 3. К расчету освещенности точечным методом

Расчет освещенности точечным методом от светильников с симметричным светораспределением (рис.3) рекомендуется вести в такой последовательности :

1. По соотношению d / hp определяют tga и, следовательно, угол α и cos 3 α , где d — расстояние от расчетной точки до проекции оси симметрии светильника на плоскость, ей перпендикулярную и проходящую через расчетную точку.

2. По кривой силы света (или табличным данным) для выбранного типа светильников и угла a выбирают Ia.

3. По основной формуле подсчитывают горизонтальную освещенность от каждого светильника в расчетной точке.

4. Определяют суммарную освещенность в контрольной точке, создаваемую всеми светильниками.

5. Вычисляют расчетный световой поток (в люменах), который должен быть создан каждой лампой для получения в расчетной точке требуемой (нормированной) освещенности.

6. По найденному расчетному световому потоку подбирают лампу требуемой мощности.

Пример расчета освещения точечным методом

Помещение площадью 100 м2 высотой 5 м освещается четырьмя светильниками типа РСП113-400 с лампами ДРЛ мощностью 400 Вт. Светильники расположены по углам квадрата со стороной 5 м (рис. 2). Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью hp = 4,5 м. Нормированная освещенность в контрольной точке А равна 250 лк. Определить, соответствует ли освещенность в контрольной точке требуемой норме.

1. Определяем tg α (рис. 3), α и cos 3 α , α =37°, cos 3 α =0,49.

2. Определяем Ia. По кривой силе света светильников РСП13 (ДРЛ) при условной лампе со световым потоком ФЛ = 1000 лм, находим силу света Ia при α = 37° (интерполируя между значениями силы света для угла α = 35° и 45°), Ia1000 = 214 кд.

Световой поток установленной в светильнике лампы ДРЛ мощностью 400 Вт равен 19000 лм. Поэтому Ia= 214 × (19000 / 1000) = 214 × 19 = 4066 кд.

3. Рассчитываем освещенность от одного светильника в горизонтальной плоскости в контрольной точке А. Принимая коэффициент запаса k = 1,5 для одного светильника и μ = 1,05 получим

Так как в расчетной точке каждый из четырех светильников создает одинаковую освещенность, то суммарная горизонтальная освещенность в точке А будет ∑ ЕА = 4 × 68,8 = 275,2 лк

Фактическая освещенность повышает нормированную (250 лк) примерно на 10%, что находится в допустимых пределах.

Для рационализации техники расчетов освещенности точечным методом используют справочные кривые пространственных изолюкс, построенные для каждого типа светильника.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector