Так по какой же все таки методике рассчитывать деформации?

[Виктор Р]

Приветствую, коллеги! Вопрос следующего характера! Требуется сварить алюминиевую ферму из сплава 6063 Т6, возможно 6082 Т6. И пояса и раскосы из профиля 120x120x4. Рассточние между расскосами 2500, т.е. пояса соединяются раскосами по принципу треугольника. Других элементов в ферме нет. Как оценочно определить напряжения, возникающие в узлах сопряжения  раскосов с поясом? Вроде это балочная конструкция. В примерах на подобные расчёты приводится почему то только двутавр или тавр. Возможно ли применение такой методики и в моём случае? Может кто то что-то дельное подскажет? Буду очень благодарен. С чего начать и как двигаться?

[Lohus]

Еще на dwg ru про напряжения можете поспрашивать.

[Nos]

...Требуется сварить алюминиевую ферму из сплава 6063 Т6, возможно 6082 Т6. И пояса и раскосы из профиля 120x120x4. Рассточние между расскосами 2500, т.е. пояса соединяются раскосами по принципу треугольника. Других элементов в ферме нет. Как оценочно определить напряжения, возникающие в узлах сопряжения  раскосов с поясом? Вроде это балочная конструкция. В примерах на подобные расчёты приводится почему то только двутавр или тавр. Возможно ли применение такой методики и в моём случае? ...

Ух куда замахнулись!   Каким образом Вы без расчёта, так лихо, сразу назначили сечения элементов, причём одинаковое у всех?  

 Если уверены, что потяните (знаете хотя бы статику и сопромат), то ничего особенно сложного нет. СНиП металлические конструкции с первой цифрой 2 в номере (проектирование), или актуализированное СП этого снипа Вам в помощь. Хотя, судя по Вашему описанию и постановке задачи вряд ли. Но уверяю Вас – не боги горшки обжигают.

Двутавр или какая-нить другая балка – простой, чаще изгибаемый элемент, внецентренно сжатый или растянутый элемент. Ферма – не то. Это конструкция состоящая из элементов. Хотя предназначение у них часто одинаковое, будь то восприятие вертикальных или горизонтальных нагрузок.

Начать нужно со сбора необходимых исходных данных: размеры,пролёт, габариты, характер нагрузок и назначение конструкции.

Далее разработка расчётной схемы.На первый раз, да и в дальнейшем то же, лучше придерживаться схемы с шарнирными узлами - статически определимая схема (число неизвестных не превышает число уравнений системы). Непременные условия корректности применения такой схемы - передача нагрузки только в узлы (не на стержни) и пересечения осей центров тяжести сечений строго в одной точке каждого узла. Тогда возникающие изгибающие моменты будут малы на столько, что ими можно будет пренебречь.

Далее - сбор нагрузок (Техзадание и снип "нагрузки и воздействия"). Постоянные, временные, кратковременные, динамические, при необходимости - температурные и деформационные (деформации оснований)

Потом собсно, статический раЗсчёт конструкции на разные нагрузки. Цель - построение эпюр УСИЛИЙ в стержневых элементах фермы для выявления наиболее невыгодных комбинаций нагрузок, значения усилий от которых и будет использоваться для подбора сечений каждого стержневого элемента. Суть проста - ферму сначала рассматривают как единую, жёсткую, недеформируемую конструкцию, прикладывают нагрузки и находят значения реакций опор. Потом "разбивают" на отдельные узлы и рассматривая статическое равновесие каждого, находят УСИЛИЯ в каждом "стержне".

Далее чистейший сопромат и условия СНиП. По полученным Максимальным УСИЛИЯМ подбирают сечения элементов. Из условия того, что НАПРЯЖЕНИЯ в материале элемента, от полученных при  расчёте УСИЛИЙ, не должны превышать т.н. предел текучести, либо в зависимости от материала и условий работы, временного сопротивления.

Когда сечения элементов будут подобраны, приступают к разделу КМД – расчету и компоновке узлов ферм, длин сварных швов и т.п., не забывая о том, что оси «центров тяжести» сечений должны пересекаться в одной точке.

Если интересно, то простенький пример статического (это лишь часть работы) расчёта стропильной фермы могу попозже запостить… 

Изменено 11 сентября, 2015 пользователем Nos

[Виктор Р]

Ух куда замахнулись!   Каким образом Вы без расчёта, так лихо, сразу назначили сечения элементов, причём одинаковое у всех?  

 Если уверены, что потяните (знаете хотя бы статику и сопромат), то ничего особенно сложного нет. СНиП металлические конструкции с первой цифрой 2 в номере (проектирование), или актуализированное СП этого снипа Вам в помощь. Хотя, судя по Вашему описанию и постановке задачи вряд ли. Но уверяю Вас – не боги горшки обжигают.

Двутавр или какая-нить другая балка – простой, чаще изгибаемый элемент, внецентренно сжатый или растянутый элемент. Ферма – не то. Это конструкция состоящая из элементов. Хотя предназначение у них часто одинаковое, будь то восприятие вертикальных или горизонтальных нагрузок.

Начать нужно со сбора необходимых исходных данных: размеры,пролёт, габариты, характер нагрузок и назначение конструкции.

Далее разработка расчётной схемы.На первый раз, да и в дальнейшем то же, лучше придерживаться схемы с шарнирными узлами - статически определимая схема (число неизвестных не превышает число уравнений системы). Непременные условия корректности применения такой схемы - передача нагрузки только в узлы (не на стержни) и пересечения осей центров тяжести сечений строго в одной точке каждого узла. Тогда возникающие изгибающие моменты будут малы на столько, что ими можно будет пренебречь.

Далее - сбор нагрузок (Техзадание и снип "нагрузки и воздействия"). Постоянные, временные, кратковременные, динамические, при необходимости - температурные и деформационные (деформации оснований)

Потом собсно, статический раЗсчёт конструкции на разные нагрузки. Цель - построение эпюр УСИЛИЙ в стержневых элементах фермы для выявления наиболее невыгодных комбинаций нагрузок, значения усилий от которых и будет использоваться для подбора сечений каждого стержневого элемента. Суть проста - ферму сначала рассматривают как единую, жёсткую, недеформируемую конструкцию, прикладывают нагрузки и находят значения реакций опор. Потом "разбивают" на отдельные узлы и рассматривая статическое равновесие каждого, находят УСИЛИЯ в каждом "стержне".

Далее чистейший сопромат и условия СНиП. По полученным Максимальным УСИЛИЯМ подбирают сечения элементов. Из условия того, что НАПРЯЖЕНИЯ в материале элемента, от полученных при  расчёте УСИЛИЙ, не должны превышать т.н. предел текучести, либо в зависимости от материала и условий работы, временного сопротивления.

Когда сечения элементов будут подобраны, приступают к разделу КМД – расчету и компоновке узлов ферм, длин сварных швов и т.п., не забывая о том, что оси «центров тяжести» сечений должны пересекаться в одной точке.

Если интересно, то простенький пример статического (это лишь часть работы) расчёта стропильной фермы могу попозже запостить… 

Спасибо, что откликнулись. Тут я поясню, что вся расчетная часть, компоновка узлов и конструктив уже готовы. Я как сварщик занимаюсь сейчас конкретно подбором оборудования, проектированием стапеля в купе с нашим технологическим отделом, но хотелось бы каким то образом оценить ожидаемые сварочные деформации в узлах, чтобы понимать в какую сторону корректировать режимы - погонную энергию, скорость сварки, например, да и порядок наложения швов. Говоря о напряжениеях я имел ввиду сварочные. Буду благодарен за напутствия!

Изменено 11 сентября, 2015 пользователем Виктор Р

[Nos]

Спасибо, что откликнулись. Тут я поясню, что вся расчетная часть, компоновка узлов и конструктив уже готовы. Я как сварщик занимаюсь сейчас конкретно подбором оборудования, проектированием стапеля в купе с нашим технологическим отделом, но хотелось бы каким то образом оценить ожидаемые сварочные деформации в узлах, чтобы понимать в какую сторону корректировать режимы - погонную энергию, скорость сварки, например, да и порядок наложения швов. Говоря о напряжениеях я имел ввиду сварочные.

Не за что. Расчёт строительных конструкций ведётся с учётом необходимости исключения взаимных влияний сварных швов (нормируются отступы и расстояния). Вам нужен расчёт режимов сварки, последовательности наложения швов. Проектировщики металоконструкций этим не занимаются. Нужен инженер-сварщик. 4й уровень НАКС.

[Виктор Р]

Не за что. Расчёт строительных конструкций ведётся с учётом необходимости исключения взаимных влияний сварных швов (нормируются отступы и расстояния). Вам нужен расчёт режимов сварки, последовательности наложения швов. Проектировщики металоконструкций этим не занимаются. Нужен инженер-сварщик. 4й уровень НАКС.

Тут в том то и вопрос ещё что сварка предполагается импульсная, но даже при обычной, учитывая разную степень поведения синергетики полуавтоматов, времени отклика и прочее режимы сварки разнятся. Можно лишь задаться каким то справочным значением тока, а по нему расчитать напряжение, скорость сварки, погонную энергию, ширину ЗТВ, если нужно. Понимая тот аспект, что усадка алюминия гораздо выше в силу большой скорости отвода тепла и кристаллизации ванны сборку конструкции нужно вести с минимальными зазорами и в условиях жёсткого закрепления. Внутренние усилия таким образом возникающие при сварке возьмет насебя сварной шов, пластичность которого при использовании проволоки 5356 для сплава 6063 в два раза выше основного металла. Будет происходить некоторое перераспредление кристаллической решётки и т.д., сам шов в этом случае возьмёт на себя усадочную нагрузку. Проблема в том, что эту усадку хотелось бы определить. Понятно, что точно не получится, ведь сварка это смесь из совокупности различных процессов, но хотя бы оценочно.

Изменено 11 сентября, 2015 пользователем Виктор Р

[balamut]

@Виктор Р, а в чем вы хотите "определить усадку"? в см? в граммах?

[Nos]

@Виктор Р, Изменение размеров элемента от нагрева, в том числе и неравномерного рассчитать вполне можно. Задача правда довольно трудоёмкая потому как с изменением температуры меняется значение модуля упругости материала. Только не пойму, зачем это Вам? Свойств 6063 наизусть не помню. Является ли он термоупрочняемым старением? Можно ли подвергнуть конструкцию предпрогреву или последующему снятию напряжений? Хто йиво знает. Не ломайте себе голову. Инженеры-сварщики более 5 лет этому учатся. Ищите именно такого специалиста. А ежели понадобится рассчёт самой конструкции, то всё необходимые проверки вСНиП 2.03.06-85. Расчёт сварных швов, если не ошибаюсь глава 8.

[A L E X]

Сварить и сломать, и посмотреть какие нагрузки ферма выдерживала, а при каких началось разрушение.

[Nos]

 

Сварить и сломать, и посмотреть какие нагрузки ферма выдерживала, а при каких началось разрушение.

 

Это ж сколько ломать нужно будет?!! Задолбаешься каждый раз, под каждую геометрию и каждую нагрузку 

 

Догадываюсь, что немного не в тему, но как то не очень хорошо ходить вокруг предмета не касаясь сути.

Говоря о том, что надо всё делать правильно и при этом так и не сказав, а как правильно.

Мало ли? Может быть кому то пригодиться, кто то будет рассчитывать собственные конструкции и экономить на металле. Да здравствуют: надёжность, экономичность и функциональность! Главное не забыть и не напутать чего-нить по маразму.   Но ничего страшного. Найдутся грамотные люди, напомнят, поправят 

По крайней мере всё чаще вижу изготовление стропильных ферм, унифицированных самым непонятным образом   ...

 

Часть 0. Основы статики, и векторов.

Очень полезная штука, но за один вечер всё пытаться запомнить не нужно: http://teormech.ru/index.php/lections/lection/2

 

 

Часть 1. Ищем реакции опор.

Все кому нужно, могут нарисовать свою ферму, со своим пролётом, приложить на неё свою нагрузку (хотя бы снеговую. средняя для Москвы - 150 кг/м2), и вести расчёт параллельно с нами, спрашивая, что не понятно, поправляя там где ошибусь .

 

Итак, перед нами некая ферма. С параллельными поясами или скатная (треугольная, трапецевидная), симметричная или не симметричная, пока не важно! Самое первое - определиться с габаритами конструкции (пролёт и строительная высота) и со всеми внешними силами, действующими на конструкцию, как на один жёсткий неделимый элемент (в статике иногда именуют "диск"). А именно нагрузки от снега, оборудования, собственный вес, вес покрытия, ещё множество нагрузок, и самое главное - реакций опор фермы. Для упрощения равнодействующую от нагрузок назовём - Р. А реакции опор - R_a,R_b и R_н соответственно. Для пущего упрощения обойдёмся пока без горизонтальных нагрузок (типа шить у нас всегда, кран-балок нету и т.п.).

Получим некий набор (систему) внешних сил действующих на конструкцию. А по наследству от основного закона статики ещё и шесть уравнений равновесия, согласно которым сумма всех проекций всех векторов сил и всех моментов на все оси равна нулям в каждом уравнении (система в покое, "стоит, не падает", если главный вектор всех внешних сил равен нулю и главный момент всех внешних сил равен нулю):

 

Т.к. все наши силы действуют только в одной плоскости (все вектора сил лежат в плоскости, образованной осями Х и У), то их проекции на ось Z равны нулю. То есть все вектора проецируются на ось Z в точку => абсолютная величина их проекций на ось Z равна нулю.Такая система называется плоской. Уравнение  ΣF_z=0 не нуждается в использовании как не имеющее отличных от нуля слагаемых. Та же участь постигает два уравнения моментов векторов ΣM_x=0, ΣM_y=0 т.к. момент силы относительно оси, лежащей с этой силой в одной плоскости всегда равен нулю (т.к. в таких случаях сила вроде бы есть, но "плечо" на которое она умножается равно нулю). То есть для плоской системы сил из шести актуальны только три уравнения равновесия: Сумма проекций всех сил на ос Х; сумма проекций всех сил на ось У; сумма моментов всех внешних сил относительно оси Z:

А уже из имеющихся этих уравнений методом выражения из одного и подстановки в другое, можно запросто найти неизвестные значения необходимых для статического расчёта реакций опор - сил с которыми нагруженная ферма давит на свои опоры:

Подставляйте свои значения нагрузки, пролётов в полученные уравнения и получайте силы с которой ферма давит на опоры.

Ежели кому интересно дальше, то продолжение с Божьей помощью непременно последует...

Изменено 11 сентября, 2015 пользователем Nos

[saper24]

Ежели кому интересно дальше, то продолжение с Божьей помощью непременно последует...[/size]

Ага, тест на смелость - " кто готов идти до конца?" )))

Расчет фермы в ручном режиме преувлекательнейшее занятие. Мне курсовик по этой теме пол года снился)

Хорошо хоть все ограничилось механикой, нашли напряжения и не ходили с ними в сопромат. А то бы год снился.

Сбор нагрузок, рассмотрение условий, метод вырезания узлов, вектора напряжений - если память не изменяет конечно. В условиях учебного заведения с кучей литературы под рукой и грамотным руководителем это еще цветочки. А в одиночку с чистого листа осмыслить это все, надо быть вундеркиндом.

[Nos]

Ага, тест на смелость - " кто готов идти до конца?" )))

Расчет фермы в ручном режиме преувлекательнейшее занятие. Мне курсовик по этой теме пол года снился)

Хорошо хоть все ограничилось механикой, нашли напряжения и не ходили с ними в сопромат. А то бы год снился.

Сбор нагрузок, рассмотрение условий, метод вырезания узлов, вектора напряжений - если память не изменяет конечно. В условиях учебного заведения с кучей литературы под рукой и грамотным руководителем это еще цветочки. А в одиночку с чистого листа осмыслить это все, надо быть вундеркиндом. 

Ежели идти, то наверное это самому читать, считать разбираться. А тут вродь как "доехать" можно, на "попутном транспорте"...   Учебный год, это сроки. Здесь всё спокойно, торопиться некуда.

Вместо литературы - интернет. "Руководитель" безграмотный. По цветочкам можно и вопросов задавать.

Да и чего там осмысливать то?    Жутко страшную и сложную теорему Пифагора, на которой всё основано???   

Если тогда Вы нашли именно НАПРЯЖЕНИЯ, то значит подбирали сечения. Сам принцип (НАПРЯЖЕНИЯ в элементах)=(УСИЛИЯ в элементах)/(ГЕОМЕТРИЮ сечения элементов). Дело не долгое и не муторное.

[A L E X]

Если в ручную не получается, можно ведь и в скаде посчитать.

А прочность швов и режимы сварки есть в инструкции к сварочным материалам, у того же эсаб на сайте например у проволок для п/а есть информация о режимах сварки, о газовых смесях и какая в итоге получается прочность шва.

[Nos]

Если в ручную не получается, можно ведь и в скаде посчитать.

А прочность швов и режимы сварки есть в инструкции к сварочным материалам, у того же эсаб на сайте например у проволок для п/а есть информация о режимах сварки, о газовых смесях и какая в итоге получается прочность шва.

Собсно говоря, а почему вручную то должно не получиться? 

Или все вокруг изготавливают только сложные конструкции со статически неопределимыми расчётными схемами? У всех под рукой есть программулины расчёта, лицензии на которые стоят не три копейки? Если раз в месяц, за два часа нужно рассчитать и подобрать все элементы в ручную, есть ли смысл бежать к тому у кого установлена софтина? 

Можно конечно прикрыться "скадом", "шапкой Мони Маха", "Лирой" или ещё каким-нить автоматизированным комплексом вычисления огромных систем уравнений. Да только уверяю Вас, "софтина" посчитает корректно, если ей корректно представить исходные данные для расчёта. А как раз для этого необходимо представлять основы методов расчёта. Попробуйте задать молодым "конструкторам" вопрос о том, на основе какого метода построены вычисления в программе, которую они используют? В лучшем случае услышите ответ только о методе конечных элементов. Некоторые "хакеры" из них умудряются даже обмануть софтину, слепив для неё мгновенно-геометрически-изменяемую систему.

Изменено 12 сентября, 2015 пользователем Nos

[saper24]

Ежели идти, то наверное это самому читать, считать разбираться. А тут вродь как "доехать" можно, на "попутном транспорте"... Учебный год, это сроки. Здесь всё спокойно, торопиться некуда.

Вместо литературы - интернет. "Руководитель" безграмотный. По цветочкам можно и вопросов задавать.

Да и чего там осмысливать то? Жутко страшную и сложную теорему Пифагора, на которой всё основано???

Если тогда Вы нашли именно НАПРЯЖЕНИЯ, то значит подбирали сечения. Сам принцип (НАПРЯЖЕНИЯ в элементах)=(УСИЛИЯ в элементах)/(ГЕОМЕТРИЮ сечения элементов). Дело не долгое и не муторное.

За давностью лет и отсутствием применения полученных знаний как то подзатерлось что конкретно искали. Помню схему фермы. Кучу расчетов. Все ж зависит от того как объясняют. Если убрать завесу мудреных терминов то да, алгебра и геометрия. Я это понял сам но позже.

В целом полностью поддерживаю то что очень важно правильно взять вводные данные. Иначе с самого начала результат не будет иметь смысла. Сам недавно столкнулся с ситуацией когда готовому перекрытию сделанному на глаз, анжинеры пророчили немедленное обрушение. Причем сборную конструкцию из металла и бетона упорно никто не хотел считать как единое целое. Одни бетон считают, металл не умеют, другие на оборот. Но и у тех и у тех все должно немедленно рухнуть. А оно стоит не шевелится и не собирается падать. Прям обидно стало за правду. Выходит что если таким макаром считать железобетонный прогон то арматура погнется, а бетон треснет. Потому что все вместе кто то считать не умеет.

[A L E X]

Собсно говоря, а почему вручную то должно не получиться? 

Или все вокруг изготавливают только сложные конструкции со статически неопределимыми расчётными схемами? У всех под рукой есть программулины расчёта, лицензии на которые стоят не три копейки? Если раз в месяц, за два часа нужно рассчитать и подобрать все элементы в ручную, есть ли смысл бежать к тому у кого установлена софтина? 

Можно конечно прикрыться "скадом", "шапкой Мони Маха", "Лирой" или ещё каким-нить автоматизированным комплексом вычисления огромных систем уравнений. Да только уверяю Вас, "софтина" посчитает корректно, если ей корректно представить исходные данные для расчёта. А как раз для этого необходимо представлять основы методов расчёта. Попробуйте задать молодым "конструкторам" вопрос о том, на основе какого метода построены вычисления в программе, которую они используют? В лучшем случае услышите ответ только о методе конечных элементов. Некоторые "хакеры" из них умудряются даже обмануть софтину, слепив для неё мгновенно-геометрически-изменяемую систему.

Покупать не обязательно))), а то что надо знать основы расчёта это и так понятно, у нас после расчёта в скаде иногда проверяют правильность расчёта в ручную, программы расчёта тоже иногда ошибаются.

[Nos]

...после расчёта в скаде иногда проверяют правильность расчёта в ручную, программы расчёта тоже иногда ошибаются.

"Иногда" касается статически определимых систем, либо небольших статически НЕопределимых конструкций, где можно получить результат в разумные сроки с помощью метода сил, метода перемещений и смешанного метода.

Конечно, если речь идёт о сложных каркасах с жёсткими узлами или нестержневых системах (например сложных оболочках), то проверять такую систему в ручную "кукушка слетит".    Система будет содержать слишком много уравнений и неизвестных. Где-нибудь сто пудов будет ошибка при перемножении эпюр и проверка не будет выполняться (нолика не получится)...

[Виктор Р]

Всем спасибо за ответы, но все же мне нужно понять алгоритм расчёта конкретно сварочных деформаций, который проводится с учётом теплофизических свойств материала, удельнй энергии и т.д. Есть методики в книге Николаева, Петрова. Но на примере стали. Возможно ли их применение для алюминия?

[Виктор Р]

Да и насколько эти методики вообще корректны? Может кто то сталкивался с этим?

[Виктор Р]

Есть формулы для определения усадочной силы, например, Pус = 1,7*погонную энергию/скорость сварки, но пишут, что для алюминия такая зависимость не катит и так по многим другим формулам...

[Никита777]

МУЖИКИ, ЗДРАВИЯ, ПОДСКАЖИТЕ. ШИРИНА ЗДАНИЯ 20 МЕТРОВ, ДЛИННА 35. МЕЖДУ СТОЛБАМИ ПО ДЛИНЕ ПРИМЕРНО 6 МЕТРОВ.ХОЧУ БЕЗ ФЕРМ И С НАКЛОНОМ В ПОЛ МЕТРА ПОСТАВИТЬ ДВУТАВР 45М. ТО ЕСТЬ 7 ДВУТАВРОВ . НОРМАЛЬНО БУДЕТ?

[Глобул]

Из своего опыта -- да. Балка из такого профиля 6 метров держит любой снеговой мешок. 

 

А по какой методике считать -- этому в институте учат.

[Георгий 11]

@Никита777,это вам к сопроматчикам надо.

[svarnoi69]

@Никита777, http://websvarka.ru/talk/files/category/2-knigi-i-posobiia/

[НикВас]

С НАКЛОНОМ В ПОЛ МЕТРА

 

 Смысл: на 6м - 5гр., на 35м - 1гр.. 

Изменено 1 марта, 2017 пользователем НикВас