Проектирование балочных конструкций.
Судовые балки делятся на катанные и сварные. При этом катанные тавры на 10-15% тяжелее сварных.
Балки, работающие на изгиб подбираются по моменту сопротивления.
где 
- коэффициент, учитывающий изменение момента сопротивления выбранного профиля, связанное с его коррозией (больше единицы).
- зависит от размеров выбираемого профиля и определяется по формулам, приведенным в Регистре.
В тех случаях, когда момент сопротивления, требуемый для проектирования балки, оказывается меньше, чем имеющийся в сортаменте ГОСТа, приходится проектировать и применять составные (сварные) балки. При требуемом моменте сопротивления балки, требуется определить размеры балки. При этом решается оптимизационная задача. Критерием оптимальности является минимум массы.
Судовые балки должны удовлетворять следующим основным требованиям:
¾ достаточной прочности и жесткости.
¾ быть достаточно устойчивыми.
¾ быть технологичными (допускать сварку, резку и т.п.).
¾ быть достаточно легкими и дешевыми.
Соединение балок, проходящих в одной и разных плоскостях.
1) Стыковое соединение балок.
Все балки имеют ограниченную длину. Соединение балок может осуществляться несколькими путями. При установке сверху накладной балки траектория напряжения будут более плавными и будут передаваться усилия, если длина балки составляет не менее 6 высот.
|
|
|
2) Соединение балок, расположенных под углом друг к другу.
Рамные балки доводятся до обшивки и настила и привариваются к ним. Также они свариваются между собой.
Для того, чтобы уменьшить концентрацию напряжений в узле соединения этих балок и плавно передать возникающие усилия с одной балки на другую необходимо поставить кницу. Она позволяет обеспечить устойчивость узла. А для того, чтобы сама кница не потеряла устойчивость ее делают или с отогнутым фланцем или с присоединенным пояском.
По РМРС высота и ширина книц, соединяющих балки рамного набора между собой или с переборками должны быть (если нет особых указаний) не менее высоты рамной балки (или меньшей из соединяемых рамных балок). Толщина кницы принимается равной меньшей толщине стенки соединяемых балок. Зазоры в соединениях рамных балок не допускаются. В соединениях рамного набора кницы должны иметь фланец или отогнутый поясок. Если свободные пояски книц переходят в свободные пояски балок рамного набора, то при различных размерах свободных поясков балок ширина и толщина свободного пояска по кромке кницы должна плавно изменяться. Площадь свободного пояска приставной кницы следует принимать не менее 0,8 от площади меньшего пояска соединяемых балок рамного набора.
|
|
|
Следует обратить внимание на то, что в отличие от стенки конец полки балки не приваривают к обшивке и сводят на «ус». В противном случае по кромкам торца приваренной к обшивке полосы возникали бы жесткие точки. Кроме того, наличие зазора между полосой полки и обшивкой несколько упрощает сборку.
По РРР при соединении рамных балок катет кницы c принимается равным высоте наименьшей из соединяемых балок.
Конструкция книц, соединяющих балки рамного набора.
На морских судах и на судах с динамическими принципами поддержания с целью уменьшения концентрации напряжений, возникающей по концам кницы, в ряде случаев соединяют полки сопрягаемых балок по плавной кривой. При этом стыки полок и стенок разносят, с тем чтобы ослабления, вызванные сваркой, не попадали в одно сечение. Так как отношение высоты стенки балки к ее толщине в месте соединения может выйти за предельное значение, для повышения устойчивости в этом случае устанавливают ребра жесткости.
|
При соединении холостых балок друг с другом нет необходимости доводить их до палубы и обшивки.
|
|
|
По РМРС размер кницы определяют следующим образом:
где W – минимальный момент сопротивления из соединяемых балок.
Sкн – толщина кницы.
Если l/Sкн>45, то на книце достаточен отогнутый фланец, l/Sкн>70, то необходим приварной поясок.
Для речных судов катет этой кницы принимается удвоенной высоте наименьшей из соединяемых балок.
В острых углах кницы делают притупления размером 10— 15 мм для улучшения условий сварки Для прохода сварного шва и облегчения подгонки в прямом углу кницы обычно также делают срез размерами от 10x10 до 20x20 мм или по окружности радиусом 10—20 мм.
3) Соединение балок с рамными пересекающимися конструкциями.
Пересечение продольной балки со сплошным флором.
Узлы пересечения балок холостого и рамного набора можно разделить на две основные группы: кничные и бескничные. На рис. 3 показаны варианты кничного соединения. Наиболее часто применяется вариант с постановкой кницы встык (рис. 3, а). Кница, показанная на рис. 3, б, несколько повышает устойчивость полосы балки рамного набора, однако это требует подгонки по высоте и приводит к сварке в жестком контуре. При постановке кницы внахлестку (рис. 3, б) подгонка отпадает, но шов, обращенный к обшивке варится в неудобном положении. Роль книц, в передаче усилий с холостого набора на рамный могут выполнять ребра жесткости, подкрепляющие стенку балки рамного набора.
|
|
|
Рис. 3. Варианты кничного соединения в узле пересечения холостого и рамного наборов.
Применение бескничных соединении позволяет избавиться от дополнительных деталей (книц) и сократить протяженность сварки. При этом усилие от балки холостого набора передается на балку рамного через сварной шов, соединяющий стенки балок (рис. 4, а, б). По прочности такие соединения уступают кничным, особенно при небольшой высоте холостого набора, когда шов получается коротким. К недостаткам бескничного соединения следует отнести также необходимость в подгонке кромки выреза в стенке рамного набора к стенке балки холостого набора. Нередко шаг вырезов не совпадает с шагом балок, что приводит к дополнительным операциям при сборке (подрезке кромок выреза, постановке накладок и т. п.).
Рис. 4. Варианты бескничного соединения в узле пересечения холостого и рамного наборов.
При применении в качестве холостого набора симметричного полособульба бескничный узел соединения выполнить труднее. Чаще соединение осуществляется путем постановки дополнительных планок, которые могут привариваться к стенке рамного набора встык (рис. 4, б) или внахлестку. Применяется также форма выреза (рис. 4, г), позволяющая сначала установить балку рамного набора на обшивке (показано пунктиром) а затем придвинуть ее для сварки к балкам холостого набора. При сборке такую операцию не всегда можно выполнить.
Для облегчения перетекания жидких грузов на танкерах без двойного дна площадь окон в стенке рамного набора увеличивается (рис. 4, д).
Непроницаемость в месте пересечения балок холостого и рамного набора может быть достигнута путем постановки заглушек (рис. 4, в) или путем выполнения в стенке рамного набора вырезов, соответствующих по форме профилю балки холостого набора, (рис.4, ж). В последнем случае балку холостого набора приходится протаскивать через вырезы, что существенно усложняет сборку конструкции.
На гражданских судах эту конструкцию можно упростить (см.рис.5).
На речных судах в отдельных случаях применяется бескничный узел пересечения, в котором стенки балок не свариваются (рис. 4, з). При такой конструкции усилие с холостого набора на рамный передается через участок обшивки между стенкой балки и кромкой окна. Напряжения в этом участке, работающем на изгиб, резко увеличиваются, а по концам выреза возникают жесткие точки, что приводит к возникновению трещин в обшивке под воздействием повторяющихся и ударных нагрузок. Кроме того отсутствие на значительной длине перевязки с рамным набором способствует потере устойчивости плоской формы изгиба (завалу) балок холостого набора. Поэтому такой узел можно допускать лишь в малоответственных статически нагруженных конструкциях.
Предложен вариант бескничного соединения с улучшенной формой выреза в стенке рамной балки (рис. 4, и). После экспериментальной проверки в лабораторных условиях, подтвердившей достаточную надежность этого узла, он был применен на строящейся барже-площадке.
Рис. 5. Варианты прохода холостого набора через водонепроницаемую конструкцию.
Задача.
Дано днищевое перекрытие. Необходимо определить размеры катета сварного шва крепления ребер жесткости к флорам.
Поперечное сечение по днищу.
Расчетная схема.
Нагрузка на днищевое перекрытие
- гидростатическое давление воды.
Если ребра жесткости не приваривать к флорам, то они не будут иметь опоры.
В силу симметрии нагрузки и конструкции углы поворота на опоре равны нулю. Прогиб на опоре равен 0. Такие условия соответствуют жестко заделанной балке, поэтому много пролетную балку можно заменить однопролетной.
 |
 |
- площадь поверхности среза.
- касательные напряжения.
- допускаемые касательные напряжения.
Отсюда
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!