Дипломная работа 20. 05. 01 Пожарная безопасность

• Название: Дипломная работа 20. 05. 01 Пожарная безопасность
• Дата: 25.05.2020
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: 5.docx
• Тип: Диплом; #125376
• страница: 4 из 8

3.6.2 Расчѐт сварных соединений

Расчет сварного углового шва



Рисунок 3.9 – Схема сварочного соединения

(3.8)


(3.9)

43

Угловые швы, рисунок 3.9, рассчитывают на срез по номинальной площади сечения, расположенной в биссекторной плоскости прямого угла поперечного сечения шва. Площадь сечения двух фланговых швов при к = 5 мм. определяется:
(3.10)
где L - длина шва, м;

• 
  - коэффициент, учитывающий глубину проплавления (для ручной дуговой сварки β= 0.7).
  

По формуле (3.10) определяем данное значение:
А м
Напряжение среза в швах определяют по формуле

(3.11)



где F - сила, действующая на шов, Н;

• 
  расчѐтное напряжение в швах, кН/см²;
  

• 
  - допустимое напряжение на срез, МПа. τ=1300/0,00042=3,095 Н/м
  

При расчѐте машиностроительных конструкций допустимые напряжения сварных швов при статических нагрузках принимают в зависимости от допускаемого напряжения на растяжение основного металла. Так как основной металл СТЗ КП, то при ручной дуговой сварке:

с	[ р]		(3.12)
где [ р] – предельное напряжение для Ст 3, равно 23,5 кН/см .
Т.к	с =18,8 кН/см , то прочность шва достаточно высока.
	44

Расчет сварного таврового соединения


Р




Р – нагрузка соединения; К – катет таврового шва; δ – толщина соединяемых деталей.


Рисунок 3.10 – Схема сварочного шва


Шов таврового соединения, без скоса кромок, двусторонний, согласно стандарта 5264-80. Шов выполнен ручной электродуговой сваркой электродом

• 
  – 42А, катет шва – 5 мм. Наплывы и неровности шва обработаны с плавным
  

переходом к основному металлу.
Материал свариваемых деталей Сталь 3, предел текучести Т_т=245. На соединение действует сила Р=0,68 кН. Вид сварочного шва, рисунок 3.10.

Допускаемое напряжение для материала

р			Т		,	(3.13)
		[ h]

где [h] – коэффициент запаса, равный 1,5;
τ_т – предел текучести равный 245 МПа.

• 
  _р  ²⁴⁵_1,5 163,3МПа
  

Сварные швы при соединении в стык рассчитывают по формуле:

45

		Р			(3.14)
		0,7KL
2			

где К – катет шва, мм;
L – длина шва равная 50 мм;
Р – сила, действующая на шов, Н;

• 
  – допустимое касательное напряжение для материала сварного шва,
  

принимаемое 0,65 [τр].
[τ]=0,65∙163,3=106,15 МПа
Тогда условие прочности сварного шва имеет вид:

τ=	680	 2	МПа
	20,7550

Т.к.    , то мы видим, что сварной шов выполнен с большим запасом прочности

3.6.3 Расчет фактического предела огнестойкости двутавровой балки

Металлическая шарнирноопертая балка, пролетом l=7 м. Сечение двутавр №36 по ГОСТ 8239 (горячекатаный с уклоном граней полок). Двутавр изготовлен из стали С 245 (R_уп=245 МПа). Нагрузка на балку – центрально симметричная равномерно распределенная – q_н=10 кН/м.
Схема опирания балки изображена на рисунке 3.11.

l



q_n


Рисунок.3.11 – Схема опирания балки

46

Схема приложения нагрузки изображена на рисунке 3.12.

Р



t_f

x h
^tp
y
b
Рисунок 3.12 – Схема приложенной нагрузки

• 
  таблице 3.2 приведены геометрические характеристики сечения двутавра № 36.
  

Таблица 3.2 – Геометрические характеристики сечения двутавра № 36

h,мм	b,м	tp,мм	tf, мм	A,см2	Wx, cм3	ix, cм	Wy, cм3	iy, cм
360	145	7,5	12,3	61,9	743	14,7	71,1	2,89

Для того, чтобы найти предел огнестойкости заданной нагруженной металлической балки нам необходимо найти  _tem - температурный коэффициент снижения сопротивления стали.

Для изгибаемых элементов:

 tem			M n				,		(3.15)
		W  C		
						Rуп

где M _n - максимальный изгибающий момент от нормативной нагрузки, Н^.м;

47

R_уп-нормативное сопротивление стали по пределу текучести,Па;

23. 
    - момент сопротивления сечения, м³;
    

C -коэффициент развития пластических деформаций;
M _nнаходится в зависимости от схемы от опирания конструкции и схемыприложения нагрузки.

M



q

n

 l 2

,

(3.16)

n

8

1072

.

.

3 .

M n



 61, 25

кН м = 61,25 10

Н м

8

Предел текучести R_уп определяется маркой стали, из которой сделана конструкция, и по условию задачи составляет: R_уп = 245 МПа.
Значение коэффициента С следует принимать в зависимости от вида сечения, в данном случае для двутавра C=1,17.
Момент сопротивления сечения для несимметричного сечения (W_х или W_y)берется в зависимости от схемы приложения нагрузки.
В нашем случае W_y (3.15):

	M n				61, 25103		0
tem 							 2,98 С
	W CR				71,1106	1,17 245106
	у		уп
После определения  tem						определяем критическую температуру tкр .
Для растянутых и изгибаемых элементов критическая температура
определяется в		зависимости от найденного значения  tem по следующей
формуле:
При  tem  0,6 tкр  750  440  tem ,							(3.17)
tкр7504402, 98561оС

48

По определению:

t			A
	red
		U ,			(3.18)

21. 
     b 2t _f2(^b₂^t₂^p)2^t₂^p2b 2t _f2t _pU 29024, 615329, 6мм
    

t_red_U^A_329,6⁶¹⁰⁰18,5мм

Зная t_red и t_кр можно определить предел огнестойкости металлической конструкции _ф по таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Критичекие температуры и пределы огнестойкости стальных балок

t		Температура (оС) прогрева незащищенных стальных пластин (мин.)
red, мм
	5	10	15	20	25	30	35	40	45
0	569	675	736	780	813	841	864	884	902
1	488	653	721	769	803	837	861	882	900
2	415	621	706	759	795	833	857	880	897
3	351	592	689	748	786	828	853	878	894
4	296	561	670	736	777	823	849	875	891
6	212	495	626	709	758	810	839	868	884
8	163	421	576	680	738	795	827	860	876
10	150	342	519	647	718	778	814	850	868
15	116	276	431	552	656	722	773	817	843
20	98	217	352	473	571	660	724	774	813

Порядок интерполяции:

1. 
   Выбирается в таблице значение t_red1  t_red и определяется время при этом значении:
   

49

1	12			12	11	t12 tкр	(3.19)
				t	 t
			12		11

где t_{1 2} и t_{1 1} - ближайшие к t_кр табличные значения температуры.

2. 
   Выбирается в таблице значение t_{red 2}  t_red и определяется время при этом значении:
   

2	22			22		21		t22 tкр	(3.20)
				t	22	 t	21

3. 
   Определяется предел огнестойкости
   

ф2	2		1	tred2tred 	(3.21)
	tred
		2	 tred
			1

t_red=18,5мм,аt_кр=561^оС и хотим найти предел огнестойкости_ф:

1. 
   t_red=18,5мм лежит между значениями таблицы t_red= 15мм и t_red= 20мм,поэтому t_red1 =15 мм (т.к. t_red1  t_red ), а t_{red 2} =20 мм (т.к. t_{red 2}  t_red ).
   

2. 
   Ближайшие к t_кр =561 ^оС температуры, соответствующие t_red1 =15 мм
   

лежат в диапазоне температур 552 и 656 ^оС, t_{1 1} =552 ^оС, а t_{1 2} =656 ^оС, а соответствующие им значения времени равны 20 и 25 мин., т.е. _{1 1} =20 мин., а

• 
  _{1 2} =25 мин.
  

Подставляем значения в формулу (3.19):

1  25  ^{25  20} (656561)20, 43мин.
656 552

3. 
   Ближайшие к t_кр =561 ^оС температуры, соответствующие t_{red 2} =20 мм
   

лежат в диапазоне температур 473 и 571 ^оС, t_{2 1} =473 ^оС, а t_{2 2} =571 ^оС, а соответствующие им значения времени также 20 и 25 мин., т.е. _{2 1} =20 мин., а _{2 2} =25 мин.

50

Подставляем значения в формулу (3.20):

2  25	2520		 (571  561)  24, 47 мин.
	571 473

4. 
   Подставляем значения в формулу (3.21) и определяем предел огнестойкости _ф
   

 ф 24, 47^{24, 4720, 43}(2018, 5)23, 26 мин.
20 15
Предел огнестойкости балки составляет 23,26 мин что значительно превышает время работы системы порошкового пожаротушения (30с).