Конструирование балки переменного сечения. Построение эпюры материалов

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

В целях экономии стали выполняется изменение сечения балки по длине путем уменьшения ширины полок на приопорных участках (рис. 7), где изгибающие моменты невелики.

Ширина полок уменьшенного сечения принимается ≈ (0, 5…0, 6)∙ b_n в соответствии с ГОСТ 82-70* и ГОСТ 103-2006 на листовую сталь, но не менее 18 см.

Строится эпюра материалов (рис. 8), которая показывает несущую способность балки, т.е. величину изгибающих моментов, которые может выдержать балка:

- несущая способность полного сечения ;

- несущая способность уменьшенного сечения ,

где – момент сопротивления уменьшенного сечения.

Рис.7. Поперечное сечение балки а) до (слева)

и б) после (справа) изменения

Значения и наносятся на эпюру моментов в масштабе (рис. 8).

Точки 1 и 2 являются точками пересечения эпюры М с М₂ – это места теоретического изменения ширины полки (рис. 8).

С целью уменьшения концентрации напряжений переход от широкой полки к узкой выполняется с уклоном 1: 5.

Величина перехода определяется по формуле:

Накладывая ∆ на рис 8, в. определяется положение точек и .

Строится эпюра материалов по рис. 8, в.

Сварные швы стыка полок балки в месте изменения сечения не должны попадать под место опирания второстепенной балки.

Рис.8. Построение эпюры материалов: а) расчетная схема;

б) план балки; в) эпюры моментов и материалов;

г) эпюра поперечных сил

Проверка прочности уменьшенного сечения балки по касательным напряжениям

Определение геометрических характеристик уменьшенного сечения балки относительно оси х (рис. 9):

Рис. 9. К проверке прочности по касательным и приведенным напряжениям

1. Момент инерции сечения, см⁴:

2. Статический момент полусечения, см³:

3. Статический момент полки уменьшенного сечения, см³:

Проверка прочности по касательным напряжениям

Проверка прочности по касательным напряжениям выполняется в опорном сечении балки с Q_max по формуле Н.Г. Журавского:

, кН/см²

где R_s – расчетное сопротивление стали сдвигу, кН/см² [1, табл.1*].

Если условие прочности не выполняется, необходимо увеличить t_ст и заново произвести расчет.

Проверка прочности по приведенным напряжениям

Проверка прочности по приведенным напряжениям выполняется для наиболее опасных сечений, определяемых положением точек и , т. е. уменьшенном сечении с наибольшим значением изгибающего момента ( ) и соответствующей поперечной силе (Q_сеч), (рис. 8. в и г), на уровне поясных сварных угловых швов

, кН/см²

где и - нормальные и касательные напряжения в стенке балки на уровне поясных швов.

Расчет прочности сварных швов,

Прикрепляющих полки к стенке

Расчет сварных угловых швов, приваривающих полки к стенке производится по [1, п. 11.2*] на условный срез по двум сечениям (рис. 10).

Рис. 10. Схема расчетных сечений сварного

соединения с угловым швом

Сдвигающая сила пояса относительно стенки, т. е. расчетное усилие, приходящееся на поясной угловой шов длиной l_w = 1 см:

, кН/см,

где – статический момент отсекаемой части сечения т. е. полки, см³.

Катет одностороннего шва из условия:

1. среза по металлу шва (сечение 1), (рис. 10)

, см;

2. среза по металлу границы сплавления (сечение 2), (рис. 10)

, см,

где β _f и β _z – коэффициенты, учитывающие вид сварки [1, табл.34*];

γ _wf и γ _wz – коэффициенты условий работы сварного шва [1, п. 11.2*]; R_wf – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, кН/см², [1, табл. 56]; R_wz – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу границы сплавления, кН/см², [1, табл. 3], R_wz = 0, 45∙ R_un; R_un – временное сопротивление стали разрыву, кН/см², [1, табл. 51*], γ _с – коэффициент условий работы элемента.

При двусторонних швах размер катета шва уменьшается вдвое.

Расчетный катет шва принимается из условия:

k_f _min ≤ k_f ≤ 1, 2 t_min,

где k_f _min – минимальный катет шва [1, табл. 38*]; t_min – минимальная толщина одного из двух свариваемых элементов.

После определения катета шва указать вид сварки, электроды, положение шва при сварке.

Проверка устойчивости балки

Проверку общей устойчивости балок двутаврового симметричного сечения на участке между горизонтальными связями, которыми являются второстепенные балки, не требуется производить, если удовлетворяется условие [1, п. 5. 16*, табл. 8*, ф. 37]:

где l₀₁ – наибольшее расстояние между осями второстепенных балок а₁(рис. 5); h₀ – расстояние между осями поясных листов, h₀ = h_ст +t_п.

Если условие не выполняется, то расчет на устойчивость балки, изгибаемой в плоскости стенки, следует выполнять согласно [1, п. 5.15].

Для обеспечения местной устойчивости стенки балки в местах опирания второстепенных балок и на опорах устанавливаются парные поперечные ребра жесткости на всю высоту стенки балки [1, п.7.10] (рис. 11).

Рис. 11. К расчету местной устойчивости стенки балки

Размеры ребер жесткости

Ширина ребра из условия устойчивости самого ребра в_р, мм,

мм,

где h_ст – высота стенки, мм.

Толщина ребра t_p, мм, из условия [1, п.7.10]

2) .

Окончательные размеры ребра принимаются в соответствии с ГОСТ 103-2006 на листовую сталь.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒