Проверка прочности и жесткости скомпонованного сечения балки.

 

По назначенным размерам определяем геометрические характеристики сечения:

- момент инерции сечения балки относительно оси х Ix, см⁴

 

(1.17)
- действительное значение момента сопротивления сечения балки W_д, см³

 

где h – высота балки, см.

 

h = h_ст + 2 * S_п^д, (1.18)

 

- статический момент половины сечения балки относительно оси х Sх, см³

 

(1.19)

где А_ст – площадь сечения стенки балки, см².

 

А_ст = h_ст * S_ст

 

Производим проверку балки на прочность по нормальным напряжениям от максимального изгибающего момента, σ, кН/см²

 

(1.20)

Производим проверку балки на прочность по касательным напряжениям от максимальной силы, , кН/см²

 

(1.21)

где R_s – расчетное сопротивление материала срезу, кН/см².

 

Производим проверку балки на жесткость по относительному прогибу

 

где Е – модуль упругости, Е = 21000 кН/см²;

[f/I] – нормативный прогиб, зависит от назначения балки и дается в

условии.

 

Расчет сварных швов, соединяющих пояса со стенкой.

 

При работе балки на изгиб в сварных швах, соединяющих пояса со стенкой, возникают сдвигающие усилия Т, которые вызывают касательные напряжения .

 

Величина сдвигающего усилия на длине 1 см балки Т, кН

 

(1.22)

где S_пх – статический момент поясного листа, см³.

S_пх = А_п^д * а, (1.23)

 

где А_п – площадь поперечного сечения поясного листа, см²;

а – расстояние от нейтральной оси х до центра тяжести

поясного листа, см.

 

(1.24)

Определяем напряжение в сварных швах, , кН/см²

(1.25)

где А_ш – площадь поперечного сечения сварных швов на длине 1 см, см².

 

А_ш = 2 * β * Кf, (1.26)

 

где β – коэффициент, зависящий от способа сварки;

Кf – катет сварного шва, см.

β = 0, 7 при ручной дуговой сварке;

β = 0, 85 при полуавтоматической сварке;

β = 1 при автоматической сварке;

Тогда

 

 

Проверка местной устойчивости стенки балки.

 

Местная устойчивость стенки балки проверяется в зависимости от отношения h_ст/S_п^д и напряженного состояния.

 

При 80 стенка устойчива, но нужны промежуточные ребра жесткости. Расстояние между ребрами жесткости а, мм равны

 

а = 2, 5 * h_ст (1.27)

На всем пролете балки устанавливаются парные ребра жесткости, расстояние а корректируется в зависимости от пролета балки, n – количество ребер

Определяем ширину ребра b_р, мм

 

(1.28)

Определяем толщину ребра S_р, мм

 

(1.29)

Толщину и ширину уточняем по ГОСТ 82-70.

Ребра к поясам и стенке приваривают сплошными швами, катет не менее 4 мм.

 

Расчет опорных частей балок.

 

При шарнирном опирании сварных балок не нижележащие конструкции передачу опорной реакции осуществляют через парные опорные ребра, приваренные к нижнему поясу балки, к стенке (двумя вертикальными швами) и к верхнему поясу.

 

Размеры опорного ребра определяем из расчета на смятие их торцов. Площадь опорного ребра А_оп.р., см²

 

(1.30)

где R^р_А – расчетная реакция опоры, кН;

R см – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности [2, с. 29].

 

Принимаем толщину опорного ребра

 

S_оп.р. = 16…20 мм

 

Тогда, зная, что площадь опорного ребра вычисляется по формуле

А_{оп.р. =} S_оп.р. * b_оп.р. (1.31)

 

выразим из нее ширину опорного ребра b_оп.р., см

 

b_оп.р. = А_оп.р / S_оп.р

 

Наименьшая ширина опорного ребра принимается

 

b_оп.р = 180…200 мм

 

Чтобы ребро не потеряло местную устойчивость, необходимо

 

(1.32)

После определения размеров ребра определяем катет сварного шва Кf, см из условия прочности сварных швов. В сварных балках вся опорная реакция

передается на ребро через вертикальные угловые швы.

(1.33)

где n – число сварных швов.

 

Передачу опорной реакции можно осуществить и посредством диафрагмы с фрезерованным нижним торцом, приваренной к торцу балки в соответствии с рисунком 6.

Размеры диафрагмы определяем из расчета на смятие ее торца. Площадь диафрагмы А_д, см²

(1.34)

 

Зададимся толщиной диафрагмы S_д = 16…20

Определим ширину диафрагмы b_д, см

 

b_д = А_д / S_д (1.35)

 

Наименьшая ширина диаграммы принимается

 

b_д ³ 180 мм.

 

Определяем катет сварного шва Kf, см

 

 

Расчет стыков балок

 

Расчет стыков балок производится в соответствии с рисунком 7.

Стыки стенки и сжатого пояса делают прямыми. Стык растянутого пояса устраивают прямым, если напряжение в поясе не превышает расчетное сопротивление сварного соединения растяжения. В противном случае делают косым.

Стык каждого элемента балки рассчитываются на усилие (момент), воспринимаемое этим элементом. Стык стенки рассчитывают на действие изгибающего момента и поперечной силы.

Определяем изгибающий момент, приходящийся на стенку Мст, кН^.см

(1.36)

где М^Р – изгибающий момент, действующий в данном сечении (в месте расположения стыка), кН^.см;

Iст – момент инерции всего сечения стенки, см⁴;

Ix – момент инерции всего сечения балки, см⁴.

(1.37)

 

Определяем касательные напряжения в сварном стыковом шве от действия поперечной силы t^Q_w, кН/см²

, (1.38)

 

где Q^P - поперечная сила, действующая в данном сечении, кН;

Sx – статический момент половины продольного сечения шва относительно нейтральной оси, см³.

 

(1.39)

 

Определяем нормативные напряжения в сварочном шве от изгибающего момента s_w^Мст, кН/см²

 

(1.40)

 

где Wст – момент сопротивления сечения стенки балки, см³.

 

(1.41)

 

Кроме того, стыковой сварной шов должен быть проверен на приведенные напряжения s_w^пр, кН/см²

, (1.42)

 

Определим усилие N, воспринимаемое поясом, кН

 

, (1.43)

 

где h₀ – расстояние между центрами тяжести поясов, см.

Тогда напряжение в растянутом поясе будет равно s_w^N, кН/см²

 

(1.44)

где Аш – площадь поперечного сечения пояса, см².

 

(1.45)

Расчет массы балки

 

Определяем массу балки G, кг

(1.46)

 

где Gп - масса пояса балки, г;

Gст – масса стенки балки, г.

,

 

где I – пролет балки, см;

Y – удельный вес металла, г/см³ (y = 7, 84 см³ для Ст Зпс);

 

 

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: