Файл: Образец выполнения курсового проекта Балочная клетка рабочей площадки id32011240 Исходные данные.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 32
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
= 60 см2, для которой отношение
bf/ h =300 / 1100=1 / 3,66 находится в пределах (1/3 – 1/5) рекомендуемого.
Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы «с» исходя из:
По табл.66 [4] уточняем коэффициент с = 1,11, который практически соответствует ранее принятому значению с = 1,1. Поэтому его оставляем без изменения.
Проверяем принятую ширину (свес) поясов в сечениях, работающих с учётом развития пластических деформаций, исходя из их местной устойчивости:
Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где
Q и τ = 0.
где α = 0,24 – 0,15·(τ/Rs
– 8,5·10-3(
- 2,2)2 = 0,24-8,5·10-3·(3,62-2,2)2 = 0,22.
Устойчивость стенки балки обеспечена.
Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивление балки
Наибольшее напряжение в балке:
Подобранное сечение балки удовлетворяет условию прочности. Высота сечения балки принята больше минимальной, поэтому проверку прогиба балки делать не нужно.
Изменение сечения балки по длине
Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык, электродами Э 42 без применения физических методов контроля, то есть для растянутого пояса
Определяем расчетный изгибающий момент и перерезывающую силу в сечении
Рисунок 4.4 Изменение сечения
а – место изменения сечения; б – проверка приведённых напряжений
Подбор изменённого сечения ведем по упругой стадии работы стали.
Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:
Определяем требуемый момент инерции поясов
Требуемая площадь сечения поясов
Принимаем пояс bf1 x tf = 200×20 мм Af1 = 40 см2. Принятое сечение пояса удовлетворяет рекомендациям bf1˃18 см и bf1˃h/10 = 110/10 =11 см.
Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:
Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба
сварной балки
Проверка прочности балки.
Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине пролёта балки
Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки
,
где
Проверяем местные напряжения в стенке под балками настила:
где F = 2·26,91·5/2 =134,55 кН – опорные реакции балок настила; lloc= b +2tf = 12,5 +2·2 = 16,5 см – длина передачи нагрузки на стенку балки.
Проверяем приведенные напряжения в месте изменения сечения балки
Прочность балки обеспечена.
Проверяем общую устойчивость балки в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет ????
ef – расстояние между балками настила а1:
а) в середине пролёта, где учтены пластические деформации
при
и 
где
б) в месте уменьшения сечения балки (балка работает упруго, поэтому δ =1)
Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена.
Проверку прогиба балки может не проводиться, так как принятая высота балки больше минимальной h =110 см ˃ hmin = 107,5 см.
Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки
сварной балки
1. Проверка устойчивости сжатого пояса производится в месте максимальных нормальных напряжений в нем - в середине пролета балки, где возможны пластические деформации.
При
проверка проводится по формуле:
Проверка показала, что местная устойчивость пояса обеспечена.
2.Проверка устойчивости стенки балки.
Первоначально определяем необходимость постановки ребер жесткости:
Следовательно вертикальные ребра жесткости необходимы. В зоне учета пластических деформаций необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, т.к. местные напряжения в стенке в этой зоне не допустимы.
Определяем длину зоны учёта пластических деформаций в стенке балки
Расстановку вертикальных ребер принимаем по чертежу. Рёбра жёсткости располагаем с одной стороны балки шириной не менее
толщиной 
мм.
Устанавливаем необходимость проверки устойчивости стенки. Так как условная гибкость стенки
проверка устойчивости стенки необходима.
Проверяем отсек «а». Определяем средние значения M и Q в сечении на расстоянии х = 300 см от опоры (под балкой настила)
Рисунок 4.5. Схема расположения рёбер жёсткости:
1 – место изменения сечения пояса; 2 – место проверки местной устойчивости стенки; 3 – место проверки поясного шва
Определим действующие напряжения:
Определяем критические напряжения
где
Определим значение коэффициента степени упругого защемления стенки в поясах
где β – коэффициент, принимаемый по табл. 22
; hef – расчётная высота стенки составной балки, для сварных балок hef = hw.
При δ = 1,81 и а / hef= 2,26 по табл. 24 предельное значение отношения напряжений 
Расчетное значение 
поэтому σcr определяем по формуле
где сcr =32,9 получили по табл. 21 при δ = 1,81.
Затем определяем σℓoc, cr, принимая при вычислении
а значение а/2
где с1 = 23,24 получили по табл.23 при δ = 1,81 и а/ (2hw)=240/212=1,13
Подставляем полученные значения напряжений в формулу:
Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена, хотя расстояния между рёбрами жёсткости а = 240 см >2hw=212 см.
Расчет поясного шва сварной балки
В работе балки учтены пластические деформации, а также имеется местная сосредоточенная нагрузка от балок настила, действующая на сжатый пояс балки. Поэтому швы выполняем двусторонними, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св – 08А диаметром 3 мм.
Определяем толщину шва в сечении х = 120/2 = 60 см, под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна
где n = 2 (при двусторонних швах); I1 = 332531см4, Sf1 = 2160 см3, F =134,55 кН, ℓℓос = =16,5 cм.
Определяем поперечную силу
Q = q·
По табл. 56
для сварочной проволоки Св-08А Rwf =180 МПа = 18 кН/см2. В соответствии с табл.3 и 51 для стали С255 Rwz= 0,45Run= 0,45·37 = =16,6 кН/см2. По табл. 35 находим коэффициенты глубины проплавления угловых швов βf = 1,1 и βz = 1,15. Затем определяем более опасное сечения шва βf Rwf= 1,1·18 =19,8 кН/см2˃βz Rwz= 1,15·16,6 = =19,09 кН/см2. Отсюда выбираем меньшее значение 19,09 кН/см2 и определяем требуемую тощину шва
Принимаем по табл.39 минимально допустимый при толщине пояса tf = 20 мм шов толщиной kf = 6 мм, что больше получившегося по расчету kf = 2,4мм.
Расчет монтажного стыка сварной балки на высокопрочных болтах
Монтажный стык делаем в середине пролета балки, где M = =2084,4 кН·м и Q = 0.
Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 20 мм из стали марки 40Х «селект», имеющей по табл. №61
bf/ h =300 / 1100=1 / 3,66 находится в пределах (1/3 – 1/5) рекомендуемого.
Уточняем принятый ранее коэффициент учета пластической работы «с» исходя из:
По табл.66 [4] уточняем коэффициент с = 1,11, который практически соответствует ранее принятому значению с = 1,1. Поэтому его оставляем без изменения.
Проверяем принятую ширину (свес) поясов в сечениях, работающих с учётом развития пластических деформаций, исходя из их местной устойчивости:
Проверяем несущую способность балки исходя из устойчивости стенки в области пластических деформаций балки в месте действия максимального момента, где
Q и τ = 0.
где α = 0,24 – 0,15·(τ/Rs
– 8,5·10-3( - 2,2)2 = 0,24-8,5·10-3·(3,62-2,2)2 = 0,22. Устойчивость стенки балки обеспечена.
Подобранное сечение балки проверяем на прочность. Для этого определяем момент инерции и момент сопротивление балки
Наибольшее напряжение в балке:
Подобранное сечение балки удовлетворяет условию прочности. Высота сечения балки принята больше минимальной, поэтому проверку прогиба балки делать не нужно.
Изменение сечения балки по длине
Место изменения сечения принимаем на расстоянии 1/6 пролета от опоры. Сечение изменяем уменьшением ширины поясов. Разные сечения поясов соединяем сварным швом встык, электродами Э 42 без применения физических методов контроля, то есть для растянутого пояса
Определяем расчетный изгибающий момент и перерезывающую силу в сечении
Рисунок 4.4 Изменение сечения
а – место изменения сечения; б – проверка приведённых напряжений
Подбор изменённого сечения ведем по упругой стадии работы стали.
Определяем требуемый момент сопротивления и момент инерции измененного сечения исходя из прочности сварного стыкового шва, работающего на растяжение:
Определяем требуемый момент инерции поясов
Требуемая площадь сечения поясов
Принимаем пояс bf1 x tf = 200×20 мм Af1 = 40 см2. Принятое сечение пояса удовлетворяет рекомендациям bf1˃18 см и bf1˃h/10 = 110/10 =11 см.
Определяем момент инерции и момент сопротивления уменьшенного сечения:
Проверка прочности, общей устойчивости и прогиба
сварной балки
Проверка прочности балки.
Проверяем максимальные нормальные напряжения в поясах в середине пролёта балки
Проверяем максимальное касательное напряжение в стенке на опоре балки
,где
Проверяем местные напряжения в стенке под балками настила:
где F = 2·26,91·5/2 =134,55 кН – опорные реакции балок настила; lloc= b +2tf = 12,5 +2·2 = 16,5 см – длина передачи нагрузки на стенку балки.
Проверяем приведенные напряжения в месте изменения сечения балки
Прочность балки обеспечена.
Проверяем общую устойчивость балки в месте действия максимальных нормальных напряжений, принимая за расчетный пролет ????
ef – расстояние между балками настила а1:
а) в середине пролёта, где учтены пластические деформации
при
и где
б) в месте уменьшения сечения балки (балка работает упруго, поэтому δ =1)
Обе проверки показали, что общая устойчивость балки обеспечена.
Проверку прогиба балки может не проводиться, так как принятая высота балки больше минимальной h =110 см ˃ hmin = 107,5 см.
Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки
сварной балки
1. Проверка устойчивости сжатого пояса производится в месте максимальных нормальных напряжений в нем - в середине пролета балки, где возможны пластические деформации.
При
проверка проводится по формуле: Проверка показала, что местная устойчивость пояса обеспечена.
2.Проверка устойчивости стенки балки.
Первоначально определяем необходимость постановки ребер жесткости:
Следовательно вертикальные ребра жесткости необходимы. В зоне учета пластических деформаций необходима постановка ребер жесткости под каждой балкой настила, т.к. местные напряжения в стенке в этой зоне не допустимы.
Определяем длину зоны учёта пластических деформаций в стенке балки
Расстановку вертикальных ребер принимаем по чертежу. Рёбра жёсткости располагаем с одной стороны балки шириной не менее
толщиной мм.Устанавливаем необходимость проверки устойчивости стенки. Так как условная гибкость стенки
проверка устойчивости стенки необходима.Проверяем отсек «а». Определяем средние значения M и Q в сечении на расстоянии х = 300 см от опоры (под балкой настила)
Рисунок 4.5. Схема расположения рёбер жёсткости:
1 – место изменения сечения пояса; 2 – место проверки местной устойчивости стенки; 3 – место проверки поясного шва
Определим действующие напряжения:
Определяем критические напряжения
где
Определим значение коэффициента степени упругого защемления стенки в поясах
где β – коэффициент, принимаемый по табл. 22
; hef – расчётная высота стенки составной балки, для сварных балок hef = hw.При δ = 1,81 и а / hef= 2,26 по табл. 24
предельное значение отношения напряжений Расчетное значение поэтому σcr определяем по формуле где сcr =32,9 получили по табл. 21
при δ = 1,81. Затем определяем σℓoc, cr, принимая при вычислении
а значение а/2 где с1 = 23,24 получили по табл.23
при δ = 1,81 и а/ (2hw)=240/212=1,13 Подставляем полученные значения напряжений в формулу:
Проверка показала, что устойчивость стенки обеспечена, хотя расстояния между рёбрами жёсткости а = 240 см >2hw=212 см.
Расчет поясного шва сварной балки
В работе балки учтены пластические деформации, а также имеется местная сосредоточенная нагрузка от балок настила, действующая на сжатый пояс балки. Поэтому швы выполняем двусторонними, автоматической сваркой в лодочку, сварочной проволокой Св – 08А диаметром 3 мм.
Определяем толщину шва в сечении х = 120/2 = 60 см, под первой от опоры балкой настила, где сдвигающая сила максимальна
где n = 2 (при двусторонних швах); I1 = 332531см4, Sf1 = 2160 см3, F =134,55 кН, ℓℓос = =16,5 cм.
Определяем поперечную силу
Q = q·
По табл. 56
для сварочной проволоки Св-08А Rwf =180 МПа = 18 кН/см2. В соответствии с табл.3 и 51 для стали С255 Rwz= 0,45Run= 0,45·37 = =16,6 кН/см2. По табл. 35 находим коэффициенты глубины проплавления угловых швов βf = 1,1 и βz = 1,15. Затем определяем более опасное сечения шва βf Rwf= 1,1·18 =19,8 кН/см2˃βz Rwz= 1,15·16,6 = =19,09 кН/см2. Отсюда выбираем меньшее значение 19,09 кН/см2 и определяем требуемую тощину шва Принимаем по табл.39
минимально допустимый при толщине пояса tf = 20 мм шов толщиной kf = 6 мм, что больше получившегося по расчету kf = 2,4мм.Расчет монтажного стыка сварной балки на высокопрочных болтах
Монтажный стык делаем в середине пролета балки, где M = =2084,4 кН·м и Q = 0.
Стык осуществляем высокопрочными болтами d = 20 мм из стали марки 40Х «селект», имеющей по табл. №61