Анализ расчетной схемы сварной стержневой конструкции и определение типа поперечного сечения её балки. Расчет прочности балки и её высоты по условиям жесткости и максимального прогиба. Геометрические размеры сечения и прочность стержневой конструкции.
Аннотация к работе
Широкое использование в строительстве металлических конструкций позволяет проектировать сборные элементы зданий и сооружений сравнительно малой массы, организовывать поточное производство конструкций на заводах и поточно-блочный монтаж их на строительной площадке.Стержневая конструкция одним концом жестко прикреплена к стенке, нагружена продольной силой Pz = 300 КН и поперечной Qy = 0,5Pz (x, y - главные оси поперечного сечения, z - продольная ось). Сила Pz приложена внецентренно, с эксцентриситетами ex - 0 и ey - 400 мм (ey > 0 при приложении силы Pz ниже центра сечения).На рисунке 1.а представлена схема приложения сил к стрежневой системе. После анализа исходных данных, преобразуем схему приложения сил (рисунок 1.б): воспользовавшись теоремой о параллельном переносе силы (известно из теор. механики), переносим силу Pz в точку пересечения осей X и У, прибавляя при этом пару сил с моментом, равным моменту силы Pz относительно точки, куда переносится сила (MPZ= Pzx ey=120 КНМ). Определим максимальный изгибающий момент, относительно оси X. Для этого определим опорные реакции и посмотрим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов.Тип поперечного сечения балки.Допускаемое напряжение из условий статической прочности и устойчивости: где Ry= ?T/?m - расчетное сопротивление по пределу текучести, для Ст3сп ?T=250 МПА, ?m=1,05 (коэф. надежности по материалу), Ry=238 МПА; Допустимое напряжение при работе на выносливость: [?]= ?X?VXRV где Rv=45 МПА - расчетное сопротивление, выбирается по СНИП в зависимости от марки стали и концентрации напряжений в сварном соединении; ?=1,63 - коэффициент зависящий от числа циклов нагружения (n=106); ?v=2/(1-?)=2 - коэффициент, отражает зависимость допустимых напряжений от показателя асимметрии цикла (?=0).Оптимальная высота балки из условия жесткости: где E=2,06x105 МПА - модуль упругости.Из условия равенства требуемых моментов инерции сечения (Jx?=Jxf), определяем порог высоты балки, ниже которого действуют уравнения жесткости, а выше уравнения прочности. Требуемый момент инерции сечения: Толщину стенки назначаем из условия обеспечения местной устойчивости: Момент инерции двух стенок: Суммарный момент инерции двух полок: Площадь одной полки: An1=2 Jxn/h=2x4,9406x10-4/0,45=21,9582x10-4 м2Уточняем площадь поперечного сечения балки: - площадь двух стенок Момент инерции сечения относительно оси Х: Нормальное напряжение в балке: (т.к. Нормальное напряжение рассчитываем для двух точек: - место соединения полки швеллера со стенкой (y=h/2) Условие прочности: Как видно из расчета, условие прочности не выполнено, присутствует большое перенапряжение. Уточняем площадь поперечного сечения балки:-площадь 2 стенокСечение балки состоит из двух одинаковых ветвей - швеллеров, соединенных между собой планками (связями). Определение значения коэффициента ?u:-коэффициент ? Где L=1 м - расстояние между закреплениями, препятствующими перемещениям в горизонтальной плоскости;Устойчивость стенки обеспечивается при условии: Принятая толщина стенки 10 мм больше требуемой по условию обеспечения устойчивости.Определим условную поперечную силу, приходящуюся на систему планок, вызванную наличием эксцентриситетов. При соединении ветвей балки планками силу Q следует считать распределенной равномерно между планками. В планке возникает напряжение, вызванное изгибающим моментом: (условие прочности) Из условия прочности: принимаем lпл=300 мм В планке возникают нормальные и касательные напряжения, поэтому условие прочности для планки: где силу приходящую на одну планку принимаем Q1=Q/2=120/2=60 КН.Катет шва назначаем из условия:
Откуда:
Принимаем: Соединение балки со стенкой производится полуавтоматической сваркой в среде углекислого газа, швы Т1 по ГОСТ14771-76; приварка полок швеллера катетом kn=17 мм, стенки швеллера катетом kc=11 мм.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
2. АНАЛИЗ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ
3. ТИП ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ БАЛКИ
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА СЕЧЕНИЯ БАЛКИ
4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ
4.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ БАЛКИ ИЗ УСЛОВИЯ ЖЕСТКОСТИ И МАКСИМАЛЬНОГО ПРОГИБА
4.3 ВЫБОР ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ СЕЧЕНИЯ
5. ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ
5.1 РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
5.2 ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ БАЛКИ
5.3 ПРОВЕРКА МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ
6. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПЛАНОК, СОЕДИНЯЮЩИ ВЕТВИ БАЛКИ
7. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ СТЕРЖНЕВОЙ КОНСТРУКЦИИ К СТЕНЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ поперечное сечение стержень прочность балка
Список литературы
1.СНИП 11-23-81 «Стальные конструкции»
2.Николаев Г. А., Винокуров В. А. Сварные конструкции. Расчет и проектирование: Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 1990. - 446 c.: ил.
3.Мандриков А. П. Примеры расчета металлических конструкций: Учеб. пособие для техникумов. - М.: Стройиздат, 1991. -431 c.: ил.
4.Справочник по специальным работам. Часть 1: «Сварочные работы в строительстве». Под ред. В. Д. Тарана. - М.: Стройиздат, 1971 г.