Расчетная схема сварной подкрановой балки. Расчет конструкции и краткая технология изготовления балки. Построение линий влияния и определение величины изгибающего момента для различных сечений балки от веса тяжести. Конструирование опорных узлов балки.
Аннотация к работе
Балка представляет собой конструктивный элемент сплошного сечения, предназначенный для работы на поперечный изгиб. Балки применяют в различных перекрытиях, рабочих площадках, эстакадах, мостах, подкрановых балках и других конструкциях. Балки разделяют по способу соединения элементов на сварные и клепаные. В упрощенной балочной клетке нагрузка на покрытие или площадку передается через настил на балки настила и с балок настила - на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку. В усложненной балочной клетке нагрузка передается многоступенчато настил определяется на балки настила, балки настила на вспомогательные балки и вспомогательные балки на главные.Максимальные ординаты yi max линий влияния для различных сечений xi определяется по формуле: yi max= xi (2.1) где xi - координата рассматриваемых сечений, м По полученным данным строим линии влияния моментов изгиба.Изгибающие моменты в указанных сечениях балки от равномерно распределенной нагрузки Mq, КНМ, определяют по формуле: Miq = (2.3)Суммарные величины изгибающих моментов в сечениях балки от сосредоточенных сил и равномерно распределенной нагрузки M?, КНМ, определяют по формуле: MI? = Mif Miq (2.4)По полученным данным строят линии влияния поперечной силыПоперечные силы в указанных сечениях от равномерно распределенной нагрузки Qq, КН, определяют по формуле: Qiq= (2.7), X0 = 0 Q0q=Суммарное значение поперечных сил в указанных сечениях от сосредоточенной силы и равномерно распределенной нагрузки QI?, КН, определяется по формуле: QI? = Qif Qiq (2.8)Наименьшую высоту балки из условия норм жесткости hж, мм определяют по формуле: hж = (2.9) где: а - координата перемещения груза, м. a= Уточненное значение допускаемого напряжения , Н/мм2, определяют по формуле: = ; Мпа, = =128,8 МпаТребуемую высоту из условия ее наименьшей массы определяют по формуле: (2.10) где - толщина верхней стенки, см Для дальнейшего расчета принимают большее из двух полученных значений h, мм. Принимают высоту h= 904ммТребуемый момент сопротивления балки Wtp, мм определяют по формуле: (2.13), мм3 Осевой момент инерции вертикального листа Jxв, мм относительно оси X определяют по формуле: Jxв = (2.15) Осевые моменты инерции горизонтальных листов Jxг, мм определяют по формуле: Jxг = Jtp - Jxв (2.16) Требуемую площадь поперечного сечения горизонтального пояса Аг определяют по формуле: Аг= (2.17) где - расстояние от центра тяжести горизонтального листа до центра тяжести балки, мм2.10.1 Наибольшее нормальное напряжение в волокнах балки наиболее удаленных от центральной оси , МПА определяют по формуле: (2.18) где Ymax - расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленных волокон балки, мм. Jmax = (2.19) где: y1 - расстояние от центра тяжести горизонтального пояса до центра тяжести сечения балки y1 = мм Касательное напряжения на уровне центра тяжести балки в опорном его сечении, где поперечная сила имеет максимальное значение н/мм2 определяют по формуле. Эквивалентное напряжение определяется на уровне верхней кромки вертикального листа в зоне резкого изменения ширины поперечного сечения.Чтобы обеспечить местную устойчивость сечения балки, приваривают ребра жесткости. Ширину ребра жесткости, вр, мм, определяют по формуле Толщину ребер жесткости Sp, мм определяют по формуле: Sp Нормальное напряжение в верхнем волокне вертикального листа (пояса) определены ранее н/мм2 Местное напряжение ?т, н/мм2 вызванное сосредоточенной нагрузкой F определяют по формуле: ?т (2.26) где:-коэффициент, учитывающий режим работы балкиПоясные швы соединяют горизонтальные листы с вертикальными. Принимают катеты верхних и нижних поясов в пределах К Касательные напряжения в нижних поясных швах ?н МПА, определяют по формуле: (2.30) где Q0? - расчетная поперечная сила в опорном сечении балки, КН. Касательные напряжения в верхних поясных швах, при этом учитывают приваренный к данному поясу рельс ?в, МПА определяют по формуле: (2.31) uде SB - статистический момент сечения верхнего горизонтального пояса совместно с приваренным к нему рельсом, относительно центра тяжести сечения балки, мм2. мм мм3 н/мм2 К касательным напряжениям найденным в верхних поясных швах необходимо добавить касательные напряжения вызванные перемещающейся сосредоточенной нагрузкой ?F МПА, определяют по формуле: (2.32) где n - коэффициент зависящий от характера обработки кромки вертикального листа, Принимают n = 0,4 н/мм2Опорные части балки конструируют в форме выпуклых плит. На одной из них балка имеет продольную подвижность, на другой она закреплена от продольного смещения болтами или штырями. Принимают а=240мм где:-Толщина плиты у концевой части, ммБалка состоит из трех листовых элементов. При сборке нужно обеспечить симметрию и взаимную перпендикулярность полок и стенки, при сжатии их друг к другу и последующее закрепление прихватками. На данной установке зажатие и прихватка осуществляется последовательно от сечения к сечению. При изготовлении двутавровых балок поясные швы обычно сваривают автоматически под слоем флюса. Выбираем выполне
План
Содержание
1. Введение
2. Расчет конструкции
2.1 Построение линий влияния и определение величины изгибающего момента для различных сечений балки от веса тяжести
2.2 Определение изгибающих моментов в указанных сечениях балки от равномерно распределенной нагрузки
2.3 Определение суммарных изгибающих моментов
2.4 Построение линий влияния поперечной силы в сечениях балки от сосредоточенной нагрузки
2.5 Определение поперечных сил в сечениях балки от равномерно распределенной нагрузки
2.6 Определение суммарных поперечных сил
2.7 Расчет номинальной высоты балки из условия норм жесткости
2.8 Расчет высоты балки из условия ее наименьшего сечения
2.9 Расчет ширины горизонтального пояса балки
2.10 Проверочный расчет подобранного сечения балки
2.11 Расчет балки на местную устойчивость
2.12 Расчет поясных швов
3. Конструирование опорных узлов балки
4. Краткая технология изготовления балки
Введение
Балка представляет собой конструктивный элемент сплошного сечения, предназначенный для работы на поперечный изгиб. Балки применяют в различных перекрытиях, рабочих площадках, эстакадах, мостах, подкрановых балках и других конструкциях.
Сплошностенчатые балки находят наиболее широкое применение для небольших пролетах при больших нагрузках.
В случаях больших пролетов и малых нагрузках рациональнее использовать сквозные балки или фермы, так как получаемая в данном случае экономия метала более существенна, чем увеличение трудоемкости.
Сварные балки обычно строят из трех элементов: вертикального - стенки, и двух горизонтальных поясков, присоединяемых к стенке при помощи сварки, как правило автоматической (Рисунок 1). Возможны и другие конструктивные решения составных балок (Рисунок 2).
В настоящее время широко применяют сквозные (перфорированные) двутавровые балки.
Балки разделяют по способу соединения элементов на сварные и клепаные. Наибольшее распространение получили сварные балки, так как они более экономичны по расходу металла и менее трудоемкие при изготовлении.
Клепаные балки применяют редко, как правило, для конструкций работающих в условиях тяжелых динамических нагрузок.
Составные балки могут изготавливаться из элементов с разными марками стали. Наибольший эффект достигается при использовании в растянутых элементах высокопрочной стали.
Система несущих балок, образующих конструкцию перекрытий, рабочих площадок, проезжей части мостов и других конструкций, называется - балочной клеткой.
Балочные клетки могут быть трех типов: упрощенные, нормальные и усложненные.
В упрощенной балочной клетке нагрузка на покрытие или площадку передается через настил на балки настила и с балок настила - на стены или другие несущие конструкции, ограничивающие площадку.
В нормальной балочной клетке нагрузка с балок настила передается через главные балки на опоры.
В усложненной балочной клетке нагрузка передается многоступенчато настил определяется на балки настила, балки настила на вспомогательные балки и вспомогательные балки на главные.
Сопряжение балок в клетке может быть этажным, в одном уровне и пониженным.
Самое простое это этажное соединение. Его применяют пи достаточной строительной высоте.
Сопряжение в одном уровне и пониженное используются в случае необходимости получения меньшей строительной высоты.
Строительные балки должны удовлетворять требованиям прочности, жесткости, общей и местной устойчивости. Вместе с тем они должны быть экономичными по затратам металла. конструкция балка опорный узел
Важнейшая задача при подборе сечения составной балки - установление рациональной высоты балки h, главного размера сечения.
Высота балки зависит от предъявляемых к ней требований жесткости и наибольшего расчетного изгибающего момента М.
Данные для расчета: Разработать конструкцию сварной подкрановой балки пролетом L со свободно опертыми концами. Балка нагружена равномерной нагрузкой от собственного веса q и вторая сосредоточенными грузами F (от веса тяжести тележки груза), которые могут перемещаться по рельсам сечением 50x50 мм. Расстояние между осями тележки d. Наибольший прогиб балки f от сосредоточенных грузов не должен превышать 1/500 от L. Допускаемое напряжение в подкрановых балках [ ] р с учетом марки стали и коэффициентом усилия работы m и перегрузки n.