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.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

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 Расчёт поясных швов
• 3. Конструирование опорных узлов балки
• 4. Краткая технология изготовления балки

1. 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 пролётах при больших нагрузках.

В случаях больших пролётов и малых нагрузках рациональнее использовать сквозные балки или фермы, так как получаемая в данном случае экономия метала более существенна, чем увеличение трудоёмкости.

Сварные балки обычно строят из трёх 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 клёпаные. Наибольшее распространение получили сварные балки, так как они более экономичны по расходу металла и менее трудоёмкие при изготовлении.

Клепаные балки применяют редко, как правило, для конструкций работающих в условиях тяжёлых 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 усложнённые.

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 расчёта:

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.

Размещено на

Рисунок 1.1 - Расчетная схема балки

Таблица 1.1 - Данные для расчета балки

Марка	F, кН	q, кН/м	L, м	D, м	m	n
ВСт5пс	90	2	10	1	0,9	1,4

Основной металл данной конструкции - сталь.

Таблица 1.2 - Химический состав стали

Марка	Углерод С,%	Кремний Si,%	Марганец Mn,%	Фосфор P,%	Сера S,%
Ст3пс	0,22	0,12 - 0,30	0,40 - 0,65	0,04	0,05

Свариваемость стали по величине эквивалента углерода определяют по формуле

Cэ = С+ (1.1)

где C - углерод, %, Mn - марганец, %, Si - кремний, %, Ni - никель, %

Cr - хром, %

Сэ = 0,22+0,12/20+0,4/15+0,03/15+0,03/10=0,26

Стали у которых Сэ = 0,2-0,35%, хорошо сваривается.

При расчете величина эквивалентного углерода Сэ = 0,26% следовательно сталь хорошо сваривается.

Допустимое напряжение определяют по формуле

[у] _р= (1.2)

где у_{т -} предел текучести, МПа = 290МПа

m - коэффициент угловой работы, m = 0.9

n - коэффициент запаса прочности, n = 1.4

[у] _р=250*0,9/1,4=161МПа

2. Расчет конструкции

2.1 Построение линий влияния и определение величины изгибающего момента для различных сечений балки от веса тяжести

Максимальные ординаты y_i max линий влияния для различных сечений x_i определяется по формуле:

y_i max= x_{i (}2.1)

где x_{i -} координата рассматриваемых сечений, м

L - Длина пролета балки, м

а - координата перемещения груза, м. а = x_i

X₁ = 0,1L y_{1 =}

X₂ = 0,2L y_{2 =}

X₃ = 0,3L y_{3 =}

X₄ = 0,4L y_{4 =}

X₅ = 0,5L y_{5 =}

По полученным данным строим линии влияния моментов изгиба.

Изгибающие моменты для указанных сечений от сосредоточенных сил - M_f, кНм, определяют по формуле

Mif = y_i max (2.2)

где

F - величина сосредоточенного груза, кН

d - расстояние между осями тележки, м

M_1F = 0,9

M_2F = 0,16

M_3F = 0,21

M_4F = 0,24

M_5F = 0,25

По полученным данным строим эпюру изгибающих моментов, M_F.

2.2 Определение изгибающих моментов в указанных сечениях балки от р...