2.3 Проверка сечения балки на прочность

Подобрав размеры поперечного сечения балки, определим напряжения и таким образом проверим, удовлетворяют ли подобранные размеры условиям прочности.

Находим напряжения от изгиба по формуле:

(2.21)

где: М_max - максимальный изгибающий момент, определяется по эпюре.

J_cеч – момент инерции поперечного сечения балки, м⁴;

В данном случае определяем момент инерции поперечного сечения балки по формуле:

(2.22)

Условия прочности выполняется, потому делаем вывод, что поперечное сечение подобрано рационально.

Касательное напряжение от поперечной силы определяем по формуле:

(2.23)

где:Q–максимальная поперечная сила, которая определяется по эпюре;

S_п – статический момент полуплощади сечения (симметричного) относительно центра тяжести балки, м³;

J_сеч – момент поперечного сечения, м⁴.

,м³ (2.24)

Эквивалентное напряжение проверяются обычно в тех случаях, когда максимальные значения совпадают по длине балки в одном сечении. Их определяют на уровне верхней кромки вертикального листа.

, МПа (2.25)

Условия прочности выполняется.

Роль касательных напряжений τ существенна, несмотря на то, что они часто невелики по значению. В угловыхшвах с катетом касательные напряжения имеют вид:

(2.26)

где: - коэффициент проплавления, для автоматической сварки = 1.

к – катет шва (мм = м).

Это значительно ниже допускаемых напряжений на срез.

Условие прочности сварных швов выполняется.

2.4 Конструирование опорных частей. Стыки

Опорными частями балок являются остальные плиты с одной цилиндрической поверхностью. На одной опоре балка закрепляется болтами или штырями, на другой она должна иметь свободу для продольного перемещения. Опорная площадь плиты должна обеспечивать передачу сосредоточенной опорной реакции на поверхность того материала, на котором она устанавливается.

Опорное ребро жесткости может быть проверено на устойчивость как стойка – на действие опорной реакции балки.

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 – рисунок 2.5.

Рисунок 2.5 – Парные опорные ребра

Размеры ребер:

• ширина ребра

b_оp= h/30 + 40, мм (2.27)

• толщина ребра

δ_ор = b_ор/ 15, мм (2.28)

Принимаем толщину опорных ребер, равной толщине вертикального листа 7мм.

Так, как по заданию длина балки составляет 15м, мы делаем стыки.

Стыки стенки и сжатого пояса делают прямыми. Стыки растянутого пояса делают прямыми, 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.

Рисунок 2.6 – Стыки балок