2. Цели и задачи курсового проекта

Целями и задачами второй части курсового проекта являются развитие умения и навыков проектирования составной сварной балки и ее узлов путем выполнения инженерных расчетов, составления технико-экономического обоснования принимаемых решений, оформления курсового проекта.

2. Формулировк задания и его объем

Формулировка задания и его объем описан в первой части методических указаний.

4. Основное содержание курсового проекта по разделам, последовательность и порядок их выполнения

4.2 Расчет и конструирование составной сварной балки

4.2.1 Общие положения

Для главных балок при тяжелых нагрузках и больших пролетах не удается подобрать сечение из одного прокатного профиля. В этом случае проектируют балки составного сечения. Чаще всего применяют сварные двутавровые балки (рисунок 2.1), состоящие из трех листов: вертикального (стенки) − 1 и двух горизонтальных поясов (полок) – 2, которые сваривают на заводе сварными швами – 3 в сварной двутавр.

Рисунок 2.1 – Сечение составной сварной балки: 1 – стенка балки; 2 – пояс (полка) балки; 3 – поясные сварные швы

В балочных площадках главные балки часто конструируют разрезными, однопролетными, однако, могут применяться и неразрезные балки. В составных сильно нагруженных балках экономически целесообразно применение сталей повышенной и высокой прочности, особенно для поясов 2 (полок) балок. Для экономии материала в составных балках часто изменяют сечение поясов по длине балки (рисунок 2.2) в соответствии с эпюрой изгибающих моментов. Расчет на прочность таких балок с учетом развития пластических деформаций будем выполнять только для среднего сечения с максимальным изгибающим моментом для предотвращения чрезмерного развития пластических деформаций.

4.2.2 Выбор расчетной схемы и определение расчетных усилий в главной балке

Для определения расчетных усилий в главной балке необходимо выбрать расчетную схему главной балки и собрать на нее нагрузки. Расчетная схема главной балки устанавливается в соответствии с выбранным типом балочной площадки. В КП в качестве расчетной схемы главной балки рекомендуется принять разрезную однопролетную горизонтально расположенную балку с шарнирными опорами на концах. Она из опор принимается шарнирно неподвижной опорой, другая опора шарнирно подвижной. Такое закрепление балки на концах, в расчетной схеме, будет достаточно близко соответствовать реальному закреплению балок на опорах, которое будет в дальнейшем запроектировано в КП.

Нагрузка с прокатных балок настила 2 или вспомогательных балок 6 (рисунки 1.1, 1.2, часть 1) балочной площадки передается на главную балку в виде сосредоточенных сил. При частом расположении прокатных балок (более 5 в пролете главной балки) сосредоточенные силы (нагрузку), без существенного снижения точности расчета, допускается заменить равномерно распределенной нагрузкой q_i. В КП, по согласованию с руководителем работы, все дальнейшие расчеты конструкций разрешается выполнять для нормального варианта балочной площадки. Нормативную погонную равномерно распределенную нагрузку q_n на главную балку определяем по формуле:

q_n = ·(Р_n + g_n)·B, (2.1)

где В – шаг главных балок (расстояние в осях между главными балками рисунки 1.1, 1.2 часть 1);

g_n – общий вес настила и прокатных балок в кг на 1 м² из таблицы 1.3 (часть 1), при подстановке в формулу (2.1) необходимо перевести в кН;

Р_n – заданная полезная нормативная нагрузка на 1 м² настила (см. задание);

 – коэффициент, учитывающий собственный вес главной балки. Принимается в пределах от 1,02 до 1,06 в зависимости от пролета главной балки и нагрузки. Большее значение коэффициента  принимается при больших нагрузках и для больших пролетов. Пролеты главных балок l (в КП за расчетный пролет главной балки l принимаем расстояние в осях, равное шагу колонн в продольном направлении А – см. задание) бывают в пределах от 10 до 30 метров, нагрузки 4  50 кН/м². Расчетное значение погонной равномерно распределенной нагрузки определяют по формуле:

q = ·( _fp Р_n + _fg g_n )·B, (2.2)

где _fp, _fg – коэффициенты надежности по нагрузке, указанные ранее в части 1.

Для разрезной балки шарнирно закрепленной по концам и с равномерно распределенной нагрузкой максимальные расчетные значения внутренних усилий M_max, Q_max будут:

– изгибающий момент в середине пролета

M_max = ql² / 8 ; (2.3)

– поперечная сила на опоре

Q_max = ql / 2 , (2.4)

где l – расчетный пролет главной балки, в КП принимаем равным шагу колонн в продольном направлении А (рисунки 1.1, 1.2, часть 1).

Далее приступают к подбору сечения главной балки и выбору стали для главной балки, если сталь не оговорена в задании (см. задание).