1 Порядок расчета сварной двутавровой балки

Определить высоту балки:

– построить эпюры сил и моментов;

– найти опасное сечение;

– определить высоту балки из условий жесткости;

– определить высоту балки из условий прочности и экономичности;

– откорректировать высоту балки при недогрузе и округлить до значения, кратного 50 мм.

Спроектировать сечение балки.

Проверить сечение балки:

– по распределению металла;

– по прочности.

Обеспечить общую и местную устойчивость балки: рассчитать, спроектировать, расставить вертикальные и горизонтальные ребра жесткости.

Рассчитать или назначить параметры сварных соединений балки.

Спроектировать необходимые стыки балки: конструктивные, технологические и монтажные.

Спроектировать и рассчитать опорные части балки.

Рассчитать вес основного и наплавленного металла.

Вычертить балку в масштабе 1:100 с необходимыми разрезами, сечениями, размерами и условными обозначениями, необходимыми для изготовления и монтажа балки.

2 Расчета сварной двутавровой балки

2.1 Задание на проектирование сварной двутавровой балки

Спроектировать сварную двутавровую балку при следующих параметрах:

L = 4,5 м;q₁ = 15 КН/м;P =50 КН; [σ_р] = 225 МПа; [τ_ср] = 135 МПа;

f_max /l= 1/500; Материал – 14Г2; Нагрузка статическая.

Рис.1 Расчетная схема балки

2.2 Определение высоты балки

Для определения опорных реакций составим уравнения моментов относительно точек А иВ:

= 92,5 кН;

кН.

Для определения внутренних силовых факторов и моментов применяем метод сечений.

Определим поперечные усилия Qв данной балке:

Определим изгибающие моменты Мв данной балке:

Анализ эпюр Q_yи M_xпоказывает, что опасным сечением является сечениеС, где

.

Определяем высоту балки из условий жесткости:

.

Определяем высоту балки из условия прочности и экономичности:

.

В данном случае , поэтому в соответствии с рекомендациями принимаем высоту балки из условия жесткости.

Округляем и принимаем .

2.3 Расчет и проектирование сечения балки

Толщина стенки двутавровой балки:

.

Принимаем δ_в = 10 мм.

_{Толщина пояса :}

.

Предварительно принимаем δ_п = 25 мм.

Ширина пояса :

Для обеспечения местной устойчивости полок сжатого пояса рекомендуется:

,

поэтому еще одно значение b_n:.

Кроме того, в поясах балки должно быть не меньше 30 % металла. Из этих соображений:

м = 196 мм .

Учитывая то, что по ГОСТ 6009–74 стальная горячекатаная лента (полоса) при ширине свыше 140 мм выпускается с минимальной толщиной 25 мм, откорректируем размеры пояса, приняв полосу толщиной 25 мм и шириной 180 мм.

Принимаем размеры сечения балки:

Уточнив все размеры сечения, определим истинный момент инерции сечения балки:

2.4 Проверка сечения балки

_{Выполним четыре проверки сечения}

_{1 По использованию материала (в поясах должно быть не менее 30 % материала):}

.

_{2 По максимальным изгибающим напряжениям:}

;

_{3 По максимальным касательным напряжениям:}

_{4. По эквивалентным напряжениям в верхней кромке стенки балки:}

230,319 МПа < 225 МПа.

Балка перегружена. Перегруз оправдан выбором высоты балки из условия жесткости. Окончательные размеры балки: