Курсовая работа
Разработка конструкции сварной балки двутаврового сечения.
Выполнил: студент гр. 1570
Савенков М. Б.
Проверил: Марков С.П.
Санкт-Петербург
2011
Оглавление
1. Определение реакций опор и построение эпюр. 3
2. Определение высоты балки из экономичности и жёсткости. 5
3. Конструирование сечения балки. 6
4. Проверка прочности основного металла полученного сечения по нормальным касательным и эквивалентным напряжениям. 7
5. Проверка на общую устойчивость балки. 9
6. Проверка на местную устойчивость балки. 10
7. Расчёт прочности поясных сварных швов. 11
Определение реакций опор и построение эпюр.
Рис.1 Расчётная схема балки
Рис.2 Эпюра поперечных сил [kN]
Рис.3 Эпюра изгибающих моментов [kN·m]
Определение реакций опор
Проверка
Расчёты для построения эпюры поперечных сил (Рис.2)
Расчёты для построения эпюры изгибающих моментов (Рис.2)
Определение высоты балки из экономичности и жёсткости.
Требуемая высота из условий жёсткости
; 
; 
Где 
, 
, 
, 
, 
h= 0,521 м
Определим высоту из условия её наименьшего сечения
Где 
Для этого определим толщину стенки.
Принимаем 
, 
Исходя из новой высоты балки определяем толщину стенки
Принимаем 
Конструирование сечения балки.
Определяем требуемый момент инерции поперечного сечения сварной балки двутаврового профиля
Где 
Момент инерции подобранного вертикального листа равен
Требуемый момент инерции горизонтальных листов балки
Требуемое сечение одного пояса балки
Принимаем Сечение Горизонтального листа 300х10 мм, чтобы выполнить условие жёсткости на участке от 0 до 2,4 м. При данном сечении максимальный прогиб на этом участке 9,5 мм.
. Условие выполнено.
Рис.4 Эпюра прогибов [мм]
Определим Момент инерции балки
Проверка прочности основного металла полученного сечения по нормальным касательным и эквивалентным напряжениям.
Наибольшее нормальное напряжение в крайнем волокне балки.
Где 
Расчетное напряжение не превышает допускаемое.
Рис.5 Эпюра нормальных напряжений [ МПа]
Определим касательное напряжение на уровне центра тяжести балки в опорном ее сечении по формуле
Рис.6 Эпюра касательных напряжений [ МПа]
Определим эквивалентные напряжения в сечении, в котором наибольший изгибающий момент и поперечная сила 
. Эквивалентные напряжения вычисляются на уровне верхней кромки вертикального листа в зоне резкого изменения ширины сечения. Вычислим в этом волокне балки напряжение от момента М:
В этом же волокне напряжение от поперечной силы
Здесь 
— статический момент площади сечения горизонтального листа относительно центра тяжести.
Эквивалентное напряжение определяется по формуле
что меньше наибольшего нормального напряжения в крайнем волокне.
Проверка на общую устойчивость балки.
Рассмотрим, как обеспечить устойчивость балки. Если ее не закрепить в горизонтальной плоскости, то потребуется значительное уменьшение допускаемых напряжений. Поэтому следует предусмотреть закрепления от возможных перемещений верхнего пояса, например установить горизонтальные связи.
Зададимся расстоянием между закреплениями 
например 4,5 м. По формуле определяем
Пользуясь интерполяцией (см. табл. 1), определяем коэффициент ф: при 
коэффициент 
.
Табл. 1.
Значения коэффициента  как функции 
| ||||||
|
| 0.1 | 1,0 | 8,0 | 16,0 | 32,0 | 64,0 |
|
| 1.73 | 1,85 | 2,63 | 3,37 | 4,59 | 6,50 |
Момент инерции балки относительно вертикальной оси
Коэффициент 
находим по формуле:
Коэффициент 
. Это значит, что при расчете можно принять 
. Устойчивость балки при наличии закреплений на расстоянии 
обеспечена.