Расчёт поперечной балки

Курсовая работа

по сопротивлению материалов

Тема: Расчёт поперечной балки

І. Расчёт поперечной балки

1. Определение внутренних усилий

По СНиП 2.05.03-84* поперечные балки следует рассчитывать как элементы рам, образованных поперечной балкой и примыкающими к узловым фасонкам элементами главных ферм.

На балку действует давление (опорные реакции) примыкающих к ней продольных балок, а так же её собственный вес. Величину опорных реакций D для расчёта по прочности получают путём загружения её линий влияния.

(Рис. 9)

Для расчёта на прочность:

, где

d - длина панели фермы, а величины v, , и следует вычислять, при

, , тс/м, тс/м;

1.234

1.35

v=22.8392 тс/м

(0,65*1,1+0,255*1,1+22,84/2*1,234*1,35)*11=220,22 т

Для расчёта на выносливость:

(0,65+0,255+0,85*22,8392/2*(1+0,218))*11=140,004831 т

(Рис. 10)

2. Подбор сечений поперечной балки

Высоту поперечной балки следует принимать равной высоте продольной балки.

3550 кг/см² (СНиП 2.05.03-84*, таб. 50*)

(Рис. 11)

Подбор сечения и вычисление геометрических характеристик выполним в табличной форме:

Состав сечения	Площадь	у	Ix	Sx
35x2.5	87.5 см2	75 см	455729см4	10552 см3
1.4х147	205.8 см2	0 см	370594 см4
35x2.5	87.5 см2	75 см	455729см4
Суммарная:	380.8 см2	Суммарный	1282052 см4

3. Расчёт поперечной балки на прочность по нормальным и касательным напряжениям

Условие прочности по нормальным напряжениям:

,

где коэф., учитывающий ограниченное развитие пластических деформаций в сечении, берётся в зависимости от и

m - коэффищиент условия работы

(по СНиП 2.05.03-84*, таб. 61)

Коэффициент

220220/(1,4*147) =1070 кг/см²

(по СНиП 2.05.03-84*, таб. 48*, 49*, 50*) 2050 кг/см², 0.25•512 кг/см²

1068 > 512 =>

1,235*1282052*1,4*2050*0,9/10552 =387580,77 кгс

ж

Условие прочности по касательным напряжениям:

Условие прочности:

220220*10552/(1,235* 1282052*1,4) = 1048,312<2050*0,9

=>Условие выполнено

4. Расчёт прочности прикрепления поясов к стенке

В сварных балках делается проверка прочности угловых швов прикрепления к стенке:

1) по границе сплавления;

2) по металлу шва;

- по металлу шва: (Рис. 3)

- по металлу границы сплавления:

, где

число швов

,расчётная высота сечения шва по металлу шва и по границе сплавления

,

, коэффициенты, которые для автоматической сварки при положении шва «в лодочку» соответственно равны 1.1 и 1.15;

Расчётная высота сечения шва должна быть не менее 4 мм.

, расчётное сопротивление шва;

расчётная поперечная сила;

статический момент пояса относительно нейтральной оси сечения;

момент инерции брутто всего сечения;

S= (35•25) •75=6562.5 см³, m= 0.9

кН/м = 0 кг/см

(по СНиП 2.05.03-84*, таб. 50*, таб. 53 и СНиП II-23-81*, таб. 4*)

1840 кг/см², 1790 кг/см²

- по металлу шва:

0,5(220220*6562,5/1282052)^2 = 563,6/(1840*0,9)= t z =0.34см

- по металлу границы сплавления:

0,5(220220*6562,5/1282052)^2 = 563,6/(1790*0,9)= t z=0,35 см

Принимаем шов с расчётной высотой сечения в 4 мм.

5. Проверка балки на общую устойчивость

За свободную длину l₀ принимаем расстояние между продольными балками.

, где

(35•2.5)+(1.4•12•1.4)=111,02 см²

см⁴

см

=>

см

см

(200200/1282052)*70,2<0,91*3550*0,9

1096<2907=>Условие выполнено.

ІІ. Расчёт болтовых креплений

1. Расчёт прикрепления продольных балок к поперечным

Прикрепление продольных балок к поперечным осуществляется с помощью уголков и высокопрочных болтов (фракционная часть соединения), а также с помощью накладок «рыбок».

Количество фрикционных болтов, прикрепляющих уголки к стене продольной балки (заводские болты).

Q_bh- несущая способность одного болта - контакт

P - усилие натяжения высокопрочного болта

см²

А_bn - площадь сечения болта нетто

м- коэффициент трения (СНиП 2.05.03.-84* табл.57)

- для пескоструйной обработки

P =0,66*11200*3,03=22397,76 кг

22398*0,58/1,362 =9538,06 кг

22398*0,58/1,362 =9538,06 кг

125340/(2*9538*0,9) =7,3=8

Окончательно принимаем:

Фрикционные болты, прикрепляющие уголки к стенке поперечной балки (монтажные), при загружении одной продольной балки работают по одному контакту, а при загружении двух смежных балок - по двум контактам.

Более невыгодным является первый вариант.

n2=125340/(9538*0,9)= 14,60

Окончательно принимаем:16

2. Расчет поперечного сечения накладок «рыбок» и числа болтов прикрепляющих «рыбку» к полкам продольной балки

Опорный изгибаемый момент, воспринимаемый «рыбками», можно принимать равным 0.6•М_0.5. Усилие в «рыбке»

h - расчетное расстояние между «рыбками».

толщина рыбки (принимается предварительно 2-3 см.)

см

0,6*30311000/(152+2) =118094,805 кг

А_p,n - площадь сечения «рыбки» нетто;

n₃ - число болтов прикрепляющих «рыбку» к одной полке одной балки.

кг/см²

Пусть 75 см

Получается 2 ряда по 14 болтов

у= (118094,805-(118094,805/28)/75 =1180 кг/см²

кг/см²

1180

Примем толщину «рыбки» 2 см:

3. Расчет «рыбки» на выносливость

А_р - площадь сечения рыбки брутто

см²

0,6*22087000/(152+2) =86053,2 кг

86053,2/70 =1229 кг/см²

кг/см²

кг/см²

1229

4. Расчет крепления поперечных балок к узлам главных ферм

Крепления производятся с помощью уголков и фрикционных болтов. Расчет производится по наибольшей поперечной силе в опорном сечении поперечной балки.

кг

Число заводских болтов имеющих, по 2 плоскости контакта

(СНИП 2.05.03-84* табл.84)

220200/(2*9538*0,9) =12,82=13

Число монтажных болтов, имеющих по одной плоскости контакта:

 (СНИП 2.05.03-84* табл.84)

220200/(0,85*9538) =27,16

Берем 2 ряда по 14 болтов. Итого получаем 28 болтов.