Расчет сварной балки двутаврового сечения: 1 Порядок расчета сварной двутавровой балки – Калькулятор расчёта сварной балки

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; [σр] = 225 МПа; [τср] = 135 МПа;

fmax/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 Qyи Mxпоказывает, 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 δв = 10 мм.

Толщина пояса :

.

Предварительно принимаем

δп = 25 мм.

Ширина пояса :

Для обеспечения местной устойчивости полок сжатого пояса рекомендуется:

,

поэтому еще одно значение bn:.

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:

Расчет прочности и жесткости сварной балки двутаврового сечения


а – схема изменения сечения по длине балки; б – сечение балки и эпюры напряжений.

Цель: Проверка режима расчета сопротивления сечений в постпроцессоре «Сталь» вычислительного комплекса SCAD

Задача: Проверить расчетное сечение сварного двутаврового профиля для главных балок пролетом 18 м в балочной клетке нормального типа. Верхний пояс главных балок раскреплен балками настила, расположенными с шагом 1,125 м.

Источник: Металлические конструкции : учебник для студ. Учреждений высш. проф. Образования / [Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.] ; под. Ред. Ю. И. Кудишина. — 13-е изд., испр. — М. : Издательский центр «Академия», 2011. С 195.

Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010.

Имя файла с исходными данными:

4.1 SectionResistance_Example_4.1.spr;

отчет — 4.1 SectionResistance_Example_4.1.doc

Исходные данные:

M1 = 3469,28 кНм Расчетный изгибающий момент;
Q1 = 925 кН Расчетная перерезывающая сила;
Ry = 23 кН/cм2,
Rs = 0,58*23=13,3 кН/cм2
Сталь марки C255 при толщине t>20 мм;
l = 18 м Пролет балки;
Wy = 15187,794 см3 Геометрические характеристики для сварного
Iy = 1290962,5 см4
Sy = 9108,75 см3
iy = 63,715 см, iz = 4,265 см
двутавра с полками 240×25 мм и стенкой 1650×12 мм;

Параметры SCAD Постпроцессор СТАЛЬ:
[Элемент № 1] Усилия

N

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

My

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 353,65 Т*м
Привязка 3,75 м

Mz

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Mk

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Qz

Макс. 94,31 Т
Привязка 0 м

 

 

Qy

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Длина стержня 3,75 м
Длина гибкой части 3,75 м
Загружение L1

 

Расчет выполнен по СНиП II-23-81*
Конструктивный элемент Section

Сталь: C255

Длина элемента 3,75 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 220
Предельная гибкость для растянутых элементов: 300
Коэффициент условий работы 1
Коэффициент надежности по ответственности 1
Расчетная длина в плоскости XoY 1,125 м
Расчетная длина в плоскости XoZ 18 м
Расстояние между точками раскрепления на плоскости 1,125 м

Сечение

Результаты расчета

Проверка

Коэффициент использования

п.5.12

Прочность при действии изгибающего момента My

0,99

пп.5.12,5.18

Прочность при действии поперечной силы Qz

0,41

пп.5.24,5.25

Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

0,99

п. 5.14*

Прочность по приведенным напряжениям при одновременном действии изгибающего момента и поперечной силы

0,86

п.5.15

Устойчивость плоской формы изгиба

0,99

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoY

0,09

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoZ

0,09

Коэффициент использования 0,99 — Прочность при действии изгибающего момента My

Ручной расчет (СНиП II-23-81*)

1. Необходимый момент сопротивления балки:

\[ W_{nes} =\frac{M_{\max } }{R_{y} \gamma_{c} }=\frac{\mbox{3469},\mbox{28}\cdot 100}{23}=15083,826 \quad см^{3}. \]

2. Максимальные касательные напряжения, возникающие в опорном сечении балки:

\[ \tau_{\max } =\frac{Q_{\max } S_{y} }{I_{y} t_{w} }=\frac{925\cdot 9108,75}{1290962,5\cdot 1,2}=5,4388 \quad кН/см^{2}. \]

3. Приведенные напряжения в рассматриваемом сечении балки:

\[ \sigma_{y} =\frac{M_{y} }{I_{y} }\frac{h_{w} }{2}=\frac{3469,28\cdot 100\cdot 165}{1290962,5\cdot 2}=22,1707 \quad кН/см^{2} \] \[ \tau_{yz} =\frac{Q_{z} S_{yf} }{I_{y} t_{w} }=\frac{925\cdot \left( {24\cdot 2,5\cdot \left( {0,5\cdot 165+0,5\cdot 2,5} \right)} \right)}{1290962,5\cdot 1,2}=3,00 \quad кН/см^{2} \] \[\sigma_{red} =\sqrt {\sigma_{y}^{2} +3\tau_{yz}^{2} } =\sqrt {22,1707^{2}+3\cdot 3,00^{2}} =22,7715 \quad кН/см^{2} \]

4. Гибкость элемента в плоскости действия момента:

\[ \lambda_{y} =\frac{\mu l}{i_{y} }=\frac{18\cdot 100}{63,715}=28,2508. \]

5. Гибкость элемента из плоскости действия момента:

\[ \lambda_{y} =\frac{\mu l}{i_{y} }=\frac{1,125\cdot 100}{4,265}=26,3775. \]

Сравнение решений

Фактор

Источник

Ручной счет

SCAD

Отклонение от ручного счета, %

Прочность при действии изгибающего момента Му

0,99

15083,826/15187,794 = 0,993

0,993

0,0

Прочность при действии поперечной силы Qz

5,4388/13,3 = 0,4089

0,408

0,0

Прочность по приведенным напряжениям

22,7715/1,15/23 = 0,861

0,861

0,0

Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

15083,826/15187,794 = 0,993

0,993

0,0

Устойчивость плоской формы изгиба

15083,826/1/15187,794 = 0,993

0,993

0,0

Предельная гибкость в плоскости XoY

26,3775/300 = 0,088

0,088

0,0

Предельная гибкость в плоскости XoZ

28,2508/300 = 0,094

0,094

0,0

 

Расчёт сечения сварного двутавра

Tyhig

размещено: 31 Июля 2018
обновлено: 12 Ноября 2018 Реализован расчёт сварных швов сварного двутавра.
Добавлен расчет прочности двутавра в плоскости изгиба вокруг оси x.
Исправлена ошибка с назначением разных сталей (было не назначить некоторые толщины листов).
20.08.2018 добавлен расчет Iy и т.п.
2.11.2018 добавлен расчет общей устойчивости по п. 8.4.1 (чистый изгиб) только в одной плоскости. С ошибками.
12.11.2018 Расчёт общей устойчивости исправлен, но двухсимметричные двутавры с разными полками считаются с ошибкой 10% (у меня кисп на 10% лучше, чем у Кристалла).

Планируется в далёком будущем реализация общей устойчивости, местной устойчивости пояса и стенки, проверка шага поперечных ребер.
Планируется в далёком будущем по замечаниям пользователей скорее всего одноразовая доработка интерфейса и расчетов. Так что жду конструктивные замечания.

Написано по мотивам по http://al-vo.ru/mekhanika/svarnaya-balka.html (большое спасибо автору). Его сайт и ексель ничем не плохи, просто хотелось написать свой калькулятор с более широкими возможностями.
Коэффициенты βf и βz учтены в расчете сварного шва только как для ручной сварки и сами не изменяются. При учете автоматической сварки проволокой коэффициенты надо изменять вручную в теле расчётов.
Сварные швы учтены без разделки кромок (см. Пособие к СНиП, оно не учтено) !
Характеристики двутавра (по моей лени) вычисляются пока только в вертикальной плоскости относительно оси х и без кручения.
По возможности, старался сделать расчёты как для биметаллической балки. Но в процессе задолбался и где-то мог упустить разницу. Для разных сталей сечения надо проверять ссылки на материал пояса и стенки.
Не реализовано ослабление сечения, но пока и не планируется.

Замеченная разница с Кристалл SCADа 21.1.3.1 от 14.04.2017 года:
1) Кристалл неправильно считает сварные швы, ошибается в 160 раз не в запас.
2) Кристалл возможно неправильно считает приведённые напряжения (п. 8.2.1 СП 16) в стенке балки, видимо, не учитывая центральную точку сечения (у меня расчёт по 3 точкам, в Кристалле получается по 1 или 2). У Кристалла Кисп на 10% меньше, то есть тоже не в запас.
3) Погрешность расчётов в паре тестах показала разницу около 2%, в обоих случаях у меня было хуже Кристалла. При этом старался не использовать округление, а вот что там в Кристалле реализовали никто не знает. Эту фразу написал для любителей брать балки с Кисп=0,98, если их ещё не пересажали.

Последовательность расчета поперечного сечения двутавровой сварной балки.

РАСЧЁТ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

1. Сбор нагрузок приведен в табл.3.

Таблица 3. Нагрузки на главную балку.

Нагрузка Нормативная Коэф. надёжности Расчётная
кг/м2 гН/м2 гН/м2
Постоянная t = 1,1см 109,9 10,99 1,05 11,54
Вт. балка (факт. I60Ш2) 176,9 17,69 1,05 18,6
Временная 1,2
4286,8 428,68   510,14

 

 

2. Сечение главной балки формируем из двух поясов из листов,

соединённых друг с другом стенкой из листа. Затем и проверяем её прочность и устойчивость.

 

Расчётная схема главной балки показана на рис. 4

 

 

Рис. 4. Расчётная схема шарнирно-опёртой главной балки

3. Линейная нагрузка гН/м на единицу длины главной балки

ü расчётная: q=510,14·12,5=6376,75 гН/м;

ü нормативная: qн=428,68·12,5=5358,5 гН/м.

4. Для главной балки принимаем малоуглеродистую сталь спокойной плавкимарки В Ст3сп5 (ГОСТ 27772-88) (Rу=230 МПа).

5. Расчётный изгибающий момент

гН·м;

поперечная сила гН;

нормативный изгибающий момент

гН·м.

Последовательность расчета поперечного сечения двутавровой сварной балки.

1. Из условия прочности на изгиб находим момент сопротивления

2. Определяем площадь сечения стенки tст. из условия прочности на

срез

тогда минимальная толщина стенки при гибкости =120…130, принимаем =130 , чтобы стенка была не слишком гибкой, тем самым исключить применение большого количества рёбер жесткости.

3. Находим толщину стенки в зависимости от момента сопротивления

при заданной гибкости Þ

назначаем толщину стенки кратно 0,2 см Þ t =2,2 .

4. Требуемая площадь сечения балки должна быть не менее

5. Площадь сечения стенки (50%) – , тогда

Þ оптимальная высота

назначаем высоту стенки hст кратно 5 смÞ hст=265 см,

а высоту сечения балки Þ

6. Площадь каждого пояса (25%) равна

При tп=3,2см его ширина

см, принимаем: Þ bп= 90 см.

Отношение ширины пояса bпк его толщине tп для малоуглеродистой стали должно быть не более 30.

Принимаем tп =3,2 см, тогда 90/3,2=28,3 см < 30 см.

7. Фактическая площадь сечения двух поясов и стенки

8. Суммарная площадь всего сечения

.

9. Находим главный момент инерции и момент сопротивления сечения

 

10. Момент сопротивления балки

.

а) б)

 

 

 

Рис. 5. Сечение сварной главной балки из трёх листов.

11. Проверяем прочность при изгибе главной балки в середине её

пролёта:

,

прочность сечения главной балки при действии максимального изгибающего момента обеспечена.

12. Статический момент половины сечения балки равен:

тогда максимальные сдвигающие напряжения по нейтральной оси стенки прочность на срез обеспечена.

13. Поверка прочности шва, соединяющего пояс со стенкой, на срез.

Шов выполнен с полным проваром.

Статический момент полки: где а – расстояние от главной оси Х до центра тяжести пояса.

Величина сдвигающих напряжений в сварном шве в зоне сплавления прочность на срез обеспечена.

Относительный прогиб сварной двутавровой балки из листов жёсткость достаточна, так как относительный прогиб меньше величины ограничиваемой нормами СНиП «Нагрузки и воздействия».

 

 

4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

(замена поясов балки из сварных листов на пояса из тавров).

1. Назначаем площадь сечения каждого из тавров:

см2

принимаем два симметричных тавра 20КТ12(ТУ Н-2-24-72):

ü габариты h´b = 24,01´42,67 см;

ü масса m = 256 кг/м;

ü площадь сечения каждого тавра AТ = 326 см2 ;

ü момент инерции Jx =10300 см4; z0 =5,51 см;

ü толщина стенки тавра d=3,75 см;

ü толщина полки тавра t = 6,0 см.

ü расстояние от центра тяжести тавра до главной оси

=24,01-5,51 = 18,5 см;

2. Определяем площадь сечения вставки из листа при = 101476,5 см3

1159 — 2·326=507 см2

3. Вычисляем высоту вставки из листа, заменяя двутавр с поясами из листов на двутавр с поясами из тавров при = 101476,5 см3

получили высоту вставки = 235 см и высоту сечения балки

H = hвст+ 2 hТ ; H = 235 + 2·24,01 =283,02 см.

4. Вычисляем главный момент инерции двутавра с поясам из тавров:

=14413284,3 см4 > 13770354,66см4

и момент сопротивления балки:

= 101853,21> =101476,5 см3.

Сравнение показывает, что замена двутавра с поясами из листов на двутавр с поясами из тавров выполнена точно. Следовательно, прочность при изгибе нового двутавра с поясами из тавров достаточна и относительная жёсткость его также достаточна. Повторная проверка не требуется.

По приведённому алгоритму разработана программа автоматического расчёта двутавровой балки.

 

Рис. 6. Сечение главной балки из тавров.

 

 

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГЛАВНОЙ БАЛКИ

(замена поясов балки из листов на пояса из уголков (4 шт.)).

В состав пояса входят поясные уголки, которые примем равнополочными. Калибр уголков (ширина их полок bуг) устанавливают в зависимости от мощности балки и способа передачи нагрузки на нее.

Толщину поясных уголков удобно принимать равной толщине стенки tуг=tст, так как это облегчает устройство монтажных стыков.

При наличии в составе сечения балки горизонтальных листов, необходимо , чтобы поясные уголки обеспечивали надежную передачу усилий пояса на стенку. Для этого площадь сечения двух уголков пояса рекомендуется принимать не менее 30% всей площади сечения пояса.

1. Аст=583см2;

2. 2Ап=576 см2;

 

3. см4;

4. Wx=101476 см3;

 

 

Рис. 7. Сечение сварной главной балки из трёх листов.

 

 

Каждый из поясов заменяем двумя уголками 2L250*30 (АL=223 см2;

см4; zo=6,07 см) ГОСТ 8509-86 .

 

1. Находим высоту сечения новой балки из уравнения


Читайте также:


Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

2.2. Расчет сварной главной балки

Расчет главной балки включает в себя: назначение расчетной схемы с определением нагрузок и усилий; подбор сечения в средней части и измененного сечения в приопорных участках; расчет опорной части; назначение шага и размеров ребер жесткости; проверки прочности элементов сечения и их местной устойчивости, а также жесткости и общей устойчивости балки.

Примеры расчета сварных балок приводятся в [1, 7, 10], поэтому в настоящих указаниях приводятся только краткие рекомендации по их расчету.

Заданием на проектирование предусмотрен расчет и конструирование главной балки в традиционном варианте (с “толстой” плоской стенкой). По согласованию с руководителем проектирования в качестве главной балки можно применить балку с перфорированной или тонкой стенкой (гофрированной, предварительно напряженной или плоской, теряющей устойчивость).

2.2.1. Расчетная схема. Нагрузки. Усилия

В принятой схеме балочной клетки на промежуточную главную балу с шагом ℓbn(рис. 3) опираются (с двух сторон) вспомогательные балки. При опирании последних на главную балку в четырех и более точках (n> 3) сосредоточенную нагрузку на нее можно заменять равномерно распределенной. Ее нормативная и расчетная величины соответственно будут равны:

;

,

где В– шаг главных балок, м;

— коэффициент, учитывающий нагрузку от собственного веса главной балки, приблизительно равный 1,05;

— расход стали, кг/м2, от вспомогательных балок.

Рис. 3. Расчетная схема главной балки (а – при n< 4; б — приn≥ 4)

Главные балки в курсовом проекте предлагается делать разрезными и опирать на колонны сверху, т.е. шарнирно. За расчетный пролет главной балки можно принимать расстояние между осями колонн, т. е. . Максимальные усилия в балке при этом будут равны

;;;.

При трех или двух точках опирания вспомогательных балок на главную балку усилия в последней определяются по правилам строительной механики или по формулам:

;;;,

где — коэффициент, принимаемый по табл. 3.

Таблица 3. Коэффициенты, используемые при вычислениях минимальной высоты главной балки (,), изгибающего момента в главной балке () и оптимального расстояния от края балки до мест изменения ее сечения () при числе точек опирания вспомогательных балокn

n

2

3

4

5

6

7

8

9

.>9

0,229

0,196

0,214

0,204

0,211

0,206

1,043

1,047

1,042

1,046

1,042

8

5,4

8

7,692

8

7,84

8

7,92

8

0,125

0,250

0,187

0,183

0,167

0,164

0,156

0,183

0,175

2.2.2. Подбор сечения

Подбор сечения сварной балки в средней зоне длины заключается в назначении размеров сечения стенки и полок (рис. 4), обеспечивающих надлежащую прочность, устойчивость и жесткость их и балки в целом.

Подбор сечения балки начинается, как правило, с назначения ее высоты, которая определяется условиями жесткости, минимума расхода стали и увязывается с заданной строительной высотой балочной клетки.

Минимальная высота балки, hmin, (или высота из условия жесткости) определяется по формуле,

где — коэффициент, зависящий от количества сосредоточенных сил (точек опирания вспомогательных балок) в пролете главной балки, принимаемый по табл. 3;

— расчетное сопротивлениелистовой стали, из которой изготовлена главная балка, кН/см2;

no– отношение пролета главной балки,L , к ее допускаемому прогибу, принимаемое по табл. 2;

— коэффициент увеличения прогиба балки с переменным сечением по ее длине, принимаемый по табл. 3 (для балок постоянного сечения=1) ;

— усредненный коэффициент надежности по нагрузкам на главную балку, равный.

Рис. 4. Фрагмент главной балки, его план и поперечные сечения

Высота балки, см, при которой ее масса будет минимальной, определяется по [1, 7, 10] или по формуле ,

где — коэффициент, принимаемый по табл. 4;

— требуемый момент сопротивления сечения балки, см3, определенный без учета развития пластических деформаций.

Таблица 4. Величина коэффициента в формуле оптимальной высоты балки

Вид балки

при расчете

По упругой стадии

С учетом развития пластических деформаций

Сварная постоянного сечения

3,14

3,26

Сварная переменного сечения

2,76

2,89

Окончательную высоту балки следует принять не менее (если позволяет строительная высота балочной клетки), при этом отклонение ее на 15…20 % отне вызывает заметного увеличения расхода стали.

При ограниченной строительной высоте балочной клетки необходимо обратиться к [1, 7, 10].

При назначении окончательной высоты балки, h, следует иметь ввиду, что при малом количестве балок (до нескольких десятков) целесообразно размер высоты балки принимать кратным 100 мм. При большом количестве балок — определяющей является высота стенки,hw, которая увязывается со стандартными размерами выпускаемых листов [1].

Далее определяется толщина стенки, причем во внимание принимаются условия обеспечения ее прочности и местной устойчивости.

Из условия прочности на срез толщина стенки, см, определяется формулой

,

где 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения касательных напряжений в сечении стенки;

— ориентировочная высота стенки балки, см, равная=h– 4…5 см;

Rs– расчетное сопротивление стали стенки на срез, кН/см2,.

С целью обеспечения местной устойчивости толщина стенки, см , принимается близкой к или(здесьhв см).

Во избежание установки продольных ребер жесткости толщину стенки целесообразно принять не менее .

Окончательную толщину стенки балки, tw, назначают по ГОСТ 19903-74* (от 6 мм с шагом 2 мм до 22 мм и далее: 25, 28, 30, 32, 36, 40 мм) и не менее.

На следующем этапе по [1, 7, 10] определяют толщину пояса tfи его ширинуbfв средней части длины балки. При назначении последней необходимо выполнить условия:;;. Окончательная ширина пояса принимается кратной 20 или 50 мм.

Требуемая толщина пояса определяется из условия обеспечения необходимой площади его сечения ,

где — требуемая из условия прочности балки площадь сечения пояса

,

— требуемый момент сопротивления сечения балки;

с– предварительно задаваемый коэффициент (см. п. 2.1.2), учитывающий частичное развитие в сечении балки пластических деформаций,с= 1,08…1,12. Окончательная толщина пояса принимается по ГОСТ 19903-74* и не более, чем.

Примечание: При неудачно заданной стали или завышенной высоте балки может оказаться, что ≤ 0. В этом случае можно снизить высоту балки доhmin или по согласованию с руководителем проектирования изменить класс стали.

Стенку с поясами соединяют автоматизированной или механизированной сваркой в соответствии с требованиями [2].

Расчет прочности и жесткости сварной балки двутаврового сечения


а – план перекрытия; б – расчетная схема главной балки; в – сечение балки;
1 – грузовая площадь

Цель: Проверка режима расчета сопротивления сечений в постпроцессоре «Сталь» вычислительного комплекса SCAD

Задача: Проверить расчетное сечение сварного двутаврового профиля для главных балок пролетом 18 м в балочной клетке нормального типа. Верхний пояс главных балок раскреплен второстепенными балками, расположенными с шагом 1,0 м.

Источник: Металлические конструкции: учебник для студ. Учреждений высш. проф. Образования / [Ю. И. Кудишин, Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева и др.]; под. Ред. Ю. И. Кудишина. — 13-е изд., испр. — М. : Издательский центр «Академия», 2011. С 192.

Соответствие нормативным документам: СНиП II-23-81*, СП 16.13330, ДБН В.2.6-163:2010.

Имя файла с исходными данными:

4.5 SectionResistance_Example_4.5.spr;
отчет — 4.5 SectionResistance _Example_4.5.doc

Исходные данные:

Ry = 23 кН/cм2,
Rs = 0,58*23=13,3 кН/cм2
Сталь марки C255 при толщине t>20 мм;
M = 6245 кНм Расчетный изгибающий момент;
γc = 1 Коэффициент условий работы;
l = 18 м Пролет балки;
Iy = 2308077,083см4 Геометрические характеристики для сварного
Wy = 27153,848см3
iy = 70,605см, iz = 11,577 см.
двутавра со стенкой 1650×12 мм и полками 530×25 мм;

 

Результаты SCAD Постпроцессор СТАЛЬ:

[Элемент № 1] Усилия

N

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

My

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 636,6 Т*м
Привязка 18 м

Mz

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Mk

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Макс. 0 Т*м
Привязка 0 м

Qz

Макс. 35,37 Т
Привязка 0 м

 

 

Qy

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Макс. 0 Т
Привязка 0 м

Длина стержня 18 м
Длина гибкой части 18 м
Загружение L1

 

Расчет выполнен по СНиП II-23-81*
Конструктивный элемент section

Сталь: C255

Длина элемента 18 м
Предельная гибкость для сжатых элементов: 250
Предельная гибкость для растянутых элементов: 250
Коэффициент условий работы 1
Коэффициент надежности по ответственности 1
Коэффициент расчетной длины  XoZ — 1
Коэффициент расчетной длины  XoY — 1
Расстояние между точками раскрепления на плоскости 1,125 м

Сечение

Результаты расчета

Проверка

Коэффициент использования

п.5.12

Прочность при действии изгибающего момента My

1

пп.5.12,5.18

Прочность при действии поперечной силы Qz

0,14

пп.5.24,5.25

Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

1

п.5.15

Устойчивость плоской формы изгиба

1

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoY

0,62

пп.6.15,6.16

Предельная гибкость в плоскости XoZ

0,1

Коэффициент использования 1 — Прочность при действии изгибающего момента My

 

Ручной расчет (СНиП II-23-81*):

1. Необходимый момент сопротивления балки:

\[ W_{nes} =\frac{M_{\max } }{R_{y} \gamma_{c} }=\frac{\mbox{6245}\cdot 100}{23}=27152,174 \quad см^{3}. \]

2. Гибкость элемента в плоскости и из плоскости действия момента:

\[ \lambda_{y} =\frac{\mu l}{i_{y} }=\frac{18,0\cdot 100}{70,605}=25,4939; \] \[ \lambda_{z} =\frac{\mu l}{i_{z} }=\frac{18,0\cdot 100}{11,577}=155,481. \]

Сравнение решений:

Фактор

Источник

Ручной счет

SCAD

Отклонение от ручного счета, %

Прочность при действии изгибающего момента Му

1,0

27152,174/27153,848 = 1,0

1,0

0,0

Прочность при совместном действии продольной силы и изгибающих моментов без учета пластики

27152,174/27153,848 = 1,0

1,0

0,0

Устойчивость плоской формы изгиба

27152,174/1/27153,848 = 1,0

1,0

0,0

Предельная гибкость в плоскости XoZ

25,4939/250 = 0,102

0,102

0,0

Предельная гибкость в плоскости XoY

155,481/250 = 0,622

0,622

0,0

Комментарии:

  1. Проверка прочности балки с учетом развития ограниченных пластических деформаций не выпонялась, поскольку согласно норм такой рачет возможен только при соответствующем оребрении стенки балки. В исходных данных примера балка настила задавалась без промежуточных ребер жесткости.
  2. Проверка устойчивости плоской формы изгиба при автоматизированном расчете выполнялась согласно норм при φb = 1,0 для расчетной длины lef = 1м.

Расчет и проектирование балки двутаврового сечения | Металлоконструкции

Белорусско-Российский университет
Кафедра: «Оборудование и технология сварочного производства»
Курсовой проект по дисциплине: «Проектирование сварных конструкций»
На тему; «Расчет и проектирование балки двутаврового сечения»
Могилев 2014

Исходные данные: F1=115кН, F2=145кН,F3=156кН,F4=130кН
В данном проекте рассматривается балка двутаврового сечения. Произведен расчет, проектирование балки и подбор сварочного оборудования.
Графическая часть содержит сборочный чертеж балки(А1),спецификацию, эпюру продольных сил(А4).
Курсовой проект содержит 1 лист формата А1 графической части, 28 страниц пояснительной записки.
Пояснительная записка:
Содержание
Введение
1 Конструкторский раздел
1.1 Описание конструкции балки
1.2 Выбор и обоснование металла сварной балки
1.3 Расчет и конструирование балки
1.4 Подбор сечения сварной балки
1.5 Проверка прочности и жесткости скомпонованного сечения
балки
1.6 Расчет сварных швов, соединяющих пояса со стенкой
1.7 Проверка местной устойчивости стенки балки
1.8 Расчет опорных частей балок
1.9 Расчет стыковых балок
1.10 Расчет массы балки
2 Технологический раздел
2.1 Выбор способа сварки и методов контроля качества сварных
соединений
2.2 Выбор режимов сварки и сварочного оборудования
2.3 Энергосберегающие мероприятия при проектировании балки
Список литературы
Приложение А Эпюра поперечных сил и изгибающих моментов
Приложение Б Спецификация к сборочному чертежу

Состав: Балка (СБ), Спецификация, Эпюра продольных сил, ПЗ Язык документа

Софт: КОМПАС-3D SP2

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *