Пояснительная записка на курсовую работу "Балочная клетка из стали", страница 9

R_p – расчетное сопротивление стали смятию, принимаемое по

[1, табл. 1, 51], кН/см².

Назначим ширину ребра равной ширине пояса в измененном сечении балки, т. е. b_p=200 мм. Толщина ребра t_p=А_тр/b_p=37.74/20»1.9 см. Принимаем t_p=20, следовательно, a£1.15•t_p=1.15•2.0=2.3 см. Предельное значение ширины выступающей части ребра вычислим по формуле согласно [3]

b_ef=0.44•t_p•ÖE/R_y=0.44•2.0•Ö2.06•10⁴/38=20.05 см.

Фактический свес ребра согласно [3]

(b_p-t_w)/2=(20-1.2)/2=9.4 см<b_ef=20.05 см.

Местная устойчивость опорного ребра обеспечена.

Проверяем общую устойчивость условного стержня.

При нахождении размеров условного стержня величина y (рис. 10.1) равна согласно [3]

y=0.65•t_p•ÖE/R_y=0.65•2.0•Ö2.06•10⁴/38=30.27 см.

Определяем момент инерции относительно оси z, смотреть рис. 10.1

I_z=t_p•b_p³/12=2.0•20³/12=1333.33 см⁴.

Площадь условного стержня

А_y=b_p•t_p+y•t_w=20•2.0+30.27•1.2=76.324 см².

i_z=ÖI_z/A_y=Ö1333.33/76.324=4.18 см.

Определяем гибкость

l=h_w/i_z=166.4/4.18=39.8=40

В зависимости от гибкости l определяем по [1, табл. 72] j=0.8585.

Условие обеспечения общей устойчивости условного стержня определяем согласно [3] по формуле

s=Q_гб/(j•А_y)=1988.4/(0.8585•76.324)=30.34 кН/см²£R_y•g_c=38•1=38 кН/см².

Общая устойчивость опорного ребра обеспечена.

Производим расчет швов крепления ребра к стенке.

Швы, крепящие ребро к стенке, рассчитывается на действие поперечной силы Q_гб по формулам, аналогичным (3.3) и (3.4).

При расчете швов зададимся катетом шва k_f=10 мм, что больше k_{f min} по [1, табл. 38]. Для крепления ребра к стенке балки двухсторонними швами принимаем полуавтоматическую сварку. Исходя из этого b_f=0.8, b_z=1. За расчетную длину шва примем меньшее из двух значений, согласно [3]:

l_w=h_w-1=166.4-1=165.4 см;

l_w=85•b_f•k_f=85•0.8•1=68 см.

Проверяем выполнение условия обеспечения прочности по металлу шва согласно [3]

Q_гб/(2•b_f•l_w•k_f)=1988.4/(2•0.8•68•1)=

=18.27 кН/см²<R_wf•g_wf•g_c=21.5 кН/см².

Проверяем выполнение условия обеспечения прочности по металлу границы сплавления согласно [3]

 Q_гб/(2•b_z•l_w•k_f)=1988.4/(2•1•68•1)=

=14.62 кН/см²<R_wz•g_wz•g_c=0.45•R_un•g_wz•g_c=0.45•540•0.85•1=20.65кН/см².

Прочность швов обеспечена.

11. Расчет поясных швов

Швы, соединяющие пояса со стенкой, рассчитываются на сдвигающую силу Т, приходящуюся на 1 см длины балки.

Величина сдвигающей силы определяется согласно [3]

Т=Q_гб•S_n/I_1бр,                                   (11.1)

где Q_гб – максимальная расчетная поперечная сила главной балки, кН;

I_1бр – момент инерции брутто в измененном сечении, см⁴;

S_n – статический момент пояса в измененном сечении балки относительно нейтральной оси, определяемый по формуле согласно [3]

S_n=b₁•t•(h-t)/2=34•2•(170-2)/2=5712 см³.

Дальнейший расчет следует проводить по формулам (3.3) и (3.4), где в числителе подставляется сила Т; величина l_w=1 см; m=2 – при двухсторонних швах.

По формуле (11.1) определяем Т

Т=1988.4•3027.6/969986.6=6.2 кН/см.

Поясные швы примем двухсторонними, сварку – автоматической, исходя из этого b_f=1.1, b_z=1.15.

Из условия разрушения по металлу шва [3]

k_f³Т/(b _f•l_w•R_wf•g_wf•g_c•m)=6.2/(1.1•1•21.5•1•1•2)=0.13 см.               

Из условия разрушения по металлу границы сплавления [3]

 k_z³Т/(b _z•l_w•R_wz•g_wz•g_c•m)=6.2 /(1.15•0.85•0.45•49•1•1•2)=0.13 см.

Назначаем k_f=k_{f min}=5 мм, где k_{f min} смотреть [1, табл. 38].

12. Расчет монтажного стыка главной балки

Стык делаем в середине пролета балки, где М_max=626348 кН•см и Q=0, конструкция стыка представлена на рис. 12.1.

                        

Стык осуществляем высокопрочными болтами d=24 мм из стали 40X ²селект², имеющие по [1, табл. 61*] R_bun=110 кН/см²; обработка поверхности газопламенная.

Несущая способность болта, имеющего две плоскости трения, определяется по формуле согласно [2]

Q_bh=R_bh•g_b•A_bn•k•m/g_h,                     (12.1)

где R_bh=0.7•R_bun=0.7•110=77 кН/см² – нормативное сопротивление стали болтов;