» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»
Сентябрь, 2017 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 2017
Автор: Грунский Артур Александрович, Магистрант
Рубрика: Технические науки
Название статьи: разработка конструкции сварной балки двутаврового сечения
УДК 62
Разработка конструкции сварной балки двутаврового сечения
Грунский Артур Александрович
Бакалавр наук
Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет,
г. Санкт-Петербург
Аннотация. Статья посвящена вопросам разработки конструкции сварной балки двутаврового сечения. Рассматривается поперечное сечение для сварной балки с учетом ее геометрических размеров. Особое внимание обращается на допускаемые напряжения возникающие при воздействии сосредоточенной силы. На основе вычислений было предложено оптимальное поперечное сечение исходя из механических характеристик материала и внешней нагрузки.
Ключевые слова: допускаемые напряжения, поперечное сечение, внешняя нагрузка.
Введение
В настоящее время одним из наиболее успешно применяющихся видов перекрытия являются балки.
Во-первых, балки являются универсальным приспособлением, которые могут упрочнить конструкцию исходя из геометрии самой конструкции .
Во-вторых - балки представляют собой профиль с разными видами сечений. Это обеспечивает экономию затрат на материал, является одним из основных элементов конструкции, что позволяет решать разнообразные технологические задачи.
В-третьих, при равнопеременных нагрузках обеспечивается целостность конструкции, в течении всего эксплуатационного периода, что позволяет уменьшить затраты на ремонт конструкции.
Основная часть
Балки- конструктивные элементы сплошного или сварного сечения, работающие на изгиб. Сварочные двутавры целесообразны и экономичны. Они позволяют изготовить профили с различными отношениями Jх/Jу, с разной шириной и толщиной вертикальных листов, а так же горизонтальных. Стойкость сварного двутавра высокого номера. Соединения балок должны быть технологичными в изготовке, то и есть простыми и экономичными в изготовлении. Соответствии требованиям общей компоновке всего сооружения и машины, в состав которых в качестве элемента входит рассматриваемая балка. Балки применяются для конструкций большой грузоподъемности.
При проектировании конструкции сварных балок учитывают следующие требования:
1. Жесткость конструкции исходя из условий балки
2. Расчетные напряжения в балке
3. Устойчивость
Исходные данные для разработки конструкции сварной балки двутаврового сечения
Материал: 
Длина пролета между опорами: L=14 м
Внешняя нагрузка: 100 кН
Расстояние между приложенными силами:
Условие жесткости: 
Распределенная нагрузка от веса собственной балки: q= 2
кН/м
1.
Жесткость
конструкции исходя из условий балки
Рис.1. Распределение поперечной силы Q и изгибающего момента M
Определяем толщину вертикального листа:
Требуемая высота из условия экономичности:
Требуемый момент инерции поперечного сечения балки
Момент инерции подобранного
вертикального листа 
Требуемый момент инерции горизонтальных листов балки
Момент инерции горизонтального листа, мал, поэтому им можно пренебречь
Тогда
Принимаем 25 см2
Принимаем сечение
горизонтального листа 250 X
Момент инерции подобранного поперечного сечения балки
2. Проверяем прочность основного металла полученного сечения по нормальным, касательным и эквивалентным напряжениям;
Определим статический момент половины площади сечения
Касательное напряжение на уровне центра тяжести балки в опорном сечении
Эквивалентные напряжения
3. Устойчивость
1. Общая устойчивость балки.
Величина расстояний между закреплениями
Применяем интерполяцию
Момент инерции относительно вертикальной оси
Устойчивость обеспечена т.к 1,69>1
2. Местная устойчивость балки
Среднее касательное напряжение в середине пролета
Определяем ординату центра тяжести сечения балки
Момент инерции проходящий через центр тяжести сечения пояса с рельсом
Условная длина для учета местного влияния сосредоточенной силы
При расчете
принимаем 
равной 1,так как условие работы балки
происходит в легком режиме
Расчет ребер жесткости по трем вспомогательным величинам
Проверяем требуемую устойчивость
0,45>1, устойчивость вертикального листа в середине пролета вполне обеспечена
Устойчивость в опорном сечении обеспечена лучше ,чем в середине пролета.
Заключение
1. Разработана конструкция с учетом вышеприведенных условий.
2. Установлено оптимальное поперечное сечение двутавровой балки.
Список литературы:
- Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчёт и проектирование. - М.: Высшая школа, 1990
- Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Технология изготовления. Автоматизация производства и проектирования сварных конструкций. - ч. II, М.: Высшая школа, 2014
- Николаев Г.А., Куркин С.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформаций конструкций. -ч. 1, М.: Высшая школа,1982
- Стрижнёв В.Н. Методическое пособие по расчёту и конструированию двутавровой балки. - Н.Новгород, 2011
- Шебеко Л.П. Экономика, организация и планирование сварочного производства. -М.:Машиностроение, 2014
Комментарии:
