Презентация "Расчет стальных балок" по физике – проект, доклад

Расчет стальных балок.

Общие положения.

Одним из наиболее распространенных элементов стальных конструкций является балка или элемент, работающий на изгиб.

Область применения балок в строительстве чрезвычайно широка: от небольших элементов рабочих площадок, междуэтажных перекрытий производственных или гражданских зданий до большепролетных балок покрытий.

Пролеты мостовых балок достигают 150...200 м, а нагрузка на одну хребтовую балку котельного отделения ГРЭС при пролете до 45 м составляет ~ 60*103 кН.

Классификация балок

По статической схеме различают однопролетные (разрезные), многопролетные(неразрезные), консольные балки.

Разрезные балки проще неразрезных в изготовлении и монтаже, нечувствительны к различным осадкам опор, но уступают последним по расходу металла на 10...12%.

Неразрезные балки разумно применять при надежных основаниях, когда нет опасности перегрузки балок вследствие резкой разницы в осадке опор.

Консольные балки могут быть как разрезными, так и многопролетными.

По типу сечения балки могут быть прокатными либо составными: сварными, клепаными болтовыми.

В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

Прокатные балки

Прокатные балки применяют для перекрытия небольших пространств конструктивными элементами ограниченной несущей способности, что связано с имеющейся номенклатурой выпускаемых прокатных профилей.

Отсутствие сварных швов в областях контакта полок со стенкой существенно уменьшает концентрацию напряжений и снижает уровень начальной дефектности.

Составные балки

В тех случаях, когда требуются конструкции, жесткость и несущая способность которых превышает возможности прокатных профилей, используют составные балки.

Наибольшее применение получили балки двутаврового симметричного, реже несимметричного сечений. Такие балки состоят из трех элементов - верхнего и нижнего поясов, объединенных тонкой стенкой.

Балки замкнутого сечения

Балки замкнутого сечения обладают рядом преимуществ по сравнению с открытыми. К ним относятся:

более высокая несущая способность исключается изгибно-крутильная форма потери устойчивости

Бистальные балки

Снижение металлоемкости может быть достигнуто за счет использования в одной конструкции двух различных марок сталей. Балки, выполненные из двух марок сталей, называют бистальными.

Балки с гибкой стенкой

Балки с гибкой (очень тонкой) стенкой появились впервые в конструкциях каркасов летательных аппаратов.

Плоская стенка в такой балке теряет устойчивость в начальной стадии нагружения, приобретая вторую устойчивую форму - в виде наклонно гофрированной либо вспорушенной ( в зонах с преобладающими напряжениями сжатия) поверхности.

Балки с гофрированной стенкой

Одним из путей снижения металлоемкости балок является гофрирование их стенок. В обычных балках толщина стенок, как правило, определяется не условием прочности, а требованиями местной устойчивости.

Постанова поперечных ребер смягчает ситуацию, позволяя уменьшить толщину стенок и одновременно повышая крутильную жесткость балок, так как ребра играют роль диафрагм и обеспечивают неизменяемость контура поперечного сечения.

Балочные клетки

Балочная клетка представляет собой конструктивный комплекс, образованный системой балок одного или нескольких направлений, предназначенный для восприятия нагрузок и передачи их на колонны или стены.

В зависимости от назначения, габаритных размеров, значения и схемы расположения нагрузок, типа настила выбирают схему балочной клетки. При этом рассматривают разные типы балочных клеток и выбирают наилучший.

По схеме компоновки в плане различают три типа балочных клеток: упрощенный, нормальный и усложненный.

6000 1

12000 2

36000 3

Расчет стальных прокатных балок

Расчет изгибаемых элементов производят по двум основным пунктам: 1.Статический расчет 2.Расчет прочности 3.Расчет жесткости

Статический расчет

рис. 1 Расчетная схема

Определяем max изгибающий момент для балки, по формуле: где: q-равномерно распределенная нагрузка на балку, кН/м; l0-расчетная длина, м.

Подбор сечения производится по значению момента сопротивления прокатной балки, который вычисляют, по формуле:

Теперь задаются типом сечения (чаще всего балки выполняют в виде двутавра), по моменту сопротивления Wх, см3 принимают, по сортаменту прокатных профилей, номер профиля.

Из сортамента выписывают характеристики профиля: -моменты сопротивления, см3 -моменты инерции, см4; - толщину профиля t, см ; - высоту h, см ; - ширину b, cм.

Проверка жесткости Проверку производим по рассчитаным и принятым, по сортаменту, характеристикам, по формуле:

где: -нормативное значение равномерно распределенной нагрузки на балку, кН/см; -момент сопротивления балки, см4; E-модуль упругости стали, кН/см2 ;

Критический прогиб