Расчет и проектирование балки двутаврового сечения

Сварные конструкции, как правило, контролируют на всех этапах изготовления. Все дефекты можно разделить на внешние и внутренние. Внешние возникают при нарушения формирования сварного шва. К ним относят нарушение формы сварного шва, подрезы, не выведенные кратеры и трещины в шве и зоне термического влияния (ЗТВ). К внутренним дефектам относят трещины, пористость, несплавления и непровары.Качество сварного соединения в большей степени зависит от качественного выполнения технологической рекомендации. Решающие значение имеет контроль выполнения соединений.При проверки деталей и вспомогательных материалов устанавливают их соответствие чертежу и техническим условиям. Во время сборки проверяют расположение деталей друг относительно друга, величину зазоров, расположение и размер прихваток, отсутствие трещин, прожогов и других дефектов.Качество сборки изделия проверяют главным образом внешним осмотром. Внешнему осмотру подвергаются и все готовые изделия. Все остальные швы подвергнутся только визуальному контролю.Для контроля качества сварных соединений конструкции используется визуально-измерительный контроль. Так как конструкция ответственная, то после прохождения данного вида контроля производят контроль ультразвуковым волнам при помощи УД2-70. Таблица 1.5 - Техническая характеристика УД2-70 Частота ультразвукавых колебаний,МГцМаксимальная условная чуствительность,дБ.Отношение сигнал\шум, дБДопускаемое отклонение от номин.значен.Частоты,МГцМаксимаьная глубина прозву-чивания при работе прямым искателем.ммНоминальное значения и доуск. откл. угла ввода УЗК,град.Источник питанияМасса дифнктоскопа0,4-1053-89102,5±0,25500065±2Сеть220В31.4 Выбор и обоснование материалаДля данной конструкции применяется сталь Ст3.Класс: Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества.Применяется в несущих элементах сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах. Фасонный и листовой прокат (5-й категории) — для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках: при толщине проката до 25 мм в интервале температур от —40 до +425 ° С; при толщине проката свыше 25 мм — от —20 до +425 °С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью. Химический состав и механические свойства стали приведены в таблицах 1.2 и 1.3 согласно [1].Таблица 1.2 – Химический состав Ст3в %СSiMnNiSPCrCuAsFe0,14 - 0,220,12 - 0,30,4 - 0,65до 0,3до 0,05до 0,04до 0,3до 0,3до 0,08~98Таблица 1.3 – механические свойства стали Ст3Временное сопротивление σв, МПаПредел текучести σт, МПа для толщин, ммОтносительное удлинение δ5, %, для толщин, ммдо 20св. 20 до 40св. 40 до 100св. 100до 20св. 20 до 40св. 40не менее380 - 4902502402302102625231.5 Оценка свариваемостиРасчет Сэкв: = 0,24 %Значение 0,24 соответствует удовлетворительной свариваемости.При сварке произвести подогрев.Расчет температуры подогрева:Где С – общий коэффициент углерода, %Где – , зависящий от толщины °CТемпература подогрева составляет 68,2°C.Расчет параметра трещинообразования:Где – коэффициент, характеризующий снижение прочности вследствие структурного преобразованияГде – коэффициент, характеризующий снижение прочности вследствие структурного преобразованияН – концентрация диффузионного водорода в металле шваК – коэффициент интенсивности жесткости сварного соединенияГде – константа, равная 69S - толщина листа, ммТ.к. 0,252 < 0,286 => данная марка стали к холодным трещинам не склонна.Расчет параметра образования горячих трещин:HCS < 4 => к образованию горячих трещин не склонна.2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ2.1 Определение расчетных нагрузок, действующих на балкуИсходные данные:материал – сталь Ст3; а=150см; в=300см; пролет балкиl= 12мнормативные нагрузки - F1=80кН; F2=70кН; F3=75кН; F4=65кНРасчетная схема балки представлена на рис. 2.1Рисунок 2.1 Расчетная схема балкиОпорные реакции (кН)2.2 Определение расчетных усилий и моментовИзгибающие моментаМа =Rаl1=727,3∙2.2 = 1600(кН∙м)Mб=Rаl2-F1∙(l2 -11) = 727.3 ∙ 6 – 80∙(6-2.2) = 4058 (кН∙м)Mв=Rаl3-F1∙(l3 -11)-F2∙(l3 -12),Мв= 727.3 · 7.5 – 80∙(7.5 – 2.2) = 5030 (кН·м )Рисунок 2.2 Расчетная схема балки2.3 Подбор сечения балкиБалка изготовлена из двутавра №30, WX=472 см3Напряжение изгибаМПа < [σu]=180 МПа.2.4 Проверка прочности, жесткости и выносливости балки Производим проверку прочности по касательным напряжениям. Условие прочностиПроизводим полную проверку прочности двутавровой балки.Наиболее опасными по длине балки является сечение, расположенное от опоры A. Опасными точками в сечении могут оказатьсякрайняя точка а.точка с, расположенная в месте соединения стенки профиля с полкой.точка d, лежащая на нейтральной оси. В точке а В точке d В точке с Статический момент полкиВычисляем попутно напряжения в точке с’. Расчетное напряжение в точке спо третьей теории прочностиПрочность двутавровой балки обеспечена.Список используемых источников1. Строительные конструкции / Под ред. д.т.н., проф. Байкова В.Н. и д.т.н., проф. Попова Г.И. – М: Высшая школа, 1986.- 544 с.2. Николаев Г.А., Винокуров В.А. Сварные конструкции. Расчёт и проектирование / Под ред. Николаева Г.А. – М: Высшая школа, 1990.- 446 с.3. Марочник сталей и сплавов / Под ред. Сорокина В.Г. – М.: Машиностроение, 1989. - 612 с.4. Синяговский И.С. Сопротивление материалов. – М.: Колос, 1968.- 456 с.5. Панарин Н.Я., Тарасенко И.И. Сопротивление материалов. – Ленинград: государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1962.- 528 с.6. Руденко Н.Ф., Александров М.П., Лысяков А.Г. Курсовое проектирование грузоподъёмных машин. – М.: Машиностроение, 1966.- 252 с.7. Дыховичный А.И. Строительная механика. – М.: Высшая школа, 1966.- 328 с.8. Васильев К.В. Плазменно-дуговая резка. – М.: Машиностроение, 1974.- 111 с.9. Чвертко А.И., Патон В.Е., Тимченко В.А. Оборудование для механизированной дуговой сварки и наплавки. – М.: Машиностроение, 1981.- 465 с.10. Справочник по сварочным работам / Под ред. Хромченко Ф.А. – М.: НПО ОБТ, 2002. -188 с.11. Колганов Л.А. Сварочное производство. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.- 504 с.ПРИЛОЖЕНИЯ