Расчет статически определимых балок на прочность и жесткость

Дипломная работа - Строительство

Другие дипломы по предмету Строительство

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Иркутский государственный технический университет

Кафедра строительства и городского хозяйства

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему:

Расчет статически определимых балок на прочность и жесткость

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск, 2010 г.

 

Требуется:

 

. Для деревянной балки Б-1 подобрать сечение круглого и прямоугольного профиля из брусьев ходовых размеров. Сравнив расход материала, выбрать рациональное сечение.

. Проверить прочность по нормальным напряжениям балки Б-2 из сталефибробетона, сечение принимаем из таблицы 9 учебника Курсовые и расчетно-проектировочные работы под редакцией В.В. Семенова.

. Для балки Б-3 подобрать по величине необходимого момента сопротивления соответствующий номер стальной двутавровой балки из таблиц сортамента прокатных или сварных балок.

. Проверить прочность, подобранной в пункте 3 двутавровой балки в опасных точках:

в точке, где действует ;

в точке, где действует ;

5. Исследовать напряженное состояние стальной балки в пяти точках по высоте в сечении, где одновременно сочетание величины M и Q наиболее неблагоприятное (в верхней и нижних точках сечения, на границе между полкой и стенкой вверху и внизу, также на нейтральной оси):

вычислить в каждой из указанных точек нормальные и касательные напряжения и построить их эпюры s и t по высоте сечения балки.

определить величину и направление главных нормальных и максимальных касательных напряжений и построить их эпюры по высоте сечения балки.

произвести проверку прочности по 3 и 4 теориям прочности.

Если условие прочности в какой-либо точке не будет удовлетворено, следует изменить размеры сечения.

Для схемы №1 подобрать сечение деревянной балки круглого и прямоугольного профиля из брусьев ходовых размеров. Сравнив расход материала, выбрать рациональное сечение.

Проверить прочность по нормальным напряжениям балки из сталефибробетона для схемы №2, сечение принять по рис. 1 по указанию преподавателя.

Для схемы №3 подобрать по величине необходимого момента сопротивления соответствующий номер стальной двутавровой балки из таблиц сортамента прокатных или сварных балок.

Проверить прочность, подобранной в пункте 4 двутавровой балки; в опасных точках; в точке, где действует ; в точке, где действует ;

Исследовать напряженное состояние в пяти точках по высоте в сечении, где одновременно сочетание величины M и Q наиболее неблагоприятное (в верхней и нижних точках сечения, на границе между полкой и стенкой вверху и внизу, также на нейтральной оси).

Вычислить в каждой из указанных точек нормальные и касательные напряжения и построить их эпюры s и t по высоте сечения балки.

Определить главные и максимальные касательные напряжения и построить их эпюры по высоте сечения балки.

Произвести проверку прочности по 3 и 4 теориям прочности.

Если условие прочности в какой-либо точке не будет удовлетворено, следует изменить размеры сечения.

Все эпюры напряжений строить в одном масштабе.

. Для стальной балки определить прогибы по середине пролёта и на концах пролёта, углы поворота на опорах: методом начальных параметров, методом Мора, способом Верещагина.

. Изобразить изогнутую ось балки.

. Проверить жесткость балки, приняв предельный прогиб .

 

 

Балка Б-1

 

1. Расчетные значения нагрузки при :

 

Mn = 4кНм М = Mn * ?f = 4*1,2 = 4,8кНм

Fn = 12кН F = Fn* ?f = 12*1,2 = 14,4кН

qn = 6кН/м q = qn* ?f = 6*1,2 = 7,2кН/м

l = 2м

 

2. Построение эпюр М и Q

 

Рис. 1. Эпюры внутренних усилий в деревянной балке от расчетных нагрузок

 

Использую 2 форму аналитических условий равновесия:

 

?Fxy = 0

?mA= 0

?mB = 0

1.

?mB = - q*2*3 - F*4 + M + VB * 6 = 0

vB = 7,2*2*3+14,4*4 - 4,8 = 16 кН

2. ?mB = 0

?mA = - VA * 6 + q*2*3+F*2+M = 0A = 7,2*2*3+14,4*2+4,8 = 12,8 кН

 

Проверка найденных реакций:

 

?Y= 0; VA - q*2 - F+ VB = 0

?Y=12,8 - 7,2*2 - 14,4 + 16 = 0; 0 = 0, => реакции найдены, верно.

 

участок

 

? Z1 ? Z

M(z1) = VA Z1

M(z1=0) = 0;

M(z1=z) = 12,8*2= 25,6 кНм

Q(z1) = VA = 12,8кН

 

участок

 

? Z2 ? 2

M(z2) = VA*(2+ z2) - q* z22

M(z2=0) =12,8*2= 25,6кНм

M(z2=2) =12,8*4 - 7,2*22 = 36,8кНм

Q(z2)= VA - q*z2

Q(z2=0)= 12,8кН(z2=2)= 12,8 - 7,2*2 = - 1,6кН20 = VA = 12,8 = 1,78 м

q 7,2

 

Экстремум М (Z20)= 12,8*3,78 - 7,2*1,782 = 36,98 кНм

3 участок

 

? Z3 ? Z

M(z3) = M+ VA*Z3

M(z3=0) = M= 4,8кНм(z3=2) = 4,8+16*2= 36,8 кНм(z3)= VВ = - 16 кН

 

По полученным данным строю эпюры М и Q.

Определяю требуемый момент сопротивления как:

 

Wxтр > Mmax = 36,98*103 = 2845см3

R13

 

а) подбираю круглое сечение

круг

 

Wx= ?d3

 

диаметр

 

d > 3v 32wxтр = v32*2845 = 31см

? 3,14

 

площадь

 

А = ?d2 = ?*312 = 755см2

 

По сортаменту пиломатериалов берём см

б) подбираю прямоугольное сечение

прямоугольник

 

Wx = bh2

Wx = 25*252 = 2604см3 < Wxтр = 2845см3

 

на b= 25см, h= 25см - наибольшее сечение.

По сортаменту пиломатериалов принимаю брус

 

h = 22см, b= 10см.

Wx = 10 * 442 = 3227см3

Wx = 3227см3 > Wxтр = 2845см3

А? = b*h = 10*44= 440см2

А? < А

 

Балка Б-2

 

Проверить прочность и жесткость по нормальным напряжениям балки из сталефибробетона, сечение принять по учебнику Курс