1 Конструкторский раздел

1.1 Описание конструкции балки

Балки и балочные конструкции

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, тяжело нагруженных подкрановых балок.

Классификация балок

По статической схеме различают однопролетные (разрезные), многопролетные (неразрезные) и 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. Консоли разгружают пролетные сечения балок и тем самым повышают экономические показатели последних.

По типу сечения балки могут быть прокатными либо составными: сварными, клепаными или болтовыми. В строительстве наиболее часто применяют балки двутаврового сечения. Они удобны в компоновке, технологичны и экономичны по расходу металла.

Наибольший экономический эффект (при прочих равных условиях) может быть получен в тонкостенных балках. Хорошим критерием относительной легкости изгибаемого элемента служит безразмерное соотношение η = 3√ W2 / A3 , где W - момент сопротивления, А - площадь сечения.

Для прямоугольного сечения с шириной b и высотой h, если принять для определенности отношение h/b равным 2...6, этот показатель составляет 0,38...0,55, а для отечественных прокатных двутавров - 1,25...1,45, т.е. в принятых условиях двутавр в 3...4 раза выгоднее простого прямоугольного сечения. Кроме двутавра применяют и другие формы сечений. Так, при воздействии на балку значительных крутящих моментов предпочтительнее применение замкнутых, развитых в боковой плоскости сечений, примеры которых показаны.

1.2 Выбор и обоснование металла сварной конструкции

Выбор и обоснование производить с учётом следующих требований:

- обеспечение прочности и жёсткости при номинальных затратах на изготовление с учётом максимальной экономии металла и снижения массы сварной конструкции;

- гарантированное условие хорошей свариваемости при минимальном разупрочнении и снижении пластичности в зонах сварных соединений;

- обеспечение надёжности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах.

Обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические свойства стали в форме таблицы 1 и таблицы 2 соответственно.

Таблица 1 – Химический состав стали

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		С	Мn	Si	Cr	Ni	Cu
15ХСНД	19281-89	<0,12	1,3-1,7	0,5-0,8	<0,3	<0,3	<0,3

Таблица 2 – Механические свойства стали

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву, МПа	Предел текучести, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, мДж/м2	Расчётное сопротивление, МПа
15ХСНД	19281-89	430-490	265-345	21	29-640	290