Эффективные профили для неразрезных подкрановых балок | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Нежданов К. К., Кузьмишкин А. А., Гарькин И. Н. Эффективные профили для неразрезных подкрановых балок // Молодой ученый. — 2013. — №5. — С. 94-97. — URL https://moluch.ru/archive/52/6710/ (дата обращения: 24.09.2018).

В настоящее время считается, что лучший профиль, обладающий максимальным моментом сопротивления, является двутавр. В тоже время известно, что двутавровые профили обладают малыми моментами инерции на кручение, т. к. эти профили не замкнуты (табл. 1).

Деформируя любой трубчатый профиль в эллиптическое сечение, мы можем значительно повысить прочность трубы на изгиб.

Эллиптический трубчатый профиль может быть получен непосредственно при прокате трубы, установкой клети для дополнительного обжатия готовой трубы и получения эллиптического профиля.

Покажем, при каком соотношении внешних габаритов нового профиля момент сопротивления Wxдостигнет максимума.

Введём следующие обозначения:

А — площадь поперечного сечения трубы;

t –толщина стенки трубы;

а, b — расстояния от центра тяжести эллиптического профиля до середины толщины стенки;

*    – внешний габарит эллиптического профиля по оси Х.

Введем коэффициент  тогда .

В соответствии с введенным коэффициентом минимальный габарит эллиптического профиля:

Описание: 1

Рис. 1. Эллиптический трубчатый профиль

 — внешний габарит эллиптического профиля по оси Y.

Аналогичным образом записываем размеры полости:

 — максимальный габарит полости;

 — минимальный габарит полости.

Считаем, что площадь поперечного сечения A и толщина стенки t величины постоянные (см. рис. 1).

Площадь поперечного сечения эллипса [1, с. 76]:

                                                         (1)

тогда                                                                                             (2)

Момент инерции относительно оси Х:

                                                                  (3)

Момент сопротивления по средней линии относительно оси Х:

                                                                                                                          (4)

                                                                       (5)

                                                                                             (6)

                                   (7)

Получим уравнение третьей степени, показывающее, при каком n момент сопротивления Wx достигает максимальной величины.

                                                           (8)

Например, для трубы диаметром 1020 мм

А=100 pсм2t=1см

Для тонкостенных профилей получаем максимум момента сопротивления  при

Подставив n=3, получим формулы , .

Момент инерции относительно оси Х:

                                                                                                (9)

Момент сопротивления относительно оси Х:

                                                                                                                    (10)

Момент инерции относительно оси Y:

                                                                        (11)

Момент сопротивления относительно оси Y:

                                                                                                                   (12)

Статический момент полусечения:

                                                                                           (13)

Момент инерции при кручении и радиусы инерции эллиптического трубчатого профиля записываем в соответствии со справочником по сопротивлению материалов [1, с. 77].

Сравнение двутавровых профилей с эллиптическими приведем в табличной форме.

Увеличение моментов сопротивления , , моментов инерции , , радиусов инерции ,  эллиптических профилей по отношению к двутавровым профилям (характеристики двутавровых профилей приняты за единицу).

Таблица 1

Сравнение двутавровых профилей с эллиптическими

Профили

30Б1 Þ 0

1,265

2,63

2,96

4,38

1,72

2,06

50Б1 Þ 0

1,159

2,96

2,388

5,04

1,55

2,21

100Б1 Þ 0

1,067

3,62

1,9

6,7

1,38

2,57

30Ш1 Þ 0

1,454

1,91

4,09

2,63

2,03

1,63

50Ш1 Þ 0

1,366

2,07

3,59

2,95

1,89

1,72

70Ш1 Þ 0

1,228

2,58

2,76

4,165

1,66

2,04

23К1 Þ 0

1,943

1,52

7,79

1,94

2,78

1,4

40К1 Þ 0

1,882

1,55

7,33

1,55

2,7

1,41

40К2 Þ 0

1,903

1,55

7,4

1,55

2,72

1,42

Из таблицы сравнения видно, что максимальный эффект по увеличению момента сопротивления  при замене колонного профиля 23К1. Увеличение  произошло в 1,943 раза. По моменту сопротивления  наибольший эффект возник у двутавра 100Б1. Увеличение  в 3,62 раза. Наибольший эффект по моментам инерции возник при замене этих же профилей.  увеличился в 7,79 раза (23К1) и  увеличился в 6,7 раза (100Б1). Увеличение радиусов инерции  и  возникло при замене этих же профилей. Увеличение  в 2,78 раза (23К1) и  в 2,75 раза (100Б1). Как и следовало ожидать, замена колонных профилей приводит к большему эффекту.

Из этого следует, что новые эллиптические трубчатые профили найдут широкое применение в подкрановых конструкциях, для перекрытия значительных пролетов (18 … 24 метра), при замене решетчатых конструкций промышленных и гражданских зданий.

Особенность новых профилей — отсутствие концентраторов напряжений и амортизирующая способность профиля за счет своей формы сечения.

Литература:

1.                  Писаренко Г. С. Справочник по сопротивлению материалов / Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев // 2-е изд., перераб. и доп. — Киев, 1988. — 736 с.

Основные термины (генерируются автоматически): THORN, момент инерции, момент сопротивления, эллиптический профиль, ось Х, профиль, эллиптический трубчатый профиль, внешний габарит, радиус инерции, замена.


Похожие статьи

Методы усовершенствования конструкций | Статья в журнале...

Эллиптическая галтель характеризуется равномерным напряжением вдоль своих границ.

Внутренняя выточка может иметь или круговую, или эллиптическую форму.

3. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Гарькин И. Н. Экстремальное повышение моментов инерции рельсов при...

Анализ и разработка измерительной установки для определения...

Момент инерции колеса (вместе с осью и валом) вычисляется по формуле

Как известно момент вращения двигателя складывается из двух моментов, момента статического сопротивления и динамического момента

Разделение фасонных профилей методом сдвига

В качестве критерия оценки качества поверхности разделения выступает осевой зазор , который в значительной мере определяет угол величину дефектов в поверхности разделения [2]. Рассмотрим схему отрезки фасонного П-образного профиля с поперечным сечением...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Принцип действия основывается на свойстве полупроводников [1, 2] менять своё сопротивление в зависимости от внешних факторов.

Используемый концентратор параболоидного типа имеет специальный профиль, обеспечивающий равномерную засветку...

Анализ условий устойчивости стационарного движения редуктора

Здесь введены следующие обозначения: J1,J2, J — соответственно моменты инерции барабана, диска и промежуточного колеса; р- расстояние от оси второго диска до точки контакта; с1,с2 — жесткости пружин; mгр — масса груза.

Определение взаимосвязи сносов реакций опорной поверхности...

При движении колеса, в зависимости от величины и знака момента, действующего

Петрушов, В. А. Автомобили и автопоезда: Новые технологии исследования сопротивлений качения и

Анализ фрактальной размерности профиля шероховатости выглаженной поверхности.

Термины фиксация и стабилизация с позиций биомеханического...

С позиций механики (сопротивления материалов), корпус протеза представляет собой составную балку, включающую

Остальные параметры, в первую очередь относящиеся к корпусу протеза: E — модуль упругости материала балки; J — момент инерции балки; b...

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента...

В основу теории сопротивления железобетона заложены известные закономерности

Рис. 1. Сечение, нормальное к продольной оси элемента: а — при дискретизации на полоски с

В случае действия изгибающего момента в одной из плоскостей симметрии рассчитываемого...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Методы усовершенствования конструкций | Статья в журнале...

Эллиптическая галтель характеризуется равномерным напряжением вдоль своих границ.

Внутренняя выточка может иметь или круговую, или эллиптическую форму.

3. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Гарькин И. Н. Экстремальное повышение моментов инерции рельсов при...

Анализ и разработка измерительной установки для определения...

Момент инерции колеса (вместе с осью и валом) вычисляется по формуле

Как известно момент вращения двигателя складывается из двух моментов, момента статического сопротивления и динамического момента

Разделение фасонных профилей методом сдвига

В качестве критерия оценки качества поверхности разделения выступает осевой зазор , который в значительной мере определяет угол величину дефектов в поверхности разделения [2]. Рассмотрим схему отрезки фасонного П-образного профиля с поперечным сечением...

Разработка трекера для солнечных модулей | Статья в журнале...

Принцип действия основывается на свойстве полупроводников [1, 2] менять своё сопротивление в зависимости от внешних факторов.

Используемый концентратор параболоидного типа имеет специальный профиль, обеспечивающий равномерную засветку...

Анализ условий устойчивости стационарного движения редуктора

Здесь введены следующие обозначения: J1,J2, J — соответственно моменты инерции барабана, диска и промежуточного колеса; р- расстояние от оси второго диска до точки контакта; с1,с2 — жесткости пружин; mгр — масса груза.

Определение взаимосвязи сносов реакций опорной поверхности...

При движении колеса, в зависимости от величины и знака момента, действующего

Петрушов, В. А. Автомобили и автопоезда: Новые технологии исследования сопротивлений качения и

Анализ фрактальной размерности профиля шероховатости выглаженной поверхности.

Термины фиксация и стабилизация с позиций биомеханического...

С позиций механики (сопротивления материалов), корпус протеза представляет собой составную балку, включающую

Остальные параметры, в первую очередь относящиеся к корпусу протеза: E — модуль упругости материала балки; J — момент инерции балки; b...

О дискретизации нормального сечения железобетонного элемента...

В основу теории сопротивления железобетона заложены известные закономерности

Рис. 1. Сечение, нормальное к продольной оси элемента: а — при дискретизации на полоски с

В случае действия изгибающего момента в одной из плоскостей симметрии рассчитываемого...

Задать вопрос