Расчет металлической фермы

   Принимаю  автоматическую сварку при d=3-5, положение шва – в лодочку.

    =1,1

    =1,15

     и  -  расчетные сопротивления сварного соединения угловыми швами по границе сплавления и по материалу шва, принимаемые по  [III, табл.3].

   

=R_wz=0.45R_un [III, табл.3]

   R_un – нормативное сопротивление стали по временному сопротивлению, R_un = 38 кН/см² [III, прил.1, табл.51].

   

= 0,45*38=17,1 кН/см²

   

=R_wf=0.55*R_wun / _wm [III, табл.3]

   R_wun – нормативное сопротивление материала шва.

   Принимаю  автоматическую сварку в углекислом газе сварочной проволокой Cв-08Г2С [III, табл.4].

   R_wun = 50 кН/см² [III, табл.4]

    _wm - коэффициент надежности по материалу шва.

    _wm =1.25 [III, табл.3, примеч.3]

   

=0,55*50/1,25=22 кН/см²

   

=1,15*17,1=19,7 кН/см²

   

=1,1*22=24,2  кН/см²

   Принимаю  ( )_min= =19,7 кН/см²

   k_ш≥

=0,115 см

   Конструктивные  требования, предъявляемые к катету шва:         k_{ш  min}≤ k_ш ≤ k_{ш max}

   k_{ш min} - допустимое нормами минимальное значение катета шва в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов, обеспечивает провар толстого элемента.

   k_{ш min} = 5мм [III, табл.38]

   k_{ш max} =1,2*t_min - максимальное допустимое значение катета шва в зависимости от толщины более тонкого из свариваемых элементов, предотвращает пережог.

   k_{ш max} =1,2*10=12 мм

   Принимаю  катет шва k_ш = k_{ш min} = 5 мм при автоматической угловой двусторонней сварке.

    

7. Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки.

   Устойчивость  стенки балки будет обеспечена при любом напряженном состоянии, если соблюдается неравенство:

   

=≤2,2

   

=3,34 >2,2  =>

   стенку  балки укрепляю парными поперечными  ребрами жесткости. Ребра ставлю на равных расстояниях по всей длине  балки, при этом расстояние между  ними не должно превышать:

   а_max=2*h_ст

   а_max=2*100=200 см

   Ширина  выступающей части парного симметричного  ребра

   b_p≥

   

=90 мм

   b_p≥

=74 мм

   Принимаю  b_p= =90 мм [I, прил.14, табл.5].

   Толщина ребра:                                           t_p≥

   t_p≥

=0,6 см

   Принимаю  t_p=0.6 см=6 мм [I, прил.14, табл.5]. Поперечные ребра жесткости с b_p=90 мм, t_p=6 мм устанавливаю с шагом 200 см.

   Проверка  устойчивости стенки балки после  установки  ребер жесткости не требуется, если при  наличии местных напряжений ( ) соблюдается неравенство:

   

   

3,34 > 2,5 =>

   провожу проверку устойчивости стенки балки  с учетом всех компонентов напряженного состояния ( , ).

   Устойчивость  стенки балки несимметричного сечения  проверяется по формуле:

   

, где

    - коэффициент, принимаемый для  подкрановых балок 0,9

      , - соответственно нормальные, касательные и местные напряжения в рассчитываемом отсеке стенки от внешней нагрузки

    -  критические напряжения  для отсека стенки.

   Краевое сжимающее напряжение из расчетной границы отсека определяется по формуле:

   

, где 

   z₁=0,5*h_ст+t_п-z=0,5*100+1,2-4,1=47,1 см

   t_п=1,2 см

   J_x=203739,45 см⁴.

   М_ср – среднее значение изгибающего момента для наиболее напряженного участка отсека длиной, равной расчетной высоте отсека h_ст, кН*м.

   М_ср =( М₁+ М₂+ М₃)/3, где

   М₁, М₂, М₃ – изгибающие моменты га границах участка отсека шириной, равной высоте стенки балки, и моменты в сечениях под грузами, расположенными в пределах рассчитываемого участка.

   Моменты определяются по линиям влияния для  соответствующих сечений по аналогии с п.3.1. по формуле:

   M_i=

    =0, 95    = 1,1     =0,85     =1,03     k=1,1     F =390 кН

   М₁=0,95*1,1*0,85*1,03*1,1*390*(0,521+0,762+0,237+0,104)=637,41 Кн*м

   М₂=0,95*1,1*0,85*1,03*1,1*390*(0,477+1,087+0,339+0,148)=805 Кн*м

   М₃=0,95*1,1*0,85*1,03*1,1*390*(0,417+0,95+0,475+0,208)=804,61 Кн*м

   М_ср =(637,41+805+804,61)/3=749,01 кН*м

   

= 16,87 кН/см².

   Касательные напряжения определяются по формуле:

   

, где

   Q_ср – среднее значение перерезывающей силы для наиболее напряженного участка отсека длиной, равной расчетной высоте отсека h_ст, кН.

   Q_ср определяется по эпюре перерезывающих сил.

   Q_ср=(Q₁*a₁*

)/а_р,, где

   Q₁ – перерезывающая сила в пределах отсека, вычисленная только от действия подвижной крановой нагрузки, кН.    Q₁ =390 кН

   a₁ – участок эпюры с постоянной ординатой в пределах отсека, a₁ =0,425 м

    =1,02

   а_р – расчетная ширина участка отсека, равная h_ст. а_р = 1 м

   Q_ср=(390*0,425*1,02)/1=169,065 кН =>

   

=1,69 кН/см².

   Форма потери устойчивости стенкой балки, следовательно, и величина критических  напряжений   зависят от соотношения размеров отсека стенки балки.

   При отношении размеров отсека >0,8 ( =200/100=2)  потеря устойчивости стенки балки может произойти как по одной, так и по двум полуволнам, поэтому проверку провожу дважды.

   I случай.   Предполагая, что потеря устойчивости стенки происходит по одной полуволне, нормальные критические напряжения находим по формуле:

   

, где 

    - условная гибкость стенки  балки асимметричного сечения

   h_b =z₁-t_п    - расстояние от нейтральной оси до верхней границы отсека, см

   h_b =47,1-1,2  =45,9 см

   

=3,05

   с₂ – коэффициент, принимаемый по [IV, табл. 2.4].  с₂ =84,7

   

=209,42 кН/см².

   Касательные критические напряжения:

   

, где

   R_ср =12,7 кН/см².

    - отношение большей из сторон  отсека к меньшей (а).

   

=200/100=2

   

- условная гибкость стенки  по размеру меньшей стороны  отсека d.

   

=3,3

   

=14,3 кН/см².

   Критические местные напряжения:

   

, где

   с₁ – коэффициент, принимаемый для сварных балок по [IV, т.2.3]. с₁ =45,6 при =1.

   

= - степень упругого защемления стенки в поясах

    - коэффициент, зависящий от  условий работы сжатого пояса. При крановых рельсах, прикрепленных к поясу болтами =2.

   

= =0,864 

   

-  условная гибкость стенки  по размеру большей стороны  отсека а.

   

=7,0

   

=21,4 кН/см².

   

=0,54 <0,9 =>

   Устойчивость  стенки в 1 случае обеспечена. 

   II  случай. Предполагая, что потеря устойчивости стенки происходит по двум полуволнам, нормальные критические напряжения находим по формуле:

   

, где 

    =3,05

   с_кр – коэффициент, принимаемый по [IV, табл. 2.2].  с_кр =30,45 при =1.

   

=72,9 кН/см².

   Касательные критические напряжения определяются также, как и первом случае => =14,3 кН/см².

   Критические местные напряжения:

   

, где

   с₁ = 20,58 [IV, табл. 2.3]. 

   

 

   

=3,3

   

=38,02 кН/см².

   

=0,54 < 0,9 =>

   Устойчивость  стенки в 2 случае обеспечена. 

8. Расчет  опорного ребра подкрановой  балки.

   Опорные ребра балок обеспечивают устойчивость стенки, воспринимают опорную реакцию и через сварные швы передают ее на стенку балки. В стальных подкрановых балках обычно применяют торцевые опорные ребра. Ширина опорного ребра b_о.р. должна быть не менее:

   b_о.р ≥2b _р +t_ст, где

   b _р – ширина промежуточного ребра жесткости.

   b _р=9 см [лист 11]

   b_о.р ≥2*9+1=19 см

   По  сортаменту [I, прил.14, табл.5] принимаю b_о.р= 200 мм. Площадь поперечного сечения опорного ребра определяю из расчета на смятие торца ребра:

   

А_см = F/R_см.т., где

   F – опорная реакция подкрановой балки, численная равная Q_max, F=939.44 кН

   R_см.т. – расчетное сопротивление на смятие торцевой поверхности, кН/см².

   R_см.т. = R_un/

  [III, табл.1]