Балочная клетка

• изгибающий  момент  в сечении на границе расчетного участка отсека в точках 1 и 2 (рис. 6.1)

х₁= 170–140 = 30 см,

х₂=170 см,

• среднее значение момента на расчетном участке  отсека

M_x=(M₁+M₂)/2 = (344,8+1754,34)/2 = 1049,57 кН×м;

• поперечную силу в сечениях 1 и 2

• среднюю поперечную силу в пределах расчетного участка  отсека

Q_x=(Q₁+Q₂)/2 = (1124,30+889,34)/2 =1006,82 кН.

     Определяем  компоненты напряженного состояния  по п.7.2 [1] в стенке для уменьшенного сечения 

                                

где I_1x=786697,84 см⁴;

       y = h/2+z = 140/2 +2,01 =72,01 см.

                                      ,

                                      s_loc=6,25 кН/см² (см. пункт 2.4.)

     Определяем  критические значения компонентов  напряженного состояния.

     При отношении a/h_ef = 170/140 =1,21  > 0,8  и s_loc /s = 6,25/9,61=0,650  предельное отношение   (s_loc /s)_u принимается по табл.24 [ 1 ] в зависимости от параметра d и отношения a/h_ef

                  , при b=0,8 по табл.22[1].

     При d= 0,262 и a/h_ef = 1,21:  (s_loc /s)_u=0,267 (см. табл.24 [ 1 ])

     Тогда  при  a/h_ef = 1,21 > 0,8 и s_loc /s = 0,650 > (s_loc /s)_u= 0,267 находим s_cr по формуле (81)[1] и s_loc,cr – формуле (80) [1]

 

,

     с₂ = 45,58  по табл. 25 [1]

     Для определения s_loc,cr предварительно находим c₁ по табл.23 [ 1] при a/h_ef = 170/140 =1,21

 и d = 0,262  c₁ = 22,35

     Определяем t_cr по формуле (76) [1] при m = 200/140 =1,42 

,

              -где R_s=R_y0.58=13,92кН/см².

     Проверку  устойчивости стенки выполняем по формуле (79) [ 1 ]

     Принятая  расстановка ребер  жесткости обеспечивает устойчивость стенки.

                 

     7.  РАСЧЕТ ПОЯСНЫХ  ШВОВ СОСТАВНОЙ  БАЛКИ

     Рассчитать  поясные швы в составной сварной  балке.

     Исходные  данные:

     -    сечение балки на опоре h_w x t_w =1400x12 мм, b_f x t_f = 250x22 мм;

• поперечная сила на опоре Q_max = 1174,6 кН;
• опорная реакция балки настила Q_fb = 69,12 кН. 

 

       Для поясного соединения принимаем двусторонние угловые швы, поскольку не выполняются  требования, предъявляемые к балке  для случая применения односторонних швов, в частности, сжатый пояс не раскреплен сплошным настилом и не во всех местах приложения к поясу сосредоточенных нагрузок (опирание балок настила) установлены ребра жесткости (см. п. 13.26 [1]) Расчет выполняем для наиболее нагруженного участка шва у опоры под балкой настила.

       Определяем  геометрические сечения брутто относительно нейтральной оси 

где A_f1=b_f1t_f1 - n d₀t_f1=  25×2,2 – 2×1,9×2,2 = 46,6 см²- площадь сечения верхнего пояса;

       A_f2=b_f1 t_f1 =  25×2,2 = 55 см²  - площадь сечения нижнего пояса; 

       A_w= 140×1,2=168,0 см²- площадь сечения балки;

      а₁ = a₂ = 140/2 + 2,2 / 2 = 71,1 см.

     a₁= 71,1 + 2,01 = 72,11см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса;

     a₂= 71,1 – 2,01 = 69,01см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса;

Статический момент полусечения 

 

Определяем расчетные  усилия на единицу длины шва:

• погонное сдвигающее усилие

- давление от сосредоточенного груза  F = 2Q_fb = 2×69,12 = 138,2 кН

                                              

где l_ef - условная  длина распределения сосредоточенного груза (см. п. 1.2)

l_ef =b_f,fb + 2t_f = 15,5 + 2× 2,2 = 19,9 см,

где b_f,fb=15,5см-ширина пояса балки настила.

     Поясные угловые швы выполняются автоматической сваркой в положении «в лодочку» сварочной проволокой Св-08А (табл.55[1]). Расчетное сопротивление металла  швов для Св-08А (по табл.56 [ 1 ] равно  R_wf = 180 МПа = 18 кН/см², нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению R_цгт = 410 МПа. Расчетное сопротивление металла границы сплавления  для стали С245 при R_un = 370 МПа равно

     R_wz = 0,45R_un = 0,45×370 = 159,75 МПа

     Для автоматической  сварки b_f=1,1; b_z = 1,15 (табл. 34 [1]).

     По  табл. 38 [1] находим, что при толщине  более толстого элемента (пояса) из свариваемых 22 мм  k_f,min = 6мм. Принимаем поясной шов высотой k_f= 6мм и проверяем его на прочность по формулам (138) и (139)[1].

     

     

Отсюда следует, что необходимая прочность соединения обеспечивается минимально допустимой толщиной шва.

8. РАСЧЕТ  ОПОРНОЙ  ЧАСТИ  БАЛКИ.

 

     Рассчитать  опорную часть главной балки  рабочей площадки.

     Исходные  данные:

     -   сечение балки на опоре h_w x t_w =1400x12 мм, b_f x t_f = 250x22 мм;

• опорная реакция балки F = Q_max = 1174,6 кН.

 

8.1.  Расчетные характеристики  материала и коэффициенты

     Опорные ребра балки выполняем из стали  С255 по ГОСТ 27772-88, для  которой  R_y = 240 МПа,  R_un = 370 МПа (табл. 51* [1]), R_p = 336 МПа, (табл. 52* [1]).

     Опорную часть балки конструируем с торцевым опорным ребром (рис. 6.1). 

8.2. Определяем размеры опорного ребра

     Требуемая площадь опорного ребра равна:

     Ширину  опорного ребра принимаем равной ширине пояса балки на опоре b_h = b_1f = 25 см. Определяем толщину опорного ребра при b_hp = 25 см

  

                            

Рис.8.1. К расчету опорной части балки 

     Принимаем ребро толщиной 16 мм. Нижний край ребра не должен выступать за грань полки более чем на а=1,5t_h = 1,5×1,6 =2,4 см. Принимаем а = 20мм.  

8.3.  Проверка принятого сечения.

     Проверяем опорную часть балки на устойчивость.

     Площадь  таврового сечения с учетом полосы стенки шириной l_h (п.7.12 [1])

 

            равна

     Момент  инерции сечения относительно оси х – х

     Радиус  инерции

     Гибкость  стойки при высоте, равной высоте стенки балки (см. рис. 6.1), равна

     Коэффициент продольного изгиба определяем по табл. 72 [1] j = 0,946.Проверка устойчивости выполняется по формуле

     Проверяем ребро на местную устойчивость в  соответствии с указаниями [1]. п.7.22

     При

,

предельное  отношение свеса ребра к толщине  по табл. 29* [1] равно

     Устойчивость  опорной части балки и опорного ребра обеспечены, поскольку 

. 

8.4. Рассчитываем сварные  швы, необходимые  для крепления  ребра к стенке.

     Принимаем, что швы выполняются полуавтоматической  сваркой в нижнем положении с использованием сварочной проволоки  Св-08А, для которой (по табл.56 [1] расчетное сопро-тивление равно R_wf = 180 МПа = 18 кН/см², расчетное сопротивление металла границы сплавления  для стали С255 при R_un = 370 МПа равно R_wz = 0,45R_un = 0,45×370 = 166,5 МПа, b_f=0,9; b_z = 1,05 (табл. 34* [1])

     R_wf = 180 МПа > R_wz = 166,5 МПа,

     R_wf= 180 Мпа < R_wzb_z/b_f = 166,5×1,05/0,9 = 194,25 МПа