Вариантное проектирование балочной клетки рабочей площадки (стр. 5 из 7)
Тогда при a/hef = 2,12 > 0,8 и sloc / s = 0,4 < (sloc /s)u= 0,618 находим scrпо формуле (75) [1] и sloc,cr– формуле (80) [1], но с подстановкой 0,5а вместо а при вычислении
в формуле 80 и в табл. 23 [1] 
,Сcr= 30 по табл. 21 [1]
Для определения sloc,cr предварительно находим c1 по табл.23 [1] при 0,5a/hef = 150/170 =0,88 и d = 0,22 c1 = 18,25
Определяем tcr по формуле (76) [1] при m = 360/170 = 2,12
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 hw x tw =1700x1,3 мм, bf x tf = 500x20 мм;
- поперечная сила на опоре Qmax= 1194 кН;
- опорная реакция балки настила Qfb = 98,12 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 a1= 86 + 1,96 = 87,96 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести верхнего пояса;
a2= 86 – 1,96 = 84,04 см – расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести нижнего пояса;
Статическиймомент полусечения
Определяем расчетные усилия на единицу длины шва:
- погонное сдвигающее усилие
- давление от сосредоточенного груза F = 2Qfb= 2×98,12 = 196,24 кН
где lef- условная длина распределения сосредоточенного груза (см. пример 1) lef=bf,fb + 2tf= 15,5 + 2×2,0 = 19,5 см
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 Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2, нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению Rwun = 410 МПа. Расчетное сопротивление металла границы сплавления для стали С245 при Run = 370 МПа равно
Rwz= 0,45Run= 0,45×370 = 159,75 МПа
Для автоматической сварки bf=1,1; bz = 1,15 (табл. 34 [1]).
По табл. 38 [1] находим, что при толщине более толстого элемента (пояса) из свариваемых 20 мм kf,min = 6мм. Принимаем поясной шов высотой kf= 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 hwxtw=1700x1,3 мм, bfxtf= 300x20 мм;
- опорная реакция балки F = Qmax = 1194 кН;
8.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
Опорные ребра балки выполняем из стали С255 по ГОСТ 27772-88, для которой Ry= 240 МПа, Run = 370 МПа (табл. 51* [1]),Rp= 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 bh = b1f = 30 см. Определяем толщину опорного ребра при bhp = 30 см
Принимаем ребро толщиной 14 мм. Нижний край ребра не должен выступать за грань полки более чем на а=1,5th= 1,5×1,4 =2,1 см. Принимаем а = 20мм.
Рис.8.1. К расчету опорной части балки
8.3 Проверка принятого сечения
Проверяем опорную часть балки на устойчивость.
Площадь таврового сечения с учетом полосы стенки шириной lh (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 = 0,942. 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 сопротивление равно Rwf = 180 МПа = 18 кН/см2, расчетное сопротивление металла границы сплавления для стали С255 при Run = 370 МПа равно Rwz= 0,45Run= 0,45×370 = 166,5 МПа, bf=0,9; bz = 1,05 (табл. 34* [1])
Rwf = 180 МПа > Rwz= 166,5 МПа,
Rwf= 180 Мпа < Rwzbz/bf = 166,5×1,05/0,9 = 194,25 МПа
Выполненные проверки показывают на правильный выбор сварочных материалов и на то, что расчет можно производить только по металлу шва. Определяем требуемую высоту шва при количестве угловых швов nw = 2
По табл.38* [1] при толщине более толстого элемента 20 мм kf,min= 6мм. Принимаем толщину сварного шва 6 мм.
9. РАСЧЕТ УКРУПИТЕЛЬНОГО СТЫКА БАЛКИ
Рассчитать и законструировать монтажный стык на высокопрочных болтах в середине пролета главной балки составного сечения.
Исходные данные:
- размеры пояса bfxtf= 500 x 20 мм, размеры стенки hwxtw = 1700 x13 мм;
- Ix= 1954198,7 см4; Iw = 1,3*1703/12 = 532241,7 см4- момент инерции стенки;
- в середине пролета балки Mx = Mmax = 4477,5 кН×м, Qx= 0.
9.1 Расчетные характеристики материала и коэффициенты
Стык выполняем на высокопрочных болтах диаметром 20 мм из стали 40Х «селект», с Rbun = 1100 МПа (табл.61* [1]). Очистка поверхности газопламенная, при которой коэффициент трения μ=0,42, коэффициент надежности γh = 1,12 (табл. 36* [1]).
9.2 Расчет стыка поясов
Определяем распределение момента между поясами и стенкой
Mf= Mx – Mw = 4477,5 – 1219,48 = 3258,02 кН×м
Усилия в поясных накладках равны
Требуемая площадь накладок на пояс нетто равна
Принимаем двусторонние накладки с наружной стороны 500х12 мм, с внутренней стороны пояса две накладки 210х12 мм.
Предполагая в каждом ряду по 4 болта, найдем площадь накладок с учетом ослабления, диаметр отверстия под болты d= 20 мм – d0= 23 мм.