Расчет подкрановой балки

Условие прочности выполняется.

9.Проверка жесткости балки.

Относительный прогиб

Условие жесткости выполняется.

10.Проверка прочности стенки в сжатой зоне группы режима 7К.

Нормальные напряжения на границе стенки

кН/см² ,

где y = y_t – b_ft = 62.1 – 1.4 = 60.7 см .

Касательные напряжения

кН/см²

Сумма собственных моментов инерции пояса балки и кранового рельса КР – 70

см⁴ ,

где I_R = 1082 см⁴ – момент инерции рельса КР – 70 .

Условная длина распределения давления колеса

= см.

Напряжения в стенке от местного давления колес крана

кН/см²

где γ_f = 1.3 – коэффициент увеличения вертикальной нагрузки на

отдельное колесо крана, принимаемый согласно п.4.8

СНиП 2.01.07 – 85 [1] для группы режима работы кранов 7К.

Местный крутящий момент

кН*см , где е = 15 мм – условный эксцентриситет смещения подкранового рельса с оси

балки ;

Q_t = 0.1F₁ – поперечная расчетная горизонтальная нагрузка, вызываемая

перекосами мостового крана ;

h_R = 120 мм – высота кранового рельса КР – 70 ;

Сумма собственных моментов инерции кручния рельса и верхнего сжатого пояса балки

см⁴ , где I_t =253 cм³ – момент инерции кручения кранового рельса КР – 70.

Напряжения от местного изгиба стенки

кН/см²

Локальные напрядения распорного воздействия от сосредоточенной силы под колесом крана

кН/см² .

Местные касательные напряжения от сосредоточенного усилия

кН/см² .

Местные касательные напряжения от изгиба стенки

кН/см² .

Проверка прочности для сжатой зоны стенки подкрановой балки из стали с пределом текучести до 430 МПа для кранов группы режимов 7К согласно п.13.34 норм [3], выполняется с учетом всех компонент напряженного состояния по формулам (141…144) :

=

= =

= 10.02 кН/см² = 100.2 МПа < β*R_y =1.15*240 = 276 МПа.

9.78 + 0.91 = 10.69 кН/см² = 106.9 МПа < R_y =240 МПа.

3.64 + 0.4 = 4.04 кН/см² = 40.4 МПа < R_y =240 МПа.

0.88+1.1+0.1=2.08 кН/см² =20.8 МПа < R_s = 138.6 МПа.

Прочость стенки в сжатой зоне обеспечена.

11.Проверка местной устойчивости стенки балки .

Условная гибкость стенки

= = 4.27 > 2.5 – требуется проверка стенки на местную устойчивость, здесь h_ef h_w = 125 см.

При 4.27 > 2.2 необходима постановка поперечных ребер жесткости [3].

По условиям технологичности и металлоемкости назначаем расстояние между ребрами жесткости равным а = 2000 мм < 2 h_ef = 2*1250 = 2500 мм .

Определяем сечение ребер жесткости по конструктивным требованиям норм [3]:

· ширина ребра – мм, принимаем b_h = 100 мм ;

· толщина ребра – = = 7 мм, принимаем t_s = 8 мм.

Для проверки местной устойчивости стенки балки выделяем два расчетных отсека : первый – у опоры, где наибольшие касательные напряжения, и второй – в середине балки, где наибольшие нормальные напряжения (рис.1.11).

1.Крайний отсек .

а = 2м > h_ef = h_w = 1.25 м → проверяем сечения расположенные на

расстоянии 0.5h_w =0.5*125 = 62.5 см от края

отсека ;

длину расчетного отсека принимаем а₀ = h_w = =125 см.

Расстояние от опоры до середины расчетного отсека мм.

Опорная реакция – кН

· сечение I – I : кН*м кН

· середина крайнего отсека – при х₁ = 1.375 м : кН*м кН

· сечение II – II : кН

Среднее значение момента и поперечной силы

кН*м

кН.

Нормальные напряжения в опорном отсеке в уровне верхней кромки стенки

кН/см² .

Касательные напряжения в крайнем отсеке

кН/см² .

Критические напряжения при и

вычисляем по формуле (81) СНиП II–23–81* [3]

кН/см² , где С₂ = 62 – таблица 25 СНиП [3].

Касательные критические напряжения по формуле (76) СНиП

кН/см² , где μ = – отношение большей стороны пластины к меньшей, = = – наименьшая из сторон пластинок.

Коэффициент защемления стенки определяем по формуле (77) норм

, где β = 2 – коэффициент по таблице 22 СНиП для неприваренных рельсов.

Критические напряжения от местного давления колеса крана по формуле (80) СНиП II–23–81* при условии

кН/см² , где – с₁ = 34.6 – таблица 23 СНиП – = = .

Проверка местной устойчивости осуществляется по формуле (79) СНиП [3], при наличии местного напряжения :

= = < γ_c = 0.9.

Поскольку балка ассиметричного сечения с отношением и укреплена только поперечными ребрами жесткости, то, согласно п. 7.9. норм [3], устойчивость стенки следует проверять дважды, независимо от отношения .

Для второго случая критическое нормальное напряжение по формуле (75) СНиП

кН/см² , где с_CR = 32 – по таблице 21 СНиП при δ = 1.3 .

Критическое значение местного напряжения по формуле (80) норм [3].

кН/см² , где с₁ = 15 – по таблице 23 норм при и .

Рекомендуемая по п.79 СНиП II–23–81* условная гибкость стенки

= = .

Проверка местной устойчивости стенки для второго случая

= < γ_c = 0.9

Устойчивость стенки обеспечена.

2.Средний отсек .

а = 2м > h_ef = h_w = 1.25 м → проверяем сечения расположенные на

расстоянии 0.5h_w =0.5*125 = 62.5 см от края

отсека ;

длину расчетного отсека принимаем а₀ = h_w = =125 см.

Расстояние от опоры до середины расчетного отсека мм.

· сечение III – III : кН*м кН

· середина крайнего отсека – при х₂ = 5.938 м : кН*м кН

· сечение IV – IV : кН

Среднее значение момента и поперечной силы

кН*м

кН.

Нормальные напряжения в опорном отсеке в уровне верхней кромки стенки

кН/см² .

Касательные напряжения в крайнем отсеке

кН/см² .

Критические напряжения при и

вычисляем по формулам (75) (80) СНиП II–23–81* [3], но с подстановкой 0.5а вместо а при вычислении в формуле (80) и в таблице 23.

кН/см² , где С_CR = 32 – таблица 21 СНиП [3].

Касательные критические напряжения по формуле (76) СНиП

кН/см² , где μ = – отношение большей стороны пластины к меньшей, = = – наименьшая из сторон пластинок.

Коэффициент защемления стенки определяем по формуле (77) норм

, где β = 2 – коэффициент по таблице 22 СНиП для неприваренных рельсов.

Критические напряжения от местного давления колеса крана по формуле (80) СНиП II–23–81* , но с подстановкой 0.5а вместо а при вычислении и в таблице 23.

кН/см² , где – с₁ = 15.2 – таблица 23 СНиП – = = 3.4.

Проверка местной устойчивости осуществляется по формуле (79) СНиП [3], при наличии местного напряжения :

= = < γ_c = 0.9.

Устойчивость стенки обеспечена.

Ребра жесткости размерами b_h * t_s = 100*8 мм привариваются к стенке балки двусторонними швами катетом k_f = 5 мм. Торцы ребер жесткости должны быть плотно пригнаны к верхнему поясу балки; при этом необходимо строгать концы, примыкающие к верхнему поясу. Расстояние между ребрами жесткости и заводским вертикальным стыком стенки должно быть не менее 10*t_w = 10*1 = 10 см [8].

Проверку общей устойчивости подкрановой балки не производим, т.к. её верхний пояс закреплен тормозной конструкцией по всей длине.

12.Расчет поясных швов.

Поясные швы выполняются автоматической сваркой в “лодочку” сварной проволкой Св08ГА диаметром d = 3–5 мм.

Верхние поясные швы подкрановых балок из условия равнопрочности с основным металлом выполняются с проваркой на всю толщину стенки и поэтому по техническим условиям их расчет не требуется [9].

Расчет нижнего поясного шва сводится к определению требуемой высоты шва.

Усилие сдвига, приходящееся на 1м длины нижнего шва по табл.38 СНиП [3].

кН/см²

см³

Требуемый катет нижнего поясного шва по металлу шва

см.

Конструктивно принимаем k_f = 7мм, согласно табл.38 СНиП II–23–81*.

Верхние поясные швы назначаем высотой k_f = 7мм > k_f,min ≥ 0.8*t_w = 0.8*1=0.8мм и выполняем их с полным проваром.

13.Проектирование наружного опорного

ребра балки.

Опорное ребро опирается на колонну строганным торцом, выпущеным на длину, не превышающую 1.5 толщины ребра.

Площадь смятия ребра

см² , где R_p = 370 МПа – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности.

По конструктивным требованиям, исходя из размеров нижнего пояса балки, принимаем ширину ребра b_d = 360 мм.

Требуемая толщина ребра

см.

Конструктивно принимаем сечение опорного ребра b_d * t_d = 360*8 мм.

Условная площадь таврового сечения

47.8 см² .

Момент инерции площади сечения условной стойки без учета (в виду малости) момента инерции стенки

см⁴ .

Радиус инерции

см

Гибкость опорной стойки с расчетной длиной, рвной высоте стенки

Коэффициент продольного изгиба по таблице 72 СНиП [3] – φ_x = 0.974.

Проверка устойчивости условной опорной стойки

кН/см² кН/см² .

Устойчивость опорного ребра обеспечена.

Проверяем прочность сварных угловых швов прикрепления опорного ребра к стенке с помощью ручной сварки (β_z = 1.0), электродами Э46А, катетами швов k_f = 9мм > k_f ^min = 6мм (табл. 38 СНиП) при расчетной длине шва

см.

Напряжение в шве

кН/см² МПа R_wz* γ_wz* γ_c = 166.5 Мпа

Прочность балки обеспечена.