Определение места изменения сечения

 

Предельный изгибающий момент для измененного сечения в месте стыкового шва:

,

где - расчетное сопротивление сварного стыкового шва сжатию, растяжению, изгибу по пределу текучести.

Используем полуавтоматическую сварку и физические методы контроля качества шва, тогда = =2450 кг/см² (см. табл. 3[1]).

При отсутствии физических методов контроля качества шва = .

По эпюре изгибающих моментов (см. рис. 7) определяем, что сечения с изгибающим моментом равным 160 т*м, находятся в “I” и “IV” отсеках (за отсек принимается участок балки между сосредоточенными силами).

Найдем положение этих сечений относительно опор А и В (Xлев и X пр). Уравнение изгибающего момента для IIотсека:

м

Аналогично находится величина X пр (см. рис. 7). В нашем случае, при симметричной нагрузке на балку Xлев = X пр =1,65 м.

Убедимся, что эти сечения отстоят от ближайших ребер (границ отсеков) не меньше чем на 10t_w:

1,65=165 см>10*0,9=9 см.

Проверки принятых сечений

 

По первой группе предельных состояний

1. Проверка прочности основного сечения по нормальным напряжениям в месте действия максимального момента (рис. 10,а):

Рис. 10. Эпюры напряжений в сечениях балки:

а – нормальные напряжения в середине пролета; б – касательные на опоре; в – нормальные и касательные в месте изменения сечения

 

2. Проверка прочности измененного сечения по касательным напряжениям на опоре (рис. 10,б):

Проверка прочности измененного сечения по приведенным напряжениям в месте изменения сечения (рис. 10,в) согласно п. 5.14 [1]:

Здесь и определяются соответственно по М и Q в месте изменения сечения.

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

Коэффициент 1,15 учитывает развитие пластических деформаций:

3. Проверка общей устойчивости балки.

Проверяем условие (37) пункта 5.16 [1] для участка главной балки между балками настила:

, где

(см. рис. 10),

расчетное сопротивление для материала пояса.

 

,

12,5 <15,8.

По второй группе предельных состояний по деформативности при нормальных условиях эксплуатации

(0,9 – коэффициент, учитывающий уменьшение жесткости балки вследствие перемены сечения).

Проверки местной устойчивости

Проверка местной устойчивости.

 

По пункту 7.24 [1] местная устойчивость обеспечена, если:

где - величина неокаймленного свеса/

В нашем случае:

устойчивость пояса обеспечена.

 

Проверка местной устойчивости стенки.

Расстановка ребер жесткости (см. пункт 7.10 [1]). Предусматриваем парные поперечные (вертикальные) ребра в местах опирания балок настила и на опорах (см. рис. 11).

Рис. 11. Схема расстановки ребер жесткости по длине балки

 

При этом расстояния

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

"a"между ними не должны превышать 2h_ef при
и 2,5h_ef при

В нашем случае при a=125 см < 2h_ef =2*115=230 см.

Определение размеров промежуточных ребер (см. пункт 7.10 [1]).

Требуемая ширина: (см. рис. 12).

Принимаем

Требуемая толщина ребра:

 

Тогда

Рис. 12

При сопряжении в одном уровне минимальные размеры ребра:

Принимаем

Проверка местной устойчивости стенки (см. пункты 7.1,7.4, 7.6 [1]). Проверка местной устойчивости требуется при и выполняется по формуле:

По таблице 6 [1]

,

где Q - среднее значение поперечной силы на расчетной длине отсека . При расчетная длина (в пределах наиболее напряженного отсека), при .

В случае, когда балка меняет сечение в пределах проверяемого отсека максимальное нормальное сжимающее напряжение в стенке: (или ), где M - средняя величина момента в пределах расчетной длины отсека. В случае, когда балка меняет сечение в пределах для упрощения расчета и в запас, можно считать, что , где М - момент в месте изменения сечения.

Критические напряжения и определяются в соответствии с п. 7.4 [1].

Проверка устойчивости в I-ом отсеке

Так как в нашем примере сечение балки в отсеке I постоянно ( ), то M и Q должны быть вычислены на расстоянии

(см. рис. 6).

Вы

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

числим критические напряжения для I отсека по формуле 75[1]:

где - принимается по таблице 21 [1] и меняется от 30 до 35,5.

Для упрощения расчета и в запас можно принять .

)

Здесь - отношение большей стороны отсека к меньшей, в данном случае:

Здесь d - меньшая из сторон отсека (в данном случае d=115 см)

Проверяем устойчивость по формуле 74[1]:

Местная устойчивость стенки в I-м отсеке обеспечена.

 

Проверка устойчивости в II-ом отсеке

В нашем случае во II-м отсеке балка меняет сечение. В месте изменения сечения максимальное нормальное напряжение в стенке (рис. 13):

(см. рис. 6).

(см. п. 5.8.1).

Среднее касательное напряжение

(см. пункт 5.8.1).

рис. 13

Так как рассчитываемый отсек имеет те же размеры, что и отсек I, считаем, что критические напряжения имеют те же значения.

Тогда:

Местная устойчивость стенки в II-

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

м отсеке обеспечена.

 

Проверка устойчивости в III-м отсеке.

 

Устойчивость в этом отсеке обеспечена, так как значение будет близким к во II-м отсеке, а величина будет меньше.

Устойчивость стенки в крайних отсеках справа следует проверять при несимметричном загружении главной балки.

 

Расчет поясных швов

 

Расчет производится согласно пункту 11.16 [1] по формулам:

1) по металлу шва (сечение 1-1 рис. 14).

2) по границе сплавления (сечение 2-2 рис.14).

 

В нашем случае по пункту 12.8[1] катет шва

;

по табл. 38[1]

Принимаем минимальное возможное значение .

Рис. 14. Расчетные сечения

Поясных швов

По табл. 38[1] для автоматической сварки в "лодочку" и при диаметре проволоки d=1,4-2 мм и для катета шва коэффициенты учитывающие форму поперечного сечения шва, составляют

В соответствии с пунктом 11.2 [1] коэффициенты условий работы шва

.

Принимаем материалы для сварки по табл. 55 [1] для района II 5 2-ой группы конструкций стали ВСт3пс – флюс АН-348-А (по ГОСТ 9087-81) и сварочную проволоку СВ-08А (по ГОСТ 2246-70*).

По табл.3 [1] расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва:

где нормативное сопротивление шва по временному сопротивлению принимается по табл. 4 [1], а коэффициент надежности по материалу шва определяется по табл. 3 [1] (примечание 3).

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления (по табл. 3 [1]) где временное сопротивление

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2013/3-П-3/КП1-КМД

стали принимается по табл. 51 [1] для менее толстого листа, так как его прочность меньше.В соответствии с пунктом 11.2 [1] проверим условие:

(*) ;

Условие (*) выполняется, следовательно материалы для сварки выбраны правильно. Проверим прочность по металлу шва:

, где сдвигающее усилие на единицу длины:

.

Таким образом, прочность по металлу шва обеспечена.

Учитывая выполнение условия (*) и положительный результат проверки прочности по металлу шва, можно сделать вывод, что при расчет прочности по металлу границы сплавления даст заведомо положительный результат.

 

Расчет опорных ребер

5.11.1. Конструкция ребер на опорах "А" и "Б".

 

Сечения опорных ребер представлены на рис. 15.

Рис. 15. Расчетные сечения опорных ребер