Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъемностью до 50 т

lef = b + 2tf, (10)

где tf толщина верхнего пояса балки, если нижняя балка сварная (рис. 5, а), или расстояние от наружной грани полки до начала внутреннего закругления стенки, если нижняя балка прокатная (рис. 5, б).

7.2.2. Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоскости стенки, следует выполнять по формуле

(11)

где Wc следует определять для сжатого пояса;

b коэффициент, определяемый по СНиП.

При определении значения b за расчетную длину балки lef следует принимать расстояние между точками закреплений сжатого пояса от поперечных смещений (узлами продольных или поперечных связей, точками крепления жесткого настила); при отсутствии связей lef = l (где l пролет балки) за расчетную длину консоли следует принимать: lef = l при отсутствии закрепления сжатого пояса на конце консоли в горизонтальной плоскости (здесь l длина консоли); расстояние между точками закреплений сжатого пояса в горизонтальной плоскости при закреплении пояса на конце и по длине консоли.

7.2.3*. Устойчивость балок не требуется проверять:

а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плиты железобетонные из тяжелого, легкого и ячеистого бетона, плоский и профилированный металлический настил, волнистую сталь и т. п.);

б) при отношении расчетной длины балки lef к ширине сжатого пояса b, не превышающем значений, определяемых по формулам табл. 7* для балок симметричного двутаврового сечения и с более развитым сжатым поясом, для которых ширина растянутого пояса составляет не менее 0,75 ширины сжатого пояса.

Таблица 7*

Закрепление сжатого пояса в горизонтальной плоскости должно быть рассчитано на фактическую или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу следует определять:

при закреплении в отдельных точках в которой следует определять при гибкости = lef/i (здесь i радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N следует вычислять по формуле

N = (Af + 0,25AW)Ry; (14, а)

при непрерывном закреплении по формуле

qfic = 3Qfic/l, (14, б)

где qfic условная поперечная сила на единицу длины пояса балки;

Qfic условная поперечная сила, в которой следует принимать = 1, а N определять по формуле (14,а).

7.2.4. Расчет на прочность элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, следует выполнять по формуле

(15)

где x и y координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей.

При выполнении требований п. 7.2.3*., а проверка устойчивости балок, изгибаемых в двух плоскостях, не требуется.

7.2.5. В балках, рассчитываемых с учетом развития пластических деформаций, стенки следует укреплять поперечными ребрами жесткости согласно требованиям пп. 7.3.10., 7.3.12. и 7.3.13., в том числе в местах приложения сосредоточенной нагрузки.

7.3. Проверка устойчивости стенок и поясных листов изгибаемых и сжатых элементов

Стенки балок

7.3.1. Стенки балок для обеспечения их устойчивости следует укреплять:

поперечными основными ребрами, поставленными на всю высоту стенки;

поперечными основными и продольными ребрами;

поперечными основными и промежуточными короткими ребрами и продольным ребром (при этом промежуточные короткие ребра следует располагать между сжатым поясом и продольным ребром).

Прямоугольные отсеки стенки (пластинки), заключенные между поясами и соседними поперечными основными ребрами жесткости, следует рассчитывать на устойчивость. При этом расчетными размерами проверяемой пластинки являются:

a расстояние между осями поперечных основных ребер;

hef расчетная высота стенки (рис. 1), равная в сварных балках полной высоте стенки, в балках с поясными соединениями на высокопрочных болтах расстоянию между ближайшими к оси балки краями поясных уголков, в балках, составленных из прокатных профилей, расстоянию между началами внутренних закруглений, в гнутых профилях (рис. 11) расстоянию между краями выкружек;

t толщина стенки.

Рис. 1. Расчетная высота стенки составной балки

а сварной из листов; б на высокопрочных болтах; в сварной с таврами

7.3.2*. Расчет на устойчивость стенок балок следует выполнять с учетом всех компонентов напряженного состояния (, и loc).

Напряжение , и loc следует вычислять в предположении упругой работы материала по сечению брутто без учета коэффициента b.

Сжимающее напряжение у расчетной границы стенки, принимаемое со знаком "плюс", и среднее касательное напряжение следует вычислять по формулам:

; (16)

, (17)

где h полная высота стенки;

M и Q средние значения соответственно момента и поперечной силы в пределах отсека; если длина отсека больше его расчетной высоты, то M и Q следует вычислять для более напряженного участка с длиной, равной высоте отсека; если в пределах отсека момент или поперечная сила меняют знак, то их средние значения следует вычислять на участке отсека с одним знаком.

Местное напряжение loc в стенке под сосредоточенной нагрузкой следует определять согласно требованиям (при f1 = 1,1) СНиП.

В отсеках, где сосредоточенная нагрузка приложена к растянутому поясу, одновременно должны быть учтены только два компонента напряженного состояния: и или loc и .

Односторонние поясные швы следует применять в балках, в которых при проверке устойчивости стенок значения левой части формулы (18) не превышают 0,9c при w 3,8 и c при w 3,8.

7.3.3*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости, при отсутствии местного напряжения (loc = 0) и условной гибкости стенки w 6 следует выполнять по формуле

, (18)

где c коэффициент, принимаемый по СНиП;

; (19)

. (20)

В формуле (19) коэффициент ccr следует принимать:

для сварных балок по табл. 8 в зависимости от значения коэффициента :

Таблица 8

, (21)

где bf и tf соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки;

коэффициент принимаемый по табл. 9;

для балок на высокопрочных болтах ccr = 35,2.

Таблица 9

В формуле (20)

,

где d меньшая из сторон пластинки (hef или a);

отношение большей стороны пластинки к меньшей.

7.3.4. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения с учетом развития пластических деформаций при отсутствии местного напряжения (loc = 0) и при 0,9Rs, Af /Aw 0,25, 2,2 6 следует выполнять по формуле

M Rych2eft(Af /Aw + ), (22)

где = 0,24 0,15(/Rs)2 8,5 ( 2,2)2;

здесь c следует принимать по СНиП, а определять по формуле (17).

7.3.5*. Расчет на устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис. 3), при наличии местного напряжения (loc 0) следует выполнять по формуле

, (23)

где c следует принимать по СНиП;

; loc; определять согласно требованиям п. 7.3.2*;

cr определять по формуле (20).

Значения cr и loc,cr в формуле (23) следует определять:

а) при a/hef 0,8

cr по формуле (19);

, (24)

где c1 коэффициент, принимаемый для сварных балок по табл. 10 в зависимости от отношения a/hef и значения вычисляемого по формуле (21), а для балок на высокопрочных болтах по табл. 10,а;

.

Рис. 3. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1)

а сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б то же, к растянутому поясу

Если нагружен растянутый пояс, то при расчете стенки с учетом только loc и при определении коэффициента по формуле (21) за bf и tf следует принимать соответственно ширину и толщину нагруженного растянутого пояса;

б) при a/hef 0,8 и отношении loc больше значений, указанных в табл. 11,

cr по формуле

, (25)

где c2 коэффициент, определяемый по табл. 12;

loc,cr по формуле (24), в которой при a/hef 2 следует принимать a = 2hef;

в) при a/hef 0,8 и отношении loc,cr/ не более значений, указанных в табл. 11:

cr по формуле (19);

loc,cr по формуле (24), но с подстановкой 0,5а вместо а при вычислении в формуле (24) и в табл. 10.

Во всех случаях cr следует вычислять по действительным размерам отсека.

Таблица 10

Таблица 10,а

Таблица 11

Таблица 12

7.3.6. В стенке балки симметричного сечения, укрепленной кроме поперечных основных ребер одним продольным ребром жесткости, расположенным на расстоянии h1 от расчетной (сжатой) границы отсека (рис. 4), обе пластинки, на которые это ребро разделяет отсек, следует рассчитывать отдельно:

Рис. 4. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами и продольным ребром жесткости

а сосредоточенная нагрузка F приложена к сжатому поясу; б то же к растянутому; 1 поперечное основание ребро жесткости; 2 продольное ребро жесткости; 3 пластинка у сжатого пояса; 4 пластинка у растянутого пояса

а) пластинку 3, расположенную между сжатым поясом и продольным ребром по формуле

cr1 locloc,cr1 cr12 c, (26)

где с следует принимать по табл. 6* настоящих норм, а , loc и определять согласно требованиям п. 7.2*.

Значения cr1 и loc,cr1 следует определять по формулам:

при loc = 0

, (27)

где ;

при loc и = a/h1 2

; (28)

loc,cr = (1,24 + 0,476), (29)

где

. (30)

Если a/h1 2, то при вычислении cr1 и loc,cr1 следует принимать a = 2h1; cr1 необходимо определять по формуле (20) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

б) пластинку 4, расположенную между продольным ребром и растянутым поясом, по формуле

, (31)

где ; (32)

loc,cr2 следует определять по формуле (24) и табл. 10 при = 0,8, заменяя значение отношения a/hef значением а/(hef h1);

cr2 следует определять по формуле (20) с подстановкой в нее размеров проверяемой пластинки;

loc loc при приложении нагрузки к сжатому поясу (рис. 4,а);

loc loc при приложении нагрузки к растянутому поясу (рис. 4,б).

Коэффициент c следует определять по СНиП.

7.3.7. При укреплении пластинки 3 дополнительными короткими поперечными ребрами их следует доводить до продольного ребра (рис. 5).

Рис. 5. Схема балки, укрепленной поперечными основными ребрами жесткости (1), продольным ребром жесткости (2), разделяющим отсек стенки на пластинку (3) у сжатого пояса и пластинку (4) у растянутого пояса, а также короткими ребрами жесткости (5)

В этом случае расчет пластинки 3 следует выполнять по формулам (26) (30), в которых величину а следует заменять величиной а1, где а1 расстояние между осями соседних коротких ребер (рис. 5); расчет пластинки 4 следует выполнять согласно требованиям п. 7.3.6, б.

7.3.8. Расчет на устойчивость стенок балок асимметричного сечения (с более развитым сжатым поясом) следует выполнять по формулам пп. 7.3.3*, 7.3.5*7.3.7 с учетом следующих изменений:

для стенок, укрепленных только поперечными ребрами жесткости, в формулах (19) и (25) и табл. 12 значение hef следует принимать равным удвоенному расстоянию от нейтральной оси до расчетной (сжатой) границы отсека. При a/hef 0,8 и loc следует выполнять оба расчета, указанные в пп. 7.3.5*, б и 7.3.5*, в, независимо от значения loc/;

для стенок, укрепленных поперечными ребрами и одним продольным ребром, расположенным в сжатой зоне:

а) в формулы (27), (28) и (31) вместо h1/hef следует подставлять ;

б) в формулу (32) вместо (0,5 h1/hef) следует подставлять .

Здесь ,

где t краевое растягивающее напряжение (со знаком "минус") у расчетной границы отсека.

7.3.9. Стенки балок следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значения условной гибкости стенки балки превышают 3,2 при отсутствии подвижной нагрузки и 2,2 при наличии подвижной нагрузки на поясе балки.

Расстояние между основными поперечными ребрами не должно превышать 2hef при 3,2 и 2,5hef при 3,2.

Допускается превышать указанные выше расстояния между ребрами до значения 3hef при условии, что стенка балки удовлетворяет проверкам по пп. 7.3.3*, 7.3.5*7.3.8 и общая устойчивость балки обеспечена выполнением требований п. 7.2.3*, а или 7.2.3*, б, причем значения lef/b для сжатого пояса не должны превышать значений, определяемых по формулам табл. 7* для нагрузки, приложенной к верхнему поясу.

В местах приложения больших неподвижных сосредоточенных грузов и на опорах следует устанавливать поперечные ребра.

В стенке, укрепленной только поперечными ребрами, ширина их выступающей части bh должна быть для парного симметричного ребра не менее hef /30 + 40 мм, для одностороннего ребра не менее hef /24 + 50 мм; толщина ребра ts должна быть не менее .

Стенки балок допускается укреплять односторонними поперечными ребрами жесткости из одиночных уголков, привариваемых к стенке пером. Момент инерции такого ребра, вычисляемый относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки, должен быть не меньше, чем для парного симметричного ребра.

7.3.10. При укреплении стенки одним продольным ребром необходимые моменты инерции Js сечений ребер жесткости следует определять:

для поперечных ребер по формуле

Js = 3heft3; (33)

для продольного ребра по формулам табл. 13 с учетом его предельных значений.

Таблица 13

При расположении продольного и поперечных ребер с одной стороны стенки моменты инерции сечений каждого из них вычисляются относительно оси, совпадающей с ближайшей к ребру гранью стенки.

Минимальные размеры выступающей части поперечных и продольных ребер жесткости следует принимать согласно требования п. 7.3.9.

7.3.11. Участок стенки балки составного сечения над опорой при укреплении его ребрами жесткости следует рассчитывать на продольный изгиб из плоскости как стойку, нагруженную опорной реакцией. В расчетное сечение этой стойки следует включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.

Нижние торцы опорных ребер (рис. 15) должны быть остроганы либо плотно пригнаны или приварены к нижнему поясу балки. Напряжения в этих сечениях при действии опорной реакции не должны превышать: в первом случае (рис. 15, а) расчетного сопротивления прокатной стали смятию Rp при а 1,5t и сжатию Ry при а 1,5t; во втором случае (рис. 15, б) смятию Rp.

В случае приварки опорного ребра к нижнему поясу балки сварные швы должны быть рассчитаны на воздействие опорной реакции.

7.3.12. Одностороннее ребро жесткости, расположенное в месте приложения к верхнему поясу сосредоточенной нагрузки, следует рассчитывать как стойку, сжатую с эксцентриситетом, равным расстоянию от срединной плоскости стенки до центра тяжести расчетного сечения стойки. В расчетное сечение этой стойки необходимо включать сечение ребра жесткости и полосы стенки шириной с каждой стороны ребра. Расчетную длину стойки следует принимать равной высоте стенки.

Поясные листы (полки) центрально-, внецентренно-сжатых, сжато-изгибаемых и изгибаемых элементов

7.4.1*. Расчетную ширину свеса поясных листов (полок) bef следует принимать равной расстоянию: в сварных элементах от грани стенки (при односторонних швах от грани стенки со стороны шва) до края поясного листа (полки); в прокатных профилях от начала внутреннего закругления до края полки; в гнутых профилях (рис. 11) от края выкружки стенки до края поясного листа (полки).

7.4.1*. В центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементах с условной гибкостью от 0,8 до 4 отношение расчетной ширины свеса поясного листа (полки) bef к толщине i следует принимать не более значений, определяемых по формулам табл. 14*.

Таблица 14*

При значениях 0,8 или 4 в формулах табл. 14* следует принимать соответственно = 0,8 или = 4.

7.24. В изгибаемых элементах отношение ширины свеса сжатого пояса bef к толщине i следует принимать не более значений, определяемых по табл. 15.

Таблица 15

7.4.4. Высота окаймляющего ребра полки aef, измеряемая от ее оси, должна быть не менее 0,3bef в элементах, не усиленных планками (рис. 11) и 0,2bef в элементах, усиленных планками, при этом толщина ребра должна быть не менее 2aef.

7.4.5*. При назначении сечений центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов по предельной гибкости, а изгибаемых элементов по предельным прогибам, а также при соответствующем обосновании расчетом наибольшие значения отношения расчетной ширины свеса к толщине bef /t следует умножать на коэффициент, но не более чем на 1,25.

Здесь следует принимать:

для центрально-, внецентренно-сжатых и сжато-изгибаемых элементов: m меньшее из значений e exy c, использованное при проверке устойчивости элемента; = N/A;

для изгибаемых элементов: m = 1; большее из двух значений или .

Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрена подкрановая балка . К балке применён радиационный метод контроля качества сварных швов. Также приведён расчет прочности и устойчивости подкрановой балки. К проекту прилагаются Приложение 1 (форма оформления сертификата) и Приложение 2 (Основные буквенные обозначения величин).

Приложение 1

__________________________

(завод стальных конструкций)

Сертификат №_____ на стальные конструкции

Заказ № --

Заказчик _______________________________________________

_____________________________________________________

Наименование объекта ________________________________

Масса по чертежам КМД ______________________________

3. Дата начала изготовления _____________________________

Дата конца изготовления _______________________________

Организация, выполнившая рабочие чертежи КМ (индекс и № чертежей) ___________________________________________

6. Организация, выполнившая деталировочные чертежи КМД (индекс и № чертежей) ____________________________________________

7. Стальные конструкции изготовлены в соответствии с ___________________________________________________

(Указать нормативный документ)

8. Конструкции изготовлены из сталей марок_______________

Примененные материалы соответствуют требованиям проекта.

9. Для сварки применены:

а) электроды ___________________________________________

б) сварочная проволока__________________________________

в) флюс________________________________________________

г) защитные газы________________________________________

Сварщики испытаны согласно_________________________

_______________________________________________________

11. Сварные швы проверены ______________________________

Протоколы испытаний электросварщиков хранятся на заводе (мастерской).

Приложения: 1. Схемы общих сборок конструкции

2. _________________________________________

3. _________________________________________

Начальник ОТК_________________________

(Подпись)

Город ___________________________

“_____”_____________________19___г.

Приложение 2

Основные буквенные обозначения величин

A площадь сечения брутто;

Abn площадь сечения болта нетто;

Ad площадь сечения раскоса;

Af площадь сечения полки (пояса);

An площадь сечения нетто;

Aw площадь сечения стенки;

Awf площадь сечения по металлу углового шва;

Awz площадь сечения по металлу границы сплавления;

E модуль упругости;

F сила;

G модуль сдвига;

Jb момент инерции сечения ветви;

Jm; Jd моменты инерции сечений пояса и раскоса фермы;

Js момент инерции сечения ребра, планки;

Jsl момент инерции сечения продольного ребра;

Jt момент инерции кручения балки, рельса;

Jx; Jy моменты инерции сечения брутто относительно осей соответственно xx и yy;

Jxn; Jyn то ж, сечение нетто;

M момент, изгибающий момент;

Mx; My моменты относительно осей соответственно хх и уу;

N продольная сила;

Nad дополнительное усилие;

Nbm продольная сила от момента в ветви колонны;

Q поперечная сила, сила сдвига;

Qfic условная поперечная сила для соединительных элементов;

Qs условная поперечная сила, приходящая на систему планок, расположенных в одной плоскости;

Rba расчетное сопротивление растяжению фундаментных болтов;

Rbh расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов;

Rbp расчетное сопротивление смятию болтовых соединений;

Rbs расчетное сопротивление срезу болтов;

Rbt расчетное сопротивление болтов растяжению;

Rbun нормативное сопротивление стали болтов, принимаемое равным временному сопротивлению в по государственным стандартам и техническим условиям на болты;

Rbv расчетное сопротивление растяжению U-образных болтов;

Rcd расчетное сопротивление диаметральному сжатию катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью);

Rdh расчетное сопротивление растяжению высокопрочной проволоки;

Rlp расчетное сопротивление местному смятию в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании;

Rp расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки);

Rs расчетное сопротивление стали сдвигу;

Rth расчетное сопротивление растяжению стали в направлении толщины проката;

Ru расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению;

Run временное сопротивление стали разрыву, принимаемое равным миннимальному значению в по государственным стандартам и техническим условиям;

Rwf расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва;

Rwu расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению, изгибу по временному сопротивлению;

Rwun нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению;

Rws расчетное сопротивление стыковых сварных соединений;

Rwy расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести;

Rwz расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу границы сплавоения;

Ry расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести;

Ryn предел текучести стали, принимаемый равным значению предела текучести т по государственным стандартам и техническим условиям на сталь;

S статический момент сдвигаемой части сечения брутто относительно нейтральной оси;

Wx; Wy моменты сопротивления сечения брутто относительно осей соответственно хх и уу;

Wxn; Wyn моменты сопротивления сечения нетто относительно осей соответственно хх и уу;

b ширина;

bef расчетная ширина;

bf ширина полки (пояса);

bh ширина выступающей части ребра, свеса;

с; сх; су коэффициенты для расчета на прочность с учетом развития пластических деформаций при изгибе относительно осей соответственно хх, уу;

е эксцентриситет силы;

h высота;

hef расчетная высота стенки;

hw высота стенки;

i радиус инерции сечения;

imin наименьший радиус инерции сечения;

ix; iy радиусы инерции сечения относительно осей соответственно хх и уу;

kf катет углового шва;

l длина, пролет;

lc длина стойки, колонны, распорки;

ld длина раскоса;

lef расчетная, условная длина;

lm длина панели пояса фермы или колонны;

ls длина планки;

lw длина сварного шва;

lx; ly расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно хх и уу;

m относительный эксцентриситет (m = eA/Wc);

mef приведенный относительный эксценриситет (mef = m);

r радиус;

t толщина;

tf толщина полки (пояса);

tw толщина стенки;

f и z коэффициенты для расчета углового шва соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления;

b коэффициент условий работы соединения;

с коэффициент условий работы;

n коэффициент надежности по назначению;

m коэффициент надежности по материалу;

u коэффициент надежности в расчетах по временному сопротивлению;

коэффициент влияния формы сечения;

гибкость( = lef /i);

условная гибкость ();

ef приведенная гибкость стержня сквозного сечения;

условная приведенная гибкость стержня сквозного сечения ();

условная гибкость стенки ;

наибольшая условная гибкость стенки;

х; у расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно хх и уу;

коэффициент поперечной деформации стали (Пуассона);

loc местное напряжение;

х; у нормальные напряжения, параллельные осям соответственно хх и уу;

ху касательное напряжение;

(х,у) коэффициент продольного изгиба;

b коэффициент снижения расчетных сопротивлений при изгибно-крутильной форме потери устойчивости балок;

е коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии.

Список литературы

ГОСТ 23121-78 Балки подкрановые стальные для мостовых электрических кранов общего назначения грузоподъёмностью до 50т. Технические условия

СНиП II-23-81 Стальные конструкции

СНиП III-18-75 Металлические конструкции

Страницы: 1, 2