Выбор материала подкрановой балки производится в зависимости от расчетной температуры эксплуатации и в соответствии с указаниями СНиП по применению сталей для стальных конструкций.

Для изготовления двутавровой балки выбираем сталь 09Г2С по ГОСТ 19282-73. Сталь 09Г2С конструкционная низколегированная для сварных конструкций.

Таблица 1. Химический состав стали 09Г2С по ГОСТ 19282-73

Таблица 2. Механические свойства стали 09Г2С по ГОСТ 19282-73

2. Определение расчетных нагрузок и построение линий влияния реакций опор, изгибающих моментов и поперечных сил

Так как на балке имеется подвижный груз, то для определения расчетных нагрузок производится построение линий влияния реакций опор, изгибающих моментов и поперечных сил в характерных сечениях балки.

Линии влияния реакций опор изгибающих моментов

Линии влияния реакций опор поперечных сил

Определяем опорные реакции:

кН.

3. Определение размеров поперечного сечения балки

мм;

Принимаем высоту стенки 1338 мм.

Расчет общей устойчивости балки производится в следующей последовательности.

Определяется коэффициент уменьшения допускаемых напряжений в балках с учетом обеспечения их устойчивости - , по формуле:

где x J и y J - моменты инерции относительно осей X и Y;

h - высота балки;

- пролет балки или расстояние между связями, препятствующими

перемещениям в горизонтальной плоскости, принимаем 6 м.;

Ш - коэффициент, определяемый по графику, в зависимости от

б, определяемого по формуле:

Момент инерции относительно оси Х:

Момент инерции относительно оси У:

По графику находим Ш=1,74 умножаем на отношение 210/R, где R - расчетное сопротивление стали.

Напряжения в изгибаемой балке проверяют с учетом требований обеспечения общей устойчивости, в соответствии с формулой:

МПа;

6. Проверка местной устойчивости элементов балки

Местная устойчивость сжатых поясов балок обеспечивается следующим условием:

Устойчивость вертикального листа стенки, в балках из низкоуглеродистой стали, при наличии на ней сосредоточенных перемещающихся нагрузок, обеспечивается соблюдением следующего условия:

где - предел текучести материала балки, МПа,

Если последнее условие не выполняется, то необходима установка вертикальных ребер жесткости.

Ширину ребра, выраженную в миллиметрах, принимают равной:

а толщину:

Критерием для определения расстояния а, между вертикальными ребрами жесткости, является безразмерный параметр D. Для подкрановых балок данный параметр определяется по формуле:

где -напряжение под сосредоточенной силой на верхней кромки стенки, определяющееся по формуле:

z - расчетная длина распределения сосредоточенного груза в вертикальном листе:

-нормальные напряжения на верхней кромке вертикального листа в месте контакта полки и стенки балки, определяется из выражения:

- среднее касательное напряжение в стенке, определяющееся по формуле:

- условная (критическая) величина нормального напряжения на врхней кромке вертикального листа:

МПа;

- условные (критические) нормальные местные напряжения под сосредоточенной силой, от силы Р, на верхней кромке вертикального листа (стенки), определяются по формуле:

К1-коэффициент определяемый по графику.

Условные (критические) касательные напряжения на вертикальной стенки балки определяются по формуле:

Горизонтальные ребра жесткости устанавливаются в том случае, если условная гибкость стенки Ку больше критической:

Так как условная гибкость стенки больше критической, то в данном случае необходима установка горизонтальных ребер жесткости.

Ребра устанавливаются в сжатой зоне стенки на расстоянии С=0,2*h=0,27 м от верхней поверхности пояса. Размеры сечения ребра выбираются так же, как для вертикальных ребер:

Торцевые поверхности опорных ребер проверяют на смятие. Проверка проводится в соответствии с выражением:

а толщину:

Торцевые поверхности опорных ребер проверяют на смятие, условно считая, что через ребра передается половина опорной реакции. Проверка проводится в соответствии с выражением.

-допускаемое напряжение при смятии, определяется по формуле:

7. Конструирование и расчет соединений балки

;

где Jх - момент инерции сечения балки в месте расположения сварного шва;

Mх и Q - изгибающий момент и поперечная нагрузка в этом сечении;

y - координата сечения, в которой определяются напряжения;

- толщина в месте отсечения;

Катет поясных швов балки выбирается наибольшим из двух, получнных по металлу шва в зоне сплавления:

где Кш, Ксп - катет поясного шва, рассчитанный по металлу шва и зоне сплавления соответственно;

- коэффициенты расчетной толщины шва;

- расчетные сопротивления;

Q - максимальная поперечная нагрузка в сечениях балки;

P - величина сосредоточенной нагрузки;

n - коэффициент, принимается равным;

z - условная длина распределения давления сосредоточенного груза, определяемая по формуле:

Расчетные сопротивления:

Катеты поясных швов:

Швы приваривающие ребра жесткости, как правило, расчетом на прочность не проверяются. Они выполняются угловыми, с катетом К=(0,3-0,6)

8. Конструирование и расчет опорных плит балок

Опорные части балок служат для передачи опорной нагрузки на фундамент. Чтобы обеспечить шарнирность опирания, они конструируются в форме выпуклых плит.

Основные размеры выпуклой плиты назначаются в следующих пределах:

r=1 м;

Принимаем

где Мпл-изгибающий момент по оси плиты, определяемый по формуле

Принимаем

Каждая опора снабжена двумя штырями

Размер прорези определяется по следующей формуле:

Принимаем С=20 мм.

где - усредненные напряжения в поясе балки на участке между опорами, определяющиеся по формуле

l - длина балки между опорами;

б - коэффициент линейного расширения для материала балки ()

ДT - максимальное изменение температуры, при которой эксплуатируется балка (нижний предел задан проектом, а верхний равен +25 ?С); =10 мм - добавка к длине овального отверстия.

Размещено на Allbest.ru