Металлические конструкции одноэтажного производственного здания (стр. 2 из 7)

y_o=1,67 см – расстояние от оси Zo до наружной грани

стенки швеллера

· толщина горизонтального листа тормозной балки 0,6 см

· ширина листа:

; ,

где: 6 см – необходимый зазор между тормозной балкой и стеновыми панелями

3 см – минимальная величина нахлёстки горизонтального листа на пояс

bг.л.=80-0,5*40-6+3=57 см

По [1, Прил.14, табл.5] принимаем bг.л.=55 см.

3. Проверка принятого сечения подкрановой балки по нормальным напряжениям.

Координата центра тяжести сечения подкрановой балки относительно середины высоты стенки:

Момент инерции сечения подкрановой балки относительно оси

Х₁ , проходящей через центр тяжести сечения:

Момент сопротивления для крайних волокон верхнего пояса:

Wxa=1157352/(80+1,6-5,491)=15207 см³

Момент сопротивления для крайних волокон нижнего пояса:

Wxс=1157352/(80+1,6+5,491)=13289 см³

Положение центра тяжести тормозной балки относительно оси Z₁ – Z₁ стенки балки:

,

Момент инерции тормозной балки относительно оси Z – Z:

,

где:

– расстояние от оси Z – Z до правых крайних волокон тормозной балки

y1=40/2+23,06=43,06 см

– расстояние от оси Z – Z до левых крайних волокон тормозной балки

y2=55+40/2+2,0-3-23,06=50,94 cм

Момент сопротивления тормозной балки для точки a:

см³

Момент сопротивления тормозной балки для точки d:

см³

Проверка нормальных напряжений в наиболее напряжённых точках сечения подкрановой и тормозной балок:

σа=290600/15207+8508/2414=22,63 кН/см² <23 кН/см² [1,6%]

σc=290600/13289=21,87кН/см² <23 кН/см² [4,9%]

σd=8508/2041=4,17 кН/см² <23 кН/см²

Проверка выполнена.

4. Проверка прочности стенки балки по касательным напряжениям.

Наибольшие касательные напряжения действуют в фибрах, расположенных по нейтральной оси балки:

,

где Q_max=2065 кН – максимальная перерезывающая сила в опорном сечении

S_nc – статический момент полусечения балки относительно оси Х₁

;

;

Rs – расчетное сопротивление стали на срез (сдвиг) [2 табл.1]

где γm=1,05 – коэффициент надежности по материалу [2 табл.2]

Rs=0,58*24/1,05=13,26 кН/см²

τmax= 549*8706/(115735*1,6)=2,95 кН/см² < 13,26 кН/см²

Проверка выполнена.

5. Проверка стенки балки на местное смятие.

Давление колёс крана через подкрановый рельс и верхний пояс передаётся на стенку балки. Под воздействием этого давления может произойти смятие стенки.

где γf =1,1 – коэффициент для кранов среднего режима работы;

n=1,2 – коэффициент перегрузки для крановой нагрузки;

l_м – условная длина распределения давления колёс крана:

где с=3,25 – коэффициент для сварных балок

J_n – сумма моментов инерции пояса балки и кранового рельса относительно собственных осей:

=1547,4 см⁴ – момент инерции кранового рельса относительно собственной оси [2 прил.14 табл.6]

J_n=40*1,6³/12+1547,4=1561,1 см⁴

σm=1,1*540*1,2/(1,4*33,7)=12,56 кН/см² <23 кН/см²

Проверка выполнена.

6. Расчет поясных швов балки.

Верхние поясные швы в подкрановых балках, непосредственно воспринимающие нагрузки от кранов, должны выполняться с проваром на всю толщину стенки. Такие швы равнопрочны материалу балки и расчётом не проверяются.

Нижние поясные швы воспринимают сдвигающее усилие и их толщина должна быть не менее:

где S_n – статический момент нижнего пояса относительно оси Х₁

Sn=26*1,6*(160/2+1,6/2+5,491)=3589,7 см³

β_ш=1,1; β_с.=1,15 – коэффициенты, учитывающие глубину проплавления шва для автоматической сварки в лодочку [2 табл.53];

, – расчетные сопротивления сварного соединения угловыми швами по границе сплавления и по материалу шва (для сварки в углекислом газе проволокой Св-08Г2С), принимаемые по [1, табл.3];

принимаем min значение кН/см²

kш=549*3589,7/(2*19,7*1157352)=0,047 см

Согласно расчёту и [2, табл.38] при толщине наиболее толстого из свариваемых элементов t=1,6 см принимаем большее значение kш=0,5 см для автоматической сварки с тавровыми двусторонними угловыми швами.

7. Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки.

Устойчивость стенки балки должна быть обеспечена при любом напряжённом состоянии, т.е. условная гибкость стенки:

– условие не выполняется, следовательно, стенку балки необходимо укреплять парными поперечными рёбрами жёсткости.

Рёбра ставятся на равных расстояниях по длине всей балки. Расстояние между рёбрами не должно превышать amax=2*hcт=2*160=320 см, т.к. λст>3,2.

В стенке, укреплённой только поперечными рёбрами, ширина каждого из парных симметричных рёбер жёсткости должна быть не менее:

и не менее 90мм,

bp=1600/30+40=93 мм, по [4 прил.2] принимаем bp=100 мм.

Толщина рёбра должна быть не менее

По [4 прил.2] принимаем tp=7 мм.

Проверка устойчивости стенки балки расчетом не требуется, если при наличии местных напряжений

соблюдается неравенство:

т.к. неравенство не соблюдается, то проверка устойчивости стенки балки должна производиться с учетом всех компонентов напряженного состояния.

Устойчивость стенки балки несимметричного сечения проверяется по формуле:

,

где γст =0,9 – коэффициент для подкрановых балок

σ, τ, σм – нормальные, касательные, местные напряжения в рассчитываемом отсеке стенки от внешней нагрузки;

σкр, τкр, σкр – критические напряжения для отсека стенки.

Краевое сжимающее напряжение σ у расчетной границы отсека:

где z₁=hcт/2+tn-z=80+1,6-5,491=76,12 см

М_ср, Q_ср – средние значения изгибающего момента и перерезывающей силы в пределах отсека.

Т.к. длина отсека a превосходит высоту h_ст, то σ и τ вычисляются по средним значениям момента М_ср и перерезывающей силы Q_ср для наиболее напряженного участка отсека длиной, равной расчетной высоте отсека h_ст.

Средний изгибающий момент отсека:

где α=1,05 – коэффициент, учитывающий собственный вес подкрановой балки, принимаемый по [4, табл. 2.1]