Проверка местной устойчивости сжатого пояса и стенки балки

Устойчивость стенок балок не требуется проверять, если условие гибкости не превышает значений:

– в балках с двусторонними поясными швами при отсутствии местного напряжения (σ_loc = 0).

условие не выполняется, требуется проверка, но для практического ознакомления производим проверку.

Рис 3.5.1. Расчетные отсеки главной балки

Расчёт на устойчивость стенок балки симметричного сечения, укреплённых только поперечными рёбрами жёсткости, при отсутствии местного напряжения (σ_loc = 0) и условной гибкости стенки λ_w < 6 следует выполнять по формуле:

где σ – сжимающее напряжение у расчётной границы стенки;

τ – среднее касательное напряжение.

σ_cr– критические нормальные напряжения.

τ_cr – критические касательные напряжения.

где

где .

где с_cr – коэффициент, определяемый по табл. 21 [1] в зависимости от степени упругого защемления стенки в поясах, определяемой коэффициентом

где β = 0,8.

где μ = 2,5/1,844 = 1,36 – отношение большей стороны пластинки к меньшей;

где d – меньшая из сторон пластинки.

Устойчивость обеспечена.

3.6 Расчёт поясных швов

Во избежание больших усадочных напряжений поясные швы следует выполнять сплошными, одинаковой толщины по всей длине, используя автоматическую сварку, в положении «в лодочку», d=3-5 мм.

Так как местные напряжения отсутствуют, то сварные швы воспринимают только силу сдвига пояса относительно стенки. Сварку принимаем автоматическую под слоем флюса сварочной проволокой Св-08ГА (табл. 55* [1]). Тогда требуемый катет углового шва в уменьшенном сечении балки определится

где n = 2 – при двусторонних швах;

Q_max = 2300,60 кН – максимальная поперечная сила в расчётном сечении;

S_f.1 = 13104 cм³ – статический момент уменьшенного сечения балки;

I_x.1 =3111944 cм⁴ – момент инерции уменьшенного сечения;

- сварка автомат. положение «в лодочку» по табл.34 [1];

R_wf = 180МПа – по табл.56 [1];

R_wz = 0,45хR_un = 0,45х370 = 166,5МПа. (по табл.51 [1])

- коэффициенты условий работы шва;

Находим расчётное сечение:

β_f х R_wf = 1,1х180 = 198 МПа;

β_z х R_wz = 1,15х166,5 = 191,48 МПа;

Расчётным будет сечение по металлу границы сплавления.

Окончательно принимаем катет углового шва по табл.38* [1] k_f=7 мм.

3.7 Конструирование и расчёт монтажного (укрупнительного) стыка на высокопрочных болтах

Монтажный стык представляет собой сопряжение отдельных частей главной балки. Его располагают в середине пролёта, что даёт возможность использовать одинаковые отправочные марки.

Расчёт каждого элемента ведётся раздельно, а изгибающий момент распределяется между поясами и стенкой пропорционально их жёсткости. Поперечная сила в середине пролёта равна 0.

Доля изгибающего момента, приходящегося на пояса:

где I_f – момент инерции поясов балки,

Доля изгибающего момента, приходящегося на стенку

где I_w – момент инерции стенки балки

Исходя из значений пролёта и величины нагрузки, принимаем высокопрочные болты М30 (40Х «селект»). Диаметр отверстий принимаем на 2-3мм больше диаметра болта (R_bun=110кН/см²).

Расчётное усилие, которое может быть воспринято каждой поверхностью трения соединяемых элементов:

,

где R_bh = 0,7хR_bun = 0,7х110 = 77кН/см² – расчётное сопротивление растяжению высокопрочных болтов (по табл.61* [1]);

μ = 0,42 – коэффициент трения при газопламенном способе обработки поверхности, принимаемый по табл.36* [1];

γ_в = 1 – коэффициент условий работы соединения при количестве болтов n > 10;

γ_h = 1,02 – коэффициент надёжности, принимаемый по табл. 36* [1] при статической нагрузке, диаметре отверстия 33 мм, способе регулирования натяжения болтов по углу поворота;

A_bn = 5,60 см² – площадь сечения болта нетто, определяемый по табл.62* [1].

Расчётное усилие, которое может быть воспринято одним болтом в соединении, работающем на сдвиг:

где к = 2 – количество поверхностей трения соединяемых элементов.