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. 6) определяем, что сечения с изгибающим моментом равным 160 тм, находятся в “I” и “IV” отсеках (за отсек принимается участок балки между сосредоточенными силами).

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

,

;

м.

Аналогично находится величина X_пр (см. рис. 6). В нашем случае, при симметричной нагрузке на балку X_лев = 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.

5.8 Проверки при

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2016/СВувт-2/КП1-КМД

нятых сечений

По первой группе предельных состояний

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

.

А) б) в)

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 σ и τ определяются соответственно по М и Q в месте изменения сечения.

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.

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2016/СВувт-2/КП1-КМД

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

2016/СВувт-2/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).

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2016/СВувт-2/КП1-КМД

;

;

.

Вы

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2016/СВувт-2/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 μ – 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-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 II₅ 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

Изм.

Лист

N докум.

Подп.

Дата

Лист

2016/СВувт-2/КП1-КМД

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