Дополнить необходимыми рисунками – что такое s? Какая расчетная схема

Так как расчетное сечение по оси Б имеет меньшую площадь, то проверяем устойчивость ребра по оси Б.

A = S * t_w + b_f' * t_p = 20,9*1,1+25*1,8 = 68 см²

I_x = t_p * (b_f')³ /12 = 1,8*25³ / 12 = 2344 см⁴

i_x = √ I_x / A = √ 2344 / 68 = 5,87 см

λ_x = h_w / i_x = 145/5,87 = 24,7

φ ≈ 0,947 (по таблице 72* СНиП II 23 – 81*)

σ = R_Б / (φ * А) = 135,5*10³ / (0,947*68) = 2104 кг/см² < R_y = 2450 кг/см² → устойчивость опорных ребер обеспечена.

5.11.4. Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси Б со стенкой.

По таблице 34* СНиП II 23 – 81* принимаем полуавтоматическую сварку в углекислом газе проволокой диаметром d < 1,4 мм при нижнем положении шва.

Коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения шва β_f = 0,7;

β_z = 1,0.

Коэффициенты условий работы шва γ_wf = γ_wz = 1,0 (пункт 11.2 СНиП II 23 – 81*).

По таблице 55* СНиП II 23 – 81* для района II₅, 2-ой группы конструкций и стали С245 принимаем сварочную проволоку СВ – 08Г2С ( по ГОСТ 2246 – 70*).

Расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва

Нормативное сопротивление металла шва по временному сопротивлению R_wun = 5000 кг/см² (по таблице 4* СНиП II 23 – 81*).

Коэффициент надежности по металлу шва γ_wm = 1,25 ( по таблице 3*, примечание 3 , СНиП II 23 –81*).

R_wf = 0,55 * R_wun / γ_wm = 0,55*5000/1,25 = 2200 кг/см²

Расчетное сопротивление по металлу границы сплавления

R_wz = 0,45 * R_un = 0,45*3700 = 1665 кг/см²

Условие (*)

1,0 ≤ R_wf / R_wz ≤ β_z / β_f

1,0 < 2200/1665 = 1,32 < 1,0/0,7 = 1,43 → условие выполнено.

Требуемая высота катета шва

K_f^тр = √ R_Б / (2 * 85 * β_f² * R_wf) = √ (135,5 *10³) / (2*85*0,7²*2200) = 0,86 см

Принимаем K_f = 0,9 см > K_f^тр = 0,86 см.

При t_p = 18 мм K_f = 0,9 см > K_f,min = 0,7 см и K_f = 0,9 см < K_f,mах = 1,2 * t_w = 1,2*1,1 =

= 1,32 см → условие выполнено.

5.12 Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах

5.12.1. Предварительная разработка конструкции.

Предварительно принимаем диаметр высокопрочных болтов d_b = 20 мм.

Площадь сечения нетто болта A_bn = 2,45 см².

Диаметр отверстия

d = d_b + 3 = 20+3 = 23 мм.

Из конструктивных соображений принимаем толщину накладки для стенки t_н = t_w =1,1 см.

Зазор между отправочными марками в стыке 10 мм.

Число вертикальных рядов в стенке по одну сторону от стыка n = 2.

Минимальное расстояние между рядами

2,5 * d = 2,5*23 = 57,5 мм ≈ 60 мм.

Расстояние от края стенки или накладки до ближайшего ряда

1,3 * d = 1,3*23 = 29,9 мм ≈ 30 мм.

Шаг болтов по вертикали

/ 4 + 6 / * d = /4 + 6/*23 = 92 + 138 мм.

Шаг болтов принимаем 110 мм.

Расстояние между крайним болтом в вертикальном ряду и внутренней гранью пояса

60 мм < с = 120 ≤ 120 мм.

Толщина накладок в поясе > 0,5 * t_f = 0,5*2,0 = 1,0 см.

Расстояние между внутренними накладками d₁ ≥ 40 мм. d₁ = 60 мм.

Для пояса принимаем четырехрядное расположение болтов.

5.12.2. Определение места стыка.

Момент инерции ослаблений (отверстиями) сечения пояса

I_f^осл = A_f^осл * z² = 4 * d * t_f * z² = 4*2,3*2,0*73,5² = 99,4 * 10³ см⁴

Момент инерции ослаблений сечения стенки

∑ l_i² = l₁² + l₂² + l₃² + l₄² + l₅² = 10²(1,1²+3,3²+5,5²+7,7²+9,9²+12,1²) = 34606 см²

I_w^осл = 2 * d * t_w * (∑ l_i / 2)² = d * t_w * ∑ l_i ² / 2 = 2,3*1*28600 / 2 = 43,8 * 10³ см⁴

Момент инерции ослаблений всего сечения

I^осл = 2 * I_f^осл +I_w^осл = (2*99,4+43,8)*10³ = 242,6 * 10³ см⁴

Момент инерции сечения с учетом ослаблений (нетто)

I_n = I_x – I^осл = (1425-242,6)*10³ = 1182 * 10³ см⁴

Так как I_n / I_x = 1182 * 10³ / (1425 * 10³) = 0,829 < 0,85, то в соответствии с п. 11.14 [I] условный момент инерции сечения нетто

I_с = 1,18*I_n = 1,18*1182 *10³=1394,8*10³см⁴

Условный момент сопротивления

W_c = I_c / (0,5 * h_б) = 1394,8*10³ / (0,5*149) = 18722 см³

Предельный изгибающий момент в месте монтажного стыка

[M] = W_c * R_y = 18722*2450 = 458,7 * 10⁵ кг*см = 458,7 т*м

По эпюре изгибающих моментов определяем, что сечение с изгибающим моментом, равным предельному ([M] = 459 т*м), находится во III и V отсеках. Принимаем, что стык будет в III отсеке.

Положение стыка

Из уравнения М_III для III определим положение стыка X_ст

М_III = (R_A – 0,5*Р) X_ст – Р(X_ст -а)- Р(X_ст -2а) = [М]

3Р* X_ст –Р* X_ст + Ра – Р* X_ст + 2Ра= [М]

X_ст = ([М]- 3*Р*а)/ Р = (459 - 3*38,7*2,0)/ 38,7 = 5,9 м.

Расстояние от ближайшего поперечного ребра жёсткости 0,1 м < 0,5 м.

Окончательно принимаем стык на расстоянии X_ст = 5,5 м.

Внутренние усилия в месте стыка: изгибающий момент М_х=5,5 = 445 т*м;

поперечная сила Q_х=5,5 = 38,7 т

5.12.3. Расчет стыка стенки.

Момент, воспринимаемый стенкой

Момент инерции стенки с учетом ослаблений (нетто)

I_wn = I_w – I_w^осл = (280 – 43,8)*10³ = 236,2 * 10³ см⁴

M_w = М_х=5,5 * I_wn / I_n = 445*236,2*10³ / (1182*10³) = 88,9 т*м

Поперечная сила, воспринимаемая стенкой

Q_w = Q_х=5,5 = 38,7 т.

Усилие, приходящее0ся на крайний болт вертикального ряда от момента M_w

N_M = M_w * l_max / (n * ∑ l_i²) = 88,9*10⁵*121 / (2*34606) = 15542 кг

Усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда от поперечной силы Q_w

Число болтов в вертикальном ряду m = 12 шт.

N_Q = Q_w / (n * m) = 38,7*10³ / 2*12 = 1613 кг

Суммарное усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда

N_b = √ N_M² + N_Q² = √ 15542²+1613² = 15626 кг = 15,63 т

Предельное усилие многоболтового соединения, приходящееся на один болт

По таблице 61* СНиП II 23 – 81* для высокопрочных болтов принимаем сталь 40Х «Селект».

Наименьшее временное сопротивление материала болта разрыву R_bun = 11000 кг/см².

Количество плоскостей трения n^тр = 2.

Коэффициент условия работы соединения при количестве болтов  10 γ_b = 1,0 (пункт 11.13 СНиП II 23 – 81*).

Коэффициент трения при газопламенном способе обработки соединяемых поверхностей μ = 0,42 (по таблице 36* СНиП II 23 – 81*).

Коэффициент условия работы балки в месте стыка на высокопрочных болтах γ_с = 1,0 (по таблице 6* СНиП II 23 – 81*).

Коэффициент надежности при газопламенном способе обработки и регулировании натяжения болтов по моменту закручивания γ_h = 1,12 (по таблице 36* СНиП II 23 – 81*).

[N_b] = 0,7 * R_bun * n^тр * γ_b * A_bn * μ * γ_с * 1/γ_h = 0,7*11,0*2*1,0*2,45*0,42*1,0*1/1,12 = 14,14т < N_b=15,63т → условие не выполнено.

Принимаю сталь 30Х3МФ, R_bun = 1350 н/мм²

[N_b] = 0,7 * R_bun * n^тр * γ_b * A_bn * μ * γ_с * 1/γ_h = 0,7*13,5*2*1,0*2,45*0,42*1,0*1/1,12 =

= 17,36т > N_b=15,63т → условие выполнено.

(17,36 – 15,63) / 15,63 *100% = 11 % < 20 % → условие выполнено.

5.12.4. Расчет стыка пояса.

а) Определение числа болтов в стыке пояса.

Момент, воспринимаемый поясами

M_f = M_x=5,5 – M_w = 445 – 88,9 = 356 т*м

Продольное усилие в поясе

N_f = M_f / (2 * z) = 356 / (2*0,735) = 242 т

Требуемое число болтов (по одну сторону от стыка)

n_b^тр = N_f / [N_b] = 242/17,36 = 13,94 шт.

Принимаем 14 болтов.

б) Проверка прочности накладок.

Пусть толщина накладок в поясе t_н = 12 мм > 0,5 * t_f = 0,5*20 = 10 мм.

Ширина наружной накладки b_н = b_f = 530 мм.

Ширина внутренней накладки

b_н' ≤ 0,5 * (b_f - 40) = 0,5*(530-40) = 245 мм

Принимаем b_н' = 240 мм.

Расстояние между внутренними накладками

d₁ = b_н – 2 * b_н' = 530 - 2*240 = 50 мм > 40 мм → условие выполнено.

Площадь сечения накладок

A_н = t_н * (b_н +2*b_н') = 1,2*(53+2*24) = 121,2 см² > A_f = t_f * b_f = 2,0 * 53 = 106 см² → прочность накладок обеспечена.

Окончательно принятая конструкция