1.5 Розрахунок елементів сталевих конструкцій при згині

1.5.1 Класифікація згинальних елементів

Залежно від призначення, умов експлуатації і техніко-економічного обґрунтування розра­хунок згинальних елементів (балок), слід виконувати без урахування чи з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій згідно з поділом поперечних перерізів елементів на три класи відповідно до 1.1.3.7. Допускається, що балка має той самий клас, який має її розрахунковий переріз.

Балки 1-го класу слід застосовувати для всіх видів навантажень і розраховувати у границях пружних деформацій; балки 2-го і 3-го класів рекомендується застосовувати при дії статичних навантажень і розраховувати з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій.

Бісталеві балки рекомендується відносити до 2-го класу і розраховувати з урахуванням розвитку обмежених пластичних деформацій у стінці при досягненні в поясах балки, виконаних з більш міцної сталі, розрахункового опору

Балки кранових шляхів (із однієї сталі та бісталеві) під крани груп режимів роботи 1К - 5К згідно з ГОСТ 25546 при розрахунку на міцність допускається відносити до 2-го класу.

1.5.2 Розрахунок на міцність згинальних елементів суцільного перерізу

1.5.2.1 Розрахунок на міцність балок у розрахункових перерізах 1-го класу необхідно виконувати за формулами:

- при дії згинального моменту М в одній з головних площин

Напруження і , приймаються у формулі (1.5.4) зі своїми знаками. Усі складові напруженого стану необхідно визначати для однієї розглядуваної точки поперечного перерізу стінки балки.

У разі послаблення стінки отворами для болтів ліву частину формули (1.5.4), а також значення у формулі (1.5.4) слід помножити на коефіцієнт

У балках, що розраховуються за формулою (1.5.3), значення напружень у стінці балки повинні бути перевірені за формулою (1.5.4).

1.5.2.2 Розрахунок на міцність стінки балки, не укріпленої поперечними ребрами жорсткості, в яких виникають нормальні місцеві напруження у місцях прикладання зосередженого навантаження до пояса, а також в опорних перерізах балки, слід виконувати за формулою

- при передачі зосередженого навантаження на стінку балки у вузлах поверхового спряження балок за рисунком 1.5.1 а, б

- при русі колеса крана вздовж кранових рейок, що лежать на верхньому поясі підкранової балки, за рисунком 1.5.1 в, г

а - зварної; б - прокатної; в - зварної або прокатної від колеса крана; г - з болтовими фрикційними поясними з'єднаннями від колеса крана

Рисунок 1.5.1 - Схема передачі зосередженого навантаження на стінку балки

що забезпечують сумісну роботу пояса і рейки. Для балок із болтовими фрикційними поясними з'єднаннями до складу поперечного перерізу верхнього пояса необхідно включати поясні листи і кутики, а значення і визначати біля розрахункової границі стінки (у стінці балки в точці, де стінка не підкріплена поясними кутиками біля країв полиць кутиків).

При дії у стінці балки місцевих нормальних напружень міцність стінки повинна бути також перевірена за формулою (1.5.4) для розрахункової точки стінки, розташованої у місці спряження з полицею балки, при цьому у формулу (1.5.4) замість необхідно підставляти .

1.5.2.3 Розрахунок на міцність розрізних балок 2-го і 3-го класів двотаврового і коробчастого перерізу (рисунок 1.5.2), виконаних зі сталі з характеристичним опором 440 Н/мм² при значеннях дотичних напружень (окрім опорних перерізів), слід виконувати за формулами:

- при згині у площині найбільшої жорсткості ( )

Значення коефіцієнтів і в інтервалі між 1,0 та їх значеннями, обчисленими відповідно до таблиці Н1 додатка Н, має на меті встановлення мінімальних розмірів складених поперечних перерізів згинальних елементів.

Рисунок 1.5.2 - Схема двотаврового (а) і коробчастого (б) перерізів і діючі внутрішні зусилля

При дії у розрахунковому перерізі балки згинального моменту за відсутності поперечної сили (у зоні чистого згину) у формулах (1.5.10) і (1.5.11) приймають = 1, а замість коефіцієнтів і відповідно:

Розрахунок на міцність в опорному перерізі балок (при = 0 і = 0) слід виконувати за формулами:

У разі послаблення стінки отворами для болтів ліву частину формули (1.5.14), а також значення дотичних напружень слід помножити на коефіцієнт що визначається за формулою (1.5.5).

У зонах пружних деформацій перевірку міцності балок 2-го і 3-го класів слід виконувати, як для балок 1-го класу.

4. Розрахунок на міцність розрізних балок змінного за довжиною перерізу необхідно виконувати, як для балок 1-го чи 2-го класу.

5. Розрахунок на міцність нерозрізних балок постійного за довжиною двотаврового і коробчастого перерізів з двома осями симетрії, що згинаються у площині найбільшої жорсткості, з суміжними прольотами, що відрізняються за довжиною не більше ніж на 20%, при виконанні вимог 1.5.4.6, 1.5.5.8, 1.5.5.9 і 1.5.5.14, як правило, слід виконувати за формулою (1.5.10), як для перерізів 2-го класу з урахуванням часткового перерозподілу опорних і прольотних моментів.

Розрахункове значення згинального моменту необхідно визначати за формулою

б) в однопрольотних і нерозрізних балках із защемленими кінцями = 0,5М₃, де М₃ - найбільший з моментів, обчислених, як для балок із шарнірами на опорах;

в) у балці з одним защемленим і другим вільно обпертим кінцем значення слід визначати за формулою (1.5.16).

1.5.2.6 Розрахунок на міцність нерозрізних і защемлених балок, що задовольняють вимоги 1.5.2.5, у випадку згину в двох головних площинах слід виконувати за формулою (1.5.11) з урахуванням часткового перерозподілу опорних і прольотних моментів у двох головних площинах відповідно до вимог 1.5.2.5.

7. Розрахунок на міцність нерозрізних і защемлених балок, що задовольняють вимоги 1.5.2.5,1.5.4.6,1.5.5.8,1.5.5.9 і 1.5.5.14, допускається виконувати за формулою (1.5.10) як розрахунок перерізів 3-го класу з урахуванням повного перерозподілу згинальних моментів і утворенням пластичних шарнірів, а також впливу дотичних напружень який обчислюють за формулою (1.5.12) у розрахункових перерізах, де діє максимальний згинальний момент.

8. Розрахунок на міцність бісталевих розрізних балок двотаврового і коробчастого перерізів з двома осями симетрії при значеннях дотичних напружень (окрім опорних перерізів) необхідно виконувати як розрахунок перерізів 2-го класу за формулами:

- при згині в площині найбільшої жорсткості ( )

Розрахунок бісталевих балок за наявності зони чистого згину і в опорному перерізі, а також з урахуванням ослаблення перерізу слід виконувати згідно з 1.5.2.3.

У зонах пружних деформацій перевірку міцності бісталевих балок 2-го класу слід виконувати, як для балок 1-го класу.

При визначенні прогину бісталевих балок момент інерції поперечного перерізу брутто балки необхідно множити на коефіцієнт 0,95.