4.1.2 Расчет на прочность по касательным напряжениям

Расчет на прочность по касательным напряжениям в стен­ке балки производится в опорном сечении по формуле (159) п. 4.30^* /2/. Для принятой на рисунке 4.2 расчетной схемы в сечении на опоре М = 0. На рисунке 4.4 показан конец продольной балки, опорное сечение стенки (1 — 1) и эпюра касательных напряжений τ.

Рисунок 4.4 – Опорное сечение продольной балки и эпюра касательных напряжений

Для прямоугольного сечения стенки балки на опоре фор­мула (159)  /2/ преобразуется в следующую:

                                                                                                      (4.20)

где χ₂ — коэффициент, определяемый по формуле (160) /2/ при τ_min,ef = 0; h_w,o — высота сечения па опоре (h_w,o=h₆ - 2a_в); а_в — величина выреза, принимаемая в пределах 70...140 мм; t_w — толщина стенки балки, принимаемая при наличии ослабления болтовыми отверстиями    равной   t_ef   /2, п. 4.30^*/,

                                                                                                           

где а — шаг болтов (принимаются стандартные шаги 80, 100, 120, 160), мм; R_S —расчетное сопротивление сдвигу, прини­маемое по табл. 48^* /2/ равным 0,58R_y.

В этом расчете рекомендуется определить, при каком шаге болтов (например, 80 или 100 мм) условия расчета по формуле (4.20) будут выполнены. Впоследствии, при рас­становке болтов типа «а» (см. рисунок 4.4), необходимо прини­мать шаг болтов не менее принятого в этом расчете.

Для проезжей части с пониженной строительной высотой сначала определяется необходимая толщина стенки балки t_w из расчета по формуле (4.20) с учетом приведенных измене­ний, а затем производятся расчеты по п. 4.1.1.

4.1.3 Расчет прочности поясного сварного шва

Расчет угловых сварных швов, соединяющих пояса балок со стенками, должен производиться на прочность по метал­лу шва и металлу границы сплавления по п. 4.91 /2/, а так­же на выносливость по аналогичным сечениям по п. 4.57^* /2/. В курсовом проекте разрешается проводить расчет только па прочность и выносливость по металлу шва и на прочность по металлу границы сплавления. Наиболее нагруженными яв­ляются верхние поясные швы продольных балок, так как на них кроме сдвигающей силы Т действует местное давление от подвижной вертикальной нагрузки q (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Схема к расчету на прочность поясного сварного шва продольной балки

Расчет на прочность поясного сварного шва проводится по формулам (216) и (217) п. 4.91 /2/ в такой последовательности:

а)  принимается минимальный размер катета углового по­ясного шва k_f по табл. 38^* /8/ в зависимости от толщин сва­риваемых элементов (t_f и t_ω), вида сварки (автоматическая) и предела текучести стали. В Приложении Р, табл. Р.1 приведены выборочные данные для определения величины  k_f ;

б) по п. 4.83^* и табл. 80^* /2/ определяется коэффициенты расчетного сечения углового шва β_f и β_z в зависимости от разме­ра катета k_f положения шва (следует принимать в лодоч­ку), вида сварки и диаметра сварочной проволоки. В Приложении Р, табл. Р.2 приведены  данные для определения величины β_f   и β_z;

в)  определяется    расчетная    нагрузка q  (кН/м)   на одну балку с учетом данных п. 2^*, а прил. 5^* /2/ по формуле

                                                                                                (4.21)

где γ_fv  и (1+μ) — коэффициенты из расчета продольной балки на прочность; К — класс нагрузки;

г)  вычисляются   величины   R_ωf  и  R_ωz для   правой   части  форму­лы  (216) и (217)  /2/ по указаниям п. 4.10 и табл. 53 /2/ по формулам

                                                                                                             (4.22)

                                                                                                                (4.23)

где R_ωf — расчетное сопротивление металла шва на срез (условный); R_ωun — нормативное сопротивление разрыву ме­талла, принимаемое по разд. 3 /8/; в курсовом проекте реко­мендуется принимать R_ωun = 410 МПа (сварка автоматическая или полуавтоматическая под флюсом по ГОСТ 9087-81^*, проволока Св - 08 или Св - 08А по ГОСТ 2246-70^*); γ_ωm — коэффициент надежности по материалу шва, равный 1,25; R_un – нормативное временное сопротивление проката, прини­маемое по табл. 50^* /2/ (см. Приложение Л);

д)  определяются касательные напряжения τ в угловых сварных швах для расчетов на прочность по формулам

по металлу шва                                                    (4.24)

по металлу границы сплавления                        (4.25)

где п — число швов, принимаемое равным 2; S — статический момент пояса продольной балки;

е) выполняется расчет сварного шва на выносливость. Здесь определяется абсолютное наибольшее скалывающее напряжение при расчете углового шва на срез по формуле (188) /2/

                                                             (4.26)

 Условия расчета по формулам (4.24) – (4.26), как правило, удов­летворяются. В противном случае следует определить величину k_f , удовлетворяющую расчетам по упомянутым формулам.