2.4 Проверка прочности стенки балки по касательным напряжениям.

Определим наибольшие касательные напряжения, действующие в волокнах расположенных по нейтральной оси балки, по формуле:

,

где - расчетное сопротивление материала сдвигу, - коэффициент надежности по материалу [1, п.4.1^*, табл.1^*]; - максимальная перерезывающая сила в опорном сечении подкрановой балки; - статический момент полусечения балки относительно оси x_c-x_c; - собственный момент инерции сечения подкрановой балки.

кгс/см²

кг/см²,

.

2.5 Проверка стенки балки на местное смятие

Проверяем стенку балки на местное смятие, от давления колеса, согласно [4, п.2.6.5] по формуле:

,

где - средняя нормативная максимальная нагрузка на колесе крана; - коэффициент надежности по нагрузке [2, п.4.8]; - коэффициент принимаемый для кранов среднего режима работы; - коэффициент динамичности; - условная длина распределения нагрузки, принимаемая равной:

,

см⁴,

где - коэффициент, учитывающий степень податливости сопряжений пояса и стенки, принимаемый для сварных балок, равным 3,25; - сумма собственных моментов инерции верхнего пояса подкрановой балки и кранового рельса [4, прил.3, табл.П.3.4.]

см,

кг/см²,

.

2.6 Расчет поясных швов балки

Расчетное усилие, приходящееся на поясной шов длинной см:

кг/см,

где - статический момент нижнего пояса подкрановой балки; -момент инерции сечения подкрановой балки относительно оси x_с-x_с;

см³,

Минимальный катет одностороннего шва из условия среза по материалу шва:

см,

Катет одностороннего шва из условия среза по материалу границы сплавления:

см,

где - коэффициенты условия работы шва; кН/см² – расчетное сопротивление материала шва [3, прил.2]; кН/см² – расчетное сопротивление зоны сплавления [3, прил.1]

Принимаем за расчетный катет, исходя из следующих конструктивных решений:

см,

где - наименьшая толщина свариваемых элементов,

,

где мм- нормативное минимальное значение катета шва в зависимости от толщины более толстого из свариваемых элементов [1, п.12.6, табл.38^*].

Окончательно принимаем двухсторонний шов с катетом мм.

2.7 Проверка местной устойчивости стенки подкрановой балки

Устойчивость стенки балки будет обеспечена при любом напряженном состоянии , если соблюдается условие согласно [1, п.7.3]:

,

,

т.к. условие не выполняется, укрепляем стенку балки парными поперечными ребрами жесткости.

Ребра жесткости ставим на равных расстояниях по всей длине балки. Расстояние между ребрами принимаем:

м, при

Ширину выступающей части парного, симметричного ребра (рис.2.7.1) принимаем исходя из условий:

мм, см,

Согласно [6, табл.1] принимаем мм.

Толщина ребра (рис.2.7.1) назначаем из условия:

см,

Рис.2.7.1 Размеры поперечных ребер жесткости

Согласно [6, табл.1] принимаем мм.

Расчет на устойчивость стенок балок, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис.2.7.1) при наличии местного напряжения выполняем в соответствии [1, п.7.6^*] по формуле:

,

где коэффициент условия работы [1, п.4^*, табл.6^*]; ,,- соответственно нормальные, касательные и местные напряжения в рассчитываемом отсеке стенки подкрановой балки от внешней нагрузки [1, п.7.2^*]; ,,-критические напряжения для рассчитываемого отсека подкрановой балки.

Определим нормальные и касательные напряжения согласно [1, п. 7.2^*] по формулам:

; ,

где , - средние значения изгибающего момента и перерезывающей силы в пределах отсека; , (рис.2.3.1); - момент инерции подкрановой балки относительно оси x_с- x_с;

Средний изгибающий момент отсека определяется по формуле:

,

где ,,,- изгибающие моменты в сечениях отсека (рис.2.7.2).

Величины изгибающих моментов от вертикальных сил определяется по формуле:

,

Рис.2.7.2 Линии влияния изгибающего момента в сечениях отсека

и эпюра перерезывающей силы

,

кг/см²,

Определяем среднее значение перерезывающей силы в пределах отсека по формуле:

где ,,- перерезывающие силы в пределах отсека (рис.2.7.2).

кг/см²,

При отношении размеров отсека потеря устойчивости стенки балки асимметричного сечения может произойти как по одной, так и по двум полуволнам, поэтому проверку производим в двух случаях:

1-й случай. Предполагаем, что потеря устойчивости стенки балки происходит по одной полуволне.

Определим нормальные, критические напряжения согласно [1, п.7.6^*] по формуле:

,

где - условная гибкость стенки балки асимметричного сечения; - коэффициент, определяемый согласно [1, п. 7.6^*, табл.23]

кг/см²,

Определим касательные, критические напряжения согласно [1, п.7.6^*] по формуле:

,

,

где - отношение большей из сторон отсека см к меньшей ; - условная гибкость стенки балки по размеру ;

кг/см²,

Определяем местные критические напряжения согласно [1, п.7.6^*] по формуле:

,

,

где - условная гибкость стенки балки по размеру ; - коэффициент, принимаемый для сварных балок [1, п.7.6^*, табл.23] в зависимости от отношения и значения d вычисляемого по формуле:

где b_f1 и t_f - соответственно ширина и толщина сжатого пояса балки; b – коэффициент, принимаемый согласно [1, п.7.4^*, табл.22].

кг/см²,

Рис.2.7.3. Ребра жесткости подкрановой балки