1.5.4 Визначення ширини горизонтального листа балки.
Ширину горизонтального листа балки визначаємо за наступною формулою:
[сір. С.115]
(1.26)
де
площа
поперечного перерізу листа балки:
[ ]
(1.27)
де
відстань між осями поясів
(1.28)
тоді
звідси:
закруглити згідно ГОСТ
Враховуючи вимоги
до розрахунку горизонтального листа
балки, приймаємо величину ширини
горизонтального листа балки рівною
1.5.5 Визначення уточненого моменту інерції балки.
Уточнений момент інерції балки визначається за формулою:
1.6 Визначення напружень в перерізі балки
1.6.1 Визначення максимальних нормальних напружень у верхньому крайньому волокні балки.
Напруження у верхньому крайньому волокні балки визначаємо за формулою:
(1.29)
(1.30)
В нашому випадку
навантаження становить
,
що є недопустимим, тому знаходимо нове
значення
(1.31)
Відповідно:
(1.32)
Повернемось у підрозділ 1.4 та повторимо розрахунок.
1.4Визначимо найменшу висоту балки.
1.4.1 Визначення висоти балки з умови жорсткості:
(1.12)
Приймаємо
Тоді:
1.4.2 Визначимо висоту балки з умов економічності
(1.13)
Оскільки
,то приймаємо висоту балки
.Якщо
більше на
то
приймаємо висоту
зменшують по
і
заокруглюють з точністю до
.
Зниження
здійснюють з метою підвищення стійкості
стінки балки.
Таким чином
зменшивши
на
отримаємо висоту балки
1.5 Конструювання перерізу балки.
1.5.1 Визначаємо висоту вертикальної стінки
(1.19)
Приймаємо:
1.5.2 Визначаємо товщину горизонтального листа
(1.20)
Загальна висота балки:
(1.21)
1.5.3 Визначення моменту інерції вертикального листа балки
(1.22)
(1.25)
(1.24)
1.5.5Визначення уточненого моменту інерції балки
Основні розміри поперечного перерізу балки показані на рисунку 1.3
1.6 Визначення напружень в перерізі балки
1.6.1Визначення максимальних нормальних напружень у верхньому крайньому волокні балки
δв=14
Sр=8
hб=750
h=722
Sв=8
Sг=240
1.6.2.Визначення допустимих напружень на рівні центра ваги в упорному січенні
Допустимі напруження на рівні центра ваги в упорному січенні визначаються за формулою:
(1.31)
де
-дотичний
момент січення балки,
(1.32)
Тоді:
Умова виконується.
1.6.3 Визначення еквівалентного напруження
1.7 розрахунок загальної стійкості балки.
Якщо балка не закріплена в горизонтальній площині, тоді виникне необхідність в значному зменшенні допустимих напружень, тому необхідно передбачити закріплення балки від можливих переміщень верхнього поясу, наприклад встановити горизонтальні зв’язки.
1.7.1 Визначення відстані між горизонтальними зв’язками балки.
Визначення відстані здійснюється за формулою:
1.7.2 перевіряємо правильність відстані між горизонтальними зв’язками.
По
таблиці:[сіре,
с.279]
вибираємо значення коефіцієнта
як функції
,
отже
1.7.3 Визначаємо коефіцієнт зменшення допустимих напружень в балці: з врахуванням її стійкості за формулою [сіре, с.279] :
(1.38)
1.7.4 Визначаємо момент інерції балки відносно вертикальної осі за формулою:
(1.39)
Тоді:
Отже стійкість балки забезпечення при такому розміщенні закріплення.
1.7.5 Забезпечення стійкості вертикального листа.
Для забезпечення стійкості вертикального листа встановлюємо ребра жорсткості. Відстань між ними визначаємо за формулою:
(1.40)
Для перевірки правильності вибраної відстані необхідно мати наступні дані:
середнє допустиме напруження
від поперечної сили в середині прольоту:
(1.41)
місцеве напруження під зосередженою силою:
(1.42)
де: z- умовна довжина, на яку зосереджений вантаж розприділення у вертикальному листі балки:
(1.43)
де:
-момент
інерції горизонтального листа разом
із привареним до нього рельсом відносно
осі, що проходить через спільний центр
ваги (рисунок 1.4)
Для визначення , визначаємо момент інерції відносно осі, яка співпадає з верхнім поясом:
(1.44)
де:
- висота привареної рельси,
- ширина привареної
рельси,
Знаходимо момент інерції відносно осі,яка співпадає з верхнім поясом:
Тоді:
Ордината центра ваги перерізу пояса разом з рель сою визначаємо за формулою:
(1.48)
Тоді:
Тепер ми можемо визначити місцеве напруження під зосередженою силою:
1.7.6 Перевірка правильності постановки ребер жорсткості.
Для цього шукаємо наступні величини:
1)
(1.50)
2)
(1.51)
де:
(1.52)
3)
(1.53)
При
Тоді:
1.8 Стійкість балки забезпечується, якщо:
(1.54)
Отже відстань між ребрами жорсткості вибрано правильно.
1.9 Перевірка забезпеченості стійкості в упорних січеннях.
Стійкість
забезпечується, якщо виконується умова:
Умова виконується, отже стійкість в упорних січеннях забезпечується.
1.10 Розрахунок і конструювання упорних ребер жорсткості.
1.10.1 Товщина вертикального ребра визначається за формулою:
(1.57)
Приймемо
1.10.2 Ширина вертикального ребра визначається за формулою:
(1.58)
1.10.3 Умова встановлення горизонтальних ребер жорсткості.
Якщо виконується умова:
(1.59)
То необхідно встановлювати ще горизонтальні ребра жорсткості
Умова не виконується, тому горизонтальних ребер жорсткості непотрібно
1.11 Розрахунок зварних швів
1.11.1 Вибір мінімального катета шва:
(1.60)
Приймаємо
1.11.2 Перевірка поясних швів.
В нижніх поясних швах діють дотичні напруження:
(1.61)
де:
статичний
момент перерізу верхньої кромки пояса.
(1.62)
Тоді:
У
верхніх поясних швах до вирахуваних
напружень
додають напруження від зосередженої
сили:
(1.63)
де:
коефіцієнт який залежить від обробки
верхнього листа і приймемо
1.11.3 Перевірка надійності зварних швів:
(1.64)
Надійність зварних швів забезпечується.
1.11.4 Розрахунок катета шва для приварювання ребер жорсткості:
(1.65)
Приймемо
1.12розрахунок опор балки.
1.12.1 Вибираємо радіус кривизни пластини.
приймемо
1.12.2 Ширина пластини визначається за формулою:
(1.66)
Приймемо
1.12.3 Довжина пластини визначається за формулою:
(1.67)
Приймаємо
1.12.4 Товщина пластини визначається за формулою:
(1.68)
де
(1.69)
Тоді:
Схема опор балки показана на рисунку 1.4ї
1.13 розрахунок маси балки.
Загальну масу балки можна визначити за наступною формулою:
(1.70)
де:
- маса балки без ребер жорсткості, кг;
(1.71)
де:
-
площа поперечного перерізу балки з
рельсою ,
-
довжина балки, м
-
густина матеріалу балки,
для сталі
(1.72)
де:
-
площа поперечного січення ребра,
-
довжина ребра,
-
кількість ребер;
Тепер ми можемо розраховувати загальну масу балки.
