4.2 Выбор метода расчета

Содержание состоит в принятии одного из двух существующих в строительной механике критериальных условий пригодности металлоконструкции к эксплуатации (по методу допускаемых напряжений или методу предельных состояний). Применительно к крановым металлоконструкциям необходимо применять метод предельных состояний и показать его преимущество по сравнению с методом допускаемых напряжений. Материал к данному разделу подробно изложен в литературе [3, с. 126…133; 8, с. 110…116].

В заключении данного раздела необходимо определить коэффициент условий работы m₀, по методике, изложенной в учебном пособии [8, с. 111].

4.3 Выбор материалов для несущих и вспомогательных элементов, определение расчетных сопротивлений и допускаемых напряжений

В данном разделе необходимо:

1) сформулировать обязательные требования, предъявляемые к материалам для крановых металлоконструкций;

2) с учетом режима работы, температуры окружающей среды, грузоподъемности крана и рекомендаций, приведенных в литературе [8, с.109; 9, с. 7..15; 3, с. 9…20; 11, с. 42…43], назначить конкретные марки стали для несущих и вспомогательных элементов;

3) для выбранных марок сталей необходимо выписать из справочной литературы все физико-механические свойства стали [8, с.113…115; 9, с. 9…17; 10, с. 15…21; 11, с. 47…48], а также химический состав [10, с.17; 11, с. 45…49]. Далее, используя предыдущий раздел, определить расчётные сопротивления и допускаемые напряжения.

В этом же разделе необходимо выбрать сварочные материалы: типы и марки электродов для ручной сварки, а также марки сварочной проволоки и флюса для автоматической и полуавтоматической сварки. При этом используется справочная литература [9, с.18,19; 11, с. 160…164; 12, с. 90…94]. Для выбранных сварочных материалов определить расчётные сопротивления и допускаемые напряжения [3, с. 142; 2, с. 23; 8, с. 115; 9, с.170].

Стали, применяемые для изготовления металлоконструкций, должны удовлетворять требованиям государственных стандартов и иметь сертификаты [9]. По сравнению с углеродистыми сталями низколегированные имеют более высокие механические характеристики (временное сопротивление и предел текучести), повышенную хладостойкость, лучшую износостойкость, нормальную свариваемость, но большие значения эффективных коэффициентов концентрации напряжений. Поэтому часто применение низколегированных сталей неэффективно в случае, если определяющим является не прочность от действия наибольших нагрузок, а долговечность от действия переменных нагрузок.

Для правильного выбора марки стали и ее качества (для углеродистых сталей применение спокойной, полуспокойной или кипящей стали) следует учитывать опасность хрупкого разрушения. Для появления хрупкой трещины определяющими являются обстоятельства, снижающие пластичность, а именно: трехосное напряженное состояние (по этой причине наибольшая толщина проката в сварных элементах из малоуглеродистой стали не должна превышать 50 мм, из низколегированной– 40 мм), низкие температура и ударная нагрузка. Номинальные разрушающие напряжения при этом могут составлять 0,1–0,8 от предела текучести стали. Стали для сварных металлических конструкций кранов должны соответствовать указанным в табл. А.5–А.10, где под толщиной проката следует понимать: для листов – толщину листа, для уголков – толщину полки, для труб – толщину стенки трубы, для швеллеров и двутавров – величину t из соответствующих стандартов.

В табл. А.5 приведены малоуглеродистые стали для конструкций грузоподъемных кранов по данным РТМ 24.090.52–85 (материалы для сварных металлических конструкций) для расчетной температуры до –20°С. Ударная вязкость малоуглеродистых сталей приведена в табл. А.6, а стали для вспомогательных элементов конструкций – в табл. А.7.

Для несущих сварных металлических конструкций кранов с расчетной температурой –20°С, а также для снижения металлоемкости кранов с расчетной температурой выше –20°С рекомендуется применять низколегированные стали в соответствии с данными по температуре в табл. А.8 (от –20 до –40°С), в табл. 1. 1.5 (от –40 до –65°С) и в табл. А.10. Для металлических конструкций кранов, предназначенных для эксплуатации в районах с влажным тропическим климатом и в атмосфере с повышенной коррозионной активностью, следует применять стали с гарантированным содержанием меди (в марочное обозначение сталей входит буква Д), отличающиеся повышенной коррозионной стойкостью.

В сварных соединениях кранов всех типов, работающих при расчетной температуре до –20°С, допускается применять соче­тание малоуглеродистых и низколегированных сталей.

Из сталей высокой прочности для сварных конструкций козловых кранов большой грузоподъемности нашла применение сталь 12ГН2МФАЮ с механическими характеристиками: , , , ударная вязкость а_н = 30 Дж/см² при -70°С.

Материалы заклепок, болтов и электродов для металлических конструкций приведены в табл. А.11, а механические свойства применяемых для конструкций сталей – в табл. А.5, А.6 и А.10.