6 Расчет поясных швов

6.1 Выбор катета сварного шва

Катеты верхних и нижних поясных швов принимаем равными .

6.2 Определение рабочих касательных напряжений в нижних поясных швах

В поясных швах возникают связующие напряжения вследствие совместной деформации швов и основного металла. Эти напряжения при расчете прочности в учет не принимаются. Рабочими напряжениями в поясных швах являются касательные.

Рабочие касательные напряжения в нижних поясных швах определим по формуле:

где - катет поясного шва, ;

- статический момент горизонтального листа относительно центра тяжести сечения, рассчитывается по формуле:

Рассчитаем рабочие касательные напряжения в нижних поясных швах:

6.3 Определение рабочих касательных напряжений в верхних поясных швах

При определении напряжений в верхних поясных швах следует вычислить статический момент горизонтального листа , с учетом наличия рельса. Рассчитаем статический момент по формуле:

Рассчитаем рабочие касательные напряжения в верхних поясных швах, момент инерции будем считать неизменившимся, как и положение центра тяжести:

6.4 Определение рабочих касательных напряжений в верхних поясных швах от сосредоточенной силы p

В верхних поясных швах к вычисленным напряжениям добавляется местное напряжение в шве от сосредоточенной силы P, определить рабочие касательные напряжения от сосредоточенной силы можно по формуле:

где - коэффициент, зависящий от характера обработки кромки вертикального листа,

обычно ;

- условная длина, на которой сосредоточенный груз распределяется в вертикальном

листе, .

Рассчитаем рабочие касательные напряжения от сосредоточенной силы:

6.5 Определение условного результирующего напряжения в верхних поясных швах

Условное результирующее напряжение рассчитаем по формуле:

6.6 Проверка касательных напряжений по допускаемым значениям

Рассчитанное результирующее напряжение не должно превышать допускаемое напряжение, должно выполняться условие:

Определим допускаемое напряжение в поясных швах из соотношения:

Условие выполнено.

Вывод: Катеты швов приваривающие ребра жесткости к поясам и вертикальному листу, принимаем такими же, как и в поясных, т.е. . Эти швы не придают рабочих напряжений и расчету на прочность не подлежат.

7 Проверка напряжений в стыке балки

Длина балки равна 20м, это значительная длинна и изготовить балку без стыков не получится. Следовательно, нужно предусмотреть технологические стыки. Допустим, что стык вертикального и горизонтального листов совмещен и находится на расстоянии от опоры .

Напряжения в месте стыка определяются по формуле:

При условии выполнения сварки стыка электродами марки Э42 допускаемое напряжение в шве принимается равным:

Напряжения в месте стыка не превышают допускаемых напряжений:

8 Конструирование опорной части балки

Проверим напряжения в нижних поясах опорного сечения балки в предположении, что через шов в соединение тавра передается вся величина реакции. Длину периметра шва вычисляют с учетом распределения усилий в шве на участке протяженностью по формуле:

где - ширина ребра жесткости.

Ширина ребра жесткости рассчитывается по формуле:

Рассчитаем длину периметра шва:

Рассчитаем касательные напряжения в опорной части балки по формуле:

где - максимальная нагрузка, которая равна:

:

В качестве опоры принимаем стальную выпуклую плиту ширенной .

Длину плиты рассчитаем по формуле:

Изгибающий момент по оси плиты рассчитаем по формуле:

Примем, что балка крепится к плите двумя штырями, диаметром . При этом рабочая ширина сечения плиты составляет:

Момент сопротивления плиты можно определить по формуле:

где - толщина плиты в опорном сечении, где изгибающий момент имеет наибольшее значение.

Требуемый момент сопротивления плиты в указанном сечении определяем из соотношения:

Теперь выразим из условия толщину плиты , и рассчитаем ее:

Принимаем толщину плиты в опорном сечении, где изгибающий момент имеет наибольшее значение, равной .