Подбор сечения главной балки

Наиболее рациональное сечение для элементов, испытывающих силовые загружения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, является коробчатое сечение, составленное из тонких стальных листов.

Коробчатое сечение балки имеет наибольшую высоту в середине пролете в сечении с максимальным изгибающим моментом. На приопорных участках изгибающие моменты равны нулю, но значения поперечных сил максимальны.

При подборе сечений элементов руководствуемся следующим:

1. Основную часть пары сил от действия изгибающего момента воспринимают пояса полки с размерами b_f, t_f.

2. Поперечная сила воспринимается стенками. Толщина стенки по длине всей главной балки постоянна.

b = b’ + 2 * t_w,

H_б = H_w + 2 * t_f.

Балка сварная. Учитывая, что верхняя часть сечения балки – сжатая, соединение полки со стенкой выполняем двухсторонним сварным швом.

С учетом действия изгибающих моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (вертикальной и горизонтальной), требуемый момент сопротивления относительно оси х определяется:

W_х,тр = , где

М_х,max; М_y,max – значения моментов действующих в горизонтальной и вертикальной плоскости;

γ_с * R_y – предельное расчетное значение напряжения, напряжение предела текучести;

γ_с = 1 – коэффициент условия работы;

m_∆,ГБ = 0,8.

Примем в расчете, что  ≈

Тогда получаем:

W_х,тр =  =  =  = 33,58 * 10^-3 .

Требуемая площадь пояса определяется:

А_f,тр =  =  = 12,59 * 10^-3 .

Учитывая, что сечение является сварным и все швы наружные, требуемая ширина листа полки будет определяться:

b_f,тр = b + 40…50 ,

b_f,тр = 700 + 50 = 750 .

При проектировании необходимо одновременно решать вопросы обеспечения прочности и устойчивости с вопросами рациональных расходов на изготовление конструкции.

Принимаем по ГОСТ 82–89 ширину листа равной: b_f = 800 .

Требуемая толщина листа определяется:

t_f,тр =  =  = 15,75 * 10^-3  = 15,75 .

Принимаем по ГОСТ 82–89 толщину листа равной: t_f = 16 .

Проверим достаточность принятой толщины из условия обеспечения местной устойчивости от действия нагрузки с конструкцией кранового рельса по выражению:

 =>

b’ ≥ 300  – из условия технологии производства (технологии наложения сварных швов). Предварительно задаемся t_w = 8 .

Определим минимальную толщину листов стенки из условия ее прочности на срез в местах приопорных участков.

t_w,min = ,

t_w,min =  =  = 3,366 * 10^-3  = 3,4 .

Минимальная толщина листов стенки по конструктивным соображениям: t_w,кон,min = 6 .

С учетом того, что балка образует замкнутое коробчатое сечение с неконтролируемым внутренним пространством, необходимо заложить некоторые резервы на вялотекущие коррозионные процессы.

Учитывая, что срок службы конструкции 20 лет, а скорость течения коррозионного износа 1 мм/год при агрессивной среде эксплуатации, толщина листов назначается не менее:

t_w,а = 8 .

t_w = max

С учетом требования сортамента.

b’ = b – 2* t_w = 700 – 16 = 684 .

Из условия обеспечения местной устойчивости стенки ее толщина назначается:

t_w ≥

H_w = H_б – 2*t_f = 2 – 2 * 0,016 = 2 – 0,032 = 1,968

Условие выполняется t_w = 8 , местная устойчивость стенки на действие поперечной силы обеспечена.