Проектирование металлических мостов. Составление и сравнение вариантов. Расчет проезжей части: Методические указания к курсовому проектированию, страница 13

Если определяющим сечение продольной балки получится расчет па прочность (например, для балок из углеродистой стали марки 16Д), то рекомендуется такая последователь­ность расчета:

а)  определяется высота сечения продольной балки по формуле  (4.6)  или (4.7);

б)  вычисляется требуемый момент инерции нетто из расчета на прочность по формуле

                                                                                                              (4.16)

где χ₁ — коэффициент, принимаемый в первом приближений в пределах 1,05... 1,09 (обоснование принятия χ = χ₁ приводи­лось ранее);

в) как первое приближение принимается размер t_f, опре­деляются величины h_ω и момент инерции I_ω по формулам (4.9) и (4.10) соответственно;

г) вычисляется необходимая ширина пояса b_f  по формуле

                                                                                          (4.17)

где d_o и — диаметры отверстий для высокопрочных болтов и шпилек, принимаемые по табл. 88 /2/ (см. Приложение М).

Если соотношения принятой величины t_f и полученной ве­личины b_f по формуле (4.17) не соответствуют указанным на рисунке 4.3, меняют величину t_f и уточняют величины h_ω , I_ω и b_f (этот размер окончательно принимается как бли­жайший больший прокатный);

д) по уточненным величинам b_f , t_f и h_w определяются площади сечения пояса A_f  , стенки балки A_ω , а также пло­щадь сечения балки А. По табл. 61 /2/ вычисляется значе­ние χ₁ (см. Приложение П), которое будет отличаться от ранее принятого в фор­муле (4.16);

е) вычисляются момент инерции нетто I_n и момент со­противления нетто W_n по формулам

                                                               (4.18)

                                                                                                                      (4.19)

Следует иметь в виду, что при устройстве мостового полотна на деревянных поперечинах отверстие диметром под высопрочную шпильку в верхей полке продольной балки отсутствует. Данное обстоятельство необходимо учесть при определении I_n по формуле (4.18).

Определяются нормальные напряжения при изгибе по формуле (4.15). Если условия расчета не удовлетворяются (перенапряжение или недонапряжение более 5%), то сече­ние поясов следует изменить в нужную сторону за счет ши­рины пояса b_f   и снова провести расчет, начиная с пункта д;

ж) рассчитанное на прочность сечение проверяется на выносливость по формуле (4.14). В этом расчете использу­ются величины I_br и W_br для сечения брутто (здесь это связано с выбором величины b по п. 3, в табл. 1^* прил. 17^* /2/) и недо­напряжение не ограничивается.

4.1.2 Расчет на прочность по касательным напряжениям

Расчет на прочность по касательным напряжениям в стен­ке балки производится в опорном сечении по формуле (159) п. 4.30^* /2/. Для принятой на рисунке 4.2 расчетной схемы в сечении на опоре М = 0. На рисунке 4.4 показан конец продольной балки, опорное сечение стенки (1 — 1) и эпюра касательных напряжений τ.

Рисунок 4.4 – Опорное сечение продольной балки и эпюра касательных напряжений

Для прямоугольного сечения стенки балки на опоре фор­мула (159)  /2/ преобразуется в следующую:

                                                                                                      (4.20)

где χ₂ — коэффициент, определяемый по формуле (160) /2/ при τ_min,ef = 0; h_w,o — высота сечения па опоре (h_w,o=h₆ - 2a_в); а_в — величина выреза, принимаемая в пределах 70...140 мм; t_w — толщина стенки балки, принимаемая при наличии ослабления болтовыми отверстиями    равной   t_ef   /2, п. 4.30^*/,

                                                                                                           

где а — шаг болтов (принимаются стандартные шаги 80, 100, 120, 160), мм; R_S —расчетное сопротивление сдвигу, прини­маемое по табл. 48^* /2/ равным 0,58R_y.

В этом расчете рекомендуется определить, при каком шаге болтов (например, 80 или 100 мм) условия расчета по формуле (4.20) будут выполнены. Впоследствии, при рас­становке болтов типа «а» (см. рисунок 4.4), необходимо прини­мать шаг болтов не менее принятого в этом расчете.

Для проезжей части с пониженной строительной высотой сначала определяется необходимая толщина стенки балки t_w из расчета по формуле (4.20) с учетом приведенных измене­ний, а затем производятся расчеты по п. 4.1.1.

4.1.3 Расчет прочности поясного сварного шва

Расчет угловых сварных швов, соединяющих пояса балок со стенками, должен производиться на прочность по метал­лу шва и металлу границы сплавления по п. 4.91 /2/, а так­же на выносливость по аналогичным сечениям по п. 4.57^* /2/. В курсовом проекте разрешается проводить расчет только па прочность и выносливость по металлу шва и на прочность по металлу границы сплавления. Наиболее нагруженными яв­ляются верхние поясные швы продольных балок, так как на них кроме сдвигающей силы Т действует местное давление от подвижной вертикальной нагрузки q (рисунок 4.5).

Рисунок 4.5 – Схема к расчету на прочность поясного сварного шва продольной балки

Расчет на прочность поясного сварного шва проводится по формулам (216) и (217) п. 4.91 /2/ в такой последовательности:

а)  принимается минимальный размер катета углового по­ясного шва k_f по табл. 38^* /8/ в зависимости от толщин сва­риваемых элементов (t_f и t_ω), вида сварки (автоматическая) и предела текучести стали. В Приложении Р, табл. Р.1 приведены выборочные данные для определения величины  k_f ;

б) по п. 4.83^* и табл. 80^* /2/ определяется коэффициенты расчетного сечения углового шва β_f и β_z в зависимости от разме­ра катета k_f положения шва (следует принимать в лодоч­ку), вида сварки и диаметра сварочной проволоки. В Приложении Р, табл. Р.2 приведены  данные для определения величины β_f   и β_z;

в)  определяется    расчетная    нагрузка q  (кН/м)   на одну балку с учетом данных п. 2^*, а прил. 5^* /2/ по формуле

                                                                                                (4.21)

где γ_fv  и (1+μ) — коэффициенты из расчета продольной балки на прочность; К — класс нагрузки;