Проектирование главной балки (расчётная погонная нагрузка - 153,28 кН/м), страница 2

При отсутствии местного напряжения (σ_loc=0, так как второстепенные балки соединяются с главной в одном уровне) устойчивость проверяют по формуле:

, где    ;     ;

γ_с – коэффициент, принимаемый по таблице 6 [1] (для балок рабочих полщадок γ_с=1).

Изгибающий момент М принимаем средним для наиболее напряжённого участка длиной, равной высоте стенки, а поперечную силу принимают средней в пределах отсека независимо от его длины.

Критические напряжения вычисляют по формулам:

;          ;

где μ – отношение большей стороны пластинки к меньшей (1,3/1,25=1,02);

R_s – расчётное сопративление стали срезу (155,6МПа);

Коэффициент c_cr для сварных балок значение его принимают в зависимости от коэффициента

, откуда коэффициент c_cr =33,4, для всех отсеков кроме первого (определено интерполяцией по таблице 3 [2]);

Окончательные результаты проверки местной устойчивости представим в табличной форме получим:

Таблица 3 – Проверка местной устойчивости балки

№ Отсека	Граничная координата X отсека		Изгибающий момент Mлев, кН ·м	Изгибающий момент Mпр, кН ·м	Расчётный изгибающий момент M, кН ·м	Нормальные напряжения σ, МПа	Поперечная сила Qпр ,кН	Поперечная сила Qлев, кН		Касательные напряжения τ, МПа	Критические напряжения, МПа		Итоговое значение
	левая	правая									σкр	τкр
1	0	0,5	0,00	517,32	258,66	33,3	1072,96	996,32		82,77	415,20	548,1	0,17
2	0,5	1,8	569,05	1683,01	1126,03	145,0	996,32	797,056		71,74	415,20	132,9	0,64
3	1,8	3,1	1729,76	2589,67	2159,72	160,6	797,056	597,792		55,79	439,68	132,9	0,56
4	3,1	4,4	2631,43	3237,27	2934,35	218,3	597,792	398,528		39,85	439,68	132,9	0,58
5	4,4	5,7	3274,06	3625,84	3449,95	256,6	398,528	199,264		23,91	439,68	132,9	0,61
6	5,7	7	3657,64	3755,36	3706,50	275,7	199,264	0		7,97	439,68	132,9	0,63
Рисунок 8 – Схема для расчёта местной устойчивости									Примечание: При расчёте местной устойчивости рассматривалась только половина балки, т.к. эпюры внутренних усилий, возникающих в балке от действия равномерно распределенной нагрузки, симметричны.

Из таблицы видно, что итоговые (суммарные) значения не превышают γ_с=1, поэтому местная устойчивость в каждом отсеке обеспечена.

2.4 Проектирование деталей главной балки

Расчёт поясных швов. Поперечная сила при изгибе балки вызывает сдвиг поясов относительно стенки. Этому сдвигу препятствуют сварные поясные швы.

Для расчёта поясных швов необходимо определить расчётное усилие:

, где

S_f, I_x – статический момент пояса и момент инерции опорного сечения относительно нейтральной оси.

Момент инерции опорного сечения I_x= I_x’=485340,4см⁴

Статический момент пояса равен:

см³

Определим расчётную силу T:

кН

Для автоматической сварки в лодочку (табл. 34 [1]) β_f = 0,9, β_z =1,05

Расчётные сопротивления R_wf = 180 МПа  R_wz = 171 МПа (п.3.4 [1]).

Так как МПа, то расчёт ведём по металлу шва:

см

Принимаем k_f = 6мм, в соответствии с таб. 38 [1].

Расчёт опорного ребра.

Рисунок 9 – Опорное ребро главной балки

Для расчёта опорного ребра его сечение (в целях унификации) принято равным сечению поясного листа у опоры балки, т.е. 200х20мм. Торец ребра фрезерован, поэтому расчётное сопротивление смятию торцовой поверхности опорного ребра (табл. 1 [1]) Rp =Run  / γm =370/1,025=361МПа. см2                 см2  см4      см

      по приложению [2] φ = 0,9385  (получено интерполяцией).

Проверяем прочность по смятию ребра:

<  МПа

МПа

Определяем катет шва крепления опорного ребра балки:

мм

Принимаем k_f = 6мм, в соответствии с таб. 38 [1].

Расчёт узла сопряжения второстепенных балок с главными: При сопряжении балок в одном уровне и небольшом опорном давлении (до 100-120 кН) второстепенные баки прикрепляют к поперечным рёбрам главной болтами грубой и нормальной точности.

Число болтов определяют по формуле:

где F – опорное давление второстепенной балки (F=93,79 кН);

N_b – минимальная несущая способность болта по срезу             или смятию;

   

R_bs, R_bp – расчётное сопротивление болтовых соединений срезу и смятию (табл. 58, 59 [1]);

d, n_s     – диаметр и число срезов болта;

γ_b          – коэффициент условия работы соединения (табл. 35 [1]);

∑ t       – минимальная суммарная толщина элементов сминаемых в одном направлении.

кН         кН

Определяем число болтов:

Окончательно принимаем число болтов n = 2.