Балки (1085861), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Пример конструкции опорной выпуклой плиты приведен на рис. 18.13. На одной из опор балка, как правило, имеет продольную подвижность, на другой она закреплена болтами или штырями. Ширина опорной плиты b₀ принимается рав­ной (1,1÷1,2)b, длина пли­ты а = (1÷1,5)b.

Рис. 18.13. Конструкция опорной части балки.

Плиты изготовляют стальными: толщина их у конца So=10÷15 мм, ради­ус цилиндрической поверхности R = l÷2 м. Толщина плиты на оси находится из условия ее прочности при работе на изгиб. Реактивные усилия, действую­щие на единицу длины плиты, обозначим q. От нагрузки q на оси плиты образуется поперечная сила

Q=qa/2=A/2. (18.54)

Изгибающий момент по оси плиты равен

M=qa²/8=Aa/8. (18.55)

Момент сопротивления сечения плиты, ослабленной отверстия­ми штырей, определяется из соотношения

W=(b₀—2d)s²/6. (18.56)

Требуемая толщина плиты

. (18.57)

Результаты испытаний балок

При испытаниях сварных балок под статической нагрузкой установлено, что стальные сварные балки обладают необходимой прочностью, однако распределение напряжений в них по попереч­ному сечению происходит неравномерно. В широких горизонтальных листах балок двутаврового профиля напряжения у оси больше, чем по кромкам. При наличии прерывистых поясных швов сечение балки не работает как одно целое. В зоне кромок: вертикального листа наблюдается концентрация напряжений. При непрерывных швах она значительно меньше. Концентрация на­пряжений имеет место и в случае приложения к поясу балки со­средоточенной силы (колеса крана). Чем жестче пояс балки с приваренным к нему рельсом, тем на большую зону вертикального листа распределяется сосредоточенная сила и тем меньше концен­трация напряжений. Поясные швы двутавровых балок в случае смещения оси кранового пути относительно оси балки нередко ра­ботают неудовлетворительно.

Рис. 18.14. Конструктивное оформление балок, работающих под перемен­ными нагрузками.

Сварные балки хорошо работают под переменными нагрузками при условии, если рационально выбраны формы конструкций и технологический процесс сварки. Эти балки должны быть выполнены таким образом, чтобы уменьшить возможность образования в них концентраторов напряжений. Все стыки элементов по длине должны быть сварены стыковыми соединениями без применения, накладок. На рис. 18.14,а показаны примеры стыков горизонтальных листов с плавным изменением их толщины и ширины, на рис. 18.14,6 —рациональные обрывы накладок. Ребра жесткости целесообразно приваривать так, как это показано на рис. 18.14,е. К растянутому поясу и в растянутой зоне вертикального листа на длине а=(0,l÷0,2)h ребра жесткости рекомендуется не привари­вать вовсе.

В табл. 18.2 приведены данные о рациональных способах при­варки ребер жесткости к стенкам балок. Цифры указывают преде­лы выносливости при пульсирующих нагрузках и испытаниях в ус­ловиях изгиба.

Т а б л и ц а 18.2

Влияние способа вварки ребер жесткости в сварные двутавровые балки на их усталостную прочность

	Ребра приварены к стенке и к обеим полкам	Ребра приварены к стенке и только к сжатой полке	Ребра приварены к сжатой полке и на ¾ высоты стенки от сжатой полки
Вид сварки ребра жесткости
Предел выносливости на базе 2∙106 циклов, МПа	130(100%)	187(144%)	231 (177%)

На рис. 18.15 приведены примеры сварных балок из низко­углеродистой стали и их пределы выносливости при пульсирующих, нагрузках. Испытания показали, что применение накладок, при­варенных к поясам угловыми швами, значительно снижает уста­лостную прочность конструкции. Наибольшей усталостной прочно­стью обладали балки без стыков и с косыми механически обрабо­танными стыковыми соединениями.

Рис. 18.15. Пределы выносливости сварных балок

Примеры конструкции балок.

На рис. 18.16 приведена типовая конструкция подкрановой балки пролетом l=12 м под краны грузоподъемностью 5—75 г (ЦНИИ «Проектстальконструкция»). С изменением нагрузок ме­няются высота Я и размеры поперечных сечений балок, но разбивка ребер жесткости остается прежней. Сварка поясных швов авто­матическая. При тяжелом режиме работы катет поясных швов K=0,85s_B в сжатой зоне и K=0,65s_B в растянутой. Сварка выпол­няется с полным проваром стенки.

Рис. 18.16. Конструкция сварной подкрановой балки

Подкрановые балки нередко имеют длину пролетов 24, 36 м и более. При этом целесообразно применение высокопрочных метал­лов с высоким пределом текучести. Обеспечить устойчивость под­крановой балки двутаврового профиля из указанных материалов трудно, так как балки получаются высокими. Поэтому более ра-

ц иональными оказываются коробчатые профили с тонкими верти-жальными листами. При значительной высоте последних листы сва­ривают по длине продольными стыковыми швами. Толщина гори­зонтальных листов, как правило, не должна превышать 40—50 мм. Подкрановые балки с пролетом 36 м, в особенности под тяже­лые краны, могут быть усилены шпренгелями (рис. 18.17), состоя-

1200

750*30

1890*20

щими из горизонтальной затяж­ки, стоек и подкосов. Шпренгель-ная балка представляет собой статически неопределимую систе­му. За лишнее неизвестное в уравнениях деформаций прини­мается усилие затяжки Н, кото­рое образуется при изгибе балки вследствие увеличения расстоя­ния между точками АА. При этом момент в сечении балки

М=М₀—Ну. (18.58)

750*40 1200*50

А'

где М₀ — момент при отсутствии шпренгеля в балке; у — плечо си­лы Н относительно оси балки.

Рис. 18.17. Сварная шпренгельная балка

Рис. 18.18. Поперечное сечение подкрановой балки

Затяжка шпренгеля создает полезный изгиб балки противополож­ного знака от вертикальной нагрузки.

На рис. 18.18 изображено поперечное сечение подкрановой бал­ки и для кранов грузоподъемностью 300 т.

В настоящее время много внимания уделяется типизации кон­струкции балок (например, подкрановых). Типовые пролеты под­крановых балок составляют б и 12 м под нагрузку кранов 50 кН и более. В соответствии с пролетом, нагрузкой и режимом крана устанавливают рекомендации применения для подкрановой балки определенной марки стали: низкоуглеродистой или низколегиро­ванной конструкционной. Разрабатывают рациональные конструк­ции однопролетных и многопролетных подкрановых балок.

Пример расчета и конструирования балки

Требуется разработать конструкцию сварной балки пролетом l = ft _fi ^{м со}
свободно опертыми концами. Допускаемое напряжение в подкрановых ^ках

устанавливают с учетом коэффициентов условий работы т=0,9 и т$Р^егРУ^зки п=1,2:

[сг]р = R_Pm/n. Для стали СтЗ при R_p=210 МПа

[<т]_р = 157,5 МПа^160 МПа.

Рис. 18.19. К расчету балки пролетом 16 м: а—схема балки; б — линии влияния; в — наибольший момент М от подвижной нагрузки в разных сечениях; г — эпюра М от q; д — наибольший расчетный момент М от сил Р и q в разных се­чениях; е — линии влияния поперечной силы Q; ж — наибольшие значения Q от подвижной нагрузки в разных сечениях; з — эпюра Q от q; и — наибольшие расчетные значения Q в разных сечениях

225

Балка нагружена равномерной нагрузкой от собственного веса q=2,5 кН/м и двумя сосредоточенными грузами P=50 кН (от веса тележки с грузом), которые могут перемещаться по балке. Расстояние между осями тележки d=2 м; наибольший прогиб балки f от сосредоточенных грузов не должен пре­вышать ¹/₅₀₀ ее пролета l (рис. 18.19,а).

Конструирование балки следует начать с определения расчетных усилий М и Q. Сначала необходимо построить линии влияния моментов, чтобы знать их максимально возможные значения в разных сечениях балки (рис. 18.19,6). Метод линий влияния рассмотрен в [5]. Максимальные ординаты у_max линий влияния для различных сечений х составят:

х ... 0,1l 0,2l 0,3l 0,4l 0,5l Умах ... 0,09l 0,16l 0,21l 0,24l 0,25l

Определим моменты от веса тележки в каждом из сечений с учетом того, что один из сосредоточенных грузов располагается над вершиной линии влия­ния, а второй занимает положение, показанное на рис. 18.19,6. Момент от со­средоточенных сил вычисляется по формуле

М_Р=∑Ру_i (18.59)

где у_i — ордината линии влияния, т. е.

Характеристики

Список файлов лекций