Orlova_Proektirovanie_svarnoy_metallokonstrukcii_mostovogo_krana.RED

Примечания:

1.Р1 = 112,5 кН; q0 = 7,25 кН/м; Ω =ymax·x/2; P6 = 5,0 кН; N0 = 0,1P1∑y+0,1q0Ωсум+ +0,1·Р6y5;

2.Знак полученных усилий соответствует знаку нагружения (рис. 6);

усилия могут менять знак на обратный при изменении направления приложенной нагрузки.

3. Усилия N0 в стержнях фермы связей, приведенные в табл. 7, могут изменять свой знак на обратный, так как нагрузки при торможении и трогании с места направлены в противоположные стороны.

3.6 Определение усилий в поясах главной фермы от изгиба

При нахождении нагруженной тележки на панели верхнего пояса главной фермы последняя испытывает изгибающий момент (рис. 11).

Элемент пояса при этом может приближенно рассматриваться в качестве двухопорной балки, опертой по концам на прилегающие узлы фермы.

Учитывая неразрезанность пояса, можно принять изгибающий момент от сосредоточенного груза (давление колеса при динамическом коэффициенте 1,2), находящегося на середине панели длиной d = 2 м,

равным:

M 130 2,0 43,3 кН м . 6

Если при этом кран подвергается торможению или троганию с места,

то одновременно с моментом М, действующим в вертикальной плоскости,

образуется момент Мг в горизонтальной плоскости от Р' (без учета динамического коэффициента).

Рна панели верхнего пояса главной фермы.

Впанели пояса образуются также поперечные усилия: Q в

вертикальной и Qгор в горизонтальной плоскости:

Q = P,

Qгор = 0,1P'.

3.7 Подбор сечений элементов главных ферм

Расчет поперечных сечений элементов ферм осуществляется по допускаемому напряжению с учетом коэффициента снижения допускаемых напряжений при действии переменных нагрузок,

представленного в таблице 5.

3.7.1 Подбор сечения верхнего пояса

Подбор сечения верхнего пояса производится в следующем порядке:

1.Определяется форма поперечного сечения верхнего пояса главной фермы. Предварительно принимаем сечение из двух швеллеров.

2.Определяется требуемая площадь поперечного сечения верхнего пояса для наиболее нагруженного элемента:

52

где N – сжимающее усилие, действующее в элементе пояса, кН; [σ] –

допускаемое напряжение металла на растяжение, МПа; γ – коэффициент снижения допускаемых напряжений; υ – коэффициент продольного изгиба, рекомендуется в первом приближении υ = 0,5 … 0,7.

Для наиболее нагруженного стержня 5'6':

N = 982,4 кН;

[σ] = 260 МПа;

γ = 1; υ = 0,6;

Принимаем сечение верхнего пояса из двух швеллеров № 24а (рис. 12). Площадь поперечного сечения одного швеллера F1 = 32,9 см2,

общая площадь принятого сечения F = 65,8 см2

Момент сопротивления сечения относительно оси X:

Wx = 2·Wx1, (46)

где Wx1 – момент сопротивления сечения одного швеллера, Wx1 = 265 см3.

Wx = 2·265 = 530 см3;

Наименьший момент инерции сечения относительно оси Y:

где F1 – площадь поперечного сечения швеллера; F1 = 32,9 см2; z0 –

расстояние от стенки до центра тяжести швеллера, z0 = 2,67 см; а – зазор между швеллерами, а = 5 мм; Iy1 – момент инерции сечения одного швеллера относительно его вертикальной оси, Iy1 = 254 см4.

Iy = 2[32,9(2,67+0,5/2)2 +254] = 1069 см4.

Момент сопротивления сечения относительно оси Y:

где b – ширина полки швеллера, b = 9,5 см.

53

Wy = 1069/(9,5+0,5/2) = 109,64 см3.

Выполняется проверка прочности и устойчивости сечения:

Проверка прочности от действия продольной силы и двух моментов в крайней кромке.

Расчетное напряжение складывается из напряжений от действия сжимающего усилия N = –982,4 кН и изгибающих моментов от эксцентрично приложенных сил в вертикальной плоскости Мв = – 43,3кН·м

и в горизонтальной плоскости Мг = –3,75 кН·м

Рис. 12. Сечение из двух швеллеров.

При расчете поперечного сечения элементов ферм стержни должны быть спроектированы с соблюдением требований прочности и экономичности. Поэтому при определении расчетного значения

54

напряжения допускается перегруз 5 % и недогруз 15 % относительно допускаемого значения, т. е.

[ ] 5%15%

Вданном случае перегруз составляет:

что входит в пределы допустимых значений.

Проверка устойчивости пояса относительно его вертикальной оси:

где υmin – коэффициент продольного изгиба, определяется в зависимости от

λmax (табл. П 2.1), соответствует наибольшей гибкости сжатого элемента.

Гибкость определяется по формуле:

max rl , (51)

min

где l – длина элемента , l = 200 см; rmin – минимальный радиус инерции,

определяемый по формуле:

υ – коэффициент продольного изгиба, υ = 0,85.

c – коэффициент, определяемый по формуле:

В данном случае β = 1; α = 0,6 [16],табл. П 12;

55

m – относительный эксцентриситет, определяемый по формуле:

σ< [σ].

Вданном случае недогруз составляет:

260 234,1 100% 10%,

260

что входит в пределы допустимых значений.

3.7.2 Подбор поперечного сечения нижнего пояса

Подбор поперечного сечения элементов нижнего пояса производится

вследующем порядке:

1.Определяется форма сечения нижнего пояса главной фермы.

Предварительно принимаем сечение из двух швеллеров (рис. 12).

2. Определяется требуемая площадь поперечного сечения наиболее нагруженного элемента нижнего пояса:

56

Принимаем сечение нижнего пояса из двух швеллеров № 14а.

Площадь поперечного сечения одного швеллера F1 = 17,0 см2, общая площадь принятого сечения F= 34,0 см2.

3. Выполняется проверка прочности сечения:

Недогруз составляет

260 254,7 100% 2%,

260

что входит в пределы допустимых значений.

Принятые площади поперечных сечений элементов верхнего и нижнего поясов сохраняются постоянными по длине фермы. В панелях,

ближайших к опорам, напряжения ниже допускаемых.

3.7.3 Подбор поперечного сечения стоек

Подбор сечения стоек производится в следующем порядке:

1.Определяется форма поперечного сечения стоек главной фермы.

Предварительно принимаем сечение из двух уголков.

2.Определяется требуемая площадь поперечного сечения для наиболее нагруженного элемента стоек:

57

Принимаем сечение нижнего пояса из двух гнутых уголков 63×63×5 (рис. 13) с площадью поперечного сечения одного уголка F1 = 6,13 см2.

Общая площадь поперечного сечения стойки F = 12,26 см2.

Положение центра тяжести относительно крайней кромки у = 1,74

см.

Момент инерции двух уголков относительно оси X, проходящей

Гибкость:

λmax = 200/1,94 = 103;

Коэффициент υ = 0,44.

3. Выполняется проверка прочности сечения:

Q

y

d

a/2

Рис. 13. Сечение из двух уголков

58

Превышение рабочего напряжения относительно допускаемого

Превышение напряжения составляет 2,3 %, что входит в пределы допустимых значений.

В стойках 2'2 и 4'4 расчетные напряжения несколько меньше.

Стойки крепятся к поясам в узлах угловыми швами без обработки.

Коэффициент понижения допускаемых напряжений γ в основном металле в зоне этих швов определяется при эффективном коэффициенте концентраций kэ = 3,3.

Для стойки 6'6 при r = 0,09 (табл. 5).

Допускаемое напряжение в металле стойки с учетом коэффициента понижения допускаемых напряжений при переменных нагрузках γ

[σ] · γ = 260·0,62 = 161,2 МПа.

Расчетные напряжения стойки в зоне узла находят без учета устойчивости (коэффициента υ). Поэтому

143,5 103 117 МПа,

12, 26 102

σ< [σ] · γ.

3.7.4Подбор поперечного сечения раскосов

Подбор сечения раскосов производится в следующем порядке:

1. Определяется форма поперечного сечения раскосов главной фермы. Предварительно принимаем сечение из двух уголков (рис. 12).

59

2. Определяется требуемая площадь поперечного сечения наиболее нагруженного сжатого раскоса. Для стержня 23' N23' = – 305,5 кН; γ = 1; υ = 0,6.

Принимаем сечение раскоса из двух уголков 90×90×8. Площадь поперечного сечения одного уголка F1 = 13,9 см2, момент инерции Ix = 106

см4 , общая площадь сечения F = 27,8 см2

Положение центра тяжести относительно крайней кромки у = 2,51 см.

Момент инерции двух уголков относительно оси X, проходящей через центр тяжести:

Ix = 2·106 = 212 см4.

Наименьший радиус инерции сечения:

Гибкость стержня:

max 2283,76 102,5;

Коэффициент υ = 0,443.

3. Выполняется проверка прочности сечения по формуле (61):

σ< [σ]

4.Определяется требуемая площадь поперечного сечения наиболее нагруженного растянутого раскоса. Для стержня 3'4 усилие N 3'4= 270,2 кН.

F 270, 2 103 1187 мм2 11,9 см2.

60