Проект металлических конструкций мостового крана (стр. 7 из 8)
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 bf, tf.
2. Поперечная сила воспринимается стенками. Толщина стенки по длине всей главной балки постоянна.
b = b’ + 2 * tw,
Hб = Hw + 2 * tf.
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:
Wх,тр =
, гдеМх,max; Мy,max – значения моментов действующих в горизонтальной и вертикальной плоскости;
γс * Ry – предельное расчетное значение напряжения, напряжение предела текучести;
γс = 1 – коэффициент условия работы;
m∆,ГБ = 0,8.
Примем в расчете, что
≈ 
Тогда получаем:
Wх,тр =
= 
= 
= 33,58 * 10-3 
.Требуемая площадь пояса определяется:
Аf,тр =
= 
= 12,59 * 10-3 
.Учитывая, что сечение является сварным и все швы наружные, требуемая ширина листа полки будет определяться:
bf,тр = b + 40…50
,bf,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: bf = 800
.Требуемая толщина листа определяется:
tf,тр =
= 
= 15,75 * 10-3 
= 15,75 .Принимаем по ГОСТ 82–89 толщину листа равной: tf = 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 tw = 8 .Определим минимальную толщину листов стенки из условия ее прочности на срез в местах приопорных участков.
tw,min =
,tw,min =
= 
= 3,366 * 10-3 = 3,4 .Минимальная толщина листов стенки по конструктивным соображениям: tw,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:
tw,а = 8
.tw = max
С учетом требования сортамента.
b’ = b – 2* tw = 700 – 16 = 684
.Из условия обеспечения местной устойчивости стенки ее толщина назначается:
tw ≥
Hw = Hб – 2*tf = 2 – 2 * 0,016 = 2 – 0,032 = 1,968
Условие выполняется tw = 8
, местная устойчивость стенки на действие поперечной силы обеспечена.5.Проверка прочности главной балки моста
Скомпоновав сечение балки, определим ее фактические геометрические характеристики.
1. Момент инерции сечения относительно оси х (вертикальной плоскости) определяется:
Јх,i =
,Н0 = Нб – tf.
2. Момент инерции сечения относительно оси y в (горизонтальной плоскости) определяется:
Јy,i =
,В0 = b – tw.
3. Момент сопротивления относительно оси х в вертикальной плоскости в расчетных сечениях определяется:
Wх,i =
, 
.4. Момент сопротивления относительно оси y в горизонтальной плоскости в расчетных сечениях определяется:
Wy,i =
.5. Статический момент полусечения относительно горизонтальной оси х определяется:
Sх,i =
.6. Момент сопротивления опорного сечения балки при кручении определяется:
Wкроп = B0 * hоп * tf.
Полученные результаты расчета сведем в таблицу 3.
Таблица 3
| Расчетноесечение | Hб,м | Hw,м | Н0,м | Jx,м4 | Jy,м4 | Wx,м3 | Wy,м3 | Sx,м3 | Wкроп,м3 |
| 0 | 1,200 | 1,168 | 1,184 | 0,0110 | 0,0036 | 0,0180 | 0,0090 | 0,0100 | 0,0130 |
| 1 | 1,334 | 1,302 | 1,318 | 0,0140 | 0,0039 | 0,0210 | 0,0095 | 0,0120 | 0,0130 |
| 2 | 1,671 | 1,638 | 1,655 | 0,0230 | 0,0045 | 0,0280 | 0,0110 | 0,0160 | 0,0130 |
| 3 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 4 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 5 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 6 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 7 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 8 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 9 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 10 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 11 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 12 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 13 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
| 14 | 2,000 | 1,968 | 1,984 | 0,0350 | 0,0051 | 0,0350 | 0,0130 | 0,0200 | 0,0130 |
Выполним проверку прочности расчетных сечений в соответствии с данными статического расчета и таблицей геометрических характеристик сечений.
Проверку прочности расчетных сечений будем вести используя следующие выражения:
; 
; 
; 
.Полученные результаты проверки сведем в таблицу 4.