8.5. Подбор сечения

Сечение малонапряженных элементов фермы подбирают по допускаемой гибкости. Гибкость элемента рассчитывается по формуле:

где l_рас= μ l – длина стержня при продольном изгибе;

μ – коэффициент расчетной длины, принимаемый при шарнирном закреплении концов стержня равным единице;

l – длина стержня (для поясов l= D, для раскосов l= 0.5 l_р , для стоек l=0.5B, так как раскосы и стойки имеют закрепление на ездовой балке;

i_min – наименьший радиус сечения элемента (для одиночных уголков i_min= i_y0).

Наименьший допускаемый радиус инерции:

.

По сортаменту прокатных уголков (табл. 6 приложения) подбирают соответствующий равнополочный уголок и выписывают величины А и i_y0. При выборе сечений следует отдавать предпочтение уголкам с более широкими полками, имеющими меньшую массу и большую жесткость. По конструктивным требованиям не рекомендуется принимать уголковый профиль менее 45х4 мм.

8.6. Проверка напряжений

Вычислив гибкость элемента и, определив по ней коэффициент продольного изгиба φ (табл. 5, Приложение2), проверяют устойчивость сжатого пояса фермы в средней панели и в крайней панели соответственно:

,

где А_п – площадь сечения уголка пояса фермы (табл. 7, приложение 3).

Если условие не соблюдается, то принимают более мощный уголок и повторяют проверку.

Прочность растянутого раскоса:

(здесь γ_с= 0.75 – при одностороннем прикреплении уголка).

Устойчивость сжатой стойки:

.

8.7. Расчет сварных швов, прикрепляющих раскосы и стойки к поясам фермы

Прочность швов, прикрепляющих раскос, проверяется по формуле:

где β_f =0,7 – при ручной сварке;

k_f – высота катета шва, принимаемая не менее 4 мм и не более толщины полки уголка;

l_ω – расчетная длина шва, принимаемая на 1 см меньше его полки уголка;

R_ωf –расчетное сопротивление срезу металла шва (табл.3 приложение 1)

γ_с=0,75 – коэффициент условий работы при одностороннем прикреплении уголка;

γ_с=1,0 – коэффициент условий работы шва.

Аналогично проверяют прочность швов прикрепления стоек.

8.8. Анализ результатов ручного расчета и моделей фермы жесткости

Раздел выполняется аналогично пункту 7.4.

9. Расчет концевой балки

9.1. Определение расчетных усилий

Концевая балка опирается на ходовые колеса крана и имеет пролет, равный базе крана К (рис. 23 ).

Основной вертикальной нагрузкой конструкции является опорная реакция ездовой балки R_B=2Р_торм.

Пренебрегая собственным весом, определим в концевой балке изгибающий момент и поперечную силу от сосредоточенной силы R_B, расположенной посередине пролета:

Горизонтальная нагрузка перекоса Р_пер тоже вызывает изгиб концевой балки, но наибольшее значение изгибающего момента от этой нагрузки находится в месте примыкания поясов фермы жесткости, т.е. вблизи опоры, где изгибающий момент от вертикальной нагрузки имеет небольшую величину. Поэтому такое сочетание нагрузок не рассматривается.

9.2. Построение модели концевой балки.

Примеры построения модели концевой балки представлены на рис. 24, 25.

Рис. 24. Модель концевой балки

Рис. 25. Эпюра изгибающего момента концевой балки

9.3. Подбор сечений

Сечение концевой балки компонуется из 2-х швеллеров и подбирается из условия прочности:

(11)

где W – момент сопротивления одного швеллера;

γ_с=0,5 – коэффициент условий работы.

Вычислив требуемый момент сопротивления , подбирают в сортаменте (табл. 6 приложение 2) номер швеллера и выписывают геометрические характеристики. Принимая швеллер, следует учитывать конструктивные требования и не принимать профиль менее №16.

Для понижения уровня моста опорные сечения концевых балок делают меньшей высоты. Для этого в местах установки отъемных букс колеса швеллер вырезают наполовину и приваривают листы обрамления (рис. 26).

При компоновке опорного сечения Б-Б необходимо обеспечить возможность размещения ходовых колес и крепление их букс. Характеристики крановых колес даны в приложении 4. Тип колес выбирается исходя из допускаемой нагрузки.

Компоновку опорного сечения можно выполнить следующим способом. Примем зазор между листом обрамления и габаритом колеса равным 10,5 мм, а просвет между швеллерами М=120 мм (рис. 27). Минимальное расстояние от кромки листа до отверстия крепежного болта 1,5d₁=1,5 17=25,5 мм. Принимаем 27 мм.

Тогда ширина листа обрамления b_л=с+1,5d₁-0,5В-е=90+27-0,5 85-10,5=65 мм. Этот размер соответствует ГОСТ 103-76 на полосовую сталь.

Наименьший габарит для работы гаечным ключом при болтах М16 равен 25 мм. В связи с этим необходимо проверить соблюдение условия а=с-0,5М-t_ω>=25 мм. Площадь листа обрамления принимают примерно равной площади полки швеллера, тогда толщина листа δ=bt/b_л. Этот размер округляют до стандартного по ГОСТ 103-76.

Необходимо установить наличие зазора между габаритом колеса и планкой, скрепляющей ветви концевой балки (см. сечение Б-Б на рис 27):

Δ=Н+ δ+0,5h-0,5D_к

После компоновки опорного сечения следует определить его геометрические характеристики.

Для определения положения нейтральной оси х₁-х₁ разобьем площадь на отдельные элементы (см. рис. ): А₁=0,5А_швел-А₂, А₂=0,5ht_ω, А₃=b_лδ. Площадь всего сечения А=2(А₁+А₂+А₃).

Статический момент элементов относительно оси 1-1:

S₁=2A₁(0,5δ+0,5h-0,5t)+2A₂(0,5δ+0,25h).

Ордината центра тяжести y₀=S₁/A.

Рис. 27. Определение основных размеров и геометрических характеристик сечения концевой балки

Ордината у₁= - 0,5δ+0,5h-0,5t-y_0.

Момент инерции относительно оси х₁-х₁:

Статический момент площади листа усиления:

Статический момент полусечения: