Определение размеров опорных ребер из условия прочности на смятие

Требуемая ширина ребра  на опоре по оси "А" (см. рис. 15):

Принимаем  (кратно 5мм). Длина площадки смятия ребра

Требуемая толщина этого же ребра из условия прочности на смятие:

Здесь  - расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности при наличии пригонки. По табл. 1 [1] , где  - временное сопротивление стали разрыву, принимаемое по табл. 51 [1], а - коэффициент надежности по материалу, определяемый по табл. 2 [1].

В нашем случае

Принимаем   (по сортаменту широкополосной универсальной стали см. пункт 5.5, д).

Назначаем для ребра по оси "Б" такую же толщину  , а ширину ,  тогда площадь смятия для ребра по оси "Б" будет больше чем по оси "А" (см. рис. 16), и прочность на смятие будет заведомо обеспечена.

 

Расчет опорных ребер на устойчивость в плоскости, перпендикулярной стенке

В расчетное сечение условной стойки включается сечение ребра части стенки шириной 2S на опоре по оси "А" и S на опоре по оси "Б". На разрезах 1-1 и 2-2 расчетные сечения выделены штриховой (см. рис. 15):

Проверяем устойчивость ребра по оси "Б", так как в этом случае расчетное сечение имеет меньшую площадь. Расчетная схема условной стойки представлена на рис. 16.

 

(по табл. 72 [1]),

                                                                                           рис. 16

Устойчивость обеспечена.

 

 

5.12.4 Расчет сварного шва, соединяющего опорное ребро по оси "Б" со стенкой

По табл. 39 [1] принимаем полуавтоматическую сварку в углекислом газе проволокой диаметром d < 1,4 мм при нижнем положении шва, тогда коэффициенты, учитывающие форму поперечного сечения шва:

По табл. Г1 [1] для С245 принимаем сварочную проволоку Св-08ГА. По табл. Г2 для Св-08ГА . По табл. 3 [1] расчетное сопротивление углового шва срезу по металлу шва:

Значение  не изменилось.

В соответствии с п. 14.2 [1] проверим условие:

Условие выполнено, а значит, материалы для сварки выбраны правильно.

Учитывая выполнение условия  (т.е. разрушение произойдет по материалы шва), при определении  необходимо использовать .

 Принимаем =0,9 см >

  При этом = 0,9 см = 9 мм > по табл. 38 [1] при

 и  по п. 14.1.17 [1].

 

Расчет монтажного стыка на высокопрочных болтах

 

Общие указания

 

При определении места стыка следует исходить из предположения, что по условиям транспортировки балка должна быть разделена на две отправочные марки, так, чтобы разница их длин была минимальной. Тогда местоположение стыка определится по несущей способности сечения, ослабленного отверстиями под болты.

Предварительная разработка конструкции

При определении места стыка следует исходить из предположения, что по условиям транспортировки балка должна быть разделена на две отправочные марки, так, чтобы разница их длин была минимальной. Тогда местоположение стыка определится по несущей способности сечения, ослабленного отверстиями под болты.

При высоте балки h_б = 150 см рекомендуется применять следующие диаметры высокопрочных болтов: 16, 20, 24 мм. Площади сечений нетто A_бn этих болтов соответственно равны 1,57; 2,45 и 3,53 см² по табл. Г9 [1]. Принимаем предварительно d_в=24 мм.

Диаметр отверстия под болт: d= d_в+3=27 мм.

Из конструктивных соображений и унификации толщина каждой из двух накладок для стенки t_н принимаются равной толщине стенки t_w. Размеры накладок по ширине и длине должны быть минимальными. Размещение болтов производится с учетом допустимых минимальных и максимальных расстояний между центрами болтов и от центра болта до края элемента в соответствии с табл. 40 [1]. При этом расстояние следует округлять до 5 мм в большую или меньшую сторону (для минимальных и максимальных расстояний соответственно).

Зазор между отправочными марками принимаем равным 10 мм (см. рис. 17). Число вертикальных рядов в стенке по одну сторону от стыка n=2, минимальное расстояние между ними 2,5d=2,5*27=67,5мм; расстояние от края стенки или накладки до ближайшего ряда 1,3d=1,3*27=35,1мм.

Шаг болтов по вертикали обычно составляет (4-6)d=108-162 мм; принимаем его равным 120 мм (кратным 10мм). При этом расстояние "с" между крайним болтом в вертикальном ряду и внутренней гранью пояса должно находиться в пределах 60-120 мм. В нашем случае с=100 мм.

Толщина накладок в поясе должна быть больше 0,5t_f = 1,25 см. Расстояние между внутренними накладками d1  Площадь сечения накладок должна быть не меньше площади пояса.

Для пояса следует принять четырехрядное расположение болтов, а если четыре ряда не размещаются в соответствии с требованиями табл. 40 [1] (в случае узкого пояса) - шахматное или двухрядное расположение болтов.

Определение места стыка

Момент инерции ослаблений (отверстиями) сечения пояса:

То же сечения стенки:

,

Момент инерции ослаблений всего сечения:

.

Момент инерции ослаблений сечения с учетом ослаблений (нетто):

.

Так как величина , то в соответствии с п. 14.3.11 [1] условный момент инерции сечения принимаем равным моменту инерции нетто:

.

Условный момент сопротивления:

Так как Wc > Wтр, то принимаем что стык будет располагаться в 3 отсеке на расстоянии 0,5 м от центр ребра
Хст =2*3 - 0,5 = 5,5м

Внутренние усилия в месте стыка:

.

Расчет стыка стенки

Момент, воспринимаемый стенкой:

,

где  – момент инерции стенки с учетом ослаблений (нетто).

Поперечная сила, воспринимаемая стенкой,

.

Усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда от момента ,

,

Где n – число болтов стенки в горизонтальном ряду по одну сторону от стыка.

То же от поперечной силы

Где m – число болтов в вертикальном ряду.

Суммарное усилие, приходящееся на крайний болт вертикального ряда,

Предельное усилие многоболтового соединения, приходящееся на одну поверхность трения одного болта, в соответствии с формулой 191 [1],

,

Где R_bh – расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта, определяемое согласно формуле 3[1]:

R_bh – 0.7 R_bun = 0.7*1078 = 754,6 Н/мм² = 7546 кг/см²

Где R_bun – нормативное сопротивление болта, принимаемое согласно табл. Г.8 [1] и равно для d_b = 24 мм R_bun = 1078 Н/мм².

- коэффициент трения, принимаемый по табл. 36 [1] в зависимости от способа обработки соединяемых поверхностей и равный 0,5; 0,42; 0,35 и 0,25 при металлизации цинком, при газопламенном способе, очистке стальными щетками и без всякой обработки соответственно;

При газопламенном способе обработки .

 коэффициент надежности, принимаемый по табл. 42 [1] и равный для газопламенного способа обработки поверхностей, статической нагрузке, контроле натяжение болтов по моменту закручивания и 1разности номинальных диаметров отверстий и болтов 3мм .

Тогда максимальное усилие, воспринимаемое одним болтом:

количество поверхностей трения в соединении;

Таким образом, прочность соединения стенки обеспечена.

 

Условие экономичности выполнено.

Расчет стыка пояса.

Определение числа болтов в стыке пояса.

Момент, воспринимаемый поясами:

 Продольное усилие в поясе:

Требуемое число болтов (по одну сторону от оси стыка):

Принимаем 14 болтов (четное число, большее, чем )

Проверка прочности накладок.

Пусть толщина накладок в поясе t_н=14 мм > 0,5t_f = 0,5*25 = 12,5 мм.

Ширина наружной накладки b_н = b_f = 500мм.

Ширина внутренней накладки должна быть не больше чем:

b^’_н 0,5*(b_f - 40) = 0,5*(500- 40) = 230 мм

Принимаем b^’_н =220 мм (кратно 10мм), тогда

d₁= b_н - 2b^’_н = 500 - 2*220 = 60 мм

Площадь сечения накладок:

Прочность накладок обеспечена.

Окончательно принятую конструкцию монтажного стыка показываем на рис.17.

Рис. 17. Конструкция стыка

Рис. 17. Конструкция стыка