Расчет балок коробчатого сечения
В зонах приложения сосредоточенных сил имеют место заметные изменения напряженно-деформированного состояния элементов. К таким зонам относится узел сопряжения рельса с верхним поясом и стенкой. Применительно к коробчатым балкам различают случаи расположения рельса над стенкой и между стенками. В случае расположения рельса над стенкой балки действие подвижной сосредоточенной нагрузки от ходовых колес Р приводит к неравномерному давлению на поясные швы и сжатию кромки вертикальной стенки. Характер эпюры давлений представлен на рисунке 73, г, где z0 – расстояние между нулевыми точками эпюры давления. В предположении равномерного местного давления на условной длине z = с , (226) где коэффициент с = 3,25 – для сварных и прокатных и коэффициент с = 3,75 – для клепаных балок; Jп – сумма моментов инерции рельса и пояса одностенчатой балки относительно их собственных осей. При расположении рельса над стенкой коробчатой балки при определении Jп в расчет вводится часть пояса шириной от наружного края до сечения, находящегося на расстоянии, paвном (10÷12) δп, от оси стенки внутрь балки (но не менee ширины подошвы рельса). Местные напряжения сжатия на кромке вертикальной стенки равны σм = P/ (cδc ). (227) Формула (227) справедлива для сечений балки, не укрепленной ребрами. При учете разгружающего влияния ребер напряжения сжатия кромки вертикальной стенки, воспринимающей сосредоточенную нагрузку Р,будут меньше, чем по формуле (228). Усилие V от сосредоточенной нагрузки Р,приходящееся на единицу длины поясных швов, V = aP/z,(228) где а – коэффициент, принимаемый для сварных балок в зависимости от режима и условий работы крана, а = 1÷1,5; для клепаных балок: а) при нагрузке по нижнему поясу или при нагрузке по верхнему поясу, когда стенка не пристрогана, а = 1; б) при нагрузке по верхнему поясу, когда стенка пристрогана к нему, а = 0,4. Расчет на прочность сварных швов, воспринимающих усилия Т и V, производится по формуле . (229) При наличии полного провара стенки расчет сварных поясных швов производится на срез от действия силы Т [см. формулу (224)) и на сжатие от силы V [см. формулу (228)]. В клепаных балках усилия Т и V воспринимаются заклепками, которыми скрепляются уголки со стенкой (рис. 73, д). При шаге заклепок а каждая заклепка воспринимает усилие ,которое не должно превышать расчетного усилия заклепки срезу или смятию . Шаг заклепок определяется из условия, что , (230) Проверка местных напряжений сжатия кромки вертикальной стенки осуществляется с учетом формулы (227) (231) При передаче на стенку давлений от ходовых колес сварные поясные швы следует проваривать на всю толщину стенки. При этом в зависимости от способа сварки назначается скос кромок. Такая технология позволяет избежать непроваров, подрезов и других дефектов между стенкой и поясом. Смещение оси рельса (особенно у одностенчатых балок) приводит к внецентренному нагружению части стенки, кручению пояса и изгибу стенки. Неблагоприятное сочетание указанных факторов способствует возникновению и развитию усталостных разрушений. В коробчатых балках с рельсом посередине (второй случай) в качестве опор устанавливаются дополнительные короткие (малые) диафрагмы (см. рис. 72,д), которые вместе с большими осуществляют передачу усилий на стенки балки. Рельс рассматривается как неразрезная балка с опиранием на диафрагмы. Напряжения в нем приближенно (без учета влияния поясного листа) определяются как , (232) где Р – наибольшее давление ходового колеса; l – расстояние между соседними диафрагмами; – наименьший момент сопротивления сечения рельса; [σp]– допускаемое напряжение растяжения в подошве рельса, [σp] = 270 МПа – для рельсов Р43 и более тяжелых, [σp] = 230 МПа – для более легких. Для крайних участков рельса (возле незаваренных стыков) в формуле (232) вместо 1/6 надо принять 1/5. Поясной лист деформируется совместно с рельсом и изгибается вдоль и поперек балки. Расчетная схема его представляет собой схему тонкой пластинки, опертой в местах примыкания стенок и диафрагм. Приближенно из равенства кривизны рельса как балки и кривизны пояса как пластины имеем Мp /(EJр) = Мп (l – μ2) / (EJП),откуда МП= =МрJП / [(l – μ2) Jр] , где Мр, Мп - изгибающие моменты в рельсе и поясе соответственно; Jр - момент инерции рельса; Jп - момент инерции пояса; μ = 0,3 – коэффициент Пуассона. Далее определяются местные напряжения в продольном направлении σх' = МП δП / (JП2) = Рl δП / [12 (l – μ2)Jр].Приближенное определение [1] местных напряжений в поперечном направлении σy' можно производить на основе равенства прогибов продольных и поперечных балок-полосок в середине пояса. Общее выражение прогиба в продольном направлении от силы N, приходящейся на пояс, fx = Nl3 / (kEJ) = =MПl2 / (k'EJП) =2 σх' l2 / (k'ЕδП),где l – расстояние между соседними диафрагмами; k, k' – коэффициенты, определяемые условиями опирания. Если k и k' одинаковы, то σy'=σх' l2/b12= MПδПl2 / (2JПb12), где b1 – расстояние между вертикальными стенками коробчатой балки. Растягивающие напряжения σy' могут вызывать усталостные трещины.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (4277)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |