Проверка местной устойчивости балки

Помимо проверки местной устойчивости необходимо проверить отдельные элементы балки на местную устойчивость. Для того, чтобы обеспечить местную устойчивость ставят дополнительно ребра жесткости, которые могут быть продольные (горизонтальные), промежуточные (вертикальные) и опорные ребра жесткости, которые устанавливаются в любом случае.

2.5.1 Проверим необходимость постановки продольных ребер жесткости. Для этого необходимо определить условную гибкость вертикальной стенки и сравнить с критической гибкостью.

Критическая гибкость стенки изготовленной из низкоуглеродистой стали λ_кр=160. Если условная гибкость стенки больше предельной гибкости (λ=h_в/S_в>λ_кр), то необходимо установить продольные ребра жесткости.

В данном примере λ_у=1972/12=164,6

Следовательно, условная гибкость больше предельной (164,6>160).

В данном случае необходимо устанавливать продольные ребра жесткости.

Так как условие устойчивости не выполняется, то ребра устанавливаются в зоне стенки на расстоянии: С=(0,2¸0,25)h, C=400 мм

Толщина ребра: S_p=В_р/15

Ширина ребра: 2В_р³0,75×b_г

 

Рисунок 8  Расположение горизонтального ребра жесткости

2.5.2 Определим необходимость установки вертикальных ребер жесткости. Для этого определим интенсивность нагрузки на балку по соотношению: Р/S_в, если интенсивность выше 15000 Н/мм, то ребра устанавливаем.

Р/S_в·=220000/12·=18333 Н/мм

18333>15000 Н/мм

Выбор: так как интенсивность нагрузки на балку превышает 15000Н/мм, то вертикальные ребра жесткости устанавливаем.

 

Рисунок 9 Схема установки промежуточных и опорных ребер жесткости

 

Количество пар промежуточных ребер п_пр.р с округлением в большую сторону равно соотношению

п_пр.р =L*/2400=13

Высоту вертикальных ребер принимаем:

п _пр.р= h _в=1972мм

2.5.3  Расстановим опорные ребра жесткости:

b_оп.р=В_р=150

2В_р=0,75·b_г

Принимаем В_р=150 мм

S_оп.р=(0,8¸1,0)·S_в=1·12=12 мм

а₁=b_оп.р=150 мм

l₁- расстояние от края до первого ребра

l₁=15·S_р

S_р=b_оп.р=В_р/15=150/15=10

Принимаем S_р=10 мм

l₁=15·10=150 мм.

 

Конструирование и расчет опорных плит

Конструктивная форма опорной плиты показана на рисунке 10.

 

Рисунок 10 Конструкция опорной части балки

Определим основные размеры плиты по следующим формулам:

R_пл=1-2 м – радиус цилиндрической поверхности;

b_пл=(1,1-1,2)b_г – ширина плиты;

b_пл=1,1·400=440 мм

а_пл=(1,0-1,5)b_пл – длина плиты;

а_пл=1,0·440=440 мм

d_шт=20 мм;

S₀=15 мм – толщина у конца опоры.

Технологическая часть

Расчет сварных швов

Необходимо разработать сварное соединение в соответствии с ГОСТ для сварки:

1. Стенки с поясом балки.

2. Ребер жесткости.

Следует определить место стыков показать конструкцию всех сварных соединений:

-дать сечение сварного шва;

-показать скос кромок;

-показать зазоры и притупления;

-обозначить сварные швы по ГОСТу

При сварке конструкций, у которых толщина листа S³4, принимаем катет более 4.

В данном случае принимаем к=6 мим для сварки нижних и верхних поясных швов.

В нижних поясных швах действуют касательные направления

                             (3.1)

Несмотря на то, что рабочее напряжение незначительно по технологическим соображениям целесообразно оставить. К = 6 мм

В верхних поясных швах при определении t с учетом приваренного рельса, следует вычислить:

(3.2)

Момент инерции будем считать не изменившимся, как и положение центра тяжести балки. При этом напряжение в верхнем поясе рассчитывается по формуле:

               (3.3)

В верхних поясных швах к вычисленным напряжениям добавляются t _р оси сосредоточенной силы Р. Как уже было установлено, длина зоны распределения сосредоточенной силы в вертикальном листе Z=18,4 см.

Таким образом, по формуле определяем добавочное напряжение:

                  (3.4)

при п =0,4

Условное результирующее напряжение по формуле:

                        (3.5)

Определяем допускаемое напряжение в зоне сварки:

Катеты швов, приваривающих ребра жесткости к поясам и стенкам, принимаем такими же, как и в поясных швах, то есть к=6 мм. Эти швы не передают рабочих напряжений и расчету на прочность не подлежат.