Пример расчета на выносливость

Исходные данные. Проверить расчетом сопротивляемость усталостным разрушениям сварной балки пролетом 12 м под краны грузоподъемностью 30 т (рис. 50); нормативное давление на пояс Р = 35,5 тс = 355 кН. Кран с гибким подвесом груза; число подъемов груза за срок службы равно 2×10⁶. Расчет прочности и устойчивости элементов двутаврового сечения выполнен по расчетным усилиям от двух кранов: М = 289 тс×м = 2890 кН×м; Q = 115 тс = 1150 кН; F = 46,9 тс = 469 кН. На основании этих расчетов было выбрано поперечное сечение балки (верхний и нижний пояса из листов соответственно размерами 450´25 мм и 450´18 мм, стенка размером 1390´12 мм). Шаг поперечных ребер жесткости 1,5 м; рельс КР 120.

Рис. 50. Схема подкрановой балки и крановой нагрузки

Геометрические характеристики сечения, необходимые для расчета на усталость: момент инерции сечения Ix = 1219068 см⁴, момент сопротивления верхней кромки стенки W_x = 19278 см³, момент сопротивления верхней кромки стенки W_s = 7420 см³; условная длина распределения местных напряжений смятия l_ef = 52,2 см; моменты инерции кручения: рельса I_t = 1310 см⁴, верхнего пояса - I_f = 234 см⁴.

Для рассматриваемого примера расчетное сечение размещается на расстоянии (0,2×150 - 0,35×52,2 = 48 см) от ближайшего к середине балки поперечного ребра. Нагрузка от крана размещается на балке так, чтобы определить в расчетном сечении максимальную поперечную силу и соответствующий ей изгибающий момент. В рассматриваемом случае: М = 104 тс×м = 1040кН×м; Q = 21 тс = 210 кН.

Нормативные величины вертикальной F и горизонтальной Q_t нагрузок дня расчета на усталость равны: F = 0,8´35,5 = 28,4 тc = 284 кН; Q_t = 0,1´35,5 = 3,55 тc = 35,5 кН. Величина местного крутящего момента М_t = 28,4´0,015 + 0,75´3,55´0,17 = 0,88 тс×м = 8,8 кН×м.

Сопротивление усталостным разрушениям материала зоны стенки, примыкающей к верхнему поясному шву, проверяется по формуле

,

где

; ;

;

R_v = 75 МПа (как для разрезной балки согласно п. 13.35*СНиП II-23-81*).

Напряжения s_x, t_xу, s_loc,y и s_fy вычислены согласно п. 13.34*СНиП II-23-81*.

Сопротивляемость усталостным разрушениям обеспечена.

Дата добавления: 2014-12-26