Конструирование и расчет монтажных стыков

М1 = 0,9Nbtl1bb(l1 + cb)/(3l12 - cb2) = 0,9*56000*15*8,5*(15 + 6,5) / (3*152 - -6,52)=218347 кгс·см;

М2 = 0,9Nbtbв2(3l1 - bв)/(3l12 - cb2) = 0,9*56000*8,52(3*15-8,5)/(3*152 – 6,52) = 210053кгс·см,

где l1 = bв + cв = 8,5 + 6,5 = 15 см.

Из условия прочности фланца на изгиб (35) для его толщины tѓl с учетом момента сопротивления сечения при развитии неупругих деформаций по формуле (37 методических указаний) можно записать:

tѓl,треб. = = = 3,27 см,

где Мmax – наибольший изгибающий момент, Мmax = М1 = 218347 кгс*см;

γс – коэффициент условий работы, γс = 1; Ry,ѓl – расчетное сопротивление стали фланца по пределу упругости, Ry,ѓl = 380 МПа = 3800 кгс/см2 (сталь С 390); b1 – шаг болтов, b1 = 21,5 см.

С учетом рекомендуемого сочетания диаметра болтов и толщины фланца

М42 - tѓl = 40 мм

принимается последнее значение. Тогда момент сопротивления сечения при развитии неупругих деформаций составляет

Wѓl = b1tѓl2/4 =21,5*4,52/4 = 86 см3,

а проверка прочности на изгиб имеет вид

M/(Wѓl γс Ry,ѓl) = 218347/(86*1*3800) = 0,668< 1.

Без развития неупругих деформаций

Wѓl = b1 tѓl2/6 = 21,5*4,52/6 = 57,33 см3

M/(Wѓl γс Ry,ѓl) = 218347/(57,33*1*3800)=1,002≈1

Рассчитываемый фланец растянутых стыков приваривается к поясному элементу (□3003008,5 мм) односторонними угловыми швами. Для обеспечения необходимой длины таких швов используются ребра жесткости длиной 1,5 стороны профиля (но не менее 200 мм) и толщиной не более 1,2 толщины профиля, то есть 1,5*300 = 450 мм и 1,2*8,5 = 10,2≈10 мм.

Сварные швы между фланцами и поясными элементами с ребрами жесткости необходимо проверить расчетом на прочность по формулам (41) – (43) методических указаний:

- по металлу шва

F/ (βѓkѓlwRwѓγwѓγc) = 312480/(0,7*1*277,7*2000*1*1) = 0,8 < 1;

- по металлу границы сплавления с элементом пояса

F/ (βzkѓlwRwzγwzγc) =312480 /(1*1*277,7 *1650*1*1) = 0,682 < 1;

- по металлу границы сплавления с фланцем в направление толщины проката

F/ (βzkѓlwRthγwzγc) = 312480/(1*1*277,7*1900*1*1) = 0,59 < 1,

где F – нагрузка на сварные швы, F = Fнп = 312,48 тс = 312480 кгс;

kѓ – катет угловых швов, kѓ = 9 мм ≤ 1,2tmin = 1,2*8,5 =10,2 принимаем равным 10 мм; lw – расчетная длина шва, принимается меньше его полной длины на 1см, lw = (30 - 1)4 + (15/0,7071 - 1)8 = 277,7 см; βѓ = 0,7; Rwѓ = 2000 кгс/см2, γwѓ = 1 – полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа проволокой Св08Г2С; βz = 1, γwz = 1, Rwz = 165 МПа = 1650 кгс/см2 - для стали С 245 ребер жесткости (табл. 3 методических указаний); Rth = 0,5Ry = 0,5·3800 = 1900 кгс/см2 – для стали С 390 фланца.

Здесь во второй проверке в качестве элемента пояса принимается ребро жесткости из менее прочного материала (сталь С 245), чем профиль пояса (сталь С 345). Кроме того, здесь необходимо проверить расчетом на прочность двухсторонние угловые швы, соединяющие 4 ребра и профиль:

по металлу шва

F/ (βѓkѓlwRwѓγwѓγc) = 312480/(0,7*1*352*2000*1*1) = 0,63 < 1;

по металлу границы сплавления

F/ (βzkѓlwRwzγwzγc) = 312480/(1*1*352*1650*1*1) = 0,54 < 1,

где lw = (45 - 1)8 = 352 см.

Для повышения степени унификации болтовые соединения, рассчитанные в растянутых стыках нижнего пояса, целесообразно принять и в сжатых стыках верхнего пояса, где болты можно затягивать без их предварительного напряжения.

Сжатые фланцы обычно в 1,5…2 раза тоньше растянутых (tѓl = 45/(2…1,5) = 22,5…30 мм). Приняв tѓl = 24 мм и bѓl = 600 мм – соответственно толщину и ширину фланца, необходимого его в опорном узле фермы проверить расчетом из условия прочности на смятие согласно формуле (44 методических указаний):

V/ ( bѓl tѓlRp) = 104166/(60*2,4*3600) = 0,2 < 1,

где V – опорная реакция фермы, V = 104,166 тс = 104166 кгс; Rp – расчетное сопротивение стали смятию торцевой поверхности, для стали С 245 Rp=360=МПа = 3600 кгс/см2 (табл. 3 методических указаний).