государственный российский научно -исследовательский И ПРОШНО-КОНСТРУКТОРСКИЯ институт подъемно-транс

ПОРТНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ( ЬНИИПТМАШ )

ПОСОБИЕ

по расчету элементов стальных конструкций

грузоподъемных кранов ( к СТО 24.09 - 5821 -01 - 93 )

Утверждено

приказом ШИИГПМАШ № II от 25.06.93

приказом Ассоциации "Лоцъемтранстехника’* £ 36 от 15.06.93

1993

Рис. S. 1 Коэффициенты увеличения изгибающих моментов

а)    при действии поперечных равномерно-распределенной ( /7^) и сосредоточенной (Пр ) нагрузок;

б)    при наличии начального искривления

С. 13

Специфические вопросу расчета пластинок, входящих в элементы конструкции, будут изложены во втором выпуске СТО. Ощ-ако, при отсутствии дополнительных указаний,расчет стенок и поясов <5алок допускается производить, исходя из условий шарнирного опираем пластинки по ее контуру, что в ряде случаев идет в запас.

7.2,    Приведенные расчетные зависимости подучены в предположении, что начальные несовершенство плостикск ораьм.де-гыю невелики (нечалькел погибь So не превышает 30£ от татмчн: пластинки t ).

При больших значениях погиби пластинки слезет рассчитывать методами теории упругости.

Анализ работы пластинок с начальными иесоэершенствлмг дон в работе/97/ . Дня оценки влияния местных вмятин пластинок с относительно небольшой гибкостью ( ^    <    60...60 ). могут бить

использованы разработанные в институте ВН1#ст]Х)й;;ормси! рекомендации / 71 / .

Нормированные значения несовершенств см., например,

/43, 67, 73/ .

При выполнении практических расчетов допускается учитывать влияние погибей на несущую способность пластинок введением предусмотренного в СЮ дополнительного корректирующего коэффициент Кпг

7.3,    Для определения критических напряжений сжатых и сжато-изогнутых пластинок с различными условиями опирания на копту ;> использованы материалы работ / 7, 86, 96/.

7.4,    В работе/97/ изложены данные расчетов прямоугольны;-: пластинок при разнообразных нагрузочных условиях.

Расчеты базируются на уравнениях Кармэна, описывающих деф01>-мации и напряженное состояние пластинок с большим прогибом /54/ .

На рио. 7.1 приведена схема деформаций и распределения напряжений для шарнирно опертой по контуру квадратной пластинки, испытывающей на продольных кромках равномерно распределенные снимающие напряжение 6у.

Показаны также характерные точки (1-5), для которых определены деформации и напряжения:

Ниже приведены некоторые результаты расчетов, иллюстрирую-щие влияние начальных несовершенств на несущую способность пластинок.

На рио. 7.2 - то же, для пластинки испытывающей на поперечных кромках действие изгибающего момента.

Для сжатой квадратной пластинки значение Кб = 4,0, для испытывающей изгиб квадратной пластинки Кб * 25,6 ; прямоугольной пластинки с отношением сторон б-0~ Кб - 24,1.

На рис. 7.3 - 7.4 и рис. 7.5 - 7.6. даны графики подученных расчетами показателей, относящихся к квадратным и прямоуголь

ным пластинкам.

На графиках рис. 7.3, 7.5 и 7.6 в функции отношения действующей нагрузки Р к критической нагрузке Ркр (или соответ-

б .    &Q

отвенно,    )    для    различных соотношений    даны    знг-j‘ieiir.r

\JKp    >    Г

относительных прогибов для точки 4 - —■ .

На рис. 7.3 приведены также значения параметра

бутах ^KS0J*P^8TH0^ пластинки, характеризующего степень .увеличения сжимающих напряжений.

На рис. 7.4, 7.5 к 7.6 показаны зависимости .для определения возникающих в отдельных точках пластинки безразмерных поверхностных напряжений без-    и    мембранных    напряге-

ний бет =    •    Эти    показатели характеризуют

отношение действующих напряжений к номинальным напряжениям не кромках пластинки [б_у или 6_Х).

У

Fite. 7.1 Характер изменения напряженного состояния и деформации сжатой, иартрио опертой квадратной пластинки. Цукдткр-ной линией обозначено поланеине кромок после деформации пластинки

соединений ......................................... 3

4.    Учет условий работы ................................ $

5.    Расчет стержней на осевые силы ................... С

6.    Расчет сжато-изогнутых стержней ............. 0

7.    Проверка устойчивости пластинок ....................4 О

8* Проверка общей устойчивости балок ..................

9* Некоторые особенности выполнения сварных соединений -и их расчета ....................................... ot)

10. Особенности выполнения и расчета болтовых соединений

11.    Расчет элементов стальных конструкций на

сопротивление усталости ...........................

12.    Расчет полок ездовых простей на действие

местных нагрузок ......... €3

13.    Особенности расчета балок с перфорированной

стенкой ........... (у

14.    Расчет подтележечных    направляющих (рельсов)    $3

15.    Особенности конструирования и расчета угловых

сопряжений прямолинейных балок ..................

16.    Устойчивость полок и стенок прокатных и составных

сварных сжатых, сжато-изогнутых и изгибаемых элементов постоянного поперечного сечения........

17.    Расчет шарнирных соединений .....................

Литература

V-/cS    ДЛЛ VUHOIV t п с/ п niwBiw^uiiw

напряжений 6V/77 для точки Z для прямоугольной пластинки с соотношением сторон Q*S =1:1*5 (изгиб)

С- 4

ВВЕДЕНИЕ

Пособие по расчету элементов стальных конструкций грузоподъемных кранов является дополнением к СТО 24.09-5821-01-93 ^иКраны грузоподъемные промышленного назначения. Нормы и методы расчета элементов стальных конструкций¹.’

В "Пособии" излагаются основные положения, использованные при разработке включенных в состав СТО нормативов и методик.

Приведены также указания, направленные на уточнение расчетов некоторых элементов, относительно редко используемых в кранах, при анализе поломок конструкций и в т.п. случаях.

Некоторые особенности выполнения конструкций, гарантирующие их несущую способность, приведены в разделах 9, 10 и 15.

После апробации в расчетной практике ряд материалов пособия предлагается включить в состав СТО.

Приведены также примеры расчета некоторых элементов и дан перечень литературы.

Пособие составлено сотрудниками лаборатории грузоподъемного оборудования ВНИИПТМАШ Абрамовичем И.И., Березиной Е.П., Рябовой Н.Н.

I. СБЩИЕ УКАЗАНИЯ

IЛ. Настоящее ^пПособие^м содержит рекомендации по рас* чету отдельных элементов конструкции, дополняющий включенные в состав СТО нормативные указания.

1.2. Порядок изложения материалов в "Пособии" соответствует принятому в СТО, за исключением дополнительных разделов, излагающих расчеты элементов, не рассматриваемых в СТО.

2. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

2.1.    Применение материалов, не предусмотренных действующими нормативами на грузоподъемные кроны (см. например,

/ 72 / ^ допускается при условии согласования, с головной научно-исследовательской организацией по грузоподъемным кранам.

2.2.    Сопоставительные характеристики зарубежных и отечественных материалов - см. ^/ 22 Л

2.3.    Основные требования к конструкциям и материалам кранов исполнения ХЛ - см. / 9, 33, 34, 62, 65 /,

3. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ СВАРНЫХ

СОЕДИНЕНИЙ

Приведенные в СТО расчетные характеристики материалов и сварных соединений базируются на действующих строительных нормах / 65, 66 / ,

4. УЧЕТ УСЛОВИЙ РАБОТЫ

4.1. Для назначения коэффициентов условий работы учитывают возможные отклонения принятой расчет ой схемы от особенностей реальной конструкции (несовершенство расчета’'.

С. 6

4.2. Значения коэффициента Ос условий работы элементов

конструкции кранов отдельных типов допускается принимать по

данным, приложения 2 - С / (?    ™    "Зременны^указаш^Гпо    рас

чету стальных конструкций мостовых и козловых кранов⁴.

5. РАСЧЕТ СТЕРШИ НА ОСЕВЫЕ СИЛЫ

5.1. Расчет стержней на прочность производят только для упругой стадии работы.

5*2. Значения коэффициента продольного изгиба У , помимо графиков, приведенных на рис. 5.1 РД, определяют также по фор^ мулам (5.1 - 5^3) для любых значений Ry‘-При о< Л 2,5

-i-(0,075- 5,53    /Г

При 2,5 < Л ^ 4,5

У= ^7 - ЩО-f '(о,27/ - 2.7,3 &)'А +

( 5.3 )

* U 0275 - 5, 53 Пр::    Л    >4,5

У= 332

л^г(51-Х)

5.3.    Значения коэффициентов приведения длины JU для одиночных сжатых стержней приведены в табл. 5.1.

5.4.    Значения гибкости JL , определяемой о учетом влияния концевых закреплений и конфигурации стержня, не должны превосходить приведенных в табл. 5.2.

С. 7

Таблица 5Л

Коэффициент

для одиночных стержней

Схема стержня

Условия на концах стержня

Ч>

Оба конца шарнирно закреплены, возможность бокового смещения отсутствует.

1,0

Один конец свободен, другой -заделан.

2,0

N

---7777

Один конец может смещаться в продольном направлении с возможностью поворота, второй - заде лан

Один конец заделан, второй без поворота может смещаться в продольном направлении

0.7

0,5

Таблице 5.2.

Предельные гибкости стервеней

Шзначбщте стержня Стешсеаь Растянут ОК0! Пояса ферм и одиночные стержни (подкосы, опорные стойки к т.п.) 150 120 Расчетные элементы решетки 200 150 Нерасчетные поддерживающие элементы 250 200

Примечание:    I.    Дня    элементов    р*ш*т*& внешних граней ферм и других,

которые могут подвергаться внешним механическим воздействиям при транспортировке и монтаже, величина гибкости должна быть ограничена значением X * 180.

2. Дяя стервеней с различными значениями гибкости в вертикальной и горизонтальной плоскостях /Лх Ф*Ау! (предельные значения относятся к большой гибкости.

5.5.3 плоских фермах (гранях пространственных ферм) следует учитывать влияние защемлений концов стержней.

Дщ? испытывающих сжатие раскосов и стоек ферм, влияние этих

защемлений оценивают введением коэффициента приведения длины JU = 0,8.

У ферм, испытывающих поперечный изгиб, один из поясов растянут, что способствует-увеличению эффекта защемления.

Здесь, с использованием данных рбботы /b/_f Цредлагается определять величину л в зависимости от геометрических и нагрузочных параметров конструкции.

При этом целесообразно дополнительно учитывать влияние фесо-иок, расположенных в плоскости фермы /ю/.

С. 9

При оценке устойчивости отеркней против выпучивания из плоскости фермы на величину    влияет    крутильная    жесткость

поясов^ для пространственных конструкций следует учитывать также примыкание к поясам поперечных связей /88/ .

6. РАСЧЕТ СКАТО-ИЗОГНУТЫХ СТЕРЖНЕЙ

6.1.    Наиболее общим методом для расчета стержней, нагруженных продольной снимающей силой и поперечным изгибающим моментом, является метод расчета по деформированному состоянию, изложенный в работах /*30, 35 , 43, 51, 88 и цр./*

Примечание,

В том случае, если прогиб, вызванный действием продольной силы не превышает 10% от начального прогиба, обусловленного действием поперечных нагрузок, расчет по деформировяиному состоянию не производится.

6.2.    Для практического применения могут быть использованы приведенные ниже рекомендации.

При расчетах сжато-изогнутых стержней определяют полный изгибающий момент, действующий в сечении X

где

Mn(X)=Mx+tf'fn    С S.I )

- изгибающие моменты в сечении X от действия поперечной нагрузки или (и) внецентренно приложенной осевой нагрузки

N ;

-f - полный прогиб в сечении X У л

Должно быть обеспечено условие

A W

эмеь

местных ослаблений).

^(с'²⁾

где

AjW~ площадь и момент сопротивления в сечении X (с учетом

Для шарнирно-опертых стержней некоторых типов выражения для изгибающих моментов Мп ^^х) ^Б зависимости от параметра

( G.3 )

дани в табл. 6.1.

Значения изгибающих моментов Mt/z в середине пролета стержня ( х * £    )    могут быть такте определены:

-    для равномерно распределенной нагрузки СУ :

Мг/г =

-    для сосредоточенной нагрузки Р , приложенной в сере

дине пролета:

Р^ф£ • tip

4

- в случае наличия начального искривления с амплитудным значением fo :

Mt/г - N-fo -n.f

Значения коэффициентов увеличения изгибающих моментов в функции параметра К₉ tly , tip и /?у принимают по графикам рис. 6.1.

6.2. Для расчетов может быть использована также методика, изложенная в нормах /65, 66/ .

Удовлетворительные практические результаты достигаются при использовании известной двухчленной формулы ЯОинского, принятой также в стандарте ФРГ D/V 1414 /75/. В ©той интерпретации и приводятся рекомендации соответствующего раздела СТО.

7. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАСТИНОК

7.1. з разделе 7 СТО приводятся указания по проверке устойчивости сжатых и скато-изогнутых пластинок безотносительно к месту их использования (пояоа, стенки балок и т.п. ).