Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
metod_ТНУ_металлоконструкции.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.04.2025
Размер:
656 Кб
Скачать
☆

13.4. Проверку времени затухания колебаний для жестких кранов можно не проводить.

13.5.Проверка прочности

Допускаемое нормальное напряжение

[σ] = 160Н/мм2

Нормальное напряжение в растянутой оттяжке

σom = Fom/Aom = Q/(sinα·Aom) = Q·lom/(l·Aom) =

= 6300·4238/(1400·1194) = 16Н/мм2

Напряжения к колонне от изгиба и сжатия с учетом гибкости

σКОЛ = MQB/WКОЛ + (Q+GKPAHA)/φКОЛ·AКОЛ;

WКОЛ = JКОЛ/(dКОЛ/2) = 1,7·106/(102/2) = 3,33·104мм3;

GKPAHA = Gcmp +GКОЛ + Gcm + Gм.л. + GKP =

= 525 + 210 + 435 + 1800 + 190 = 3160H

Радиус инерции сечения колонны

rКОЛ ≈ dКОЛ/3 =102/3 = 34мм

Гибкость колонны

λКОЛ = hп/rКОЛ = 1600/34 = 47,

где φКОЛ = 0,87 и

σКОЛ = 1,575·106/(3,33·104)+ (6300+3160)/(0,87·1523) =

= 47,25 + 7,15 = 54,4 Н/мм2

Напряжение в стреле определяем в опасном сечении, где расположен механизм подъема. На рис. 13.4. показаны приложенные к стреле нагрузки. Усилие натяжения каната FKAH определяем в предположении кратности полиспаста Q = 2, числа полиспастов m = 1, КПД полиспаста η =0,97.

FКAH = 1,03Q/αmη = 1,03·6300/(2·1·0,97) = 3310 H.

Радиус инерции стрелы

rcmp = dcmp/3 = 102/3 = 34мм

Гибкость стержня (стрелы)

λcmp = L/rcmp = 4000/34 = 117, 65 мм.

где φcmp = 0,38.

Плечо силы натяжения каната (из чертежа механизма подъема)

lКАН = 250мм

Напряжение в стреле складывается из:

а) напряжение сжатия от веса поднимаемого груза (FQcmp = FQB)

σFQcmp = FQcmp/(φcmp·Acmp) = 18000/(0,38·1523) = 31Н/мм2;

б) напряжение сжатия от натяжения каната (наклоном каната к стреле пренебрегаем, так он мал)

σFKAH = FKAH/(φcmp·Acmp) = 3310/(0,38·1523) = 31 H/мм2

в) напряжения изгиба от натяжения каната

σUFKAH = МUКАН/Wcmp;

MUKAH = FКАН·lKAH·(L – xм.л.)/L = 3310·250·(4000 - 800)/4000 =

= 6,6·105 H·мм

Wcmp = Jcmp/(dcmp/2) = 1,7·106/(102/2)=3,33·104 мм3;

σU.F.KAH = 6,6·105/(3,33·104) = 19,8 Н/мм2;

г) напряжение изгиба от веса механизма подъема

σU.МП. = МU.MП/Wcmp;

МU.MП = GМ.П.·xМ.П.·(L – xМ.П.)/L = 1800·800·(4000 - 800)/4000 = 1,15·106 Н/мм2

σU.MП = 1,15·106/(3,33·104) = 34,5 Н/мм2

Cуммарное напряжение в стреле

σΣ=σFQсmp +σFKAH +σUKAH +σUМП =31+5,7+19,8+34,5 = 91Н/мм2

Во всех несущих элементах металлоконструкции крана (стреле, колонне и оттяжке) напряжения не превышают допускаемых.

Литература

  1. Богуславский П.Е. Строительная механика крановых металлоконструкций. – М.–Л.: Мешгиз, 1944.

  2. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. – Л.: Машиностроение, 1976.

Приложения

Ниже приведены выборки из ГОСТов на сортамент наиболее употребительных профилей.

  1. Стальная горячекатаная полоса (по ГОСТ 103-76).

Изготавливают полосы толщиной (мм): 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20;

шириной (мм): 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60, 63, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 120, 125, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200;

длиной от 3м до 10м.

Пример обозначения полосы толщиной 10мм и шириной 100мм из стали Ст3:

Полоса 10 х 100 ГОСТ 103-76

Ст3 ГОСТ 585-79

2.Стальная горячекатаная широкая полоса (по ГОСТ 82-70, СТ СЭВ 2884-81).

Изготавливают полосы толщиной (мм): 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40, 45, 50, 55, 60;

шириной (мм): 200, 210, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 320, 340, 360, 380, 400, 420, 450, 480, 500, 530, 560, 600;

длиной от 5м до 12м.

Пример обозначения широкополосной стали Ст3 толщиной 20мм и шириной 500мм:

Полоса 20 х 500 ГОСТ 82-70

Ст3 ГОСТ 380-71

3.Листовая горячекатаная сталь (по ГОСТ 19903-74, СТ СЭВ 1969-79).

Изготавливают листы толщиной (мм): 2; 2,5; 3; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 15; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30;

шириной (мм): 700, 1000, 1500, 1800, 2000, 2500, 3000, 3600;

длиной от 2м до 12м.

Пример обозначения горячекатаного листа из стали Ст3 толщиной 2мм, шириной 1000мм и длиной 3000мм.

Лист 2,0 х 1000 х 3000 ГОСТ 19903-74

Ст3 ГОСТ 380-71

4.Трубы стальные бесшовные горячекатаные (по ГОСТ 8732-78 СТ СЭВ 1481-78).

Изготавливают трубы длиной от 4м до 12,5м;

толщиной стенок (мм): 2,5; 2,8; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 17; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 32; 36; 40; 45; 48; 50; 56; 60; 63; 70; 75;

наружным диаметром трубы (мм).

Наружный

диаметр

32

38

42

45

50

54

57

60

63,5

68

70

Толщина от

стенки до

2,5

4

2,5

4

2,5

4

2,5

7

2,5

8

3

11

3

13

3

14

3

14

3

14

3

14

Продолжение

Наружный

диаметр

73

76

83

89

95

102

108

114

121

127

133

Толщина от

стенки до

3

19

3

19

3,5

19

3,5

24

3,5

24

3,5

24

4

28

4

28

4

28

4

30

4

32

Продолжение

Наружный

диаметр

140

146

152

159

168

180

194

203

219

245

273

Толщина от

стенки до

4,5

36

4,5

36

4,5

36

4,5

36

5

45

5

45

5

45

6

50

6

50

6

50

6,5

50

Продолжение

Наружный

диаметр

299

325

351

377

402

426

450

480

500

530

Толщина от

стенки до

7,5

75

7,5

75

8

75

9

75

9

75

9

75

16

75

25

75

25

75

25

75

Пример обозначения трубы с наружным диаметром 70мм, толщиной стенки 4мм, длиной 6000мм из стали Ст3

Труба 70 х 4 х 6000 ГОСТ 8732-78

Ст 3 ГОСТ 380-71

5.Трубы стальные квадратные (по ГОСТ 8639-82)

J – момент инерции

W – момент сопротивления

H

S

Площадь

сечения

см2

Jx = Jy

см4

Wx = Wy

см3

Масса 1м,

кг

мм

32

3

3,37

4,93

3,08

2,65

35

3

3,73

6,61

3,78

2,93

36

3,5

4,40

8,11

4,50

3,46

40

4

4,96

11,5

5,73

3,90

42

4

5,89

14,8

7,05

4,62

45

5

6,37

18,6

8,25

5,00

50

5

8,70

30,8

12,3

6,83

55

5

9,70

42,1

15,3

7,61

60

6

12,53

63,8

21,3

9,84

65

6

13,73

83,0

25,5

10,78

70

6

14,93

105,7

30,2

11,72

75

6

16,13

132,4

35,8

12,66

80

7

19,85

183,2

45,8

15,58

92

7

23,21

288,5

62,7

18,22

100

7

25,45

377,5

75,5

25,45

Пример условного обозначения квадратной трубы со стороной h=40мм и толщиной s = 3,5мм из стали Ст3

Труба 40 х 3,5 ГОСТ 8639-82

Ст3 ГОСТ 380-71

  1. Трубы стальные прямоугольные (по ГОСТ 8645-68)

J – момент инерции

W – момент сопротивления

h

b

S

Площадь сечения

см2

Jx

см4

Wx

см2

Jy

см4

Wy

cм3

Масса

1м,

кг

Мм

32

16

2,5

2,08

2,57

1,60

0,793

0,991

1,63

35

14

2,5

2,13

2,98

1,70

0,618

0,883

1,67

36

18

3

2,77

4,30

2,39

1,32

1,46

2,18

40

20

3

3,13

6,08

3,04

1,89

1,89

2,46

45

30

3

4,03

10,92

4,85

5,63

3,76

3,17

50

32

3

4,52

14,87

5,95

7,22

4,51

3,50

55

38

4

6,61

26,73

9,72

14,57

7,67

5,19

60

40

5

8,70

40,75

13,58

20,80

10,40

6,83

70

50

5

10,70

70,91

20,26

40,94

16,38

8,40

80

60

6

14,93

130,2

27,11

81,32

32,55

11,72

90

90

6

16,13

174,7

38,82

90,10

30,03

12,66

100

50

7

18,45

225,8

45,16

70,72

28,29

14,48

125

75

8,5

30,24

612,0

97,92

263,9

70,37

23,74

140

115

14

61,21

1612

230,3

1160

201,7

48,05

150

100

10

44,80

1347

179,6

695

139,1

35,17

180

80

10

46,80

1840

204,4

480

120,0

36,74

Пример условного обозначения прямоугольной трубы с высотой h = 40мм, шириной b=20мм и толщиной стенки s = 3мм из стали Ст3.

Труба 40 х 20 х 3 ГОСТ 8645-68

Ст3 ГОСТ 380-71

7.Гнутые стальные равнополочные уголки (по ГОСТ 19771-74, СТ СЭВ 2208-80)

J – момент инерции;

i – радиус инерции

Z0 – координата центра тяжести сечения

b

S

не более R

Площадь сечения

см2

Jx

см4

ix

см

Z0

см

Масса

1м,

кг

мм

40

2,5

3

1,89

2,98

1,25

1,12

1,48

50

3,0

4

2,84

7,02

1,57

1,39

2,23

55

3,0

4

3,14

9,44

1,73

1,52

2,46

60

3,0

4

3,44

12,36

1,89

1,64

2,70

70

4,0

6

5,30

25,79

2,20

1,95

4,16

80

4,0

6

6,10

39,00

2,53

2,20

4,79

100

5,0

7

9,55

95,31

3,16

2,74

7,49

120

5,0

7

11,55

167,19

3,80

3,24

9,06

Пример обозначения гнутого равнополочного уголка с размером b=50мм; s = 3мм из стали Ст3.

Уголок 50 х 50 х 3 ГОСТ 19771-74

Ст3 ГОСТ 380-71

8.Гнутые стальные неравнополочные уголки (по ГОСТ 19772-74)

J – момент инерции;

i – радиус инерции;

x0, y0 – координаты центра тяжести сечения.

B

b

S

R

Площадь сечения

см2

Jx

см4

ix

см

Jy

см4

iy

см

x0

y0

Масса

1м,

кг

мм

32

25

2,0

3

1,06

1,12

1,02

0,61

0,76

0,64

1,0

0,84

40

25

2,0

3

1,22

2,06

1,30

0,65

0,73

0,57

1,34

0,96

40

32

2,5

3

1,69

2,76

1,28

1,59

0,97

0,85

1,24

1,33

50

36

3,0

4

2,42

6,26

1,61

2,79

1,07

0,89

1,61

1,90

60

40

3,0

4

2,84

10,73

1,94

3,97

1,18

0,93

1,96

2,23

70

50

4,0

6

4,5

22,90

2,25

10,04

1,49

1,23

2,26

3,53

80

63

4,0

6

5,42

35,95

2,57

20,06

1,92

1,57

2,45

4,26

90

70

5,0

7

7,55

63,07

2,89

34,09

2,12

1,76

2,79

5,92

100

80

6,0

9

10,13

103,79

3,20

60,11

2,43

2,06

3,09

7,95

120

100

7,0

9

14,53

213,65

3,83

136,71

3,07

2,59

3,62

11,41

160

125

8,0

12

21,61

573,52

5,15

313,85

3,81

3,11

4,91

16,96

Пример обозначения гнутого не равнополочного уголка с размерами B=60мм; b=40мм; s=3мм из стали Ст3

Уголок 60 х 40 х 3 ГОСТ 19772-74

Ст3 ГОСТ 380-71

9.Швеллеры стальные гнутые не равнополочные (по ГОСТ 8278-83)

W – момент сопротивления

J – момент инерции

i – радиус инерции

S – статический момент полусечения

h

b

t

R

Площадь сечения, см2

JX

см4

WX

см3

iX

СМ

SX

см3

JY

см4

WY

см3

iY

СМ

z0

мм

Масса

1м,

кг

мм

50

40

3

4

3,58

14,55

5,82

2,02

3,37

5,88

2,26

1,28

13,9

2,81

60

40

3

4

3,88

22,21

7,40

2,39

4,30

6,31

2,33

1,27

13,0

3,04

80

50

4

6

6,60

65,98

16,50

3,16

9,65

16,60

4,88

1,58

16,0

5,18

100

50

4

6

7,40

111,44

22,29

3,88

13,15

18,01

5,07

1,56

14,5

5,81

120

60

5

7

11,09

239,63

39,94

4,67

23,60

38,73

9,10

1,87

17,4

8,71

140

60

5

7

12,09

345,47

49,35

5,34

29,40

40,80

9,32

1,84

16,2

9,49

160

60

5

7

13,08

475,49

59,41

6,03

35,70

42,56

9,49

1,80

15,2

10,28

180

80

6

9

19,08

914,79

101,64

6,93

60,17

116,23

19,94

2,47

21,7

14,96

200

80

6

9

20,26

1174,93

117,93

6,61

70,00

120,22

20,24

2,44

20,6

15,91

Пример обозначения швеллера гнутого равнополочного с высотой h=100мм, высотой полки b=50мм и толщиной t=4 мм, изготовленного из стали Ст3

Швеллер 100 х 50 х 4 ГОСТ 8278-83

Ст3 ГОСТ 380-71

10.Прокатная угловая равнополочная сталь (по ГОСТ 8509-72, СТ СЭВ 104-74)

J – момент инерции;

i – радиус инерции;

Z0 – координата центра тяжести сечения

№ Профиля

b

d

R

r

Площадь сечения, см2

JX

см4

iX

СМ

z0

мм

Масса

1м,

кг

мм

5

50

5

5,5

1,8

4,80

11,20

1,53

1,42

3,77

5,6

56

5

6,0

2,0

5,41

16,00

1,72

1,57

4,25

6,3

63

5

7,0

2,3

6,13

23,10

1,94

1,74

4,81

7

70

6

8

2,7

8,15

37,6

2,15

1,94

6,39

7,5

75

7

9

3,0

10,10

53,3

2,29

2,10

7,96

8

80

8

9

3,0

12,3

73,4

2,44

2,27

9,65

9

90

9

10

3,3

15,6

118

2,75

2,55

12,20

10

100

10

12

4,0

19,20

179

3,05

2,83

15,10

11

110

8

12

4,0

17,20

198

3,39

3,00

13,50

12,5

125

12

14

4,6

28,9

422

3,82

3,53

22,7

Пример условного обозначения угловой равнополочности стали профиля 5 с толщиной d=5мм марки Ст3.

Уголок 50 х 50 х 5 ГОСТ 8509-72

Ст3 ГОСТ 535-79

Пример обозначения швеллера №20 с уклоном внутренних граней полок из стали Ст3:

11.Прокатная угловая неравнополочная сталь (по ГОСТ 8510-72, ст СЭВ 255-76)

J – Момент инерции;

i – радиус инерции;

x0, y0 – координаты центра тяжести сечения.

№ Профиля

B

b

d

R

r

Площадь сечения, см2

JX

см4

iX

см

JY

см4

iY

см

x0

мм

y0

мм

Масса

1м,

кг

мм

4/2,5

40

25

3

4,0

1,3

1,89

3,06

1,27

0,93

0,70

0,59

1,32

1,48

4,5/2,8

45

28

4

5,0

1,7

2,80

5,68

1,42

1,69

0,78

0,68

1,51

2,20

5/3,2

50

32

4

5,5

1,8

3,17

7,98

1,59

2,56

0,90

0,76

1,85

2,49

5,6/3,6

56

36

5

6,0

2,0

4,41

13,80

1,77

4,48

1,01

0,88

1,86

3,46

6,3/4,0

63

40

5

7,0

2,3

4,98

19,90

2,00

6,26

1,12

0,95

2,08

3,91

7/4,5

70

45

5

7,5

2,5

5,59

27,80

2,23

9,05

1,27

1,05

2,28

4,38

7,5/5

75

50

6

8,0

2,7

7,25

40,90

2,38

14,60

1,42

1,21

2,44

5,69

8/5

80

50

6

8,0

2,7

7,55

49,00

2,55

14,80

1,40

1,17

2,65

5,92

9/5,6

90

56

6

9,0

3,0

8,54

70,6

2,88

21,2

1,58

1,28

2,95

6,70

10/6,3

100

63

7

10

3,3

11,1

113,0

3,19

35,0

1,78

1,46

3,28

8,70

11/7

110

70

8

10

3,3

13,9

172,0

3,51

54,6

1,98

1,64

3,61

10,90

12,5/8

125

80

8

11

3,7

16,0

256,0

4,00

83,0

2,28

1,84

4,05

12,50

Пример обозначения угловой неравнополочной стали профиля 8/5 с толщиной полки d=6мм, марки Ст3.

Уголок 80 х 50 х 6 ГОСТ 8510-72

Ст3 ГОСТ 535-79

12. Швеллеры стальные горячекатанные (по ГОСТ 8240-72).

Изготовляют с уклоном (не более 10%) внутренних граней полок (Q) и с параллельными гранями полок (δ).

J – момент инерции; W – момент сопротивления;

i – радиус инерции; S – статический момент полусечения;

Z0 – координаты центра тяжести сечения.

№ швелера

h

b

S

t

R

r

r1

Площадь сечения, см2

JX

см4

WX

см3

iX

см

SX

см3

JY

см4

iY

см

z0

мм

Масса

1м,

кг

мм

8

80

40

4,5

7,4

6,5

2,5

3,5

8,98

89,4

22,4

3,16

13,30

12,80

4,75

13,1

7,05

10

100

46

4,5

7,6

7,0

3,0

4,0

10,9

174,0

34,8

3,99

20,40

20,40

6,46

14,4

8,59

12

120

52

4,8

7,8

7,5

3,0

4,5

13,3

304,0

50,6

4,78

29,60

31,20

8,52

14,4

10,4

14

140

58

4,9

8,1

8,0

3,0

4,5

15,6

491,0

70,2

5,60

40,80

45,40

11,00

16,7

12,3

16

160

64

5,0

8,4

8,5

3,5

5,0

18,1

747,0

93,4

6,42

54,10

63,30

13,80

18,0

14,2

18

180

70

5,1

8,7

9,0

3,5

5,0

20,7

1090

121,0

7,24

69,80

86,00

17,00

19,4

16,3

20

200

76

5,2

9,0

9,5

4,0

5,5

23,4

1520

152,0

8,07

87,80

113,0

20,50

20,7

18,4

22

220

82

5,4

9,5

10,0

4,0

6,0

26,7

2110

192,0

8,89

110,0

151,0

25,10

22,1

21,0

24

240

90

5,6

10,0

10,5

4,0

6,0

30,6

2900

242,0

9,73

139,0

208,0

31,60

24,2

24,0

27

270

95

6,0

10,5

11,0

4,5

6,5

35,2

4160

308,0

10,90

178,0

262,0

37,30

24,7

24,7

30

300

100

6,5

11,0

12,0

5,0

7,0

40,5

5810

387,0

12,00

224,0

327,0

43,00

25,2

31,8

33

330

105

7,0

11,7

13,0

5,0

7,5

46,5

7980

484,0

13,10

281,0

410,0

51,80

25,9

36,5

36

360

110

7,5

12,6

14,0

6,0

8,5

53,5

10820

601,0

14,20

350,0

513,0

61,70

26,8

54,9

40

400

115

8,0

13,5

15,0

6,0

9,0

61,5

15220

761,0

15,70

444,0

642,0

73,40

27,5

48,3

Пример обозначения швеллера №20 с уклоном внутренних граней полок из стали Ст3

Швеллер 20 ГОСТ 8240-72

Ст3 ГОСТ 535-79

то же с параллельными гранями полок:

Швеллер 20П ГОСТ 8240-72

Ст3 ГОСТ 535-79

13.Балки двутавровые стальные горячекатанные (по ГОСТ 8239-72, СТ СЭВ 2209-80)

J – момент инерции; W – момент сопротивления;

S – статический момент полусечения; i – радиус инерции.

Уклон внутренних граней полок не более 12%.

№ Балки

h

b

S

t

R

r

Площадь сечения, см2

JX

см4

WX

см3

iX

см

SX

см3

JY

см4

WY

см3

iY

см

Масса

1м,

кг

10

100

55

4,5

7,2

7,0

2,5

12,0

198

39,7

4,06

23,0

17,9

6,49

1,22

9,46

12

120

64

4,8

7,3

7,5

3,0

14,7

350

58,4

4,88

33,7

27,9

8,72

1,38

11,5

14

140

73

4,9

7,5

8,0

3,0

17,4

572

81,7

5,73

46,8

41,9

11,5

1,55

13,7

16

160

81

5,0

7,8

8,5

3,5

20,2

873

109

6,57

62,3

58,6

14,5

1,70

15,9

18

180

90

5,1

8,1

9,0

3,5

23,4

1290

143

7,42

81,4

82,6

18,4

1,88

18,4

20

200

100

5,2

8,4

9,5

4,0

26,8

1840

184

8,28

104

115

23,1

2,07

21,0

22

220

110

5,4

8,7

10,0

4,0

30,6

2550

232

9,13

131

157

28,6

2,27

24,0

24

240

115

5,6

9,5

10,5

4,0

34,8

3460

289

9,97

163

198

34,5

2,37

27,3

27

270

125

6,0

9,5

11,0

4,5

40,2

5010

371

11,2

210

260

41,5

2,54

31,5

30

300

135

6,5

10,2

12,0

5,0

46,5

7080

472

12,3

268

337

49,9

2,69

36,5

33

330

140

7,0

11,2

13,0

5,0

53,8

9840

597

13,5

389

419

59,9

2,79

42,2

36

360

145

7,5

12,3

14,0

6,0

61,9

13380

743

14,7

423

516

71,1

2,83

48,6

40

400

155

8,3

13,0

15,0

6,0

72,6

19062

953

16,2

545

667

86,1

3,03

57,0

Пример обозначения двутавровой балки №30 из стали Ст3:

Двутавр 30 ГОСТ 8239-72

Ст3 ГОСТ 535-79

59