Расчёт несущей конструкции рамы секции ограждения для упрочнения труб лонжеронов

Введение. Значительные габариты системы шумозащиты и необходимость снижения металлоёмкости и расхода шумопоглощающих материалов, т. е. малой толщины стенок секций, привели к необходимости расчёта несущей конструкции на устойчивость. Методика и результаты расчётов приведены ниже.

Результаты расчёта. Расчёт выполнен по справочному пособию [1] для рамы, имеющей арочную геометрическую схему (парабола, рис. 1), определяемую формулой:

y=^.c l -x)

Рис. 1. Сечение рамы

Конструктивные размеры:

h = 2,55 м; h 1 = 1,06 м; a = 1,49 м; l = 5,06 м.

Момент инерции профиля сечения стоек и арки:

J1 = J2 = 111,99 см4 — профиль швеллер стальной гнутый равнопологий 100×60×3 ГОСТ 8278-83.

Вспомогательные коэффициенты:

R = J2- - h = ^111,99 ■ ¹,⁰⁶ = 0,21;

J ₁ L 111,99 5,06   ^,

F = R + 1 = 0,21 + 1 = 1,21;

G = 2 R + 3 = 2 - 0,21 + 3 = 3,42

N = 5h 2 G + 4 a ( 5 h 1 + 2 a ) = 5 ■ 1,06 2 ■ 3,42 + 4 ■ 1,49 ( 5 ■ 1,06 + 2 ■ 1,49 ) = 68,56

Рис. 2. Схема загрузки рамы

Погонная нагрузка от веса элементов, входящих в раму, на погонный метр:

₌ ^4,93 ■ ^6,3 _{= б} кг

. швеллера 5 06        ,

п . м

L = 6,3 м – общая длина швеллера арки.

_ 2,23 ■5 шт = 2 2 кг прогонов 5,06        ,    /

п . м

кг

PMUH   3, 75 /

п . м

кг сетка ,

п . м

кг обшивка ,

п . м

кг крепёж ,

п . м

q

K (Ршвел + Рпрогон + Рмин. вата + Рсетка + Робшивка + Ркреп ) = 24,45 кгпм = 0,0245 т/пм где К = 1,1 — коэффициент перегрузки.

Грузовые коэффициенты определены по таблице «Силовых схем и грузовых коэффициентов» на стр. 252, поз. II.

A ₀ = q ■ / ² = 0,0245 ■ 5,06 2 = 0,627

^A 1 =

^A 2 =

^A 3 =

q ■/2 _ 0,627 2 = q ■/20,627

• 3    =

q ■/20,627

• 4    =

= 0,313

= 0,209

= 0,157

А4 = ql- = 0,627 = 0,125 45        5,

Узловой и опорные моменты и опорные реакции.

H a = H b = 2N ^h + 2a ) 'А 1 - 3 ■ h ^2 - 2 a ( 2 ■А ₃ -А 4 ) ] =

=----⁵--- Г (3 ■ 1,06 + 2 ■ 1,49) ■ 0,313 - 3 ■ 1,06 ■ 0,209 - 2 ■ 1,49 ■ (2 ■ 0,157 - 0,125) 1 = 0,013 т = 13 кг

2 ■ 68,56L(     ,            , ) ,              ,       ,              ,      (     ,          , v А,  0,313 n

V = — = —---= 0,062 т = 62 кг B l 5,06

V ^А 0 - V = ^0,627 - 0,062 = 0,062 т = 62 кг

A l B 5,06     ,,

Изгибающие моменты в узлах рамы С и D:

M c = M d = - h 1 ■ H a = - 1,06 M ■ 13^ = - 13,78 КГМ

М = M 0 + hM_c = 78,25 + ^2,66 ■ ( - 13,78 ) = 45,1 кгм

Е Е h1 с1,06

где M_Е ⁰ — момент простой балки CD в точке Е.

M⁰ = M = qll- = ^24,45 ■ ^5,06 2 = 78,25 кгм .

Е max 8             8,

Общая вертикальная нагрузка на каток секции укрытия будет равна удвоенной опорной реакции, приходящейся от двух рам и веса боковых панелей (см. рис. 3):

V K = 2 ■ ( N A + q ) = 2 - ( 62 + 24,45 ) = 172,9 кг .

Общая горизонтальная нагрузка на каток секции равна горизонтальной реакции от двух рам, опирающихся на один каток:

H K = 2 ■ H A = 2 ■ 13 = 26 кг .

Рис. 3. Схема нагружения на катки рамы

Заключение. Стрела прогиба для свободно опёртой по концам балки, нагруженной сплошной равномерной нагрузкой q = 0,245 кг/см, составит:

f = _L . q 24 = _L. ⁰,^{245 - 5064}   = 0,88 см,

384 E.J 384 2,L106-111,99   , где Е = 2,1·106 кг/см2 — модель продольной упругости для малоуглеродистой стали; J = = 111,99 см4 — момент сечения профиля ригеля рамы; L = 506 см — длина ригеля рамы.

Таким образом, выполнено условие допустимой величины стрелы прогиба для таких габаритных размеров ( f = 120 мм), что и подтверждает устойчивость предложенной конструкции ограждения.