Расчет стержневых сварных швов крановых балок по EN 1993-6

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator Посмотреть исходный текст

Наконец, тема о проектировании сварных швов на балочных кранах крана сопровождается вкладом в проектирование швов лифтов после вкладов в сварной шов в конечном предельном состоянии и в предельном состоянии усталости . Программа должна учитывать как предельное состояние, так и предельное состояние усталости.

ПС 1-й группы

Прилагаемые нагрузки вызывают как горизонтальные, так и вертикальные нагрузки на колеса, которые необходимо учитывать при расчете. Применение эксцентрической нагрузки на колесо вертикальных колесных нагрузок не учитывается при расчете предельного состояния, поэтому дополнительный крутящий момент не возникает.

Pисунок 01 - Web Welds as Double Fillet Weld

Далее приведен набор формул для расчета напряжений и расчета.

Напряжения из-за нагрузки на колесо
$$ \ begin {array} {l} \ max \; {\ mathrm \ sigma} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; + \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ _ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l } _ \ mathrm {eff}} \; \; \; \; \; \ max \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; + \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \\ {\ mathrm \ tau} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed }} \; - \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \; \; \; \; \; \; \; {\ mathrm \ sigma} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ { \ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; - \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \\ {\ mathrm \ tau} _ \ parallel \; = \; \ frac {{\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; \ cdot \; {\ mathrm S} _ \ mathrm y} {{\ mathrm l} _ \ mathrm y \; \ cdot \; 2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w} \ ; \; \; \; \; {\ mathrm \ tau} _ \ parallel \; = \; \ frac {{\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; \ cdot \; {\ mathrm S} _ \ mathrm y} {{\ mathrm l} _ \ mathrm y \; \ cdot \; 2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w} \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}} \; = \; \ sqrt {{\ mathrm \ sigma} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ parallel²} \; \; \; \; \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}} \; = \; \ sqrt {{\ mathrm \ sigma} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ parallel²} \ end {array} $$

Расчет сварных швов
$$ \ begin {array} {l} {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}} \; = \; \ frac {{\ mathrm f} _ \ mathrm u} {{\ mathrm \ beta} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm \ gamma} _ {\ mathrm M2}} \; \; \; \; \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}}} {{\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}}} \; \ leq \; 1.00 \\ { \ mathrm \ sigma} _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}} \; = \; \ frac {0.9 \; \ cdot \; {\ mathrm f} _ \ mathrm u} {{\ mathrm \ gamma} _ {\ mathrm M2}} \; \; \; \; \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}}} {{\ mathrm \ sigma } _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}}} \; \ leq \; 1.00 \ end {array} $$

Состояние предела усталости

В отличие от ULS, напряжения, возникающие в результате горизонтальных нагрузок, не учитываются, поэтому вертикальные нагрузки на колеса учитываются только. Однако, в зависимости от существующего класса повреждения и используемого национального приложения, необходимо учитывать эксцентричную нагрузку на колесо, равную 1/4 ширины головки рельса. Таким образом, возникает дополнительный крутящий момент, который должен передаваться сначала швами рельса, а затем верхним фланцем, стенкой и, наконец, швами стенки.

Pисунок 02 - Eccentric Wheel Load Application in FLS

Швы рельса должны передавать этот крутящий момент практически полностью. С другой стороны, следует учитывать влияние жесткости на кручение верхнего фланца для сварных швов на стенке, так как это оказывает решающее влияние на изгиб стенки и, следовательно, на напряжение в сварном шве.

При определении постоянной кручения верхнего фланца, [2] предполагает, что верхний фланец только жестко закреплен. Только в этом случае крутящий момент определяется по рельсу и фланцу. Другой подход описан в [5] , в котором отдельные компоненты жесткости на кручение рельса и фланца суммируются, что позволяет достичь более высокой жесткости верхнего фланца. Однако такой подход не предусмотрен в [2] .

Для расчета угловых сварных швов необходимо объединить две составляющие напряжения. Существуют напряжения, вызванные центральной нагрузкой на колесо, и напряжения, вызванные крутящим моментом. Полный крутящий момент П частично поглощается верхним фланцем, и , таким образом , компонент М полотна из - за изгибом полотна остатков для сварки конструкции.

Наконец, следует отметить, что данная процедура расчета и описание применимы только к двойным угловым сварным швам между верхним фланцем и стенкой. Если сварные швы на нижнем фланце и стенке также должны быть выполнены в виде угловых швов, то влияние нагрузки на колесо пренебрежимо мало из-за существующей длины приложенных колесных нагрузок. В этом случае определяющими являются компоненты напряжений из-за изгибающего или сдвигового напряжения, а также минимальные толщины.

Далее приведен набор формул для расчета напряжений и расчета.

Напряжения из-за центральной нагрузки на колесо
$$ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {cen}, \ mathrm {weld}} \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z , \ mathrm {Ed}}} {2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} $$

Напряжения из-за эксцентрической нагрузки на колесо
$$ \ begin {array} {l} {\ mathrm M} _ \ mathrm T \; = \; {\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; \ cdot \; \ frac { {\ mathrm b} _ \ mathrm {rail}} 4 \\\ mathrm \ beta \; = \; \ frac {\ mathrm \ pi \; \ cdot \; {\ mathrm h} _ \ mathrm w} {\ mathrm a} \\\; {\ mathrm I} _ {\ mathrm T, \ mathrm {chord}} \; = \; \ frac {{\ mathrm b} _ \ mathrm {cs} \; \ cdot \; {\ mathrm t} _ \ mathrm f³} 3 \\\ mathrm \ lambda \; = \; \ sqrt {\ frac {2.98 \; \ cdot \; {\ mathrm t} _ \ mathrm w³} {\ mathrm a \; \ cdot \; {\ mathrm I} _ \ mathrm T} \; \ cdot \; \ frac {\ sin \; \ mathrm h² \; (\ mathrm \ beta)} {\ sin \; \ mathrm h \; (2 \; \ cdot \; \ mathrm \ beta) \; - \; 2 \; \ cdot \; \ mathrm \ beta}} \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}} \; = \; \ frac6 {{\ mathrm t} _ \ mathrm w²} \; \ cdot \; {\ mathrm M} _ \ mathrm T \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm \ lambda} 2 \; \ cdot \; \ tan \; \ mathrm h \; \ left (\ frac {\ mathrm \ lambda \; \ cdot \; \ mathrm a} 2 \ right) \\\; {\ mathrm M } _ \ mathrm {web} \; = \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}} \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm t} _ \ mathrm w² \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} 6 \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}, \ mathrm {сварка}} \; = \; \ frac {{\ mathrm M} _ \ mathrm {web}} {({\ mathrm t} _ \ mathrm w \; + \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w) \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \ end {array} $$

Результирующее напряжение в сварном шве
$$ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; = \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {cen}, \ mathrm {weld}} \; + \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}, \ mathrm {weld}} $$

Проекты
$$ \ begin {array} {l} \ frac {{\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Ff} \; \ cdot \; \ triangle {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm E, 2}} {\ displaystyle \ frac {\ triangle {\ mathrm \ sigma} _ \ mathrm c} {{\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Mf}}} \; <\; 1.00 \\\ frac {\ displaystyle {\ mathrm \ gamma } _ \ mathrm {Ff} \; \ cdot \; \ triangle {\ mathrm \ tau} _ {\ mathrm E, 2}} {\ displaystyle \ frac {\ triangle {\ mathrm \ tau} _ \ mathrm c} { {\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Mf}}} \; <\; 1.00 \ end {array} $$

Резюме

Три технические статьи о различных сварных швах крановых балок подробно объясняют эту тему. При практической реализации в отдельных случаях необходимо решить, применять ли жесткость на кручение верхнего фланца в качестве добавления отдельных компонентов рельса и фланца, или фланец самостоятельно.

Литература

[1]Seeßelberg, C. (2016). Кранбанен: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode (5th ed.). Berlin: Бауверк.
[2]Еврокод 3: Расчет стальных конструкций. Часть 6. Крановые опорные конструкции; EN 1993-6: 2007 + AC: 2009
[3]Еврокод 1: Воздействия на конструкции. Часть 3. Действия, вызванные кранами и механизмами; EN 1991‑3: 2006
[4]Еврокод 3: Расчет стальных конструкций. Часть 1‑9: Усталость; EN 1993‑1‑9: 2005 + AC: 2009
[5]Петерсен, C. (2013). Штальбау , (4-е изд.). Висбаден: Springer Vieweg.

Ключевые слова

Крановая ВПП Шум с мухой Шов

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

Автономные Стальные конструкции
CRANEWAY 8.xx

Автономная программа

Расчет балок подкранового пути по EN 1993-6 и DIN 4132

Цена первой лицензии
1 480,00 USD