Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов (часть 3)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ ГЛАВНЫХ БАЛОК И БАЛОК ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ ОДНОПУТНЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫХ НА ПРЯМЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ.

3.1. Грузоподъемность главных балок и балок проезжей части со сплошной стенкой устанавливается по результатам таких расчетов:

а) на прочность по нормальным напряжениям;

б) на прочность по касательным напряжениям;

в) на прочность поясных заклепок или поясных швов;

г) на устойчивость: общую балки, опорных стоек; местную – стенки;

д) на выносливость по нормальным напряжениям.

Для балок проезжей части, кроме расчетов, указанных выше, рассчитывается прикрепление продольных балок к поперечным и поперечных балок к главным фермам.

Прочность мостовых брусьев или металлических поперечин мостового полотна проверяется в соответствии с данными приложения 11.

РАСЧЕТ БАЛОК НА ПРОЧНОСТЬ ПО НОРМАЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ

3.2. Грузоподъемность главных балок и балок проезжей части по нормальным напряжениям при изгибе определяется в середине пролета, в местах обрывов горизонтальных листов поясов (по первому ряду заклепок), в стыках элементов балки, в местах наибольших ослаблений и в других опасных сечениях. В поперечных балках, кроме того, проверяется сечение по риске отверстий в уголках прикрепления продольных балок.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути)

, (3.1)

где - доля вертикальной нагрузки от подвижного состава, приходящаяся на одну балку с учетом смещения оси пути относительно оси пролетного строения (п. 2.15); n_k – коэффициент надежности к вертикальной нагрузке от подвижного состава (п. 2.8); , - площадь линии влияния изгибающего момента, загружаемая нагрузкой от подвижного состава или постоянной нагрузкой, м² (п. 3.6); - коэффициент размерности, равный 0,001 при расчете в системе СИ и 0,01 – при расчете в системе СГС (п. 2.16); m – коэффициент условий работы (п. 2.11); R – основное расчетное сопротивление металла, МПа (тс/см²) (п. 2.1); c – поправочный коэффициент к расчетному моменту сопротивления (п. 2.12); W₀ – расчетный момент сопротивления поперечного сечения балки, см³ (п. 3.3); - доля постоянной нагрузки, приходящаяся на одну балку (п. 2.2); p – суммарная расчетная интенсивность постоянных нагрузок, кН/м пути (тс/м пути): ; - интенсивность каждой из нормативных постоянных нагрузок с соответствующим коэффициентом надежности (пп. 2.2 и 2.7).

Все расчетные величины в формуле (3.1) принимаются для проверяемого сечения.

3.3. Расчетный момент сопротивления W₀ при расчете по сечению, проходящему вне предела стыка, равен моменту сопротивления нетто поперечного сечения балки W_нт, см³:

W₀=W_нт=I_нт/у_max,

где I_нт – момент инерции нетто поперечного сечения балки относительно нейтральной оси, см⁴; у_max – расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленного волокна рассматриваемого сечения, см.

Для клепаных балок без горизонтальных поясных листов разрешается принимать W_нт=0,82W_бр, а для балок с горизонтальными листами W_нт=0,80W_бр (W_бр – момент сопротивления поперечного сечения брутто, см³). Ослабление стенки допускается принимать равным 15%.

При расчете по сечениям, расположенным в пределах стыка, за рабочий момент сопротивления сечения балки принимается

,

где - сумма моментов инерции нетто поперечного сечения частей, не имеющих стыков или обрывов в рассматриваемом сечении, относительно нейтральной оси всего сечения балки, см⁴; - сумма моментов инерции нетто относительно той же нейтральной оси балки поперечного сечения накладок () или приведенных площадей заклепок (болтов), прикрепляющих полунакладки , см⁴; - приведенная площадь заклепки (болта), см² (см. приложение 2); - расстояния от нейтральной оси балки до оси i-й заклепки (болта), см. Для горизонтальных заклепок (болтов) принимается до оси отверстия, а для вертикальных – до соответствующей плоскости среза.

В сумму подставляется меньшее из значений или .

В случае сварного стыка значение заменяется значением момента инерции относительно нейтральной оси балки расчетных площадей сварных швов, определяемых согласно приложению 3.

3.4. Длина загружения линии влияния принимается для балок:

а) главных (l – расчетный пролет балки, м);

б) продольных проезжей части (d – длина панели проезжей части, м);

в) промежуточных поперечных (при равных панелях проезжей части) ;

г) крайних (опорных) поперечных (l_к – длина консоли продольной балки, м);

3.5. Коэффициент , определяющий положение вершины линии влияния, равен для балок:

а) главных ;

б) продольных проезжей части (a₀ – расстояние от вершины до ближайшего конца линии влияния, м);

в) промежуточных поперечных (при равных пролетах смежных продольных балок) ;

г) крайних поперечных .

3.6. Площади линий влияния изгибающих моментов, м², для балок:

а) главных ;

б) продольных ;

в) промежуточных поперечных , где - расстояние от оси главной фермы до рассматриваемого сечения поперечной балки ( - меньше или равно расстоянию между осью фермы и ближайшей к ней продольной балкой), м;

г) крайних поперечных .

РАСЧЕТ БАЛОК НА ПРОЧНОСТЬ ПО КАСАТЕЛЬНЫМ НАПРЯЖЕНИЯМ

3.7. Грузоподъемность главных балок и балок проезжей части по касательным напряжениям определяется по нейтральной оси балки у опоры, в местах наибольших ослаблений (для поперечных балок – в сечении по риске отверстий в уголках прикрепления продольных балок) и в других опасных сечениях.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути),

, (3.2)

где , - площади линий влияния поперечной силы, загружаемые соответственно вертикальной нагрузкой от подвижного состава и постоянной нагрузкой, м (п. 3.8); 0,75 – коэффициент перехода от основного расчетного сопротивления металла к расчетному сопротивлению на срез (п. 2.1); - коэффициент размерности (п. 2.16), при расчете в системе СИ , а в системе СГС – 1,0; I_бр – момент инерции брутто поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси, см⁴; - толщина стенки балки, см; S_бр – статический момент брутто отсеченной части рассматриваемого поперечного сечения балки относительно ее нейтральной оси, см³.

Остальные обозначения те же, что в формуле (3.1).

Отношение I_бр/S_бр может быть приближенно принято для клепаных балок без горизонтальных листов (с высотой стенки от 350 до 1500 мм) равным 0,835h_вл, для балок с одной парой горизонтальных листов (с высотой стенки от 550 до 1700 мм) равным 0,865h_вл, где h_вл – высота стенки балки, см.

Если в опорном сечении нет вертикальных накладок, в расчет принимается сечение только стенки балки. При этом можно принять I_бр/S_бр=0,667 h_вл.

3.8. Площади линий влияния поперечной силы, м, определяются по формулам.

Для главных балок при загружении линии влияния нагрузкой:

а) постоянной

;

б) временной

, при этом и ;

для опорного сечения , при этом и .

Здесь C₀ – расстояние от середины пролета до рассматриваемого поперечного сечения балки, м.

Для балок проезжей части:

а) продольной

; , при этом и ;

для опорного сечения , при этом и ;

б) промежуточной поперечной

, при этом и ;

в) крайней поперечной

, при этом и .

РАСЧЕТ БАЛОК НА ПРОЧНОСТЬ ПОЯСНЫХ ЗАКЛЕПОК (БОЛТОВ) ИЛИ ПОЯСНЫХ ШВОВ.

3.9. Грузоподъемность балок по прочности поясных заклепок (болтов) или сварных швов определяется на участках пояса длиной 100 см (у опор, а также в начале участков с увеличенным шагом заклепок или с уменьшенной толщиной сварных швов и при необходимости в других местах).

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути):

а) при непосредственном опирании поперечин на верхние пояса балок

; (3.3)

б) если поперечины не непосредственно опираются на верхние пояса

, (3.4)

В формулах (3.3) и (3.4) обозначено: - коэффициент размерности: при расчетах в системе СИ , в СГС – 1,0 (см. п. 2.16); - приведенная расчетная площадь поясных заклепок или поясных швов, см²:

в соединении на заклепках (болтах) ;для соединения на сварке ,

здесь - приведенная расчетная площадь одной заклепки (болта), см² (см. п. 1.8 и приложение 2); n_з – число заклепок на рассматриваемом участке длиной 100 см; s – коэффициент для расчета сварных швов (приложение 3); F_ш – площадь сварных швов, см², на участке пояса длиной 100 см (п. 1.8 и приложение 3); - коэффициент, учитывающий собственный вес балок, принимаемый равным: 1,10 – при расчете продольных и поперечных балок, а также главных балок длиной менее 20 м; 1,10 – 1,20 – при расчете главных балок пролетом от 20 до 45 м (промежуточные значения принимаются по интерполяции); - статический момент площади поперечного сечения брутто пояса балки (поясных уголков и горизонтальных листов) относительно ее нейтральной оси, см³; - площадь линии влияния поперечной силы для сечения балки расположенного посередине рассчитываемого участка пояса длиной 100 см (п. 3.8), м; I_бр – момент инерций брутто поперечного сечения балки относительно нейтральной оси, см⁴; A_з – параметр, учитывающий сосредоточенное давление от непосредственного опирания мостовых поперечин на верхний пояс балок, м: принимается по табл. 3.1 в зависимости от значений и линии влияния, загружаемой вертикальной нагрузкой от подвижного состава.

Остальные обозначения в формулах (3.3) и (3.4) те же, что в п. 3.2.

Таблица 3.1. Параметры A_з

 

РАСЧЕТ БАЛОК НА ОБЩУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ

3.10. Грузоподъемность балок по общей устойчивости проверяется при свободной длине сжатого пояса, превышающей 15-кратную его ширину.

При мостовом полотне с металлическими поперечинами или безбалластными железобетонными плитами общую устойчивость балок можно не проверять.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), по общей устойчивости балок

, (3.5)

где , - площади линии влияния изгибающего момента балки для сечения посередине рассматриваемой свободной длины сжатого пояса, м² (п. 3.6); - коэффициент размерности, при расчетах в системе СИ , в СГС – 0,01; - коэффициент продольного изгиба, определяемый по приложению 8, в зависимости от условий гибкости (из плоскости балки) при i=0, здесь l₀ – свободная длина; - радиус инерции сжатого пояса, см; I_бр – момент инерции брутто сжатого пояса (из плоскости балки) в расчетном поперечном сечении балки, см⁴; F_бр – площадь брутто поперечного сечения сжатого пояса, см²; W_бр – момент сопротивления брутто всего поперечного сечения балки для ее сжатого волокна относительно горизонтальной оси, см³ (расчетное сечение балки принимается посередине свободной длины сжатого пояса, проверяемого на устойчивость из плоскости балки); остальные обозначения те же, что в п. 3.2.

Для определения коэффициента свободная длина l₀ принимается равной:

а) при наличии продольных связей в зоне сжатых поясов и поперечных связей в опорных сечениях – расстоянию между узлами продольных связей;

б) при наличии продольных связей только в зоне растянутых поясов и поперечных связей в пролете и в опорных сечениях – расстоянию между поперечными связями;

в) если в пролете нет связей – пролету балки l.

Для поперечных балок за свободную длину сжатого пояса принимается большая из двух величин: расстояние между продольными балками или расстояние от оси главной фермы до ближайшей продольной балки.

В сечение сжатого пояса включаются: для клепаных балок – поясные листы и уголки, а также часть стенки балки, расположенная в пределах высоты поясных уголков; для сварных балок – горизонтальные поясные листы.

Свободная длина сжатого пояса балки в пролетном строении открытого типа определяется по указаниям п. 4.6.

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОРНЫХ СТОЕК.

3.11. Допускаемая временная нагрузка по устойчивости опорных стоек, кН/м пути (тс/м пути)

, (3.6)

где - площадь линии влияния опорной реакции балки, м (п. 3.8); - коэффициент размерности, равный 0,10 при расчетах в системе СИ и 1,0 – в СГС; - коэффициент продольного изгиба, определяется по приложению 8 для случая центрального сжатия в зависимости от гибкости стойки из плоскости балки; свободная длина опорной стойки l₀, см, принимается равной расстоянию между центрами узлов поперечных связей, расположенных в плоскости опорных стоек, умноженному на 0,70; F_бр – площадь брутто поперечного сечения стойки, см², в которую включаются уголки (или ребра) жесткости стойки, а также полоса стенки балки шириной с каждой стороны от оси стойки , где - толщина стенки балки, см: остальные обозначения те же, что в формуле (3.1).

РАСЧЕТ МЕСТНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ БАЛКИ

3.12. Грузоподъемность балки по местной устойчивости стенки при наличии или отсутствии вертикальных ребер жесткости определяется в таких случаях:

а) если нет ребер жесткости, при ;

б) при наличии вертикальных ребер жесткости, расставленных на расстоянии более 2 h или 2 м;

в) при наличии вертикальных ребер жесткости, расставленных на расстоянии менее 2h или менее 2 м, если: - для стенок из углеродистой стали; - для стенок из низколегированной стали; здесь h – расчетная высота стенки, см, принимается для сварной балки равной полной высоте стенки, а для клепаной балки – расстоянию между ближайшими к оси балки рисками поясных заклепок, см; - толщина стенки балки, см.

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути):

а) при непосредственном опирании поперечин на верхние пояса балок

; (3.7)

Таблица 3.2. Параметры A_М

б) если поперечины не опираются непосредственно на верхние пояса

; (3.8)

где - площадь линии влияния изгибающего момента для сечения посередине проверяемого отсека ¹ стенки балки, загружаемая вертикальной нагрузкой от подвижного состава, м² (п. 3.6); у₀ – расстояние от нейтральной оси балки до границы отсека стенки в пределах ее высоты h, см; , - коэффициенты размерности, равные соответственно 0,10 и 0,001 при расчетах в системе СИ или 1,0 и 0,01 – в СГС (п. 2.16); - коэффициент, характеризующий напряженное состояние стенки, определяемый по приложению 12; I_бр – момент инерции брутто поперечного сечения балки, см⁴; - нормальное критическое сжимающее напряжение в стенке балки, МПа (т/см²) (приложение 12); A_М – параметр, учитывающий сосредоточенное давление от непосредственного опирания мостовых поперечин на верхний пояс балок, принимаемый по табл. 3.2 в зависимости от значений и линии влияния , загружаемой вертикальной нагрузкой от подвижного состава; - коэффициент, учитывающий собственный вес балок, равен: 1,10 – при расчете продольных и поперечных балок, а также главных балок длиной менее 20 м и 1,10 – 1,20 – при расчете главных балок пролетом от 20 до 45 м (промежуточные значения принимаются по интерполяции); p₀ – местное сжимающее критическое напряжение в стенке балки, МПа (тс/см²) (см. приложение 12); - площадь линии влияния поперечной силы в сечении посередине рассчитываемого отсека, загружаемая вертикальной нагрузкой от подвижного состава, м (п. 3.8), при расчете отсека поперечной балки, расположенного между продольными балками, ; h_ил – полная высота стенки балки, см; - касательное критическое напряжение в стенке изгибаемой балки, МПа (тс/см²) (см. приложение 12).

Остальные обозначения в формулах (3.7) и (3.8) те же, что в формуле (3.1).

¹ Под отсеком стенки подразумевается участок стенки балки, заключенный между соседними вертикальными уголками (ребрами) жесткости.

При наличии горизонтальных ребер жесткости местная устойчивость стенки рассчитывается в соответствии с указаниями СНиП 2.05.03-84.

Класс стенки балки и класс нагрузки определяют при

.

РАСЧЕТ БАЛОК НА ВЫНОСЛИВОСТЬ

3.11. Грузоподъемность главных балок и балок проезжей части по выносливости определяется в местах обрывов горизонтальных листов, вблизи поперечных сварных швов, а также в других местах с высоким коэффициентом концентрации напряжений (приложение 11).

Допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути),

, (3.9)

где - переходный коэффициент (см. п. 2.6 и приложение 7); , - площади линий влияния изгибающего момента в рассматриваемом поперечном сечении балки, м² (п. 3.6); - коэффициент размерности, равный 0,001 при расчетах в системе СИ или 0,01 – при расчетах в системе СГС (п. 2.16); - коэффициент понижения расчетного сопротивления при расчетах на выносливость (приложение 9); W₀ – расчетный момент сопротивления рассматриваемого поперечного сечения балки, см³ (пп. 1.8 и 3.3); - суммарная нормативная интенсивность постоянных нагрузок, кН/м пути (тс/м пути); здесь p_i – интенсивность каждой из нормативных постоянных нагрузок (без учета коэффициента надежности); остальные обозначения те же, что в формуле (3.1).

РАСЧЕТ КОНСОЛЕЙ ПРОДОЛЬНЫХ БАЛОК

3.12. Грузоподъемность консолей продольных балок в отличие от большинства других расчетов определяется путем непосредственного вычисления класса без предварительного подсчета допускаемой временной нагрузки. Полученные классы консолей сравниваются с классами поездной нагрузки, определяемыми по формуле (3.18).

Класс консоли на прочность по нормальным напряжениям

, (3.10)

где - коэффициент размерности, равный 0,01 при расчете в системе СИ или 1,0 – в СГС; W_нт – момент сопротивления нетто поперечного сечения консоли в опорном сечении с учетом сечения «рыбки» (при ее наличии) и без учета сечения горизонтальных листов и поясных уголков, см³; a_кп – коэффициент, зависящий от числа поперечин на консоли, принимается равным 0,6 – при одной поперечине, 0,8 – при двух или трех поперечинах; l₁ – расстояние от оси поперечной балки до оси поперечины, расположенной на конце консоли, см. Остальные обозначения те же, что в формуле (3.1).

Класс консоли на прочность по касательным напряжениям

, (3.11)

где h_ВЛ – высота стенки консоли в сечении под поперечиной, ближайшей к поперечной балке, см; - толщина вертикального листа консоли, см.

Класс консоли по прочности верхней «рыбки» и ее прикрепления

, (3.12)

где F_p – расчетная площадь нетто поперечного сечения «рыбки» F_нт или приведенная расчетная площадь заклепок, прикрепляющих «полурыбку» , см² (п. 1.8); в формулу (3.12) подставляется меньшее значение.

Класс прикрепления консоли к поперечной балке при наличии верхней «рыбки» (по прочности заклепок, поставленных в стенке поперечной балки)

, (3.13)

где - приведенная расчетная площадь заклепок, прикрепляющих уголки прикрепления к поперечной балке, см² (п. 1.8 и приложение 2).

Класс прикрепления консоли к поперечной балке, если нет верхней «рыбки» (по прочности заклепок, поставленных в стенке поперечной балки), определяется по формулам при расчете на:

прочность

; (3.14)

выносливость

, (3.15)

где - приведенная расчетная площадь заклепок на отрыв головок, см², определяется по указаниям п. 1.8 и приложению 2; h_К – расстояние между крайними заклепками в поперечной балке в пределах высоты консоли, см; - переходный коэффициент (приложение 7) при .

Класс консоли по прочности заклепок, поставленных в стенке консоли:

при наличии верхней «рыбки»

; (3.16)

при отсутствии верхней «рыбки»

, (3.17)

где - приведенная расчетная площадь заклепок в вертикальном листе консоли, принимаемая в зависимости от работы заклепок на двойной срез или смятие, см² (п. 1.8); - расстояние между крайними заклепками в стенке консоли, см.

Классы консолей, определенные по формулам (3.10) – (3.17), сравниваются с классом нагрузки

, (3.18)

где P₀ – нагрузка от наиболее тяжелой оси подвижного состава на рельсы, кН (тс); - динамический коэффициент этой нагрузки, определяемый согласно п. 2.6, при .

РАСЧЕТ СКВОЗНЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ БАЛОК 

3.13. Рассчитываются сечения элементов балок, их стыки и прикрепления. Допускаемая временная нагрузка определяется по формулам (4.1) – (4.3). В формулах обозначено: G – расчетная площадь поперечного сечения элемента (F₀) или расчетная площадь его прикрепления (F_сп), см², определяется как при расчете сквозных ферм согласно п. 4.2. При двухстенчатой конструкции сквозной поперечной балки G подсчитывается для обеих ветвей.

Площади линий влияния усилий, м:

в элементе пояса балки

;

в раскосе, расположенном между фермой и ближайшей продольной балкой,

;

где - расстояние по горизонтали от расчетной оси опирания балки до моментной точки ¹ рассматриваемого элемента пояса, м; h₀ – расчетная высота поперечной балки, м; - угол наклона раскоса поперечной балки к горизонту, град.

¹ Моментная точка рассматриваемого элемента пояса принимается в центре узла около продольной балки

При крестовой решетке раскосов сквозной поперечной балки площадь линии влияния каждого раскоса определяется по приведенной выше формуле, но уменьшается в 2 раза.

Класс элемента и класс нагрузки определяются при и .

При расчете элементов верхнего пояса сквозной поперечной балки по прикреплению в узле у продольной балки нужно рассчитывать заклепки, прикрепляющие пояс к наружной части разрезанной фасонки, и заклепки, прикрепляющие верхний пояс поперечной балки к поясу продольной балки. В расчетное число заклепок, прикрепляющих продольную балку к поперечной, при наличии двух раздельных фасонок входят только заклепки, прикрепляющие продольную балку к наружной фасонке.

При двухстенчатой поперечной балке прикрепление продольной балки рассчитывается только по прикреплению к одной ветви с учетом работы заклепок прикрепления в стенке поперечной балки на одиночный срез, при этом ; .

РАСЧЕТ ПРИКРЕПЛЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ БАЛОК К ПОПЕРЕЧНЫМ

3.14. Классы по прикреплению продольных балок к поперечным устанавливаются по результатам таких расчетов:

а) на прочность заклепок ¹, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой;

б) на прочность заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой;

в) на выносливость заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой при отсутствии «рыбок»;

г) на прочность и выносливость «рыбок» и на прочность их прикреплений.

Формулы для расчета прикреплений продольных балок к поперечным учитывают неразрезность продольных балок, упругую вертикальную податливость поперечных балок, угловую податливость прикреплений и удлинение подвесок.

Стыки продольных балок этажной проезжей части, выполненные по типу фланцевых соединений, рассчитываются так же, как прикрепления продольных балок к сплошным поперечным.

Клепаные прикрепления, усиленные высокопрочными болтами, рассчитываются с учетом дополнительных указаний п. 1.8 и 3.19, в.

¹ При прикреплениях продольных балок к поперечным с помощью болтов (обычных или высокопрочных) расчеты выполняются так же, как на заклепках с учетом соответствующих приведенных расчетных площадей болтов.

Классы по прикреплению продольных балок к поперечным и соответствующие классы нагрузок во всех случаях, кроме оговоренных ниже, определяются при ; .

3.15. При наличии верхней и нижней «рыбок» допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), определяется:

а) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой,

, (3.19)

где - площади линии влияния поперечной силы в опорном сечении продольной балки, м; - коэффициент размерности, равный 0,1 при расчетах в системе СИ и 1,0 – в СГС (п. 2.16); m=1 – коэффициент условий работы (п. 2.11); - приведенная расчетная площадь заклепок по двойному срезу или смятию, см²; в число заклепок n_з входят все заклепки, поставленные по уголку прикрепления в стенке продольной балки (при наличии поддерживающего балку «столика» учитываются заклепки, поставленные по его стенке); - коэффициент принимается по приложению 2;

б) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой по формуле (3.19) – на одиночный срез или смятие заклепочных отверстий в стенке поперечной балки. Приведенная расчетная площадь заклепок, см²,

,

где n_з – число заклепок в стенке поперечной балки; - коэффициент, определяемый по приложению 2 соответственно на одиночный срез или смятие в зависимости от диаметра заклепок и толщины стенки поперечной балки.

В расчетах на смятие площадь линии влияния поперечной силы, м, (d – длина панели продольной балки).

Классы по прикреплению продольных балок к поперечным по смятию заклепочных отверстий в стенке поперечной балки и соответственно классы нагрузок определяются при и ;

в) по прочности сечения или прикрепления «рыбок»

, (3.20)

где - площадь линии влияния изгибающего момента в опорном сечении продольной балки, м²: при ; :

, (3.21)

где - коэффициент, учитывающий неразрезность продольных балок и упругую податливость их опорных сечений, принимаемый по приложению 13; - коэффициент размерности, равный 0,001 при расчете в системе СИ и 0,01 – в СГС; m – коэффициент условий работы, принимается в соответствии с п. 2.11 в зависимости от наличия и числа разрывов в продольных балках; F_СП – площадь нетто сечения «рыбки» F_НТ – или приведенная расчетная площадь заклепок в «полурыбке» (п. 1.8), принимается меньшая из этих величин, см²; h_рб – расстояние между центрами тяжести «рыбок», см;

г) по выносливости «рыбок»

, (3.22)

где ; и h_рб – см. п. 3.17, в; - коэффициент, учитывающий понижение динамического воздействия подвижной нагрузки при расчете на выносливость (п. 2.6 и приложение 7); m=1 – коэффициент условий работы (п. 2.11); - коэффициент понижения основного расчетного сопротивления при расчетах на выносливость (п. 2.14 и приложение 9); F_НТ – площадь нетто сечения «рыбки», см²; - постоянная нагрузка при расчетах на выносливость, кН/м пути (тс/м пути), здесь p_i – интенсивность каждой постоянной нагрузки (п. 2.2).

Значения , n_k, R, и p в формулах (3.19), (3.20) и (3.22) те же, что в формуле (3.1).

3.16. При наличии только верхней «рыбки» допускаемая временная нагрузка определяется:

а) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой,

, (3.23)

где m₁ – коэффициент, учитывающий влияние изгибающего момента в опорном сечении балки, определяемый по табл. 3.3 в зависимости от параметров n_з и .

Если нет «столика» в прикреплении продольной балки к поперечной,

; (3.24)

Таблица 3.3. Коэффициенты m₁ 

если есть «столик»

, (3.25)

где h_з – расстояние между крайними заклепками в пределах высоты продольной балки, м; m_Н – коэффициент, учитывающий неразрезность продольных балок и упругую податливость их опорных сечений, принимаемый по приложению 13; n_з – суммарное число заклепок в стенке продольной балки и в стенке «столика»; - число заклепок в стенке только продольной балки; остальные обозначения те же, что в формуле (3.19);

б) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой, по формуле (3.19) с учетом всех указаний, приведенных в п. 3.17, б;

в) по прочности сечения или прикрепления «рыбки»

, (3.26)

где h_б – высота продольной балки, см. Остальные обозначения те же, что в формуле (3.20);

г) по выносливости «рыбки»

, (3.27)

и - см. формулу (3.22).

3.11. Если нет «рыбок», допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути), определяется:

а) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой, по формуле

, (3.28)

где m₁ – коэффициент, определяемый в зависимости от числа заклепок n_з, соединяющих уголки прикрепления с продольной балкой, и значения , рассчитываемого по формуле (3.24) или (3.25).

В случае соединения верхних и нижних поясных уголков путем высадки с уголками прикрепления коэффициент m₁ определяется по табл. 3.4 (цифры без скобок), а если нет такого соединения – по табл. 3.4 (цифры в скобках). Остальные обозначения те же, что в формуле (3.23);

б) по прочности заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой (в случае, если верхние пояса продольных и поперечных балок расположены в одном уровне),

, (3.29)

где - площади линии влияния изгибающего момента в опорном сечении продольной балки, м², определяемый по формуле (3.21); - коэффициент размерности, равный 0,001 при расчете в системе СИ и 0,01 – в СГС (п. 2.16); m₂ – коэффициент, зависящий от числа заклепок в стенке поперечной балки, расположенных в пределах высоты продольной балки (табл. 3.5); - приведенная расчетная площадь заклепок по отрыву их головок, прикрепляющих уголки прикрепления к поперечной балке, см² (п. 1.8 и приложение 2); здесь - число заклепок в стенке поперечной балки, расположенных в пределах высоты продольной балки; - коэффициент, принимается по приложению 2; h_з – расстояние между крайними заклепками, поставленными в поперечной балке в пределах высоты продольной балки, см.

Таблица 3.4. Коэффициенты m₁ 

Заклепки, поставленные в стенке поперечной балки и работающие на отрыв головок (при отсутствии «рыбок»), не требуют проверки на смятие;

в) по выносливости заклепок, соединяющих уголки прикрепления с поперечной балкой (в случае, если верхние пояса продольных и поперечных балок расположены в одном уровне),

, (3.30)

где - коэффициент, учитывающий понижение динамического воздействия подвижной нагрузки при расчете на выносливость (см. п. 2.6 и приложение 7); 0,5 – коэффициент понижения основного расчетного сопротивления при расчетах на выносливость заклепок, работающих на отрыв головок; - постоянная нагрузка при расчетах на выносливость, кН/м пути (тс/м пути), здесь p_i – интенсивность каждой постоянной нагрузки (см. п. 2.2), остальные обозначения величин в формуле (3.30) те же, что в формуле (3.29).

Таблица 3.5. Коэффициенты m₂ 

Если в пределах высоты продольной балки верхние заклепки хотя бы в одном горизонтальном ряду уголка прикрепления полностью заменены высокопрочными болтами, то в формуле (3.30) принимается

,

где коэффициент - принимается по приложению 2.

В случае сопряжения балок в пониженном уровне, кроме заклепок в стенке поперечной балки в пределах высоты продольной балки, в формулах (3.29) и (3.30) дополнительно учитываются заклепки в одном горизонтальном ряду, расположенном в уголках прикрепления выше продольной балки. При определении коэффициент m₂ этот ряд заклепок в расчет не принимается.

РАСЧЕТ ПРИКРЕПЛЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ БАЛОК К ГЛАВНЫМ ФЕРМАМ

3.11. При наличии прикрепления при помощи «топорика» (рис. 3.1, a) допускаемая временная нагрузка, кН/м пути (тс/м пути),

, (3.31)

где - площади линии влияния поперечной силы в сечении поперечной балки, находящемся на участке между продольной балкой и главной фермой, м (п. 3.8); - коэффициент размерности, равный 0,1 при расчетах в системе СИ и 1,0 – в СГС; m=1,0 – коэффициент условий работы (п. 2.11); - приведенная расчетная площадь заклепок n_з по срезу или смятию, прикрепляющих «топорик» к обеим ветвям подвески (стойки) главной фермы, см²; коэффициент принимается по приложению 2; остальные обозначения в формуле (3.1), см. п.3.2.

Кроме того, нужно проверить прочность стыка «топорика» с вертикальным листом поперечной балки в соответствии с указаниями п. 3.2 и 3.3 по формуле (3.1) при m=1,0.

3.21. При наличии в соединении поперечной балки с главной фермой уголков прикрепления и консольного листа (рис. 3.1, б) расчет выполняется по формуле (3.31) при коэффициенте m=1,0.

При определении приведенной расчетной площади учитываются заклепки, прикрепляющие уголки прикрепления к главной ферме (без учета заклепок в пределах высоты пояса фермы) или к поперечной балке (без учета заклепок в пределах высоты консольного листа). В расчет учитывается меньшее значение .

3.12. При наличии «косынок» (рис. 3.1, в), а также при прикреплении поперечной балки уголками только в пределах ее высоты расчет выполняется по формуле (3.31), коэффициент условий работы m=0,85 (см. п. 2.11). Приведенная рабочая площадь заклепок определяется так же, как при расчете соединений с консольным листом.

Значения величин , n_k, R, и p в формуле (3.31) те же, что в формуле (3.1), см. п. 3.2.

Рис. 3.1. Конструкция прикрепления поперечных балок к главным фермам: a – «топориком»; б – консольным листом; в – «косынкой»; А – «топорик»; Б – консольный лист; «–» и «+» - заклепки, учитываемые при расчете прикрепления поперечной балки к главной форме.