Рельс на поясе коробчатой балки между стенками

Если на поясе двухстенчатой балки имеется рельс, поясной лист может рассматриваться как опора для рельса. Поэтому в таких балках наряду с диафрагмами, предназначенными для обеспечения устойчивости вертикальных стенок, ставят еще короткие диафрагмы (примерно 1/3 - 1/4 высоты балки). Расстояние между диафрагмами рекомендуется выбирать из условия, чтобы рельс полностью воспринимал влияние местного изгиба от ходовых колес. При таком предположении мы можем рассматривать рельс как неразрезную балку с опорами на диафрагмах. Приближено напряжение в рельсе:

где Р - наибольшее давление ходового колеса;

- расстояние между диафрагмами;

- наименьший допускаемый момент сопротивления рельса;

кгс/см² - допускаемое напряжение растяжения в подошве рельса Р43 и более тяжелых, 2300 кгс/см² для более легких рельсов.

Или

где - предел текучести (3500 - Р43, 3000 - легкие);

- напряжения в рельсах от действия продольных сил.

Так как в крановых конструкциях напряжениями можно пренебречь, значения для крановых рельсов на 300 кгс/см² больше, чем для железнодорожных.

Для крайних участков рельса (возле не заваренных стыков) в формуле (1) вместо коэффициента 1/6 следует принять коэффициент 1/5.

Определим расстояние между диафрагмами:

Хотя поясной лист не является опорой для рельса, он испытывает напряжения от местного изгиба, поскольку деформируется совместно с рельсом. Поясной лист представляет собой неразрезную пластину, опорами которой являются вертикальные стенки балки и диафрагмы. Таким образом, от действия местной нагрузки поясной лист изгибается как вдоль, так и поперек балки.

С точки зрения расчета, поясной лист представляет собой тонкую упругую плиту, для которой растягивающими напряжениями в срединной плоскости можно пренебречь и производить прочностной расчет только на изгиб.

Из выражений для кривизны рельса как балки, одинаковой с кривизной пояса как пластины, находим, что:

;

где и - изгибающие моменты, действующие на рельс с поясным листом и на лист;

- расстояние между диафрагмами;

и - моменты инерции рельса и пояса;

- коэффициент Пуассона.

Если высота профиля рельса более (1/7 - 1/10) , то на деформацию рельса начинают оказывать заметное влияние скалывающие напряжения. При высоте профиля рельса (1/3 - 1/4) составляющая прогиба рельса от сдвига будет превышать составляющую прогиба от нормальных напряжений изгиба.

Напряжения в поясном листе следует определять по формуле:

где ,

где - коэффициент _________, принимаемый в среднем равным 10⁵ кгс/м²;

- момент инерции участка пояса шириной

;

- длина контакта между подошвой рельса шириной d и поясом. Для ж/д рельсов , для крановых рельсов .

Когда колесо с давлением Р стоит над диафрагмой, наибольшие напряжения сжатия на кромке диафрагмы от равномерного давления по площадке, шириной s равны:

где - расстояние между нулевыми точками эпюры давлений.

- для сварных и прокатных;

- для клепанных балок.

Опыт эксплуатации кранов тяжелого режима работы дает многочисленные случаи разрушения сварных швов, приваривающих диафрагмами к верхнему поясу, а так же случаи обмятия кромок диафрагм. Поэтому диафрагмы следует выполнять с гарантированным проваром на всю толщину стенки.