7426x

001493

2017-11-21

Wymiarowanie spoin środnikowych belek dźwigarów zgodnie z EN 1993-6

Na końcu tematu wymiarowania spoin na belkach jezdnych - po artykułach technicznych na temat spoiny szyny w granicznym stanie granicznym nośności i zmęczenia - znajduje się artykuł techniczny na temat spoin pachwinowych środnika. Dabei sollen sowohl der Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch der Grenzzustand der Ermüdung betrachtet werden.

Stan graniczny nośności

Przyłożone obciążenia powodują zarówno poziome, jak i pionowe obciążenia kołem, które należy uwzględnić w obliczeniach. W obliczeniach w stanie granicznym nośności nie jest uwzględniane mimośrodowe obciążenie kołem kołem, w związku z czym nie występuje dodatkowy moment skręcający.

Spoiny środnika jako podwójne spoiny pachwinowe

Poniżej znajduje się zestaw wzorów do obliczeń naprężeń i obliczeń.

Naprężenia wywołane obciążeniem kołem

\begin{array}{l} \max σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \max τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} \\ σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} \end{array}

Wzór 1

Wymiarowanie spoiny

\begin{array}{l} σ_{v, w, Rd} = \frac{f_{u}}{β_{w} \cdot γ_{M 2}} \frac{σ_{v, w, Ed}}{σ_{v, w, Rd}} \leq 1, 00 \\ σ_{⊥, w, Rd} = \frac{0, 9 \cdot f_{u}}{γ_{M 2}} \frac{σ_{⊥, w, Ed}}{σ_{⊥, w, Rd}} \leq 1, 00 \end{array}

Wzór 2

Stan graniczny zmęczenia

W przeciwieństwie do SGN, naprężenia od obciążeń poziomych są pomijane; w ten sposób uwzględniane są tylko pionowe obciążenia kołem. Jednakże, w zależności od istniejącej klasy uszkodzeń i zastosowanego załącznika krajowego, należy uwzględnić mimośrodowe obciążenie kołem równe 1/4 szerokości główki szyny. W ten sposób powstaje dodatkowy moment skręcający, który musi być przenoszony najpierw przez spoiny szyny, a następnie przez górną półkę, środnik, a na końcu przez spoiny środnika.

Exzentrischer Radlastangriff im GZE

Spoiny szyny muszą prawie całkowicie przenieść ten moment skręcający. Z drugiej strony, wpływ sztywności górnego pasa na skręcanie powinien zostać uwzględniony dla spoin na środniku, ponieważ ma ona decydujący wpływ na zginanie środnika, a tym samym na naprężenie w spoinie.

Przy określaniu stałej skręcania górnego pasa, [2] zakładana jest górna półka, o ile szyna nie jest sztywno zamocowana. Tylko w tym przypadku moment skręcający jest wyznaczany od szyny i pasa. Inne podejście jest opisane w [5] , gdzie poszczególne składowe sztywności na skręcanie szyny i pasa są sumowane, dzięki czemu możliwe jest osiągnięcie wyższej sztywności górnej pasa. Takie podejście nie zostało jednak przedstawione w [2].

Podczas wymiarowania spoin pachwinowych środnika konieczne jest połączenie dwóch składowych naprężenia. Występują naprężenia od obciążenia centrycznego kołem oraz naprężenia od momentu skręcającego. Pełny moment skręcający M_T jest częściowo przejmowany przez górną półkę; w ten sposób_środnik elementu M ze względu na zginanie środnika pozostaje dla obliczeń spoin.

Na koniec należy zauważyć, że ta procedura obliczeniowa i opis dotyczą tylko podwójnych spoin pachwinowych między górną półką a środnikiem. Jeżeli spoiny na dolnym pasie i środniku mają być również zaprojektowane jako spoiny pachwinowe, skutki obciążenia kołem są pomijalnie małe ze względu na istniejącą długość przyłożonych obciążeń kołem. W tym przypadku decydujące znaczenie mają składowe naprężenia od zginania lub ścinania oraz minimalne grubości.

Poniżej znajduje się zestaw wzorów do obliczeń naprężeń i obliczeń.

Naprężenia wywołane centralnym obciążeniem kołem

σ_{z, Ed, cen, WELD} = \frac{F_{z, Ed}}{2 \cdot a_{w} \cdot l_{eff}}

Wzór 3

Naprężenia wywołane mimośrodowym obciążeniem kołem

\begin{array}{l} M_{T} = F_{z, Ed} \cdot \frac{b_{Rail}}{4} \\ β = \frac{π \cdot h_{w}}{a} \\ I_{T, chord} = \frac{b_{cs} \cdot t_{f} ³}{3} \\ λ = \sqrt{\frac{2, 98 \cdot t_{w} ³}{a \cdot I_{T}} \cdot \frac{\sin h ² (β)}{\sin h (2 \cdot β) - 2 \cdot β}} \\ σ_{z, Ed, ecc} = \frac{6}{t_{w} ²} \cdot M_{T} \cdot \frac{λ}{2} \cdot \tan h (\frac{λ \cdot a}{2}) \\ M_{web} = σ_{z, Ed, ecc} \cdot \frac{t_{w} ² \cdot l_{eff}}{6} \\ σ_{z, Ed, ecc, WELD} = \frac{M_{web}}{(t_{w} a_{w}) \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \end{array}

Wzór 4

Naprężenie wynikowe w spoinie

σ_{z, Ed} = σ_{z, Ed, cen, WELD} σ_{z, Ed, ecc, WELD}

Wzór 5

Wymiarowanie

\begin{array}{l} \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ σ_{E, 2}}{\frac{∆ σ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \\ \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ τ_{E, 2}}{\frac{∆ τ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \end{array}

Wzór 6

Podsumowanie

Temat ten szczegółowo wyjaśniają trzy artykuły techniczne dotyczące różnych spoin belek podsuwnicowych. W praktyce w poszczególnych przypadkach należy w szczególności zdecydować, czy sztywność górnej pasa na skręcanie zostanie zastosowana jako suma poszczególnych elementów szyny i pasa, czy też sama pasa.

Odnośniki

Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe dźwigów i belek podsuwnicowych

Odniesienia

Seeßelberg, C. Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode, 5. Auflage. Berlin: Bauwerk, 2016
Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 6: Kranbahnen; EN 1993-6:2007 + AC:2009
Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 3: Einwirkungen infolge von Kranen und Maschinen; DIN EN 1991-3:2010-12
Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-9: Ermüdung; EN 1993-1-9:2005 + AC:2009
Petersen, C.: Stahlbau, 4. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013

;