Расчет подкрановой балки

        — сумма моментов инерции верхнего пояса и кранового рельса

       КР-80 ;   см4.

Определяем критические  напряжения для стенки опорного отсека при отношениях а/h₀ = 1500/1100 = 1,36>0,8, = 16,2/11,4 = 1,42 и коэффициенте защемления стенки _.

При γ=0,74 и a/h₀=1,36 по табл. 29 СНиП находим предельное значение для балок симметричного сечения: ==0,7, что меньше =1,42. Критические напряжения вычисляем по второму расчетному случаю (п. 65 «б» СНиП):

• нормальное критическое напряжение по формуле (39) СНиП

  кН/см² (923 МПа)

где К₂= 13,8 —по табл. 30 СНиП при a/h_Q = 1,36;

(100)* —здесь и  далее число для пересчета  напряжений из тс/см² в МПа;

• касательное критическое напряжение по формуле (35) СНиП

 кН/см2 (116 МПа)

(здесь ; d = h_CT = 1100 мм);

• критическое напряжение от местного давления колеса крана по формуле (38) СНиП при () = 1,36<2:

 кН/см2 (283 МПа),

где К₁ =7,87 — по табл. 28 СНиП при γ = 0,74 и

Проверяем устойчивость стенки балки по формуле (37) СНиП при  σ_м≠0:

/

 

т. е. устойчивость стенки в  опорном отсеке балки обеспечена.

Проверяем устойчивость стенки балки во втором отсеке, середина которого расположена на расстоянии х₂ =2,45 м от опоры А (рис.3). Нагрузку от колеса крана Р_кр располагаем посередине длины расчетного отсека.

Вычисляем опорные реакции  и строим эпюры Q и М:

Q_A=(3,55+5,05)*Р/6= 1,43 Р = 1,43*475 = 681 кН.

в сечении 3—3 Q равна:

Q3= QA - P = 1,43P - P= 0,43P = 0,43*475 =204 кН;

посередине отсека и в сечении 4—4 Q равна:

  кН;

Среднее значение поперечной силы в расчетном отсеке, с учетом коэффициента α₁= l,03 на массу тормозной балки, равно:

  кН.

Изгибающий момент равен (рис., в):

  кН*м;

 кН*м;

  кН*м

Среднее значение момента  с учетом коэффициента α₁= l,03:

  кН*м.

Определяем напряжения в стенке среднего отсека:

• нормальные (в уровне верхней кромки стенки)

 кН/см² (189 МПа), где у_с = 0,5h_ст = 0,5*110 = 55 см;

• касательные напряжения

 кН/см² (22,17 МПа)

• местные напряжения под колесом крана σ_м,= 162 МПа — по расчету опорного отсека.

Вычисляем критические напряжения для стенки среднего отсека балки  при а/h₀ = 1500/1100 = 1,36 > 0,8, γ = 0,74 и а/h₀ = 1,36 < 2; , что меньше предельного значения [σ_м/σ] = 0,7 (по табл. 29 СНиП при γ = 0,74 и а/h₀=1,36), следовательно, критические напряжения вычисляем по второму расчетному случаю:

• нормальное напряжение по формуле (34) СНиП:

 кН/см2 (453 МПа),

где К₀ =6,77 — по табл. 28 СНиП при γ = 0,74 и

• касательное критическое напряжение по формул (35) СНиП, аналогично расчету опорного отсека:

 кН/см2 (116 МПа)

(здесь ;  d = h_CT = 1100 мм);

• критическое напряжение от местного давления колеса крана, по формуле (38) СНиП при а_о = 0,5*а = 0,5*150 = 75см

 кН/см2 (479 МПа),

где К₁ =3,33 — по табл. 28 СНиП при γ = 0,74 и

Проверяем устойчивость стенки среднего отсека балки по формуле  при σ_м≠0:

 

.

т. е. устойчивость стенки в среднем отсеке балки  обеспечена.

7. Расчет сварных соединений стенки с поясами.

Верхние поясные  швы подкрановых   балок из условий равнопрочности с основным металлом рекомендуется выполнять с проваркой на всю толщину стенки и в этом случае расчет их не требуется. Толщину поясных швов в общем случае обычно вначале назначают по конструктивным требованиям и проверяют их прочность по условию:

 

Принимаем мм и проверяем условие:

=150 МПа,

где S_n = 30*1*(55+0,5) = 1665 см³;. β = 1 — для автоматической сварки, z=42 см (см. п. 7).

Условие прочности швов соблюдается.

8. Расчет опорного ребра.

Опорное ребро балки опирается  на колонну строганым торцом. Из конструктивных соображений принимаем сечение опорного ребра 260*14 мм. Площадь смятия ребра F_см = 26*1,4 = 36,4 см².

Проверяем напряжения смятия в опорном ребре:

 МПа < R_CM = 320 МПа.

Проверяем условную опорную стойку на устойчивость. Для  этого предварительно определяем:

• расчетную площадь сечения:

 см²;

• момент и радиус инерции сечения условной стойки:

  см⁴;

 см;

• гибкость опорной стойки:

,             φ=0,981.

Проверяем устойчивость опорной стойки:

  кН/см²(180 МПа) < R =.210 МПа.  .

Проверяем прочность  сварных швов прикрепления торцевого  ребра к стенке —сварка ручная, h_ш = 8 мм, расчетная длина шва:

 см;

 кН/см² (115 МПа)< = 150 МПа,

т.е. прочность крепления  торцевого ребра обеспечена.

9. Определение массы сварной подкрановой балки:

  т,

где F= 110*0,9+2*30*1 = 129 см² = 129*10⁴ м²;

ρ=7,85 т/м³ — плотность стали;

ψ= 1,2 — строительный коэффициент,

Краткие указания по конструированию  сварной подкрановой балки.

Общий вид и детали подкрановой балки показаны на рис. VII.9. Для крепления кранового рельса в верхнем поясе предусматривают отверстия диаметром 21—23 мм под болты диаметром 20-—22 мм, располагаемые с шагом 600—750 мм (рис. VII.9,б).

В нижнем поясе балки в  приопорной части проектируют по два отверстия для крепления  балки к колонне болтами нормальной точности диаметром 20—22 мм. В нижней половине опорных ребер располагают  по 6—8 отверстий для соединения балок между собой. Торец опорного ребра строгать. В поперечных ребрах жесткости внутренние углы срезают на 40—60 мм для пропуска поясных сварных швов. Продольные кромки стенки обрабатывают под сварку.

 

 

 

Список литературы:

1. Металлические конструкции : учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю.И.Кудишин, Е.И.Беленя, В.С.Игнатьева и др.] ; под ред. Ю.И.Кудишина. — 8-е изд., перераб. и доп. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 688 с.
2. ГОСТ 27772-88 «Прокат для строительных стальных конструкций».
3. ГОСТ 3332-54 «Краны мостовые электрические общего назначения грузоподъемностью от 5 до 50 т среднего тяжелого режима работы».
4. ГОСТ 19903-74 «Сталь листовая горячекатаная».
5. СНиП 11-23-81* «Стальные конструкции».
6. Шерешевский И.А., Конструирование промышленных зданий и сооружений. Учеб. пособие для студентов строительных специальностей. - М.: 2005.