Расчет подкрановой балки. Сбор нагрузок. Определение расчетных усилий. Подбор сечения балки. Установление размеров опорной части балки с проверкой на устойчивость

2.4 Расчет подкрановой балки.

2.4.1 Сбор нагрузок.

Для крана грузоподъемностью Q=5т по ГОСТ 25546–82  принимаем:

P_к=55 кН – максимальное давление крана на рельс, G_т=20 кН – масса тележки, крановый рельс КР-70 по ГОСТ 4121-76*.

Вертикальное давление колеса крана:

, где:  – коэффициент сочетаний при учете работы одного крана;

 – коэффициент надежности по нагрузке;

 – коэффициент надежности по назначению здания;

 – коэффициент динамичности.

Горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения тележки:

, где:  – коэффициент трения при торможении тележки с гибким подвесом                                   груза;

 – вес тележки;

– число тормозных колес тележки;

– общее количество колес.

Нормативное горизонтальное усилие, передающееся одним колесом крана:

.

2.4.2 Определение расчетных усилий.

Для определения наибольших изгибающих моментов и поперечных сил устанавливаем краны в самое невыгодное положение. Положение равнодействующей сил R=2P_к по отношению к середине балки находим по значению x (рис.1а).

Рис. 2     Линии влияния  M_max и Q_max.

Опорные реакции:

,

.

Максимальные изгибающий момент и поперечная сила от вертикальной нагрузки определяются по ф-лам :

Расчетные изгибающий момент и поперечная сила с учетом собственного веса вычисляются следующим образом:

, где и  - коэф., равные :

,

Расчетные изгибающий момент и поперечная сила от поперечной горизонтальной нагрузки:

2.4.3 Подбор сечения балки.

По таблице 50 для конструкции II группы в климатическом районе II₄ принимаем сталь С235. По таблице 51 при толщине проката от 4 до 10 мм и св. 10 до 20 мм расчетное сопротивление листового проката R_y=230 МПа.

Определяем требуемый момент сопротивления балки:

.

Определяем минимальную высоту сечения балки из условия жесткости, т.е. не допущения предельного прогиба:

.

Предварительно задавшись высотой балки , определим рациональную толщину стенки .

Минимальная толщина стенки из условия ее работы на срез:

, где: =1.5;

;

– высота стенки, принимаемая из условий:

Определяем толщину стенки из условия смятия под колесом крана:

 – расчетное давление колеса крана с учетом коэффициента перегрузки n=1.1.

– момент инерции рельса.

Окончательно принимаем толщину стенки .

Определяем оптимальную высоту балки из условия минимального расхода материала для асимметричных балок:

, где:  – коэффициент асимметрии сечения.

Окончательно принимаем высоту балки h=350 мм.

Определяем требуемую площадь сечения составной балки, а также площади ее верхнего и нижнего поясов:

;

;

.

Компонуем сечение исходя из следующих соображений:

1.  Из условия обеспечения общей устойчивости балки: ;

2.  Из условия свариваемости элементов: , принимаем  (по сортаменту ГОСТ 82-70*);

3.  Из условия обеспечения местной устойчивости сжатого пояса: ;

4.  ;

5.  Назначаем  по сортаменту универсальной стали:  с учетом того, что минимальная ширина верхнего пояса должна быть не менее 300мм. Ширина нижнего пояса должна быть не менее 180мм, что гарантирует применение автоматической сварки. Принимаем ширину нижнего пояса .

С учетом полученных параметров принимаем  сечение балки (рис. 2).

Рис. 2   Сечение подкрановой балки.

Геометрические характеристики принятого сечения балки.

Определим геометрические характеристики сечения с помощью программного комплекса «LIRA»

Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И   С Е Ч Е Н И Я