Расчет подкрановой балки крайнего ряда пролётом 12 метров под два

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали  и швеллера № 36.

 и .

.

Значение коэффициента  определим по формуле:

;

Задаемся .

Оптимальная высота балки:

.

Минимальная высота балки:

,

– момент от загружения балки одним краном при . Расчетная схема для определения  приведена на рис. 6.4.

;

– для кранов тяжелого режима работы.

Принимаем .

Рис. 6.2.1 Расчетная схема балки для определения .

Задаемся толщиной полок , тогда .

Из условия среза стенки силой :

.

Принимаем стенку толщиной 1,4 см.

.

Размеры поясных листов определяем по формулам:

;

;

.

Принимаем пояс из листа сечением 20´530 мм, .

Устойчивость пояса обеспечена, так как:

.

При полученных данных компонуем сечение балки рис. 6.3.1.

6.3. Проверка прочности сечения.

Рис. 6.3.1 Сечение подкрановой балки.

Определим геометрические характеристики принятого сечения.

Относительно оси х-х:

;

.

Геометрические характеристики тормозной балки относительно оси у-у

(в состав тормозной балки входят верхний пояс, тормозной лист и швеллер):

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

,

.

Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (точке А):

.

Прочность стенки на действие касательных напряжений на опоре обеспечена, так как принятая толщина стенки больше определённой из условия среза.

Жесткость балки также обеспечена, так как принятая высота балки .

Проверим прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:

, где – при кранах тяжелого режима работы с гибким подвесом груза,

,

,

– момент инерции рельса КР-80,

с = 3,25 – коэффициент податливости сопряжения пояса и стенки для сварных балок.

Стенку подкрановой балки следует проверить также на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений на уровне верхних поясных швов:

, где

,

.

 - нормальные напряжения в срединной плоскости стенки, перпендикулярные оси балки, в том числе ;

 - касательное напряжение,  ;

.

.

,

6.4 Соединение поясов со стенкой

Поясные швы верхнего пояса и стенки воспринимают: сосредоточенные усилия от колеса крана; сдвигающее усилие, возникающее от изгиба балки.

Пояса со стенкой соединяются угловыми швами с проваром на всю глубину при режиме работы крана 7к. Угловые швы воспринимают горизонтальные и вертикальное усилие на единицу длины, которые определяются по касательным и местным напряжениям.

,

,

,

.

, ,

.

В угловых швах проверка проводится по двум зонам:

- по металлу шва;

- по металлу границы сплавления.

Требуемый катет шва находим из условий:

, .

Для стали С255 материал для сварки электрод Э-46А. Группа конструкций – I. Климатический район II₄. .  по [5, табл. 3, 55, 56].

, где  при , .

, - коэффициент вида сварки по [5, табл. 34]. , - ручная сварка.

, - коэффициенты условий работы швов по [5, п. 11.2]. ,

Минимальный катет шва  при толщине более толстого из свариваемых элементов  равен  [5, табл. 38*].

,

Принимаем , , ;

.

6.5 Местная устойчивость стенки подкрановой балки.

От действия нормальных, касательных и местных напряжений может произойти потеря устойчивости свеса пояса или стенки балки. Устойчивость свеса пояса рассмотрена в п. 6.2.

Устойчивость стенки не следует проверять, если условная гибкость стенки:

не превышает значения 2,5 – при наличии местных напряжений в балках с двусторонними поясными швами.

.

Устойчивость стенки необходимо проверить т.к. 2,83>2,5; так же необходима постановка поперечных ребер жесткости 2,83>2,2.

Ширина двусторонних ребер принимается не менее ; примем =20см. Шаг основных ребер , примем а=2,8 м, а ширину крайнего отсека 1,8м.

Проверка устойчивости стенки подкрановой балки при совместном действии  проводится в одном из отсеков, образованных поясами и ребрами жесткости по формуле:

, где=0,9 [1, табл.6*].

Для центрального отсека:

.

Для опорного отсека:

.

 - нормальные напряжения на уровне верха стенки.

 - центральный отсек,

 - опорный отсек.

,- расчетный  изгибающий момент, определенный при  на расстоянии  от ребра с большим значением момента.

Касательные напряжения:

 - центральный отсек,

 - опорный отсек.

- поперечная сила, определенная в том же сечении, где и .

Каждое из напряжений не должно превышать критических напряжений, определяемых по формулам:

,

 - определяется по [1, табл. 21] в зависимости от  ( по [1, табл.22]). =34,24.

 (центральный отсек);

            (опорный отсек).

=2,6/1,16=2,16; =2/1,16=1,72 – отношение большей стороны отсека к меньшей.

.

 - центральный отсек,

 - опорный отсек.

 - коэффициент определяемый по [1, табл.23] в зависимости от  и .

=59,1 – для центрального отсека,

=41,4 – для опорного отсека.

 - центральный отсек,

 - опорный отсек.

6.6 Расчет опорной части подкрановой балки.

Концы разрезных балок усиливаются поперечными ребрами, которые передают опорное давление с балки на колонну.

Принимаем торцевой тип опорного ребра (см. рис. 6.6.1)

Рис. 6.6.1 Торцевое опорное ребро.

Ширина и толщина ребер определяется расчетом. Требуемая площадь сечения ребра находится из условия сжатия:

, где F – максимальная опорная реакция;

 - расчетные сопротивления сжатию (при ).

Определение максимальной опорной реакции

Максимальная опорная реакция будет при максимальной поперечной силе от крана и собственного веса подкрановой балки.

Собственный вес подкрановой балки:

 - распределенная нагрузка.

Рис. 6.6.2К расчету максимальной опорной реакции.

.

.

Принимаем , тогда . Принимаем .

Необходимо убедиться, что свес опорного ребра не требует местную