5. Расчет и конструирование подкрановой балки.

Подкрановые конструкции под мостовые опорные краны, состоят из подкрановых балок или ферм, воспринимающих вертикальные нагрузки от кранов; тормозных балок (ферм), воспринимающих поперечные горизонтальные воздействия; связей, обеспечивающих жесткрсть и неизменяемость подкрановых конструкций; узлов крепления подкрановых конструкций, передающих крановые воздействия на колонны; крановых рельсов с элементами их крепления и упоров (см. рис.5.1)

Рисунок 5.1.- Схема подкрановой конструкции.

5.1. Нагрузки на подкрановую балку.

На подкрановую балку в процессе эксплуатации мостового крана, действуют вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Рисунок 5.2.- Схема действия крановых нагрузок.

Согласно прил.1. табл.50*( Группа 1) /1/, принимаем материал подкрановой балки сталь С255, для которой R_y = 230МПа = 23кН/см²; R_S = 135МПа = 13.5кН/см², согласно прил.1. табл.51*/1/.

По приложению 1 /2/, для крана особого режима работы Q=100 т, наибольшее вертикальное усилие на колесе F_k^H = 450кН; вес тележки G_T = 410кН, тип кранового рельса – КР-120.

5.2. Расчет подкрановой балки.

Для кранов особого режима работы поперечное горизонтальное усилие на колесе при расчете подкрановых балок, определяется по формуле:

Определяем расчетные значения усилий на колесе крана с учетом коэффициента надежности по назначению , по формуле:

где:

n- коэффициент надёжности по нагрузке.

n_с- коэффициент сочетания.

k₁;k₂- коэффициенты динамичности, учитывающие ударный характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках рельсов,( принимаем по табл.15.1 /2/)

5.3. Определение расчетных усилий.

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая кран невыгоднейшим образом:

Рисунок 5.3.- Определение M_max.

Расчетный момент от вертикальной нагрузки, определяется по формуле:

где :

- ординаты линий влияния;

- учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке, согласно §1 гл. 15 /2/.

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки, определяется по формуле:

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре:

Рисунок 5.4.- Определение Q_max.

Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил, определяются по формулам:

5.4. Подбор сечения балки.

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали t = 6мм и швеллера №36, т.к. в проектируемом здании шаг поперечных рам 12 м и отсутствуют промежуточные стойки фахверка.

Значение коэффициента β определим по формуле:

где :

.

Тогда требуемый момент сопротивления относительно оси х определяется по формуле:

В первом приближении задаемся .

Тогда оптимальная высота балки, определяется по формуле:

.

Минимальная высота балки, определяется по формуле:

где:

М_Н - момент от загружения балки одним краном при n=1.0.

Значение М_Н определяем по линии влияния (см.рис. 5.3); сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана ∑ y_i =3+2.6+0.3=5.9.

Тогда:

для кранов особого режима работы.

Окончательно принимаем высоту подкрановой балки равной ,(кратной 10см), т.к. при компановке конструктивной схемы каркаса здания, была принята высота подкрановой балки,в соответствии с приложением 1/2/.

Увеличение высоты подкрановой балки, идет в запас прочности.

Задаемся толщиной полок ; тогда.

Из условия среза стенки силой :

.

Принимаем стенку толщиной 1,4см; .

Размеры поясных листов:

Требуемый момент инерции относительно оси х определяется по формуле:

Момент инерции стенки равен:

Определяем требуемую площадь поясов по формуле:

.

Принимаем пояс из листа сечения 20х500мм, А_f = 100см².

Устойчивость пояса обеспечена, так как выполняется условие:

По полученным данным компонуем сечение балки:

Рисунок 5.5.- Сечение балки.