3. Расчет подкрановой балки

   1. Исходные данные

Подкрановая балка крайнего ряда пролетом 12 м под 2 крана Q = 32/5 т. Режим работы кранов – 4К. Пролет здания - 36 м. Материал балки - сталь С255: R_у = 250 МПа = 24 кН/см² (при t ≤ 20 мм); R_s = 14 кН/см². Коэффициент надежности по назначению γ_n = 0,95.

Климатический район строительства с расчетной температурой воздуха выше -40°С. По условиям эксплуатации подкрановая балка относится к 1 группе.

2. Сбор нагрузок на подкрановую балку

Для крана Q = 32/5 режима работы 4К наибольшее вертикальное усилие на колесе F_kⁿ = 320 кН; масса тележки G_т = 85 кН; тип кранового рельса – КР-70.

Для кранов режима работы 4К металлургического производства поперечное горизонтальное усилие на колесе при расчете подкрановых балок:

Расчетные усилия на колесе крана определяем по формулам:

3. Определение усилий

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

Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

где α – коэффициент, учитывающий влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке, α = 1,05;

ψ - коэффициент сочетания;

y_i - ординаты линий влияния.

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

Для определения максимальной поперечной силы загружаем линию влияния поперечной силы на опоре. Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:

4. Подбор сечения балки

Принимаем подкрановую балку симметричного сечения с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали t = 6 мм и швеллера №36 (при наличии промежуточной стойки фахверка и крепления к ней тормозной конструкции).

Значение коэффициента β определим по формуле:

где h_b = l/10 = 12/10 = 1,2 м; h_т ≈ h_н = 1,0 м;

Задаемся λ_w=h_w∙t_w=120;

Оптимальная высота балки:

Минимальная высота балки:

где М_xⁿ - момент от загружения балки одним краном при γ_f = 1,0.

Значения М_xⁿ определим по линии влияния; сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана ∑y_i = 3+0,2 = 3,2;

[l/f] = 400 - для кранов режима работы 4К.

Принимаем h_b =120 см;

Задаемся толщиной полок t_f = 2 см, тогда

Из условия среза стенки силой Q_x:

Принимаем стенку толщиной 1 см; h_w/t_w = 116/1,0 = 116≈120;

Размеры поясных листов определяем по формулам:

Принимаем пояс из листа сечения 20×250 мм; А_f = 50 см².

Устойчивость пояса обеспечена, так как

По полученным данным компонуем сечение балки:

5. Проверка прочности сечения балки

Определим геометрические характеристики принятого сечения относительно оси x-x:

а затем - геометрические характеристики тормозной балки относительно оси y-y (в состав тормозной балки входит верхний пояс, тормозной лист и швеллер). Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения:

Проверим нормальные напряжения в верхнем поясе (т. А):

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

Жесткость балки также обеспечена, так как принятая высота балки

h_b>h_min. Проверим прочность стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:

γ_f1 = 1,1 ( при кранах режима работы 4К с гибким подвесом груза);

где I_r = 1082 см⁴- момент инерции рельса КР-70; ψ = 3,25 - коэффициент для сварных балок.

Стенка сварной балки проверяется также на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений на уровне верхних поясных швов по формуле:

где