3.4 Подбор сечения подкрановой балки

Подбор сечения подкрановой балки выполняем в том же порядке, что и для обычных балок. Из условия общей прочности определяется требуемый момент сопротивления по формуле /2/

, (3.10)

где  - коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановых балок; определяем по формуле /2/

, (3.11)

где h - высота балки; предварительно определяем по формуле /2/

h = 0.1∙L₁ , (3.12)

h = 0.1∙12 = 1.2 м;

ht - ширина сечения тормозной конструкции; предварительно принимаем ( - ширина нижней части колонны); в нашем случае h_н = h_t =1.5 м;

см³

Оптимальную высоту балки определим по формуле К.К Муханова /2/

, (3.13)

где k - коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки – конструктивных коэффициентов поясов и стенки; рекомендуется принимать для сварных балок k =1.2 – 1.15; для клепанных – k =1.25 – 1.2; принимаем k = 1.15;

t_cт - толщина стенки балки; для балок высотой 1 - 2 м рациональное значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле /2/

, (3.14)

мм; принимаем t_ст = 12 мм

см

Проверяем принятую толщину стенки из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре по формуле /2/

, ( 3.15)

где R_s - расчетное сопротивление материала стенки балки на сдвиг; можно определить по формуле /2/

, (3.16)

где R_yn = 245 МПа - нормативное сопротивление материала стенки балки (табл.3 прил.);

_m - коэффициент надежности по материалу /1/; для сталей по ГОСТ 27772-88 _m= 1.025;

МПа;

см; принимаем t_ст = 10 мм

Минимальную высоту балки определяем из условия полного использования материала балки при загружении расчетной нагрузкой /2/

, (3.17)

где _c - коэффициент условий работы; для подкрановых конструкций _c = 1.0;

Е - модуль упругости второго рода ; для стали Е = 2.110⁵ МПа;

- предельный прогиб подкрановой балки ; принимается в зависимости от группы режимов работы кранов /1/; принимаем равным 1/500;

M_n - момент от загружения балки одним краном (определяется по линии влияния);

, (3.18)

Mn = 0.95∙368,62∙(2,968+0,495) = 1212,71 кНм;

.

Окончательно принимаем h=80 см

Для определения размеров поясных листов по формулам /2/ вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:

, (3.19)

см⁴

и момент инерции сечения стенки балки

, (3.20)

где h_ct - высота стенки балки; определяем по формуле

h_сt = h – 2 × t_n, (3.21)

где t_n - толщина поясного листа; рекомендуется принимать толщину горизонтального листа сварной балки не более 30 мм; так как толстые листы имеют пониженные расчетные сопротивления /2/; принимаем t_n = 25 мм;

h_сt = 80–2∙3 =74 cм;

см⁴

Требуемая площадь сечения поясов балки

, (3.22)

где I_n - момент инерции, приходящийся на поясные листы;

I_n = I_xtр – I_ct =390226,8-27014,93 = 363211,87 см⁴;

h₀ = h – t_n= 80 – 3 =77 см;

см²

Принимаем сечение пояса A_n = (3 ∙45) = 135 см²

Устанавливаем размеры поясов балки и проверяется ширину (свес) поясов балки, исходя из местной устойчивости (для сечений, работающих упруго) по формуле /1/

, (3.23)

где b_ef - ширина (свес) пояса;

, (3.24)

см

,

условие выполняется, значит, устойчивость пояса обеспечена. По полученным размерам принимаем сечение подкрановой балки и проектируем сечение тормозной.

В состав тормозной балки входят: швеллер, горизонтальный лист из рифленой стали (обычно толщиной 6 - 8 мм /1/) и верхний пояс подкрановой балки. Поддерживающий швеллер опирается либо на стойку фахверка, либо на подкосы, прикрепленные к ребрам балки.

Принятые обозначения на рисунке 3.3:

z₀ - расстояние до центра тяжести сечения швеллера; принимаем швеллер №36 /4/; в нашем случае z₀ = 2,68 см;

t_tl - толщина тормозного листа; принимаем t_tl = 8 мм;

b - ширина полки тормозного швеллера; b = 110 мм;

d₁ - величина напуска тормозного листа на верхний пояс балки и полку тормозного швеллера /2/; принимаем d₁ = 40 мм;

d₂ - расстояние от края колонны до швеллера; принимаем d₂ = 40 мм;

l_tl - длина тормозного листа;

Рисунок 3.3 – Конструкция тормозной балки

l_tl = h_H–b_n/2+₁–₂–b+₁, (3.25)

l_tl =100–45/2+4–4–11+4=70,5cм

x₁ - расстояние до центра тяжести тормозного листа;

x₁=l_tl/2+b_n/2–_1, (3.26)

x₁=70,5/2+45/2–4=53,75 cм;

x₂ - расстояние до центра тяжести сечения швеллера;

x₂=h_H– ₂–z₀ , (3.27)

x₂=100–4–2,68=93,32 см;

x₀ - расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения;

, (3.28)

см;

где А_шв и А_n - соответственно, площади сечения тормозного швеллера и подкрановой балки.