2.3 Определение расчетных усилий

Рисунок 3 - Схема размещения колес на подкрановой балке по правилу Винклера и линия влияния М_х

Определим положение равнодействующей от четырех грузов на балке относительно крайнего левого груза

Величина отрезка между равнодействующей и ближайшим к ней грузом (критическим)

.

Найдем значения по линии влияния в точках приложения сосредоточенной нагрузки от колес крановой тележки (ординаты л.в. М_х):

Расчетные моменты

, где

- для балок пролетом .

Рисунок 4 - Схема размещения колес на подкрановой балке для определения и л.в.

Ординаты л.в. :

Расчетные поперечные силы

2.4 Подбор сечения подкрановой балки

Определяем W_{X, тр.}. С учетом ослабления верхнего пояса отверстиями для крепления рельса

, где

- коэффициент, учитывающий ослабление верхнего пояса отверстиями болтов и напряжение в нем от болтовых сил.

Определяем из условия требуемой жесткости при .

Для балки асимметричного сечения имеем:

Определяем оптимальную высоту балки из условия наименьшего расхода стали:

где ɳ - коэффициент ассиметрии;

при наличии тормозной балки = 0,9.

В соответствии с положением по унификации принимаем предварительную высоту балки .

Требуемая толщина стенки из условия прочности на срез:

.

Из условия местной устойчивости стенки без продольного ребра жесткости

Принимаем ; .

Принимаем стенку балки предварительно 1560х14; h_w = 1560; t_w = 14; площадь стенки .

Определим требуемые площади всего сечения и поясов при коэффициенте асимметрии

Учитывая воздействие боковых сил сечение поясов принимаем несколько больше требуемых А_f. По конструктивным требованиям b_f 400 мм, t_f 3t_w. Принимаем b_f = 450 мм, t_fв = 28мм, t_fн = 22мм.

.

Проверяем местную устойчивость сжатого пояса

450<820, т.е. местная устойчивость сжатого пояса обеспечена.

Тормозную балку конструируем из швеллера № 30 и листа рифленой стали .

Ширина листа тормозной балки определяем из выражения

, где

- привязка колонны; для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью ,

- расстояние от оси подкрановой балки до разбивочной оси (1000 мм).

Определяем геометрические характеристики принятого сечения.

Определяем положение центра тяжести несимметричной балки относительно оси X стенки балки:

Момент инерции сечения балки брутто:

Момент инерции отверстий в верхнем поясе 2  25

Момент инерции балки нетто

Моменты сопротивления несимметричного сечения

Рисунок 5 - Сечения подкрановой и тормозной балок

Определяем положение центра тяжести тормозной балки относительно оси подкрановой балки:

.

Момент инерции сечения брутто относительно оси

Момент инерции площади ослабления

Момент инерции площадки сечения тормозной балки нетто

.

Момент сопротивления правой грани верхнего пояса балки

.

Статический момент полусечения (сдвигаемой части)

.

2.5 Проверка прочности

По нормальным напряжениям в верхнем поясе

Проверка по нормальным напряжениям в нижнем поясе

Проверка по касательным напряжениям

.

Проверка по напряжениям местного смятия стенки от давления кранового колеса

, где

- коэффициент, учитывающий неравномерность давления колес и повышенную динамику под стыками рельсов;

(см. п.2.2);

- условная длина распределения давления колеса.

, где

- сумма моментов инерции сечения верхнего пояса и кранового рельса относительно их собственных осей.

.

Проверки показывают, что прочность принятого сечения обеспечена.