MK_v_2_release / 1. Расчетно-пояснительная записка / 09. Проектирование подкрановой конструкции

Проектирование подкрановой конструкции

Подкрановая конструкция включает подкрановую балку, воспринимающую вертикальные нагрузки от кранов и тормозную балку, воспринимающую поперечные горизонтальные воздействия.

Принимаем сечение подкрановой балки в виде симметричного сварного двутавра с тормозной конструкцией в виде листа из рифленой стали и швеллера №36 (при шаге колонн 12 м).

Материал балки – сталь С255 (, для листового проката толщиной 10…20 мм).

Нагрузки на подкрановую балку: , .

Расчетные усилия на колесе крана определяем по формуле:

,

,

где , – коэффициенты динамичности, учитывающие ударный характер нагрузки при движении крана по неровностям пути и на стыках рельсов, принимается по табл. 15.1 [3]: при режиме работы кранов 5К, , независимо от шага колонн;

– коэффициент надежности по нагрузке.

Получаем: , .

Определяем расчетные усилия. Строим линии влияния момента и поперечной силы, возникающих от действия мостовых кранов, установленных в невыгоднейшем положении, при этом максимальный момент будет определяться по правилу Винклера.

Рис. 7.1

Рис. 7.2

Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета (поэтому можно определять значение , пользуясь линией влияния момента в середине пролета, при этом погрешность не превысит 2%).

Расчетный момент от вертикальной нагрузки:

,

где учитывает влияние собственного веса подкрановых конструкций и временной нагрузки на тормозной площадке;

– коэффициент сочетания, .

Расчетный момент от горизонтальной нагрузки:

.

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

Расчетные значения вертикальной и горизонтальной поперечных сил:

,

.

Подбор сечения балки.

По принятому ранее сечению рассчитаем требуемую высоту подкрановой балки.

Из условия общей прочности выразим требуемый момент сопротивления:

,

где – коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановой балки, определяется так:

,

где – высота подкрановой балки, принятая ранее при компоновке поперечной рамы, ;

– ширина сечения тормозной конструкции, .

Тогда требуемый момент сопротивления:

.

Так как на экономичность сечения большое влияние оказывает соотношение между высотой и толщиной стенки, то задаемся гибкостью стенки балки и по зависимости оптимальной высоты балки от заданной гибкости стенки найдем:

.

Минимальную высоту балки найдем из условия предельного прогиба (жесткости):

,

где – момент от загружения балки одним краном, определяется по линии влияния момента:

,

где – сумма ординат линии влияния при нагрузке от одного крана.

;

– предельно допустимый прогиб подкрановой балки для кранов режима работы 1–6К, принимается по табл. 19 [2].

Значение минимальной высоты балки:

.

Наиболее целесообразно принимать высоту балки близкой к , поэтому принимаем (кратно 10 см).

Задаемся толщиной полок .

Тогда высота стенки:

,

.

Из условия среза стенки силой , требуемая толщина стенки:

.

Принимаем стенку толщиной , гибкость .

Размеры поясных листов определим по формулам:

,

,

,

.

Принимаем пояс из листа сечения 48020.

Фактическая площадь пояса .

Устойчивость пояса будет обеспечена из условия

,

Так как , получим .

По полученным данным скомпонуем сечение балки.

Проверка прочности сечения.

Определяем геометрические характеристики принятого сечения относительно оси х–х.

Момент инерции и момент сопротивления:

,

.

Геометрические характеристики тормозной балки (в состав тормозной балки включаются верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и швеллер) относительно оси у–у.

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести:

.

Момент инерции и момент сопротивления:

,

.

Нормальные напряжения в верхнем поясе (точка А):

.

Прочность обеспечена, так как выполняется условие:

.

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

Жесткость балки также обеспечена принятой высотой .

Проверяем прочность балки от действия местных напряжений под колесом крана:

,

где – коэффициент увеличения нагрузки на колесе, учитывающий возможное перераспределение усилий и динамический характер нагрузки, принимается для кранов нормального режима ;

– условная расчетная длина распределения усилия , зависит от жесткости пояса, рельса и сопряжения пояса со стенкой, определяется как:

,

где – коэффициент, учитывающий степень податливости сопряжения пояса и стенки, принимается для сварных балок ;

– сумма собственных моментов инерции пояса и кранового рельса,

,

где – момент инерции рельса (по табл. 2 ГОСТ 4121-96).

Получаем условную длину:

.

Местные напряжения:

.

Условие выполнено.

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

,

где – при расчете разрезных балок.

Касательные напряжения найдем по формуле:

,

где .

Тогда общее напряжение:

Условие выполняется.

Рис. 7.3

49