Характеристики подкранового рельса по гост 4121-76*

Рельс	Момент инерции, см4		Высота рельса hp, мм
	Ix,р	It
КР-70	1083,25	253	100
КР-80	1523,69	387	130
КР-100	2805,88	765	150
КР-120	4794,22	1310	170
КР-140	5528,27	2130	170

Прочность стенки балки от воздействия местного крутящего момента М_кр (рис. 9.5) проверяем по формуле:

где

M_kp = F_kn2 γ_fγ_f1 e + 0,75T_kn γ_f h_p = 480 ∙ 1,1 ∙ 1,1 ∙ 1,5 +

+ 0,75 ∙ 17,4 ∙ 1,1 ∙ 17 = 1115,2 кН∙см,

здесь е= 15 мм – условный эксцентриситет рельса, равный допустимому смещению рельса относительно оси подкрановой балки;

h_p = 170 мм – высота подкранового рельса КР-120;

I_кр = I_t + I_kp,f = 1310 + 133,3 = 1443,3 см⁴;

I_t = 1310 см⁴– момент кручения рельса, принимается по табл. 9.2;

I_кр,f =b_f t_f³/3 = 50 ∙ 2³ / 3 = 133,3 см⁴– момент инерции кручения пояса.

Рис. 9.5.Кручение верхнего пояса балки и изгиб стенки

Проверка общей устойчивостиподкрановой балкине требуется, так как ее верхний сжатый пояс закреплен по всей длине тормозной конструкцией.

Местная устойчивость элементовподкрановой балки проверяется так же, как и обычных балок (см. п. 3.6.6).

Устойчивость поясного листа обеспечена отношением свеса сжатого пояса b_ef к его толщинеt_f .

Определяем условную гибкость стенки:

Стенку балки следует укреплять поперечными ребрами жесткости, если значение условной гибкости при действии местной нагрузки превышает Следовательно, постановка поперечных ребер жесткости необходима.

Ребра жесткости, обеспечивающие местную устойчивость стенки, в подкрановых балках должны иметь ширину не менее 90 мм. Торцы ребер следует плотно пригнать к верхнему поясу без приварки, при этом в балках под краны особого режима работы (7К и 8К) торцы ребер необходимо строгать.

Расстояние между ребрами жесткости а = 2h_w = 2 ∙ 1460 = 2920 мм, принимаема = 3 м.

Ширина выступающей части парного ребра

b_p =h_w/30 + 40 = 1460 / 30 + 40 = 88,7 мм ≈ 90 мм.

Толщина ребра

Принимаем ребра жесткости из полосовой стали по ГОСТ 103-76* сечением 90×7 мм (см. табл. 3.7). Ребра жесткости привариваются к стенке непрерывными угловыми швами минимальной толщины.

При наличии местного напряжения устойчивость стенки следует проверять, если условная гибкость .

Расчет на устойчивость стенки балки симметричного сечения, укрепленной только поперечными основными ребрами жесткости, при наличии местного напряжения смятия (σ_loc≠ 0) и условной гибкости стенки выполняется по формуле

При наличии местных напряжений проверку стенки на местную устойчивость следует выполнять в зависимости от значения a/h_w, при этом значенияMи Qопределяют в одном сечении балки.

Проверка местной устойчивости стенки при наличии местных напряжений в среднем отсеке (рис. 9.6). Так как а = 3 м >h_w= 1,46 м, определяем средние значенияM_сриQ_срдля наиболее напряженного участка с длиной, равной высоте отсека (стенкиh_w).

Рис. 9.6.К проверке местной устойчивости стенки балки в среднем отсеке:

а– распределение напряжений в стенке;б– схема загружения балки и

эпюры МиQ

Вычисляем величины моментов и поперечных сил на границах расчетного участка (х₁ = 4,54 м;х₂ = 6 м):

Краевое напряжение сжатия в стенке составляет:

Среднее касательное напряжение в отсеке равно:

Локальное напряжение σ_loc= 8,45 кН/см².

При отношении a/h_w=300/146 = 2,05 > 0,8 рассматривают два случая проверки устойчивости стенки:

Первая проверка.

Определяем значение критического нормального напряжения:

где c_cr = 33,3, коэффициент, определяемый в зависимости от значения коэффициентаδ, учитывающего степень упругого защемления стенки в поясах (см. табл. 3.13):

где β – коэффициент, принимаемый для подкрановых балок, к которым не приварены крановые рельсы, равным 2.

Значение критического локального напряжения

где при вычислении коэффициентов с₁ис₂приa/h_w= 2 > 1,33 вместоапринимаема₁ = 0,67h_w =0,67 · 146 = 97,82 см, следовательно,

a₁/h_w= 97,82 / 146 = 0,67;

ρ= 1,04l_ef/h_w= 1,04 ∙ 49,1 / 146 = 0,35 (здесьl_ef = 49,1 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки от колеса);

с₁= 18,1 – коэффициент, определяемый в зависимости от a₁/h_w= 0,67 иρ= 0,35(см. табл. 3.14);

с₂= 1,64 – коэффициент, определяемый в зависимости от a₁/h_w= 0,67 иδ= 2 (см. табл. 3.15).

Значение критического касательного напряжения τ_crво всех случаях вычисляют по фактическим размерам отсека:

где – отношение большей стороны отсека aилиh_wк меньшейd;

здесь d = h_{w =} 1,46 м < a= 3 м.

Проверяем местную устойчивость стенки:

Вторая проверка.Значение критического нормального напряжения

где c_cr = 84,7 – коэффициент, определяемый в зависимости отa/h_w= 2,05 (см. табл. 3.16).

Значение критического локального напряжения

где с₁= 6,7 – коэффициент, определяемый по табл. 3.14 в зависимости отa₁/h_w= 2,05 иρ= 0,35;

с₂= 1,85 – коэффициент, определяемый по табл. 3.15 в зависимости от a/h_w= 2,05 иδ= 2.

Значение критического касательного напряжения τ_cr= 13,4 кН/см².

Проверяем местную устойчивость стенки:

Обе проверки показали, что стенка в среднем отсеке устойчива.

Аналогично поверяется устойчивость стенки в крайнем отсеке.

В балках большой высоты (h > 2 м)с тонкой стенкой при условной гибкости_w> 5,5 для обеспечения ее устойчивости рационально, помимо поперечных ребер жесткости, ставить продольные ребра, опирающиеся на поперечные и располагаемые на расстоянии (0,2 – 0,3)h_wот сжатой кромки отсека. Наличие продольного ребра разбивает стенку по высоте на верхнюю и нижнюю пластинки, устойчивость которых проверяется раздельно по СНиП [6].

Проверка прогибаподкрановой балкипроизводится по правилам строительной механики. С достаточной точностью прогиб разрезной подкрановой балки определяется по формуле

где M_n,max – изгибающий момент в балке от нагрузки одного крана сγ_f = 1;

f_u – предельно допустимый прогиб подкрановой балки, устанавливаемый из условия обеспечения нормальной эксплуатации кранов в зависимости от режима их работы (f_u=l/400 для режима работы 5К).

Жесткость балки обеспечена. Ее можно было не проверять, так как принятая высота балки h_б >h_min.