проектирование ригеля рамы и подкрановых балок

QM – местная поперечная сила, при ее отсутствии в расчет вводится условное значение

QM = 0,1μN = 0,1× 0,25× 458,3 =11,5 кН .

Момент закручивания гаек высокопрочных болтов определяем по формуле

M кр = n × K ×α × 0,9Rbh Abn = 1,06 × 0,18 × 0,02 × 0,9 × 75,5 × 2,45 = 0,635 кН × м

Узел 6

Монтажный стык работает на сжатие. Фланцы принимаем толщиной tф = 16 мм из стали С255. Болты М20, класса 5.6, диаметр отверстия 24 мм, диаметр шайб 37 мм.

Для недопущения сдвига должно выполняться условие

Q = 126,9 кН < μ × N = 0,35 × 468,6 = 164,01 кН

где Q = qснl = 10,8 × 23,5 = 126,9 кН – условная поперечная сила;

2 2

N = N7−e + N7−8 cosα = 444,09 + 46,16 × cos 58 = 468,6 кН .

1.5.2 Ферма для беспрогонной конструкции кровли

Принята ферма с теми же параметрами, как ферма для прогонной конструкции кровли (п. 1.5.1) . При опирании профилированного настила непосредственно на верхний, помимо усилий центрального сжатия или растяжения, в панелях верхнего пояса возникают изгибающие моменты M приближенно равные [8]:

В средних панелях верхнего пояса усилие сжатия N7−e = -444,1 кН (табл. 8), момент

где q = qш + qсн = 4,476 +10,8 =15,276 кН (п. 1.5.1); lп = 3,0 м , lx = μ×lп =0,72×3 = 2,16 м,

где lп – длина панели;

μ – коэффициент расчетной длины, принимаемый:

41

ным узлом (например, фланцевое соединение на болтах), и при наличии равномерно распределенной нагрузки на соседних панелях;

здесь n = qH = 15,276×0,12 = 2,06×10−3 – параметр распределенной нагрузки

2N 2×444,1

( 0 £ n £ 4 Ht H = 4 2,150×0,12 =0,043 ),

Расчет внецентренно сжатого верхнего пояса производится в плоскости действия момента M – по указаниям п.9 [1]. Из плоскости пояс не рассчитывается, так как закреплен профилированным настилом.

Остальные стержни фермы – нижний пояс и раскосы рассчитываются так же, как у фермы по п. 1.5.1.

2 РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Подкрановые конструкции состоят из подкрановых балок двутаврового сечения и тормоз-

ной конструкции – балки или фермы. При грузоподъемности крана Qкр £ 500 кН для восприя-

тия тормозных усилий проектируют подкрановую балку с развитым верхним поясом (рис. 13,а),

при грузоподъемности крана Qкр ³ 800 кН тормозные усилия воспринимаются тормозной бал-

кой (рис. 13,б) или фермой (рис. 13,в).

Рис. 13 Подкрановые балки: а) без тормозной конструкции б) с тормозной балкой в) с тормозной фермой

42

Расчет подкрановой балки может быть произведен по сокращенной программе в соответствии с указаниями, приведенными ниже. Пример расчета выполнен для двух кранов грузо-

подъемностью Qкр = 500 кН с количеством циклов нагружений n = 106 . В тексте приведены по-

яснения для расчета подкрановых конструкций с грузоподъемностью кранов

Qкр = 800...1200 кН .

2.1 Статический расчет балки

Анализ загружений подкрановой балки пролетом l = 6,0 м одним или двумя мостовыми

кранами показывает, что с учетом требования п. 9.19 [2], согласно которому при работе двух кранов среднего режима работы необходимо вводить коэффициент сочетания ψ c = 0,85 ,

наибольшее значение изгибающего момента и поперечной силы будет получено при загруже-

нии балки l = 6,0 м двумя (ψ c = 0,85 ) кранами Qкр = 500 кН рис. 14,а, б. Наибольшее значение изгибающего момента для той же балки при загружении кранами Qкр = 800...1200 кН получает-

ся при расположении на балке одного (ψ c = 1,0 ) мостового крана рис. 14,в, а наибольшее значе-

ние поперечной силы – при расположении на балке двух (ψ c = 0,85 ) мостовых кранов рис. 14,г.

Для рассматриваемого примера расчета по табл.1 [5]

Pk max = 564 кН , Tk = 19,1 кН .

Усилия в балке при загружении двумя кранами по рис. 14,а

Расчетные значения усилий с введением коэффициента сочетания ψ c = 0,85 при действии двух кранов и коэффициента kcb = 1,03 , учитывающего собственный вес балки

M X = M X =3,315 ×ψ c × kcb = 1355,33 × 0,85 ×1,03 = 1186,6 кН × м ,

43

44

2.2 Подбор сечения балки

Исходные данные

1.По табл. B5[1] принята сталь марки С345, Run = 470 МПа, Ry = 320 МПа(для ли-

стового проката ожидаемой толщины до 20 мм) и соответственно

Rs = 0,58Ry = 0,58 ×320 = 185,6 МПа .

2.В зависимости от заданного типа сечения подкрановой балки задаются коэффици-

ентом асимметрии m = hв (см. рис. 13). В балках без тормозной конструкции (см. рис. 13, а) hн

m = 1,40...1,50 ; в балках с тормозной балкой (см. рис. 13, б) m = 1,15...1,20 ; в балках с тормозной фермой (см. рис. 13, в) m = 1,05...1,10 .

Сечение двутавра с принятыми обозначениями приведено на рис. 16.

Рис. 16 Сечение подкрановой балки

Расчетные характеристики предварительно принятого сечения

1. Требуемый момент сопротивления нижнего пояса

46

Е.1[2].

·подбор сечения стенки

высота стенки должна быть близка к hопт , быть больше hmin и должна быть кратна 5 см,

принимается hw = 90 см;

толщина стенки а) из условия среза стенки

б) из условия корродирования стенки tw ³ 0,8 см.

Толщину стенки принимаем tw = 0,8 см, высота стенки hw = 90 см .

·подбор сечения полки

сечение поясов назначается с учетом следующих требований:

а) ширина поясов bнf и bвf должна быть больше 110 мм – из условия установки ребер жесткости, а именно по п.8.5.9[1] ширина ребра

Принимаются сечения поясов:

47

Принятые значения площадей поясов могут несколько отличаться от требуемых как в большую, так и в меньшую сторону. При назначении сечения верхнего пояса следует его ширину брать максимальной, чтобы обеспечить устойчивость балки (п. 8.4.4).

2.3Проверки принятых сечений

2.3.1Подсчет геометрических характеристик

2.Положение центра тяжести z = S0 = 5741,4 = 33 см ,

чения относительно центра тяжести верхнего пояса.

3.Статический момент верхнего пояса S вf = 75,6 ×33 = 2494,8 см3 .

4.Статический момент половины сечения относительно оси Х

6.Момент инерции верхнего пояса относительно оси Y

JY = 1,8 × 423 = 11113,2 см4 . 12

7.Момент сопротивления поясов относительно оси Х

8.Момент сопротивления верхнего пояса относительно оси Y

WYв = 2 ×11113,2 = 529,2 см3 . 42

При определении JYв и WYв для сечения, показанного на рис. 13, а и рис. 13, в, учитывается только поясной лист балки, а для сечения по рис. 13, в – поясной лист, тормозной лист t = 6 мм

и швеллер №16 .

48

2.3.2 Проверки по первой группе предельных состояний

Проверка приведенных напряжений выполняется в месте наиболее неблагоприятного со-

четания изгибающего момента M X и поперечной силы QX при кранах 1К-6К по п.8.2.1[1], а

при кранах 7К-8К по п.8.3.3[1]. Для рассматриваемого примера M X =1186,6 кН× м и

QX = 441,6 кН (рис. 14, а):

σ X2 -σ X σ loc + σ loc2 + 3τ XY2 = 1652 -165 ×161 +1612 + 3 ×61,32 = 194,6 МПа < 1,15Ryγ c = 1,15 ×320 = 368 МПа

49

Проверка на выносливость при количестве циклов загружения n > 105 выполняется по

п.12.1[1]. В рассматриваемом примере n = 106 . Наиболее опасным при проверке на выносливость является растянутый нижний пояс:

50