22. Подкрановые балки

22.1 (13.33). Стенки сварных подкрановых балок, находящихся в особо тяжелых условиях работы, следует рассчитывать на выносливость согласно п. 13.35* СНиП II-23-81*. Примерный перечень производственных зданий, в которых подкрановые балки должны рассчитываться на выносливость, приведен в табл. 67.

Расчет на выносливость выполняется на воздействие от нормативных нагрузок одного крана.

22.2 (13.35). Расчетными сечениями при расчете подкрановых балок на выносливость являются:

для разрезных балок - сечение, отстоящее на расстояние 0,2 а+ 0,35l_ef от ближайшего к середине пролета поперечного ребра жесткости (в направлении к середине пролета);

для неразрезных балок - сечение, отстоящее от опорного ребра жесткости на расстояние 0,2 а+ 0,35l_ef, где а - шаг ребер; l_ef - условная длина, на которую распределяется давление колеса крана (см. п. 13.34*СНиП II-23-81*).

Таблица67

Здания	Заводы
Дворы изложниц	Металлургические
Шихтовые дворы	”
Отделения раздевания слитков	”
Скрапо-разделочные базы; копровые и шлаковые отделения; отделения огневой резки	”
Склады чугуна и слитков	”
Здания очистки и смазки изложниц	”
Пролеты складов заготовок; отделочные пролеты и пролеты складов готового проката	”
Здания нагревательных колодцев	”
Здания (пролеты или производства), в которых эксплуатируются краны групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546-82	Любые

22.3 (13.35*). Расчет на выносливость выполняется для верхней зоны стенки в месте примыкания ее к верхнему поясу балки. В этом месте стенка находится в условиях сложного напряженного состояния, определяемого воздействием косого изгиба, стесненного кручения и местными воздействиями сосредоточенных сил и моментов [33].

Причиной усталостных повреждений верхних зон подкрановых балок являются многократные сдвиги, обусловливаемые максимальными касательными напряжениями от совместного действия поперечного изгиба, местного смятия и кручения .

22.4 (13.35*). Величина с достаточной степенью точности определяется суммированием максимальных касательных напряжений поперечного изгиба , местного смятия 0,4 s_loc,y и кручения 0,5 s_fy. В двух последних случаях для упрощения расчета значения максимальных касательных напряжений определены через нормальные напряжения, которые вычисляются по известным формулам Б. М. Броуде и А. А. Апалько (см. п. 13.34* СНиП II-23-81*).

Суммированием приведенных величин при k= 0,3 (k учитывает плавность изменения эпюры касательных напряжений в расчетном сечении [33]) получена формула (148) СНиП II-23-81*.

Пример расчета на выносливость

Исходные данные. Проверить расчетом сопротивляемость усталостным разрушениям сварной балки пролетом 12 м под краны грузоподъемностью 30 т (рис. 50); нормативное давление на пояс Р = 35,5 тс = 355 кН. Кран с гибким подвесом груза; число подъемов груза за срок службы равно 2×10⁶. Расчет прочности и устойчивости элементов двутаврового сечения выполнен по расчетным усилиям от двух кранов: М = 289 тс×м = 2890 кН×м; Q = 115 тс = 1150 кН; F = 46,9 тс = 469 кН. На основании этих расчетов было выбрано поперечное сечение балки (верхний и нижний пояса из листов соответственно размерами 450´25 мм и 450´18 мм, стенка размером1390´12 мм). Шаг поперечных ребер жесткости 1,5 м; рельс КР 120.

Рис. 50. Схема подкрановой балки и крановой нагрузки

Геометрические характеристики сечения, необходимые для расчета на усталость: момент инерции сечения Ix = 1219068 см⁴, момент сопротивления верхней кромки стенки W_x = 19278 см³, момент сопротивления верхней кромки стенки W_s = 7420 см³; условная длина распределения местных напряжений смятия l_ef = 52,2 см; моменты инерции кручения: рельса I_t = 1310 см⁴, верхнего пояса - I_f = 234 см⁴.

Для рассматриваемого примера расчетное сечение размещается на расстоянии (0,2×150 - 0,35×52,2 = 48 см) от ближайшего к середине балки поперечного ребра. Нагрузка от крана размещается на балке так, чтобы определить в расчетном сечении максимальную поперечную силу и соответствующий ей изгибающий момент. В рассматриваемом случае: М = 104 тс×м = 1040кН×м; Q = 21 тс = 210 кН.

Нормативные величины вертикальной F и горизонтальной Q_t нагрузок дня расчета на усталость равны: F= 0,8´35,5 = 28,4 тc = 284 кН; Q_t= 0,1´35,5 = 3,55 тc = 35,5 кН. Величина местного крутящего момента М_t= 28,4´0,015 + 0,75´3,55´0,17 = 0,88 тс×м = 8,8 кН×м.

Сопротивление усталостным разрушениям материала зоны стенки, примыкающей к верхнему поясному шву, проверяется по формуле

,

где

;;

;

R_v = 75 МПа (как для разрезной балки согласно п. 13.35*СНиП II-23-81*).

Напряжения s_x, t_xу, s_loc,y и s_fy вычислены согласно п. 13.34*СНиП II-23-81*.

Сопротивляемость усталостным разрушениям обеспечена.