2.2 Подбор сечения подкрановой балки

Оптимальная высота из условия прочности, отвечающая наименьшей ее массе при упругой работе материала, определяется по формуле:

,

где - коэффициент, равный для сварных балок 1,1; - требуемый момент сопротивления сечения балки; - толщина стенки балки.

см³,

где кг/см² – расчетное сопротивление стали по пределу текучести [1, табл.51^*]; - коэффициент условия работы [1, табл.6^*].

Толщину стенки балки определяем по эмпирической формуле:

[мм],

м,

мм,

где - высота подкрановой балки (подставляется в метрах); м - пролет подкрановой балки (шаг колонн).

см,

Определим минимальную высоту балки, из условия жесткости, по формуле:

см,

где - осредненный коэффициент надежности по нагрузке; - вертикальный предельный прогиб подкрановой балки.

Принимаем высоту стенки балки см.

Подбираем сечение подкрановой балки по соотношению ,и коэффициенту согласно [5, прил.1], с высотой не менее принятой .

Площадь поперечного сечения подкрановой балки -см²; площадь поперечного сечения стенки балки - см²;

Определяем площади поперечного сечения поясов подкрановой балки по формулам:

-площадь верхнего пояса см²,

-площадь нижнего пояса см²,

Определяем толщину верхнего пояса по формуле:

,

где см – ширина верхнего пояса. Принимаем ширину верхнего пояса см,

см,

Согласно сортаменту на горячекатаную сталь [6, табл.1] принимаем толщину верхнего пояса см.

Принимаем толщину нижнего пояса см.

Определяем ширину нижнего пояса по формуле:

см,

Принимаем ширину нижнего пояса согласно [6, табл.1] см.

Проверяем условие местной устойчивости поясов подкрановой балки:

,

,

где кгс/см² – модуль упругости стали.

,

Сечение подкрановой балки представлено на рис.2.3.1

Тормозная балка состоит из горизонтального листа и швеллера. В состав тормозной балки включается верхний пояс подкрановой балки. Швеллер принимается №16. Горизонтальный лист тормозной балки принимаем толщиной мм.

Определи ширину горизонтального листа по формуле:

см,

где см – высота сечения надкрановой части колонны; см – ширина верхнего пояса подкрановой балки; 6 см – необходимый зазор между стеновыми панелями и тормозной балкой; 3 см – минимальная величина нахлестки горизонтального листа на верхний пояс подкрановой балки; 2 см – (рис.2.3.2).

2.3 Проверка прочности подкрановой балки

Определим положение центра тяжести сечения подкрановой балки, относительно середины высоты стенки (рис.2.3.1) по формуле:

см,

Определим момент инерции сечения подкрановой балки относительно оси x_с-x_с, проходящей через центр тяжести сечения (без учета ослабления верхнего пояса отверстиями под болты крепления рельса) по формуле:

Определяем моменты сопротивления для крайних волокон верхнего пояса по формуле:

см³,

Для крайних волокон нижнего пояса:

см³,

Рис.2.3.1 Сечение подкрановой балки

Рис.2.3.2 Сечение тормозной балки

Определим положение центра тяжести сечения тормозной балки (рис.2.3.2) относительно оси z₁-z₁, проходящей через середину верхней полки подкрановой балки, по формуле:

где , - соответственно расстояние от оси z_c-z_c до левых и правых крайних волокон

см,

см.

Момент инерции тормозной балки относительно оси z-z определяем по формуле:

Определим момент сопротивления тормозной балки левых крайних волокон по формуле:

см³,

Момент сопротивления тормозной балки левых крайних волокон:

см³,

Проверяем нормальные напряжения в наиболее напряженных точках сечения подкрановой и тормозной балок по формулам:

,

кгс/см²,

,

кг/см²,

,

кг/см²,

Запас прочности составляет: в точке a – 11 %, в точке c – 3 %, в точке d – 94 %.