Расчет подкрановой балки
Нагрузки на подкрановую балку
Пролет балки 12м
Нагрузка два крана Q=80/20т
Режим работы средний 5К
Вертикальные усилия на колеса Fk1max=350кН; Fk2max=370кН
Вес тележки 38т
Вес крана 110т
Тип кранового рельса КР-100
Расчетные значения усилий на колесе крана
Определение расчетных усилий
Рис. 13, 14. Линии влияния для определения расчетных усилий
|
Максимальный момент возникает в сечении, близком к середине пролета. Загружаем линию влияния момента в среднем сечении, устанавливая краны в невыгоднейшее положение. Расчетный момент от вертикальной нагрузки:
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
Определяем приближенно наименьшую высоту балки из условия обеспечения жесткости при предельном относительном прогибе [1/n0]=1/600 и коэффициенте 
;
Требуемый момент сопротивления балки:
Оптимальная высота балки
Минимальная высота балки
,
где МН=0,95х370х6,05=2127кНм – момент от загружения балки одним краном.
Принимаем hб=130см, толщину полок tп=2см, высота стенки hст=130-2х2=126см. Проверяем толщину стенки на прочность при срезе:
где 
Принимаем tст=10мм.
Размеры поясных листов определяем по формулам
; 
;
Принимаем симметричное сечение балки:
Стенка 1260x10мм; 
Верхний и нижний пояса одинаковые 350x20мм; 
.
Состав сечения тормозной балки швеллер №36, А= 53,4 см2, горизонтальный лист из рифленой стали толщиной 6 мм и верхний пояс балки 350x20 мм.
Устойчивость пояса обеспечена:
|
|
 |
| Рис. 15 Составное сечение тормозной балки |
Проверка прочности сечения балки
Определяем геометрические характеристики балки:
- момент инерции относительно оси х-х:
- момент сопротивления симметричного сечения
.
Определяю геометрические характеристика тормозной балки, включающей верхний пояс балки, рифленый лист и поддерживающий швеллер №36
- расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения (ось у-у)
x0 = (0.6×71.5×54.25 + 53.4×94.3)/(0.6×71.5 + 53.4 + 2×45) = 40 cм.
- Момент инерции сечения брутто:
Iy = 0.6×71.53/12 + 0.6×71.5×(54.25 - 40)2 + 53.4×(94.3 - 40)2 + 45×2×402 + 2×453/12 = 343624 cм4;
-
 |
Момент сопротивления крайнего волокна на верхнем поясе подкрановой балки:
Проверка нормальных напряжений в верхнем поясе балки:
.
Некоторое недопряжение допустимо ввиду необходимости удовлетворения расчету по прогибу.
Проверка опорного сечения балки на прочность при действии касательных напряжений с учетом работы поясов:
.
Проверка прочности стенки балки от действия местных напряжений под колесом крана:
где:
Проверка местной устойчивости стенки балки
Условная гибкость стенки:
Следовательно, необходима проверка стенки на устойчивость. Так как 
(при наличии подвижной нагрузки на поясе) необходима постановка поперечных ребер жесткости. Назначаем расстояние между ребрами жесткости 2000мм, что меньше чем 
.
Сечение ребер жесткости:
.
Для проверки местной устойчивости стенки балки выделяю два отсека – первый у опоры, где наибольшие касательные напряжения, второй в середине балки, где наибольшие нормальные напряжения.
|
|
Длина отсека а=2м, превышает его высоту 
, значит, напряжения проверяем в сечениях, расположенных на расстоянии 
от края отсека.
Длина расчетного отсека 
.
Рис. 16. Схема расчетных отсеков и эпюры усилий
|
Первый отсек
Расположение отсеков кранов и эпюр Q и M показаны на рис.16.
Среднее значение момента и поперечной силы на расстоянии Х1=740мм от опоры с учетом 
на массу тормозной балки.
Сеч 1-1
В середине отсека при Х1=1,37м
Сеч. 2-2
Среднее значение момента и поперечной силы в расчетном отсеке:
Напряжения в стенке опорного отсека:
Нормальные (в уровне верхней кромки стенки)
Касательные напряжения
Определяю критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении 
.
- для не приваренных рельсов.
При 
и 
по таб. 24 [2] находим предельное значение
.
Критические напряжения
по таб.21 [2]
Касательные критические напряжения
.
Критические напряжения от местного давления колеса крана
Проверяем устойчивость стенки балки
Устойчивость стенки в опорном отсеке балки обеспечена.
Средний отсек
Расположение отсеков кранов и эпюр Q и M показаны на рисунке 16.
Среднее значение момента и поперечной силы на расстоянии Х1=5740мм от опоры с учетом на массу тормозной балки.
Сеч 1-1
В середине отсека при Х1=5,37м
Сеч. 2-2
Среднее значение момента и поперечной силы в расчетном отсеке:
Напряжения в стенке опорного отсека:
Нормальные (в уровне верхней кромки стенки)
Касательные напряжения
|
|
Наибольшие местные напряжения под колесом крана:
где:
Определяю критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении .
- для неприваренных рельсов.
При и по таб. 24 [2] нахожу предельное значение
.
Критические напряжения
по таб.25 [2]
Касательные критические напряжения
.
Критические напряжения от местного давления колеса крана
Проверяем устойчивость стенки балки
Устойчивость стенки в опорном отсеке балки обеспечена.