Файл: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет.doc

где

M_kp = F_kn2 γ_f γ_f1 e + 0,75T_knγ_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 устойчивости подкрановой балки не требуется, так как ее верхний сжатый пояс закреплен по всей длине тормозной конструкцией.

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

Устойчивость поясного листа обеспечена отношением свеса сжатого пояса b_efк его толщине t_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, принимаем а = 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 значения M иQ определяют 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 значения M_ср и Q_ср для наиболее напряженного участка с длиной, равной высоте отсека (стенки h_w).



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

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

эпюры М и Q

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 коэффициента δ, 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 с₁ и с₂ при a/h_w = 2 > 1,33 вместо а принимаем а₁ = 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 (здесь l_ef = 49,1 см – условная длина распределения сосредоточенной нагрузки от колеса);

с₁ = 18,1 – коэффициент, определяемый в зависимости отa₁/h_w = 0,67 и ρ = 0,35(см. табл. 3.14);

с₂ = 1,64 – коэффициент, определяемый в зависимости отa₁/h_w = 0,67 и δ = 2 (см. табл. 3.15).

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



где – отношение большей стороны отсекаa или h_w к меньшей d;



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 от a/h_w = 2,05 (см. табл. 3.16).

Значение критического локального напряжения

---

где с₁ = 6,7 – коэффициент, определяемый по табл. 3.14 в зависимости от a₁/h_w = 2,05 и ρ = 0,35;

с₂ = 1,85 – коэффициент, определяемый по табл. 3.15 в зависимости отa/h_w = 2,05 и δ = 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_w от сжатой кромки отсека. Наличие продольного ребра разбивает стенку по высоте на верхнюю и нижнюю пластинки, устойчивость которых проверяется раздельно по СНиП [6].

Проверка прогиба подкрановой балки производится 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 с γ_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.
9.5. Расчет соединения поясов подкрановой балки со стенкой

Для повышения качества шва, снижения концентрации напряжений и повышения долговечности балок поясные швы выполняются автоматической сваркой угловыми непрерывными швами одинаковой толщины по всей длине балки с выводом концов шва на планки.

---

Таблица 9.3

Формулы для расчета поясных соединений в составных балках

Характер нагрузки	Вид соединения	Формула
Неподвижная	Угловые швы двусторонние
Подвижная

Обозначения:

– сдвигающее пояс усилие на единицу длины, вызываемое поперечной силой Q, где S – статический момент брутто пояса балки относительно нейтральной оси;

– давление от сосредоточенного груза F (для подкрановых балок от давления колеса крана, принимаемого без коэффициента динамичности), где _f– коэффициент, принимаемый согласно требованиям СНиП по нагрузкам и воздействиям, l_ef – условная длина распределения сосредоточенного груза.

Поясные швы крепления верхнего пояса и стенки, помимо продольного сдвигающего усилия, возникающего от изгиба балки, воспринимают сосредоточенное усилие от колеса крана (табл. 9.3).

Требуемая высота шва из условия прочности определяется по формуле



Принимаем k_f= 6 мм при автоматической сварке листа с пределом текучести стали до 430 МПа толщиной t_f= 20 мм.

Нижние поясные швы не воспринимают усилие от колеса крана и рассчитываются только на касательные напряжения от поперечной силы



Принимаем k_f′ = 6 мм.

---