Подбор сечения подкрановой балки

2.3.1. Проектируется подкрановая конструкция, включая сварную подкрановую балку симметричного двутаврового сечения и тормозную конструкцию, состоящую из листа рифленной стали и окаймляющего швеллера. При пролете подкрановых балок 12 м рекомендуется выполнять тормозную конструкцию из листа толщиной 6 мм и швеллера № 36-40, при пролете подкрановых балок 6 м – из листа толщиной 5-6 мм и швеллера № 16…18.

Условие общей прочности подкрановой балки может быть записано в виде соотношения:

,

где β – коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на увеличение напряжения в верхнем поясе подкрановой балки.

Значение коэффициента β определяется по формуле:

где h_б – высота подкрановой балки, принимаемая предварительно равной

h_б = (1/8…1/10) ℓ;

h_т – ширина сечения тормозной конструкции, h_т≈h_н (h_н – размер сечения нижней части колонны, назначенный при компоновке поперечной рамы).

Вычислив β, находим из условия общей прочности подкрановой балки требуемый момент сопротивления

.

При определении W_х^тр коэффициент условия работы γ_с принимается равным 1. Пластические деформации при расчете подкрановых балок не учитываются.

В рассматриваемом примере:

Принимаем подкрановую балку в виде симметричного сварного двутавра; тормозной конструкции из рифленой стали толщиной t=6 мм и швеллера № 36 (рис.3).

h_б (1/9)∙ℓ = 12000/9 ≈ 130 см; h_т = h_н = 1,5 м;

β=1+2∙(208/2383333)∙(1,3/1,5)=1,15.

При расчетном сопротивлении стали R_y = 24 кН/см²

W_х^тр=238300∙1,15 /24∙1=11420 см³.

а

Тормозная балка

 

Подкрановая балка h_в

 

 

Колонна

 

 

500 1000

 

y b_f (360)

t_л×b_л (6×126)

70 40 40 b_f/2

А t_f (20)

 

б 36 x₂(770)

x_A(853)

z_o=27 x₁(1443)

x_o(673)

x x h_w(1260)

 

h_b(1300)

y

 

t_w(10)

 

h_н(1500) t_f

 

Рис. 3. К определению геометрических характеристик подкрановой балки:

а – сопряжение балки с колонной; б – конструктивная схема балки

 

2.3.2. Определяется оптимальная и минимальная высота подкрановой балки.

Оптимальная высота балки находится по формуле:

где λ_w – гибкость стенки, равная отношению ее высоты к толщине; значение λ_w рекомендуется назначать по табл. 7.2 [1] (в зависимости от высоты h_б).

Минимальная высота балки находится по формуле:

,

где М_xn – нормативное значение изгибающего момента при загружении балки одним краном,

M_xn = γ_n∙F_k^H∙(y₁+y₃);

E – модуль упругости стали, E=2,06∙10⁴ кН/см²;

– величина, обратная предельно допустимому относительному прогибу и зависящая от режима работы кранов ([1], с.380).

Высота балки должна удовлетворять условию:

h_min ≤ h_б ≤ h_opt.

В целях унификации высота балки h_б принимается кратной 100 мм и согласуется с высотой балки, принятой при компановке поперечной рамы.

При необходимости вносятся соответствующие коррективы в компоновочные размеры рамы.

Определяется высота стенки:

h_w = h_б - 2t_f,

где t_f – толщина полки, принимаемая равной 16-22 мм (см. табл. 5 приложения 14 [1]).

 

В рассматриваемом примере:

y₁+ y₃ = 3+0,45 = 3,45 м;

M_xn = 0,95∙326∙3,45 = 1068,5 кН∙м.

Группа режима работы кранов – 8К (весьма тяжелый режим работы), поэтому принимаем = 600. Согласно табл. 7.2 [1] λ_w=130.

Оптимальная высота:

Минимальная высота балки:

= 68 см.

Принимаем h_б = 130 см (кратно 10 см). Это удовлетворяет условию

h_min < h_б ≤ h_opt.

Задаемся толщиной полок t_f = 20 мм, тогда высота стенки

h_w=130 - 2∙2 = 126 см.

Требуемая толщина стенки из условия среза силой Q_x определяется: ,

где R_s – расчетное сопротивление стали срезу, принимаемое равным 0,58 R_y или по прил.4 [1].

Толщина стенки должна быть согласована с рекомендациями табл.7.2 и данными табл.5 приложения 14 [1]. Если фактическое значение гибкости стенки отличается от первоначально принятого значения λ_w более чем на 5%, то производится уточнение h_opt c учетом фактической гибкости стенки.

Для определения размеров поясных листов далее вычисляется:

-требуемый момент инерции сечения балки

-момент инерции сечения стенки

-требуемая площадь сечения поясного листа

.

При заданной толщине t_f находится ширина поясного листа

Размеры b_f и t_f следует согласовать с данными табл. 5 приложения 14 [1].

Устойчивость пояса балки является обеспеченной при удовлетворении условия:

В рассматриваемом примере:

Из условия среза толщина стенки

см.

Толщина стенки t_w согласно рекомендации табл. 7.2 [1] должна составлять 10…12 мм. Согласно табл.5 приложения 14 [1] принимаем t_w=10мм.

Определяем λ_w^факт = 126/1 = 126 ≈ λ_w = 130.

Требуемый момент инерции сечения:

I_x^тр = 11420∙130/2 = 742300 см⁴.

Момент инерции сечения стенки:

I_w = 1∙126³/12 = 166700 см⁴.

Требуемая площадь сечения поясного листа:

см² .

Назначаем сечение пояса с учетом данных табл.5 прил.14 [1]:

t_f × b_f = 20 × 360 (мм);

A_f = 2∙36 = 72 см².

Проверяем условие:

Устойчивость пояса балки обеспечена.