Подбор сечения подкрановой балки

 

Подбор сечения подкрановой балки выполняем в том же порядке, что и для обычных балок. Из условия общей прочности определяется требуемый момент сопротивления по формуле:

(3.9)

где b – коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжение в верхнем поясе подкрановых балок; определяем по формуле:

(3.10)

где h – высота балки; предварительно определяем по формуле:

h =0,1∙ L1,

(3.11)

h = 0,1∙12 = 1,2 м;

h_t – ширина сечения тормозной конструкции; предварительно принимаем  ( – ширина нижней части колонны); в нашем случае h_н = h_t =1,0 м;

Оптимальную высоту балки определим по формуле:

(3.12)

где k – коэффициент, зависящий от конструктивного оформления балки – конструктивных коэффициентов поясов и стенки; рекомендуется принимать для сварных балок k =1,2 – 1,15; для клепанных – k =1,25 – 1,2; принимаем k = 1,15;

t _w – толщина стенки балки; для балок высотой 1 - 2 м рациональное значение толщины стенки можно определить по эмпирической формуле:

(3.13)

 принимаем t _w = 12 мм.

Проверяем принятую толщину стенки из условия работы стенки на касательные напряжения на опоре по формуле

(3.14)

 

где R _s – расчетное сопротивление материала стенки балки на сдвиг; можно определить по формуле:

(3.15)

где R_yn = 245 МПа – нормативное сопротивление материала стенки балки;

g _m – коэффициент надежности по материалу /1/; для сталей по ГОСТ 27772-88 g _m = 1,025;

 

 принимаем t _w = 10 мм.

Минимальную высоту балки определяем из условия полного использования материала балки при загружении расчетной нагрузкой:

(3.16)

где g _c =1,0  – коэффициент условий работы; для подкрановых конструкций

Е – модуль упругости второго рода; для стали Е=2,1×10⁵ МПа;

– предельный прогиб подкрановой балки; принимается в зависимости от группы режимов работы кранов /1/; принимаем равным 1/600;

M _n – момент от загружения балки одним краном (определяется по линии влияния);

(3.17)

M_n = 0,95∙[484,98∙(1+0,1673)] = 502,56 кНм;

Окончательно принимаем h =120 см.

Для определения размеров поясных листов по формулам вычисляем требуемый момент инерции сечения балки:

(3.18)

Момент инерции сечения стенки балки

(3.19)

где h _ct – высота стенки балки; определяем по формуле

hw = h – 2 × tn,

(3.20)

 

где t _n – толщина поясного листа; рекомендуется принимать толщину горизонтального листа сварной балки не более 30 мм; так как толстые листы имеют пониженные расчетные сопротивления; принимаем t _n = 30 мм;

h _w = 120–2∙3 =114cм.

Требуемая площадь сечения поясов балки

(3.21)

где I_n – момент инерции, приходящийся на поясные листы;

I_n = I_{xt р} – I_w =261180-123462 = 137718 см⁴.

h ₀ = h - t_n = 120 - 3 =117 см.

Принимаем сечение пояса A_n = (3 ∙20) = 60 см².

Устанавливаем размеры поясов балки и проверяется ширину (свес) поясов балки, исходя из местной устойчивости (для сечений, работающих упруго) по формуле

(3.22)

где b_ef – ширина (свес) пояса;

(3.23)

Условие выполняется, значит, устойчивость пояса обеспечена. По полученным размерам принимаем сечение подкрановой балки и проектируем сечение тормозной.

В состав тормозной балки входят: швеллер, горизонтальный лист из рифленой стали (обычно толщиной 6 - 8 мм /1/) и верхний пояс подкрановой балки. Поддерживающий швеллер опирается либо на стойку фахверка, либо на подкосы, прикрепленные к ребрам балки.

 

Принятые обозначения на рисунке 3.3:

z₀ – расстояние до центра тяжести сечения швеллера; принимаем швеллер №20; в нашем случае z₀ = 2,07 см;

t_tl – толщина тормозного листа; принимаем t_tl = 8 мм;

b – ширина полки тормозного швеллера; b = 76 мм;

d ₁ – величина напуска тормозного листа на верхний пояс балки и полку тормозного швеллера; принимаем d₁ = 40 мм;

d ₂ – расстояние от края колонны до швеллера; принимаем d₂ = 40 мм;

l_tl – длина тормозного листа;

 

Рисунок 3.3 – Конструкция тормозной балки

ltl = hH – bn / 2 + d 1 – d 2 – b + d 1,

(3.24)

l_tl =150–20/2+4–4–7,6+4=136,4cм.

x ₁  – расстояние до центра тяжести тормозного листа;

x 1 = ltl / 2 + bn / 2 – d 1,

(3.25)

x ₁ =136,4/2+20/2–4=74,2 cм;

x ₂ – расстояние до центра тяжести сечения швеллера;

x 2 = hH – d 2 – z 0,

(3.26)

x ₂ =150–4–2,07=143,93 см;

x ₀ – расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения;

(3.27)

где А_шв и А _n – соответственно, площади сечения тормозного швеллера и подкрановой балки.