Пример 11

Принято решение об установке низкомодульных упругих прокладок на подкрановой балке пролетом 6 м под кран грузоподъемностью Q == 300/50 кН.

Требуется оценить местные напряжения в стенке подкрановой балки. Размеры элементов:

верхний пояс - 450´18 мм;

стенка - 1240´10 мм;

расстояние между ребрами жесткости - 1500 мм;

крановый рельс - КР-70.

Расчетное давление на колесо g_f1F = 260 кН.

Геометрические характеристики: I_верх,п = 21,9 см⁴; = 87,5 см⁴; I_p = 1082 см⁴; I_t = = 253 см⁴.

Для варианта без прокладки по п. 13.34 СНиП II-23-81* имеем:

см;

кН/см² = 77,4 МПа;

кН×см;

кН/см² = 36,6 МПа;

МПа.

Для варианта с прокладкой, конструкция которой принимается в соответствии с давлением колеса крана по табл. 13 СНиП II-23-81*. (Тип II h = 6 мм, r = 1 мм). Для рельса КР-70 выбираем резину с На = 80, для нее k₀ =3,7 кН/см³ (резина на основе каучука СКН-40).

По формуле (85) находим:

кН/см² = 32,4 МПа.

По табл. 14 настоящего Пособия для а = 1,5 м и k₀ = 3,7 определяем a_u = 0,41. s_fy= =0,41×36,6 = 15 МПа; s_у = 32,4 + 15 = 47,4 МПа, что соответствует только 42% напряжения для конструкции без упругой прокладки.

Пример 12

Подкрановые балки цеха листового и трубного производства эксплуатируются 8 лет, пролет обслуживается двумя кранами грузоподъемностью 80 и 20 т режима 7к. При обследовании в балках обнаружены усталостные трещины в верхней зоне.

Исходные данные для расчета приведены ниже.

		Рельс КР-80 a = 1500
	Лист	- 550 ´ 25 мм	Ребра - 120 ´ 8
	h	- 1600 ´ 14 мм	Ix = 2293296 см^4
	»	- 550 ´ 25 мм	If = 673 см^4
	»	l = 12000 мм	It = 387 см^4

В = 9100 мм K = 5350 мм

K₁ = 800 мм F_н = 420 кН

Расчет верхней зоны стенки на выносливость осуществляется в соответствии с п. 13.35 СНиП II-23-81*; М_max = 2433 кН×м; Q’ = 224 кН; Q_t = 33,6 кН; F = 336 кН.

Местный крутящий момент с учетом фактического эксцентриситета (по результатам обследования е = 30 мм)

кН×м;

s_х = 8,488 кН/см²; t_xy = 1 кН/см²; s_loc = 6,316 кН/см²; s_fy = 5,557 кН/см²;

кН/см² >

> 7,65 кН/см² = R_u.

Выносливость верхней зоны стенки не обеспечивается, следовательно, появление в ней трещин является закономерным.

Из расчета видно, что доля напряжений от местного кручения составляет 29%, таким образом, исключение стенки из работы на местное кручение является целесообразным.

Применяем схему усиления (по рис. 6, е). Исходя из шага поперечных ребер жесткости назначается h_л = 1/8а = 188 мм. Принимаем h_л = 200 мм. В соответствии с п. 7.24 СНиП II-23-81* (для стали марки ВСт3сп5); t_л = 200/15 = =13,3 мм.

Принимаем t_л = 14 мм.

Учитывая расположение отверстий для крепления рельса, d = 100 мм.

Напряжение в шве, прикрепляющем ламель к ребру жесткости,

.

После усиления крутящий момент определяем по формуле

;

c = 11,5 см; M = 10,46 кН×м; r = 49,5 см; I_y = 40261 см⁴; I_f = 710 см⁴; a/2r = 1,52;

b_л = 0,392; b_a = 1,28; b_t = 1,43;

кН/см²;

кН/см²;

кН/см²;

Определим расчетный ресурс

.

По табл. 10 N_л = 1,9 млн циклов.

По данным исследования число проходов крана на наиболее нагруженном участке составляет 382 тыс. в год. На концевой балке крана расположены две пары колес, но так как расстояние между колесами в паре меньше расстояния между поперечными ребрами жесткости, то один проход крана следует считать за два цикла загружения. Количество циклов загружения в год n = 382000×2 = 764000.

При расчетном ресурсе N_л = 1,9 млн долговечность соединения ламели с ребром составляет около 2,5 лет, что достаточно для изготовления новых балок.

Для выполнения проверки выносливости верхней зоны стенки, определяются изменившиеся геометрические характеристики балки. I_x = 2716478 см⁴; s_x = 495 кг/см².

Напряжения от местного кручения определяются по формуле (71)

кН/см²;

Снижение локальных напряжений s_loc,y незначительно и в расчете не учитывается.

По формуле (148) СНиП II-23-81* получим 2,493 + 2,526 + 0,827 = 5,846 < 7,65 кН/см² = R_u.

Требование по выносливости выполняется. В результате усиления напряжения снижены почти на 40%.