22. Подкрановые балки

22.1 (13.33). Стенки сварных подкрановых балок, находящихся в особо тяжелых условиях работы, следует рассчитывать на выносливость согласно п. 13.35* СНиП II-23-81*. Примерный перечень производственных зданий, в которых подкрановые балки должны рассчитываться на выносливость, приведен в табл. 67.

Таблица 67

─────────────────────────────────────────────────────────┬─────────────────

Здания │ Заводы

─────────────────────────────────────────────────────────┼─────────────────

Дворы изложниц │Металлургические

Шихтовые дворы │ "

Отделения раздевания слитков │ "

Скрапо-разделочные базы; копровые и шлаковые отделения; │ "

отделения огневой резки │

Склады чугуна и слитков │ "

Здания очистки и смазки изложниц │ "

Пролеты складов заготовок; отделочные пролеты и пролеты │ "

складов готового проката │

Здания нагревательных колодцев │ "

Здания (пролеты или производства), в которых │ Любые

эксплуатируются краны групп режимов работы 7К (в цехах │

металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546-82 │

Расчет на выносливость выполняется на воздействие от нормативных нагрузок одного крана.

22.2 (13.35). Расчетными сечениями при расчете подкрановых балок на выносливость являются:

для разрезных балок - сечение, отстоящее на расстояние от ближайшего к середине пролета поперечного ребра жесткости (в направлении к середине пролета);

для неразрезных балок - сечение, отстоящее от опорного ребра жесткости на расстояние , где a - шаг ребер; - условная длина, на которую распределяется давление колеса крана (см. п. 13.3 4* СНиП II-23-81*).

22.3 (13.35*). Расчет на выносливость выполняется для верхней зоны стенки в месте примыкания ее к верхнему поясу балки. В этом месте стенка находится в условиях сложного напряженного состояния, определяемого воздействием косого изгиба, стесненного кручения и местными воздействиями сосредоточенных сил и моментов [33].

Причиной усталостных повреждений верхних зон подкрановых балок являются многократные сдвиги, обусловливаемые максимальными касательными напряжениями от совместного действия поперечного изгиба, местного смятия и кручения .

22.4 (13.35*). Величина с достаточной степенью точности определяется суммированием максимальных касательных напряжений поперечного изгиба , местного смятия и кручения . В двух последних случаях для упрощения расчета значения максимальных касательных напряжений определены через нормальные напряжения, которые вычисляются по известным формулам Б.М. Броуде и А.А. Апалько (см. п. 13 .34* СНиП II-23-81*).

Суммированием приведенных величин при k = 0,3 (k учитывает плавность изменения эпюры касательных напряжений в расчетном сечении [33]) получена формула (148) СНиП II-23-81*.

Пример расчета на выносливость

Исходные данные. Проверить расчетом сопротивляемость усталостным разрушениям сварной балки пролетом 12 м под краны грузоподъемностью 30 т (рис. 50); нормативное давление на пояс P = 35,5 тс = 355 кН. Кран с гибким подвесом груза; число подъемов груза за срок службы равно . Расчет прочности и устойчивости элементов двутаврового сечения выполнен по расчетным усилиям от двух кранов: M = 289 тс x м = 2890 кН x м; Q = 115 тс = 1150 кН; F = 46,9 тс = 469 кН. На основании этих расчетов было выбрано поперечное сечение балки (верхний и нижний пояса из листов соответственно размерами 450 x 25 мм и 450 x 18 мм, стенка размером 1390 x 12 мм). Шаг поперечных ребер жесткости 1,5 м; рельс КР 120.

Рис. 50. Схема подкрановой балки и крановой нагрузки

Геометрические характеристики сечения, необходимые для расчета на усталость: момент инерции сечения = 1219068 см4; момент сопротивления верхней кромки стенки = 19278 см3; момент сопротивления верхней кромки стенки = 7420 см3; условная длина распределения местных напряжений смятия = 52,2 см; моменты инерции кручения: рельса = 1310 см4, верхнего пояса - = 234 см4.

Для рассматриваемого примера расчетное сечение размещается на расстоянии (0,2 x 150 - 0,35 x 52,2 = 48 см) от ближайшего к середине балки поперечного ребра. Нагрузка от крана размещается на балке так, чтобы определить в расчетном сечении максимальную поперечную силу и соответствующий ей изгибающий момент. В рассматриваемом случае: M = 104 тс x м = 1040 кН x м; Q = 21 тс = 210 кН.

Нормативные величины вертикальной F и горизонтальной нагрузок для расчета на усталость равны: F = 0,8 x 35,5 = 28,4 тс = 284 кН; = 0,1 x 35,5 = 3,55 тс = 35,5 кН. Величина местного крутящего момента = 28,4 x 0,015 + 0,75 x 3,55 x 0,17 = 0,88 тс x м = 8,8 кН x м.

Сопротивление усталостным разрушениям материала зоны стенки, примыкающей к верхнему поясному шву, проверяется по формуле

,

где

; ;

; ;

;

= 75 МПа (как для разрезной балки согласно п. 13.35 * СНиП II-23-81*).

Напряжения , , и вычислены согласно п. 13 .34* СНиП II-23-81*.

Сопротивляемость усталостным разрушениям обеспечена.