Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет

• Название: Федеральное агентство по образованию иркутский государственный технический университет
• Дата: 29.04.2023
• Размер: 7.53 Mb.
• Имя файла: mk. kurs lektsii +.doc
• Тип: Курс лекций; #1097232
• страница: 27 из 44

Таблица 8.5

Расчетные сопротивления растяжению фундаментных болтовR_ba

Диаметр болтов, мм	Расчетные сопротивления, МПа, болтов из стали марок
	ВСт3кп2 по ГОСТ 380–71** (с 1990г. ГОСТ 535-88)	09Г2С по ГОСТ 19281–73*	10Г2С1 по ГОСТ 19281–73*
12, 16, 20	185	235	240
24, 30	185	230	235
36, 42, 48, 56	185	225	225
64, 72, 80	185	220	215
90,100	185	215	215
110, 125, 140	185	215	–

Таблица 8.6

Предельные усилия на растяжение одного фундаментного болта F_nр

Сталь и Fnр		dб, мм
		16	20	24	30	36	42	48	56	64	72
		Abn, см2
		1,57	2,45	3,52	5,60	8,16	11,20	14,72	20,2	26,4	33,70
ВСт3кп2	Fnр, кН	29,0	45,3	65,1	103,6	160,0	207,2	272,3	373,7	488,4	623,5
09Г2C	Fпр, кН	36,9	57,6	81,0	128,8	183,6	252,0	331,2	454,5	580,8	741,4

Общая несущая способность двух болтов

[N] = 2 · 272,3 = 544,6 кН >F_a2 = 468 кН.

Анкерные пластины опираются на траверсы и работают как балки на двух опорах, нагруженные усилием в анкерных болтов (рис. 8.10).

Рассчитываем анкерную пластину в базе подкрановой ветви.

Усилие, приходящееся на один болт:

F′_a1 = F_a1/n = 1639,2 / 4 = 409,8 кН.

Изгибающий момент

M_a1 = F′_a1(a₁/2 – f) = 409,8 · (20 / 2 – 5) = 2049 кН·см,

где f = 35 – 80 мм – привязка анкерных болтов.

а) б)


Рис. 8.10. К расчету анкерных пластин:

а – для базы подкрановой ветви; б – для базы наружной ветви

Диаметр отверстия под анкерный болт d_о = d_б + 8 = 64 + 8 = 72 мм.

Анкерная пластина изготавливается из листовой стали.

Ширина пластины составляет:

b_а1 = 4 · 72 = 288 мм.

Принимаем b_а1 = 300 мм.

Расчетная ширина анкерной пластины с учетом ослабления отверстием под болт

b_nа1 = b_а1 – d_о = 300 – 72 = 228 мм.

Определяем требуемый момент сопротивления нетто анкерной пластины:

W_na1 = M_a1/(R_yγ_с) = 2049 / (23 · 1) = 89,1 см³.

Толщина пластины



Толщина листов более 40 мм не рекомендуется.

Принимаем t_a1 = 40 мм и определяем ширину анкерной пластины:

b_nа1 = 6W_na1/t_a1² = 6 · 89,1 / 4² = 33,4 см.

Выполняем анкерную пластину из листа сечением 340×40 мм.

Рассчитываем анкерную пластину в базе наружной ветви.

Усилие, приходящееся на один болт:

F′_a2= F_a2/n= 488,4 / 2 = 244,2 кН.

Изгибающий момент

M_a2 = F′_a2a₂/4 = 244,2 · 30 / 4 = 1831,5 кН·см.

Диаметр отверстия под анкерный болт d_о = d_б + 8 = 48 + 8 = 56 мм.

Ширина пластины

b_а2 = 4 · 56 = 224 мм.

Принимаем b_а2 = 240 мм. Расчетная ширина анкерной пластины

b_nа2 = b_а2 – d_о = 240 – 56 = 184 мм.

Определяем требуемый момент сопротивления нетто анкерной пластины:

W_na2 = M_a2/(R_yγ_с) = 1831,5 / (23 · 1) = 79,63 см³.

Толщина пластины



Принимаем t_a2 = 40 мм и определяем ширину анкерной пластины:

b_nа2 = 6W_na2/t_a2² = 6 · 79,63 / 4² = 29,86 см.

Выполняем анкерную пластину из листа сечением 300×40 мм.



Рис. 8.11. Крепление связевых колон на фундаменте

В том случае, когда отрыв базы колонны от фундамента невозможен или отрывающее усилие невелико, анкерные болты ставятся в зависимости от мощности колонны конструктивно (2 болта d_б = 20 – 30 мм), толщина анкерной пластины принимается минимальной t_а= 20 мм.

Подкрановые связи между колоннами передают на фундамент горизонтальные силы от продольного торможения мостовых кранов и ветровой нагрузки на торец здания. Опорные плиты баз, к которым крепятся эти свя-зи, привариваются к специальным швеллерам, заделанным в фундамент (рис. 8.11).

При проектировании базы для безвыверочного монтажа толщина опорной плиты должна быть на 2 – 3 мм больше полученной по расчету (для выполнения фрезеровки).

Базы колонн после установки в проектное положение обетонируются.
8.5.6. Особенности расчета общей базы внецентренно-сжатой колонны

База внецентренно-сжатой колонны развивается в плоскости действия изгибающего момента (рис.8.12, а).

Под плитой в бетоне фундамента возникают нормальные напряжения σ_б (рис. 8.12, б), определяемые по формуле внецентренного сжатия:

σ_б = N/A_пл ± M/W_пл= N/(BL) ± 6M/(BL²),

где A_пл и W_пл – площадь и момент сопротивления плиты;

Bи L – ширина и длина плиты.

При определенном сочетании усилий N′и M′ (при большом значении изгибающего момента M′) второй член формулы может оказаться больше первого и под плитой возникают растягивающие напряжения, в этом случае отрыву плиты будут препятствовать анкерные болты.



Рис. 8.12. К расчету базы колонны:

а – общий вид базы; б – распределение напряжений под опорноц плитой
Определение размеров плиты в плане выполняют на комбинацию усилий NиM, дающую наибольшее краевое сжатие бетона.

Шириной плиты задаются конструктивно:

B = b + 2(t_тр + c),

где b – ширина сечения колонны;

t_тр – толщина траверсы (принимают 8 – 16 мм);

с – вылет консольной части плиты (принимают 40 – 150 мм).

Из условия прочности бетона фундамента на сжатие σ_б,max ≤ R_b,loc определяют длину плиты:



гдеR_b,loc = φ_bR_b (здесьR_b– расчетное сопротивление бетона сжатию; φ_b – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона сжатию в стесненных условиях под опорной плитой).

Установив окончательные размеры опорной плиты (размеры согласуются с ГОСТами на листовую сталь), вычисляют фактические напряжения в бетоне фундамента:

σ_б = N/(BL) ± 6M/(BL²).

Работа и расчет плиты аналогичны работе и расчету ее в базе центрально-сжатой колонны (см. п. 4.5).

Толщину опорной плиты определяют из условия ее прочности на изгиб от отпора фундамента, рассматривая отдельные участки пластинки, опертой по 1, 2… сторонам.

Так как напряжения в бетоне фундамента под плитой распределяются неравномерно, при определении моментов на различных участках величину σ_f принимают наибольшей в пределах каждого участка по эпюре напряжений в бетоне.

Траверсу рассчитывают как двухконсольную балку, шарнирно опертую на пояса колонны под действием отпора бетона фундамента и усилия в анкерных болтах.

Толщиной траверсы предварительно задаются, а ее высоту определяют из условия размещения сварных швов, рассчитанных на срез от реакции балки (траверсы) со стороны наибольшего сжатия. Траверсы приваривают к полкам колонны наружными угловыми швами.

Такие траверсы целесообразны при небольшой ширине колонны (до 500 – 700 мм).

Отрывающее усилие в анкерных болтах определяют в предположении, что сжатие под плитой воспринимается бетоном, а суммарная растягивающая сила Z_a, соответствующая растянутой зоне эпюры напряжений, полностью воспринимается анкерными болтами (см. рис. 8.12).

Исходя из уравнения равновесия сил относительно центра тяжести сжатой зоны бетона M′ – N′а – Z_ay = 0, усилие в анкерных болтах с одной стороны базы определится:

Z_a = (M′– N′а)y,

где а = L/2 – с/3 – плечо силы N′относительно центра тяжести сжатой зоны бетона;

y= L – с/3 + z_о;

c= σ_б,max L/(σ_б,max + σ_б,min) – длина сжатой зоны бетона.

Требуемую площадь сечения одного анкерного болта из условия его прочности на растяжение определяют по формуле

A_b = Z_a/(nR_baγ_с),

где n– количество анкерных болтов с одной стороны базы;

R_ba – расчетное сопротивление анкерного болта (см. табл. 8.5).

8.5.7. Расчет соединения надкрановой и подкрановой частей

колонны

В ступенчатых колоннах подкрановые балки опираются на уступ колонны. На уровне опирания подкрановых балок, как правило, устраивается и монтажный стык верхней (надкрановой) и нижней (подкрановой) частей колонны.

Пример 8.5. Рассчитать и запроектировать узел сопряжения верхней и нижней частей колонны по данным пп. 8.3 и 8.4.

Расчетная комбинация усилий в сечении над уступом N₂ = – 479,3 кН и М₂ = – 326,5 кН∙м. Давление кранов D_max = 2216 кН. Ширина опорного ребра подкрановой балки, опирающейся на уступ колонны, b_р = 400 мм, толщина стенки подкрановой ветви колонны t_w= 9,2 мм.

Сварка механизированная в среде углекислого газа. Марка свароч- ной проволоки Св-08Г2С: R_wf= 21,5 кН/см²; R_wz= 16,65 кН/см²; β_f = 0,9; β_z = 1,05; γ_wf = γ_wz= 1. Расчет сварных швов производится по границе сплавления.

Для передачи усилий от надкрановой части колонны и подкрановых балок на подкрановую часть колонны в месте уступа колонны устраивается траверса (рис. 8.13). Траверса работает на изгиб как балка-стенка на двух опорах.

Расчетными усилиями для расчета соединения являются максимальный отрицательный момент М₂и соответствующая нормальная сила N₂.


Рис. 8.13. Узел соединения надкрановой и подкрановой частей колонны

Высота траверсы h_Т принимается равной (0,5 – 0,8)h_н = 625 – 1000 мм, где h_н = 1250 мм – высота сечения нижней сквозной части колонны. Принимаем h_Т = 900 мм.

Давление D_max, передаваемое опорными ребрами подкрановых балок, воздействует на стенку траверсы через плиту толщиной t₃ = 20 – 25 мм. Торцы траверсы и опорного ребра (поз. 2) фрезеруются.

Толщина траверсы t₁ и опорного ребра t₂ находится из условия смятия и принимается не менее 12 мм:

t₁ = t₂ = D_max/(l_efR_pγ_c) = 2216 / (45 ∙ 33,6 ∙ 1) = 1,47 см,

где l_ef = b_р + 2t₃ = 400 + 2 ∙ 25 = 450 мм;

R_p= 336 МПа – расчетное сопротивление смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки), принимаемое по табл. 2.4;

γ_c= 1 – коэффициент условий работы.

Принимаем t₁ = 16 мм.

В запас прочности допустимо считать, что усилия N₂ и М₂ передаются только через полки верхней части колонны.

Усилие во внутренней полке верхней части колонны вычисляем по формуле

F_f = N₂/2 + М₂/h_f = 479,3 / 2 + 326,5 / 0,672 = 725,5 кН,

где h_f = h_w + t_f = 650 + 22 = 672 мм – расстояние между осями полок подкрановой части колонны. В формуле для расчета принимаются абсолютные значения N₂ и М₂.

Усилие F_f от верхней части колонны передается на траверсу через вертикальные ребра (поз. 4).

Назначаем сечение вертикальных ребер, к которым крепится внутренняя полка верхней части колонны. Суммарная площадь ребер А₄ = 2b₄ t₄ из условия равнопрочности должна быть не менее площади внутренней полки А_f= b_ft_f, при этом толщина ребра принимается:

t₄ = t_f+ 6= 22 + 6 = 28 мм;

ширина ребра

b₄ = b_f/2 + 6 мм = 300 / 2 + 6 = 156 мм.

Принимаем сечение вертикальных ребер 160×28 мм.

Катет швов (Ш1), крепящих ребро к траверсе:

k_f = = = 0,37 см.

Принимаем минимальный катет шва k_f= 7 мм (см. табл. 3.5).

Проверяем по формуле

l_w = 85_fk_f = 85 ∙ 0,9 ∙ 0,7 = 66,1 см < (h_Т– 1) = 89 см.

Расчетная длина сварного шва укладывается в пределах высоты траверсы.

Прочность траверсы проверяется как балки, опирающейся на ветви подкрановой части колонны и нагруженной усилиями N₂, М₂иD_max.

Сечение и расчетная схема траверсы приведены на рис. 8.14.



Рис. 8.14

Реакция от N₂и М₂ вычисляется по формуле

F₁ = (N₂/2 + М₂/h_f)c/h_o = (479,3 / 2 + 326,5 / 0,672) ∙ 0,533 / 1,1 = 351,5 кН,

где с = h_w + 1,5t_f – z_o = 650 + 1,5 ∙ 22 – 150 = 533 мм;

z_o = b₂/2= 300 / 2 = 150 мм;

h_o= 1100 мм – расстояние между осями ветвей нижней части колоны.

Изгибающий момент у грани верхней части колонны (сечение α – α)

М_Т = F₁(h_o – c) = 351,5 (1,1 – 0,533) = 199,3 кН∙м.

Расчетная поперечная сила в траверсе с учетом половины давления на траверсу от подкрановых балок

Q_Т = F₁ + kD_max/2 = 351,5 + 1,2 ∙ 2216 / 2 = 1681 кН,

где k = 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерную передачу усилия

D_max вследствие возможного перекоса поверхности опорных ребер подкрановых балок.

Ширину верхних горизонтальных ребер b₅ назначаем не менее ширины вертикальных ребер: b₅ = b₄= 160 мм, толщину – t₅= 12 – 25 мм. Принимаем t₅ = 12 мм.

Ширина нижнего пояса траверсы (поз. 6)

b₆ = 2b₅ + t₁ = 2 ∙ 160 + 16 = 336 мм.

Принимаем ребро сечением 340×12 мм.

Определяем геометрические характеристики траверсы.

Положение центра тяжести сечения траверсы





где а = 175 мм – по типовому проекту;

у_в = h – y_н = 91,2 – 42,5 = 48,7 см.

Момент инерции сечения

I_x=t₁h_Т³/12 + h_Тt₁(h_Т/2 – y_н)² + 2b₅t₅(у_в– a – t₅/2)² + b₆t₆(у_н– t₆/2)²=

= 1,6 ∙ 90³ / 12 + 90 ∙ 1,6 (90 / 2 – 42,5)² + 216 ∙ 1,2 (48,7 – 17,5 – 1,2 / 2)² +

+ 34 ∙ 1,2 (42,5 – 1,2 / 2)² = 205145,1 см⁴.

Моменты сопротивления для верхней и нижней частей сечения траверсы:

W_в = I_x/y_в = 205145,1 / 48,7 = 4212,43 cм³;

W_н = I_x/y_н = 205145,1 / 42,5 = 4826,94 см³.

Производим проверку сечения траверсы на прочность:

– от изгиба



– от среза



Катет шва крепления траверсы к подкрановой ветви (Ш2) определяется расчетом на поперечную силу Q_Т:

k_f = = = 0,79 см.

Принимаем k_f = 8 мм < 1,2t_min = 1,2 ∙ 10 = 12 мм.

Крепление вертикального ребра подкрановой ветви (Ш3) производится с учетом неравномерности передачи давления (k = 1,2) на силуD_max/2:

k_f = =

= = 0,7 см.

Принимаем k_f= 7 мм.

Проверяем стенку подкрановой ветви колонны в месте крепления траверсы и вертикального ребра на срез от поперечной силы

Q = F₁ + D_max = 351,5 + 2216 = 2567,5 кН:



Условие прочности не выполняется.

Принимаем высоту траверсы h_Т = 1000 мм и производим повторную проверку:



Размеры накладки (поз.7) принимаем конструктивно:

t₇ = t_f= 22 мм; b₇ = b + 2 ∙ 30 = 560 мм.

Длина накладки l₇ = l_н + l_в, где l_н = h_Т + 50 = 1000 + 50 = 1050 мм;

l_в назначается из условия размещения сварных швов, необходимых для крепления накладки к верхней части колонны. Швы, выполненные ручной сваркой, рассчитываются из условия равнопрочности шва основному сечению накладки.

Катетом шва k_f задаются в пределах 8 – 16 мм. Принимая k_f = 16 мм, определяем:

l_b = l_w + 1 = A₇R_y/(2β_fk_fR_wf γ_wf γ_c) =

= 123,2 ∙ 23 / (2 ∙ 0,7 ∙ 1,6 ∙ 18 ∙ 1 ∙ 1) + 1 = 70 cм.

Длина накладки l₇ = 1050 + 700 = 1750 мм.

8.5.8. Прикрепление подкрановой консоли к колонне

Подкрановые балки под мостовые опорные краны опираются на колонны постоянного сечения через консоли из сварного двутавра (одностенчатые консоли) или двух швеллеров (двустенчатые консоли).

Консоль рассчитывается на давление F, приложенное с эксцентриситетом е, от двух сближенных кранов, расположенных на подкрановых балках.

Швы, прикрепляющие одностенчатую консоль, рассчитываются на действие момента М = Fе иперерезывающую силу Q= F.

Швы прикрепляющие консоль, состоящую из двух швеллеров, обнимающих колонну, рассчитываются на реакции, найденные как в одноконсольной балке:

F₁=Fе/h;F₂ = F(h + е)/h.

Пример 8.6. Проверить прочность сварного соединения одностенчатой консоли с колонной. Сталь класса С255. Сварка механизированная в среде СО₂ сварочной проволокой марки Св-08Г2С диаметром 1,4 мм. Катет шва k_f= 8 мм. К консоли приложена расчетная сосредоточенная сила F = 800 кН с эксцентриситетом (расстоянием от оси подкрановой балки до грани колонны) е = 350 мм. Размеры сечения консоли показаны на рис. 8.15.

Материал конструкций – сталь класса С255, имеющая расчетное сопротивление R_y= 24 кН/см² при толщине свариваемых элементов от 10 до 20 мм (см. табл. 2.3);

Сварка механизированная с использованием проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70*. Расчетные сопротивления сварных соединений при расчете: по металлу шва R_wf = 21,5 кН/см²; по металлу границы сплавления R_wz= 16,65 кН/см² Коэффициенты проплавления, принимаемые для механизированной сварки при диаметре сварочной проволоки 1,4 мм и катетах швов 8 мм по табл. 3.4 равными β_f= 0,9 и β_z= 1,05. Коэффициенты условий работы соединения γ_wf = γ_wz = 1,0, конструкции γ_с= 1,0.

Сравниваем:

β_fR_wf = 0,9 ∙ 21,5 = 19,35 кН/см² > β_zR_wz = 1,05 ∙ 16,65 = 17,48 кН/см²,

следовательно, сварные швы рассчитываем по металлу границы сплавления.

В месте прикрепления консоли действуют:

– изгибающий момент М = Fе = 800 ∙ 0,35 = 280 кН∙м;

– поперечная сила Q = F = 800 кН.


Рис. 8.15. Одностенчатая подкрановая консоль:

а – прикрепление консоли; б – геометрические характеристики сечения;

в – расчетные длины швов; г – эпюры напряжений в шве

Определяем геометрические характеристики сечения сварных швов в месте прикрепления консоли к колонне с учетом дефектов швов в начале и конце сварки 10 мм (рис. 8.15, в):

– суммарная расчетная длина швов, прикрепляющих один пояс:

∑l_w,n= (b_f – 1) + [b_f– (t_w + 2k_f + 2 ∙ 0,5)] =

= (25 – 1) + [25 – (1 + 2 ∙ 0,8 +1)] = 45,4 cм;

– площадь сварного шва у пояса

A_w,n = β_fk_f ∑l_w,n = 1,05 ∙ 0,8 ∙ 45,4 = 38,14 см²;

– суммарная расчетная длина швов, прикрепляющих стенку,

∑l_w,ст = 2(h_w– 1) = 78 см;

– площадь сварного шва у стенки

A_w,ст = β_zk_f ∑l_w,cт = 1,05 ∙ 0,8 ∙ 78 = 65,52 см²;

– общая площадь всех сварных швов

A_w = A_w,ст + 2A_w,n= 65,52 + 2 ∙ 38,14 =141,8 см²;

– момент инерции всех сварных швов относительно оси х-х

I_w = [2β_zk_f(h_w – 1)³] / 12 + 2[A_w.n(h_f/2)²] =

= [2 ∙ 1,05 ∙ 0,8 · (40 – 1)³] / 12 + 2 · [38,14 · (41,4 / 2)²] = 40989,9 см⁴;

– момент сопротивления швов

W_w = 2J_w/h = 2 ∙ 40989,9 / 42,8 = 1915,42 см³.

Срезающее напряжение в шве от М

τ_w,М = М/W_w = 28000 / 1915,42 = 14,62 кН/см².

Срезающее напряжение в шве от Q

τ_w,Q = Q/A_w = 800 / 141,8 = 5,64 кН/см².

Проверяем прочность сварного шва:



Прочность соединения консоли с колонной обеспечена.

Проверку напряжений в опорном сечении одностенчатой консоли допускается производить в предположении, что изгибающий момент воспринимается только полками, а поперечная сила – стенкой.

В этом случае угловые швы, прикрепляющие полки консоли, рассчитываются на усилие в полке:

Н = М/h_f = 28000 / 41,4 = 676,33 кН,

где h_f = h – t_f = 42,8 – 1,4 = 41,4 см.

Проверяем прочность соединения:



Прочность соединения при катете шва k_f = 8 мм не обеспечена.

Определяем требуемый катет шва

k_f = Н/(β_zl_w,nR_wzγ_wzγ_c) = 676,33 / 1,05 ∙ 45,4 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1 = 0,85 мм.

Принимаем катет шва, прикрепляющего пояса к колонне, k_f= 9 мм.

Проверяем прочность сварных швов у стенки:



Условие выполняется.

Пример 8.7. Рассчитать прикрепление консоли из двух швеллеров (рис. 8.16). Сталь класса С255. Сварка механизированная (условия сварки – по данным примера 8.6). К консоли приложена расчетная сила F = 600 кН с эксцентриситетом е = 350 мм.

Определяем изгибающий момент в основании консоли:

М = Fе = 600 ∙ 0,35 = 210 кН∙м.

Из условия прочности работы консоли на изгиб находим требуемый момент сопротивления одного швеллера:

W_{x, min} = M/(2R_yγ_c) = 21000 / (2 ∙ 24 ∙ 1) = 437,5 см³,

где R_y = 24 кН/см² – расчетное сопротивление стали С255 при толщине

фасонного проката свыше 10 мм (за толщину фасонного проката принимается толщина полки швеллера).


Рис. 8.16. Двустенчатая подкрановая консоль

По сортаменту ГОСТ 8240-93 принимаем ближайший номер швеллера

[40, имеющего W_x= 761 cм³ > W_{x, min} = 437,5 см³, толщину стенки d = 8 мм, толщину пояса t= 13,5 мм.

Определяем усилия:

F₁ = Fе/h = 600 ∙ 0,35 / 0,4 = 525 кН;

F₂ = F(h + е)/h = 600 (0,4 + 0,35) / 0,4 = 1125 кН.

Катет шва для прикрепления консоли к наружной ветви колонны

k_f1 = F₁/(2β_zl_w1R_wzγ_wzγ_c) = 525 / (2 ∙ 1,05 ∙ 39 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) = 0,39 cм,

где l_w1 = l_w2 = h– 1 = 40 – 1 = 39 см – расчетная длина одного шва.

Принимаем сварной шов с катетом k_f = 5 мм, что менее d = 8 мм и более k_f,min = 4 мм при механизированной сварке более толстого из свариваемых листов от 6 до 10 мм (см. табл. 3.5).

Катет шва для прикрепления консоли к внутренней ветви колонны

k_f2 = F₂/(2β_zl_w2R_wzγ_wzγ_c) = 1125 / (2 ∙ 1,05 ∙ 39 ∙ 16,65 ∙ 1 ∙ 1) = 0,83 см.

Принимаем шов с катетом k_f = 9 мм < k_f,max = 1,2d = 1,2 ∙ 8 = 9,6 мм.

Прочность соединения консоли с колонной обеспечена.

Глава 9

КОМПОНОВКА СЕЧЕНИЯ И РАСЧЕТ

СПЛОШНОЙ СВАРНОЙ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ

_____________________________________________________________

9.1. Особенности работы подкрановых балок

Главные особенности работы подкрановых балок:

– восприятие подвижной вертикальной нагрузки от крана, прикладываемой в любой точке по длине балки, а также оказывающей на нее динамическое воздействие;

– воздействие сравнительно больших сосредоточенных давлений от колес крана, передающихся через поясные швы на стенку балки и вызывающих ее смятие;

– наличие поперечных тормозных боковых сил, приводящих к изгибуверхней части балки в горизонтальной плоскости;

– на верхний пояс балки действует дополнительный крутящий момент, изгибающий стенку вследствие внецентренного приложения вертикальной нагрузки (при случайных смещениях рельса с оси подкрановой балки) и поперечных горизонтальных сил, приложенных в уровне головки рельса.

Нормы проектирования относят подкрановые конструкции к первой группе конструкций и регламентируют ряд специфических требований, которые необходимо учитывать при проектировании.

Пример 9.1. Подобрать сечение подкрановой балки составного двутаврового симметричного сечения под два электрических мостовых крана режима работы 5К грузоподъемностью Q = 100/20 т. Пролет цеха L = 30 м, шаг колонн В = 12 м. Ширина подкрановой части колонны h_н = 1250 мм.

Нагрузки на подкрановую балку приняты по табл. 6.2: нормативные значения давления на колеса кранаF_кn1 = 450 кН и F_кn2 = 480 кН; вес тележки G_Т = 410 кН; тип кранового рельса КР-120 (ГОСТ 4121-76*). Количество колес на одной стороне крана n_о = 4. Материал конструкций – сталь класса С255 (температура эксплуатации t > –40 ^оС). Расчетное сопротивление R = 24 кН/см² для толщины свариваемых элементов t ≤ 20 мм.

Поясные швы выполняются автоматической сваркой сварочной проволокой марки Св-08А диаметром d = 4 мм. Расчет швов производится по металлу границы сплавления: R_wz = 16,65 кН/см²; β_z = 1,15; γ_wz = 1,0; γ_c = 1,0.

Коэффициент надежности по ответственности γ_n = 1,0.

9.2. Определение расчетных сил и усилий

Нагрузки от крана передаются на подкрановую конструкцию через колеса крана, расположенные на концевой балке кранового моста (см. рис. 7.2).

Схема крановой нагрузки приведена на рис. 9.1, а.