2.6.8 Особенности проектирования балок путей подвесных кранов

Балки крановых путей подвешивают к несущим конструкциям покрытия по разрезной или неразрезной схемам. Разрезная схема проще в монтаже, однако изгибающие моменты в разрезной балке на 15...20 % больше, чем в неразрезной. Снижается и жесткость путей. Кроме того, в стыках балок возникают повышенные динамические воздействия. Поэтому чаще пути проектируют по неразрезной схеме с устройством (для упрощения узла крепления) сварных монтажных стыков вне опор.

Большое влияние на работу балок путей имеет жесткость опор. Пути, расположенные вблизи колонн, где прогиб конструкций покрытия мал и им можно пренебречь, рассчитывают как обычные неразрезные балки. При расчете путей, расположенных у середины пролета, необходимо учитывать податливость опор и рассматривать их как балки на упругоподатливых опорах. Влияние осадки опор тем значительнее, чем больше удельный вес нагрузки от подвесного транспорта. При просадочных грунтах целесообразно проектировать разрезные пути.

Главная особенность работы балок подвесных путей заключается в том, что пояса кранов перемещаются по нижним поясам балок, которые выполняют функции подкранового рельса (см. рис. 2.58, г).

В процессе эксплуатации нижний пояс подвергается абразивному износу и утончается. Для повышения долговечности конструкций целесообразно принимать нижний ездовой пояс из износостойкой стали.

Типы сечений балок подвесных путей показаны на рис. 2.59.

Для кранов грузоподъемностью до 5 т при пролете балок до 6 м принимают в основном специальные двутавры типа М с уклоном внутренних граней полок (см. рис. 2.59, а). Толщина полок и стенок этих двутавров больше, чем у обычных, что отвечает условиям работы балок подвесных

191

путей на местное давление катков крана. При использовании обычных двутавров ездовой пояс нужно усилить накладкой.

Для повышения долговечности балок при большой интенсивности работы кранов используют бистальные составные двутавры (см. рис. 2.59, б, в). Верхний пояс и стенка таких балок выполняется из обычной стали С245, в нижний пояс из стали повышенной прочности (С345), имеющей более высокую износостойкость. Для повышения общей устойчивости балок целесообразно составное сечение сделать асимметричным с уширенным верхним поясом.

При шаге стропильных ферм 12 м можно использовать те же сечения, но для уменьшения пролета балок поставить подвески (см. рис. 2.59, д).

В типовом проекте при пролете 12 м предложены асимметричные балки со сквозной стенкой: верхняя часть - из прокатного двутавра типа Ш, нижняя - из двутавра типа М (см. рис. 2.59, г). При шаге стропильных ферм 12 м особенно при кранах грузоподъемностью более 5 т рациональным решением является установка вдоль кранового пути продольной фермы (по типу вертикальных связей) с нижним поясом из прокатного двутавра, который выполняет функции ездовой балки. При таком решении за счет повышения эффекта пространственной работы крановая нагрузка распределяется на несколько стропильных ферм. Возможны и другие решения балок путей [10].

Нагрузки и внутренние усилия в балках подвесных крановых путей определяют так же, как и для опорных кранов (см. п.п. 2.6.2 и 2.6.5), при этом коэффициент динамичности для вертикальной нагрузки принимают равным 1,1, а для горизонтальной - 1, независимо от режима работы. Для неразрезных балок, расположенных в середине (или вблизи от нее) пролета стропильной фермы, при определении моментов и поперечных сил следует учесть податливость опор [10].

Рис. 2.74. К расчету балок путей подвесных кранов
Рис. 2.74. К расчету балок путей подвесных кранов

Напряженно деформированное состояние (НДС) балки пути подвесного крана отличается от НДС обычных подкрановых балок. Помимо изгибающих моментов от вертикальной и горизонтальной

192

Рис. 2.75. К определению местных напряжений в ездовой полке балки
Рис. 2.75. К определению местных напряжений в ездовой полке балки

нагрузки (Мх и My) в сечении балки возникает бимомент Вω, вызванный стесненным кручением (рис. 2.74). Кроме того, в месте приложения сосредоточенных давлений колес крана в результате местного изгиба ездовой полки возникают напряжения σx,loc и σy,loc (рис. 2.75).

Напряжение от бимомента не превышает 3...5 % от напряжений общего изгиба и в большинстве случаев ими можно пренебречь. Местные напряжения определяют по формулам [9]:

Рис. 2.76. Определение коэффициентов k1 и k2: а - схема опирания колеса; б - графики k1 и k2
Рис. 2.76. Определение коэффициентов k1 и k2:
а - схема опирания колеса; б - графики k1 и k2

193

σy,loc =
k1Fk1
tf12
  ;
(2.79) σx,loc =
k2Fk1
tf2
  ;
(2.80)

где Fk1 = Fk / 2 - давление на колесе каретки (при двух колесных каретках); tf - толщина полки по сортаменту; tf1 - толщина полки в сечении у стенки (рис. 2.75); k1 и k2 - коэффициенты, определяемые по графику (рис. 2.76).

Проверка несущей способности балки для верхнего пояса:

Mx
φbWx
  +
My
Wy
  ≤ Ryγc,
(2.81)

для нижнего пояса

Mx
Wx
  +
My
Wy
  + σx,locRyγc;
(2.82) σy,locRyγc. (2.83)

Коэффициент условия работы γс в формуле (2.25) для учета абразивного износа ездовой полки рекомендуется принимать равным 0,95. Коэффициент φb определяют в соответствии с п. 5.2.4 [1]. Для балок пролетом 6 м из двутавров по ГОСТ 5157-53*с индексом М значения φb приведены в табл. 2.16. Жесткость балки проверяют на нормативную нагрузку от одного крана так же, как и для балок под опорные мостовые краны.

Пример 2.17. Подобрать сечение разрезной балки пути под два трехопорных подвесных крана грузоподъемностью 3,2 т по данным примера 2.10. Материал балок - сталь С245; Ry = 24 кН/см2.

По рис. 2.77 ∑yi = 4,54; k1 = 1,1 α = 1,05; Mx = αψ ∑ Fknγfkiy1 = 1,05 · 0,85 · 22,8 · 1,1 · 1,1 · 4,54 = 111,8 кН; My = ψ ∑ Tkпγfk2yi = 0,85 · 0,9 · 1,1 · 1,0 · 4,54 = 3,8 кН·м, где Tkn = 0,05 (Gt + Q) / n0 = 0,05(0,47 · 9,8 + 3,2 · 9,8) / 2 = 0,9 кН.

Напряжение от вертикальной нагрузки составило примерно 50% от суммарных. В таком случае формулу (2.82) можно привести к следующему виду: σх ≈ 2Mx / WxRyγc.

Тогда Wx,red ≈ 2Mx / Ryγc = 2 · 11180 / (24 · 0,95) = 981 см3. Принимаем I 45M; Ix = 32900 см4; Wx = 1420 см3; Iy = 908 см4; Wy = 121 см3; If = 94,5 см4; bf = 150 мм; tf = 18 мм; tw = 10,5 мм.

Рис. 2.77. К примеру 2.17
Рис. 2.77. К примеру 2.17

Проверка прочности принятого сечения. По формуле (2.80)

194

σx,loc =
k2Fk1
tf2
  =
1,6 · 13,8
1,82
  = 6,81 кН/см2;
Fk1 = γfk1Fkn / 2 = 1,1 · 1,1 · 22,8 / 2 = 13,8 кН - расчетное давление одного колеса; для определения коэффициента k2 (см. рис. 2.76) вычислим ξ = с/а; а = (bf - tw) / 2 = (150 - 10,5) / 2 = 69,8 мм; с = а - с1 = 69,8 - 16 = 53,8 мм (для крана Q = 3,2 т, с1 = 16 мм); ξ = 53,8 / 69,8 = 0,77; k2 = 1,6.

По формуле (2.82) напряжения в нижнем поясе σх = (Mx / Wx + My / Wy + σx,loc) = (11180 / 1420 + 380 / 121 + 6,81) = 17,8 кН/см2 < Ryγc = 24 · 0,95 = 22,8 кН/см2.

По формуле (2.79) σy,loc =
k1Fk1
tf,12
  = 2,5 · 13,8

2,222 = 7 кН/см2 < Ry = 24 кН/см2, k1 = 2,5 (при ξ = 0,77); tf1 = tf +
bf - tw
4
  0,12 = 1,8
15 - 1,05
4
  0,12 = 2,22 см. Прочность балки обеспечена.

Проверка устойчивости балки. По формуле (2.81) Mx / (φbWx) + My / Wy = 11180 / (0,9 · 1420) + 380 / 121 = 11,9 кН/см2 < Ry = 24 кН/см2; φb = 0,9 (табл. 2.16). Устойчивость балки обеспечена.

Проверка жесткости балки. По формуле (2.74) f
Mxnl2
10EI
  =
5400 · 6002
10 · 2,06 · 104 · 31900
  = 0,3 см <
1
400
  l =
600
400
  = 1,5 см. Здесь Mxn = ∑ Fknyi = 22,8 (1,5 + 0,87) = 54 кН·м - момент от нормативной нагрузки одного крана; ∑ yi - сумма ординат линии влияния момента при загружении одним краном (см. рис. 2.77).

Жесткость балки также обеспечена. Несмотря на большой запас уменьшить сечение не представляется возможным, так как предыдущий номер двутавра (13 6М) будет иметь недостаточную несущую способность.

Таблица 2. 16. Значение φb для двутавров по ГОСТ 5157-53* при пролете 6 м

№ I I № 18M I № 24M I № 30M I № 36M I № 45M
φb 0,861 0,88 0,902 0,88 0,9

Литература к гл. 2

1...7. См. основную литературу.

8. Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*). - М.: ЦИТП, 1989.

9. Инструкция по проектированию путей внутрицехового подвесного транспорта. - М.: Стройиздат, 1965.

10. Мурашко Н.Н., Соболев Ю.В. Металлические конструкции производственных сельскохозяйственных зданий. - Минск: "Высшейшая школа", 1987.

195

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.