Расчет подкрановых балок

Расчет подкрановых балок во многом аналогичен расчету обычных балок. Однако подвижная нагрузка, вызывающая большие местные нап­ряжения под катками крана, воздействие не только вертикальных, но и горизонтальных боковых сил, динамичность нагрузки и многократность ее приложения приводят к тому, что расчет подкрановых балок имеет особенности.

Общие положения по расчету балок рассмотрены в гл. 5 [1]. Ниже по­казаны особенности расчета подкрановых балок, связанные со специфи­кой их работы.

Расчетные усилия (наибольшие изгибающие моменты и поперечные силы) в подкрановых балках находят от нагрузки двух сближенных кра­нов наибольшей грузоподъемности. Так как нагрузка подвижная, то сна­чала нужно найти такое положение ее, при котором расчетные усилия в балки будут наибольшими. Наибольший изгибающий момент в разрез­ной балке от заданной системы сил возникает, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равно удалены от середшш пролета балки (рис. 2.65, а); при этом наибольший изгибаю­щий момент Мщах будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки (правило Винклера).

Поскольку сечение с наибольшим моментом расположено близко к середине пролета балки, значение можно определить, пользуясь ли­нией влияния момента в середине пролета. Погрешность не превышает 1...2 %.

Наибольшая поперечная сила g_max в разрезной балке будет при таком положении нагрузки, когда одна из сил находится непосредственно у опоры, а остальные расположены как можно ближе к этой же опоре (рис. 2.65,6).

В неразрезных балках наибольшие усилия определяют загружением линий влияния, построенных для опорных и промежуточных сечений.

Расчетные значения изгибающего момента и поперечной силы от вер­тикальной нагрузки определяют по формулам:

Расчетный изгибающий момент М_у и поперечную силу Q_y от горизон­тальной поперечной нагрузки находят при том же положении кранов

При расчете балок условно принимают, что вертикальная нагрузка воспринимается только сечением подкрановой балки (без учета тормоз­ной конструкции), а горизонтальная — только тормозной балкой, в сос­тав которой входят верхний пояс подкрановой балки, тормозной лист и окаймляющий его элемент. Таким образом, верхний пояс балки работает как на вегугикальную, так и на горизонтальную нагрузку, и максимальные напряжения вточке А (рис. 2.66) можно определить по, формуле:

соответственно в нижнем поясе

Оптимальную высоту балки и толщину стенки устанавливаем анало­гично изложенному в гл. 5 [1].

При определении минимальной высоты необходимо учесть, что жесткость подкрановых балок проверяют на нагрузку от одного крана, поэтому предварительно (по линии влияния или по правилу Винклера) находят максимальный момент от загруженйя балки одним краном М_ш при коэффициенте гамма ф= 1,0.

Из условия полного использования материала балки при загружении расчетной нагрузкой h_nun определяют по формуле:

Окончательно высоту балки принимают с учетом ширины листов (с припуском для строжки кромок) или в целях унификации конструкций— кратно 100 мм. Определив требуемую площадь полки, назначают ее раз­меры из условий местной устойчивости при упругой работе и возможнос­ти размещения рельса с креплениями.

После компоновки проводят все проверки принятого сечения.

Действующая на балку сосредоточенная нагрузка от колеса крда распределяется рельсом и поясом на некоторый участок стенки, и в ней возникают местные нормальные напряжения . (рис. 2.67). Действительную эпюру распределения этих напряжений (пунктирная линия) можно заменить равновеликой (сплошная линия) из условия равенства их максимальных значений. Прочность стенки на действие максимальных местных напряжений проверяют по формуле:

Как отмечалось в п. 2.6.3, внецентренное расположение рельса на балке, а также воз­действие горизонтальной поперечной силы, приложенной к. головке рельса (рис: 2.68),

приводит к возникновению местного крутящего момента M_t , приложенно­го к верхнему поясу балки и вызывающего дополнительные напряжения от изгиба в стенке

Проверку прогиба подкрановых балок производят по правилам строи­тельной механики или приближенным способом. С достаточной точнос­тью прогиб разрезных подкрановых балок может быть определен по фор­муле:

Общая устойчивость подкрановых балок. Подкрановые балки рабо­тают на изгиб в двух плоскостях, при этом горизонтальная нагрузка при­ложена в уровне верхнего пояса. Согласно рекомендациям П. 5.25 [8], проверку устойчивости таких балок можно выполнить по формуле