Расчет подкрановой балки (~1)

Посмотреть архив целиком

1.Выбор стали и расчетных сопротивлений

для основного и наплавного металла.




По табл.50 СниП 11-23-81* [3] для группы конструкций 1 и климатического района 114 принимаем сталь обыкновенного качества С255 по ГОСТ 27772-88.

По табл.51 норм [3] для стали С255 при толщине листового широкополосного проката стенки балки от 10 до 20 мм назначаем предел текучести Ryn = 245 МПа, временное сопротив­ление R un = 370 МПа и расчетное сопротивление по пределу текучести Ry = 240 МПа. Аналогичные прочностные показатели для стали поясов балки с толщиной проката от 20 до 40 мм будут : Ryn = 235 МПа, Run = 370 МПа, Ry = 230 МПа.

По табл.1 СНиП [3] вычисляем для стенки расчетное сопротивление стали на сдвиг (срез) : Rs = 138.6 МПа ,


где m=1.025 – коэффициент надежности по материалу в соответствии с п.3.2.

норм [3].


По табл. 4* и 55 СНиП [3] для автоматической сварки под флюсом, группы конструкций 1, климатического района 114 , стали С255 принимаем сварочную проволку Св-08АГ по ГОСТ 2246-70*.

По табл. 56 норм [3] для выбранного сварочного материала назначаем расчетное сопротивление углового шва по металлу шва Rwf = 200 МПа.

По табл.3 [3] вычисляем расчетное сопротивление по границе сплавления :

Rwz = 0.45*Run = 0.45*370 = 166.5 МПа.

Устанавливаем критерий расчетных сопротивлений угловых швов по п .11.2* СНиП-23-81* при Ryn < 285 МПа для автоматической сварки :

Rwz < Rwf Rwz*,


Rwz = 166.6 МПа < Rwf = 200 МПа > 166.5*= 174 МПа.

Здесь z = 1.15 и f = 1.1 – коэффициенты проплавления шва по табл. 34* [3].

Невыполнение неравенства означает, что дальнейший расчет следует вести по металлу границы сплавления.






2.Подсчет нагрузок на балку.



Вертикальное давление колеса крана :

F = Fn * f * kd * * n = 85*1.1*1.1*0.95*0.95 = 92.82 кН.

Здесь – Fn = 85 кН нормативная сила вертикального давления колеса

крана на рельс, принятые для стандартных кранов по

ГОСТ6711–81 ;

– f = 1.1 – коэффициент надежности по нагрузке согласно п.4.8 СНиП 2.01.07 – 85 [1]

kd1 = 1.1 – коэффициент динамичности для группы режима работы крана

–  = 0.95 – коэффициент сочетаний нагрузок по п.4.17 [1] для группы

режима крана 7К .

– f = 0.95 – коэффициент надежности по назначению для зданий 11 класса

ответственноси


Нормативное значение горизонтальной нагрузки, направленное поперек кранового пути, на каждое ходовое колесо крана, вызываемое перекосами мостового крана и принимаемое при расчете подкрановых балок с группой режима работы 7К составит :

Tn = 0.1*Fn = 0.1*85 = 8.5 кН.

Горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения тележки :

T=Tn *f *kd2 * n = 8.5*1.1*1.1*0.95*0.95 = 9.28 кН,

где kd2 = 1.1коэффициент динамичности по п.4.9. норм [1].







3.Определение максимальных усилий .



Согласно теореме Винклера, наибольший изгибающий момент от системы подвижных грузов Мmax возникает в том случае, когда середина балки делит пополам расстояние между равнодействующими всех грузов Rf и ближайшим критическом грузом Rcr [8].

При схеме загружения положение равнодействующих четырех сил Rf = 4F относительно оси левого крайнего груза z будет :

М1 = 0 ;

z = =

= K + d = 3.7 + 0.5 = 4.2 м

Расстояние между критическим грузом и равнодействующей c = z – Вc = – 0.5 м

Знак минус означает, что критический груз находится правее равнодействующей.

Расстояние от критического груза до опор

а = 6.25 м


b = l – a = 12 – 6.25 = 5.75 м


Проверяем критерий правильности установки кранов :


>




<


Условие выполняется, следовательно, установка кранов является расчетной.

Здесь Ra и Rb – равнодействующие грузов соответственно слева и справа от критического.

Критический груз Fcr и равнодействующая Rf находятся на равных расстояниях от середины пролета балки 0.5с = 0.25 м .




4.Определяем максимальные расчетные усилия.




Расчетные усилия в подкрановой балке определяем с помощью построения эпюр М и Q.

Опорные реакции в балке при загрузке двумя кранами составят :

Мв = 0 : Va*L – F*(L – L1) – F*(L – L2) – F*(L – L3) – F*(L – L4) = 0


Va = =


= 193.38 кН


Vв = Rf – Va = 4*92.82 – 193.38 = 177.9 кН


Максимальный момент от вертикальной нагрузки в сечении под критическим грузом, ближайшим к середине балки :

Mmax = M3 = Va*L3 – F*(L3 – L1) – F*(L3 – L2 ) =

= 193.38*6.25 – 92.82(6.25 – 1.55) – 92,82(6.25 – 5.25) =

= 679.551 кН*м.

Расчетный изгибающий момент с учетом собственного веса подкрановой конструкции и возможной временной нагрузки на тормозной площадке

Mf = Mx = *Mmax = 1.05*679.551 = 713.53 кН*м,

где =1.05 – коэффициент учета собственого веса для балки пролетом 12 м.

Соответствующая ему расчетная поперечная сила

Qc = (Va – 3F) = 1.05*( 193.38 – 3*92.82 ) = – 89.33 кН.

Наибольший изгибающий момент от расчетных горизонтальных сил, вызванных перекосами моста крана :

Mt = My = Mmax = 679.55*0.1 = 67.96 кН*м.

Максимальная поперечная сила на опоре при расположении системы из двух кранов = наибольшей опорной реакции :

Mb = 0 : Va*L – F*L – F*(L – L’1) – F*(L – L’2) – F*(L – L’3) = 0


Qmax = Va = =

= 241.33 кН.


Расчетные значения поперечной силы от вертикальной нагрузки :

Qf = Qmax = 1.05*241.33 = 253.4 кН.


Максимальный нормативный момент в балке от загружения её одним краном, установленным на max M :

Опорные реакции :

Mа = 0 : Vb = 117.76 кН

y = 0 : Va = 2*Fn*n – Vb = 2*85*0.95 – 117.76 = 43.74 кН.


Нормативный момент Mn = M2 = Va*L1 = 43.74*6.25 = 273.38 кН.

Максимальный нормативный момент с учетом собственного веса балки

Mf,n = Mn = 1.05*273.38 = 287 кН.






5.Компановка и предварительный подбор сечений элементов составной балки.




Проектируем составную балку с более развитым верхним поясом.

Исходная высота подкрановой балки h = = 0.1* 1200 = 120 cм = 1.2 м.

Коэффициент, учитывающий влияние горизонтальных поперечных нагрузок на напряжения в верхнем поясе подкрановой балки определяется по следующей формуле :

= 1+2 = 1+ 2 = 1.15

h1 = b0+1 = 500+1000 = 1500 мм = 1.5 м

где b0 = 500 мм – привязка оси колонны ;

= 1000 мм – параметр для кранов группы 7К

Минимальная высота балки из условия жесткости при предельном относительном прогибе ( для кранов 7К) :

hmin = 48.9 см

Предварительная толщина стенки

tw = мм

принимаем с учетом стандартных толщин проката tw = 10 мм.

Требуемый момент сопротивления балки

WX.R = 3907 см3


Высота балки с оптимальным распределением материала по несимметричному сечению при =1.15

hopt = = = 79.2 см > hmin = 48.9 см ,

где =1.1 – 1.5 – коэффициент ассиметрии.


Оптимальная высота балки из условия гибкости стенки

hopt = = = 90.9 см ,

где 100 – 140 при L = 12 м w = 120.

Мимнальная толщина стенки балки из условия предельного прогиба

twf = 0.41 см.


Минимальная толщина стенки при проверке её по прочности от местного давления колеса крана :

tw, loc = = = 0.06 см ,

где – F1 = f*Fn = 1.1*85 кН – расчетная сосредоточенная нагрузка ;

– f1 = 1.3 – коэффициент надежности для кранов группы 7К, согласно п 4.8.[1];

IR =1082 см4 момент инерции кранового рельса типа КР – 70 .


Требуемая толщина стенки из условия прочности на срез без учета работы поясов :

tw,s