Стальной каркас одноэтажного промышленного здания (стр. 2 из 9)

Плечо равнодействующей силы:

Рис. 8. Расчетная схема загружения подкрановой балки

Установка будет расчетной, если ближайшее к равнодействующей колесо будет являться критическим грузом:

где a, b – расстояние от опор до критического груза;

F_cr – проверяемый критический груз;

R_a = 364,18 кН + 399,71 кН = 763,89 кН – равнодействующая всех грузов, расположенных слева от критического;

R_b = 2·399,71 кН = 799,42 кН – равнодействующая всех грузов, расположенных справа от критического.

Условие выполняется, следовательно, принятая схема загружения является расчетной.

Определяем ординату линии влияния изгибающего момента для сечения под критическим грузом:

Далее строим линию влияния изгибающих моментов, и остальные ординаты получаем графически.

Рис. 9. Линия влияния изгибающего момента

Расчетный изгибающий момент от вертикальной нагрузки:

Расчетный изгибающий момент от горизонтальной нагрузки:

Здесь

– расчетное горизонтальное давление колес крана;

Нормативное горизонтальное давление колес крана:

где Q = 1000 кН – грузоподъемность крана;

G_Т = 410 кН – вес тележки крана;

n₀ = 4 – число колес крана по одну сторону;

f = 0,05 (для кранов с гибким подвесом) – коэффициент трения.

Расчетное горизонтальное давление колес крана:

Наибольшая поперечная сила Q_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. 10. Линия влияния поперечной перерезывающей силы

Максимальная поперечная перерезывающая сила от вертикальных нагрузок:

где a = 1,05 (для балки l = 12 м) – коэффициент, учитывающий вес подкрановой балки и полезную нагрузку от тормозной балки.

3.2 Подбор сечения подкрановых конструкций

Вначале подберем сечение подкрановой балки. Требуемый момент сопротивления сечения подкрановой балки:

где b – коэффициент, учитывающий изгиб конструкции в 2-х плоскостях;

γ_с = 1 – коэффициент условий работы конструкции;

R_y= 30 кН/см² – для стали С345, для листового широкополосного универсального проката толщиной 20¸40 мм.

где

– предварительная высота подкрановой балки;

h_T = 1250 мм – ширина тормозной конструкции, предварительно принимается равной ширине нижней части колонны h_н.

Минимальная высота подкрановой балки:

Е= 2,06·10⁵ МПа – модуль упругости прокатной стали;

l = 12 м – длина подкрановой балки;

(для кранов группы режима 3К) – предельный относительный прогиб подкрановой балки;

М_n – нормативный изгибающий момент от загружения балки одним краном. Определяем М_nаналогично М_х:

Рис. 11. Расчетная схема загружения подкрановой балки нормативной вертикальной нагрузкой

Определяем ординату линии влияния изгибающего момента для сечения под критическим грузом:

Далее строим линию влияния изгибающих моментов, и остальные ординаты получаем графически.

Минимальная высота подкрановой балки:

Оптимальная высота подкрановой балки:

где l_w = 120 – гибкость стенки (принята предварительно).

Þ принимаем высоту подкрановой балки h = 130 см, что больше h_min= 95,63 см.

Определяем толщину стенки подкрановой балки из 2-х условий:

1) Условие на срез:

где R_s = 0,58R_y = 0,58·30 кН/см² = 17,4 кН/см²;

h_w= h – 2t_f =130 см - 2.2 см = 126 см – высота стенки подкрановой балки;

t_f = 2 см – толщина поясов подкрановой балки (принята предварительно).

2) Условие местной устойчивости без продольных ребер:

Принимаем толщину стенки подкрановой балки t_w=1 cм.

Требуемый момент инерции подкрановой балки:

Проектируем пояса подкрановой балки.

Требуемый момент инерции двух поясов подкрановой балки:

Требуемая площадь пояса подкрановой балки:

h_f = 130cм - 2 см = 128cм.

Принимаем толщину пояса подкрановой балки t_f = 2 см.

Тогда, требуемая ширина пояса подкрановой балки:

Принимаем ширину поясов подкрановой балки b_f = 40 см.

Проверка условия местной устойчивости сжатого пояса:

Условие выполняется.

Производим компоновку всего сечения подкрановой конструкции с учетом тормозной балки и определяем положение центра тяжести подкрановой конструкции.

Принимаем тормозную балку из швеллера №30 и рифленого листа толщиной t_рл= 8 мм.

Ширина рифленого листа:

В нормах принято, что вертикальные нагрузки воспринимает только подкрановая балка, поэтому ось Х будет проходить через центр тяжести подкрановой балки. Если подкрановая балка симметричная, то ось Х проходит посередине. Горизонтальные нагрузки воспринимает только тормозная балка, которая состоит из трех элементов: верхнего пояса, рифленого листа и поддерживающего швеллера. Ось У будет проходить через центр тяжести тормозной балки.

Находим центр тяжести подкрановой конструкции:

Рис. 12. Компоновка поперечного сечения подкрановой конструкции

Определим геометрические характеристики скомпонованного сечения. Относительно оси Х определяем только характеристики подкрановой балки.

Относительно оси Y определяем характеристики тормозной балки:

3.3 Проверка прочности и жесткости подкрановых конструкций