Расчет подкрановой балки

Определение нагрузок.

Вертикальное давление на кран.

для крана грузоподъемностью 30т.

для крана грузоподъемностью 50т.

где =1,2 - коэффициент динамичности (для 6К), =1.1 - коэффициент надежности по назначению, =0.95 - коэффициент надежности по нагрузке, =0.9 - коэффициент сочетания (для 6К), - максимальное нормативное вертикальное давление колес крана, для кранов с грузоподъемностью 30т и 160т.

Горизонтальное боковое давление колеса крана от поперечного торможения тележки.

Определение расчетных усилий.

Для определения изгибающих моментов и поперечных сил необходимо определить наивыгоднейшее положение кранов. Определяем положение равнодействующей сил F1,F2,F3,F4 по отношению к колесу крана. Для этого сначала найдем расстояние от т. О до R. Расположим кран следующим образом:

тогда

Тогда расстояние от R до ближайшего колеса крана будет равно:

По правилу Винклера, чтобы определить максимальный изгибающий момент, необходимо расположить краны так, чтобы середина балки находилась между колесом крана и равнодействующей R.

Передвигаем краны соответствующим образом и определяем Mmax

Рис. Эпюра изгибающих моментов [кН·м]

Рис. Эпюра поперечных сил [кН]

Определяем опорные реакции.

Наибольший изгибающий момент от вертикальных усилий в сечении балки под колесом, ближайшим к середине балки.

Расчет момента с учетом собственного веса тормозной балки: - для 15м

Расчетный изгибающий момент от горизонтальных усилий:

Определим наибольшее значение величины поперечной силы, устанавливаем краны в положение показанном на рис.3.

,

Расчет поперечной силы с учетом собственного веса тормозной балки:

Наибольшая горизонтальная поперечная сила:

Подбор сечения балки.

I Вариант. "Производственная версия"

Определим hb из условий жесткости при относительном прогибе

-показатель жесткости

,

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Условие не выполнено. Следовательно, увеличиваем толщину полки.

условие выполняется.

Момент инерции относительно оси х-х:

II Вариант. "По минимальной массе"

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Не проходим

Увеличиваем толщину полки

,

Условие выполнено.

III Вариант. "Версия по Муханову"

Определяем оптимальную высоту балки.

,

Проверка местной устойчивости полки и стенки двутавра.

Условие не выполнено. Следовательно, увеличиваем толщину полки.

Условие не выполнено.

,

Условие не выполнено.

,

,

Условие выполнено

Как основной выбираем первый вариант. Проверка прочности балки. Определяем геометрические характеристики балки.

Момент инерции относительно х-х.

Момент сопротивления симметричного сечения

Статический момент полусечения

Определяем геометрические характеристики тормозной балки, включающий верхний пояс балки, рифленый лист и поддерживающий швеллер №16:

Расстояние от оси подкрановой балки до центра тяжести сечения y-y

Момент инерции сечения брутто (имеющие в верхнем поясе отверстия для крепления рельса можно не учитывать ввиду незначительного их влияния на прочность сплошных сварных балок)

Момент сопротивления крайнего волока на верхнем поясе подкрановой балки

Проверку нормальных напряжений в верхнем поясе проводят по формуле:

Условие выполнено.

Проверяем опорное сечение балки на прочность при действующих касательных напряжений по формуле:

с учетом работы поясов

тоже без учета работы поясов

Проверка местной устойчивости стенки балки.

Определяем условную гибкость стенки балки

Следовательно, необходима проверка стенки на устойчивость. Так как λw=5.01>2.2 следовательно требуется установка поперечных ребер жесткости. Назначим расстояние между ребрами жесткости 2500 м, что меньше.

Определяем сечение ребер жесткости по конструктивным требованиям норм:

принимаем br=35 мм. толщина ребра

принимаем толщину ребра

Для проверки местной устойчивости стенки балки выделяем два расчетных отсека - первый у опоры, где наибольшие касательные напряжения, и второй в середине балки, где наибольшие нормальные напряжения. Так как длина отсека a=2.5м превышает его высоту,то напряжения проверяем в сечениях, расположенных на расстоянии от края отсека; длину расчетного отсека принимаем . Вычисляем x1 и x2

Проверяем местную устойчивость стенки балки первого отсека

Располагаем катки в соответствии с рисунком.

Определяем опорную реакцию

Среднее значение изгибающего момента и поперечной силы на расстоянии от опоры (с учетом коэффициента на массу тормозной балки) составляют: сечение 1-1

в середине отсека при

сечение 2-2

средние значение момента и поперечной силы в расчетном отсеке

Определяем напряжение в стенке опорного отсека при

нормальные (в уровне верхней кромки стенки)

где

касательные напряжения

местные напряжения под колесом мостового клана

где - при проверке устойчивости стенки

-

сумма моментов инерции верхнего пояса и кранового рельса КР - 120 .

Определяем критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении

,

коэффициент защемления стенки

где