Реферат: Расчет подкрановой балки
Грузоподъемность крана
Пролет здания
Размеры крана (мм)
Давление колеса крана (кН)
Вес крана с тележ-
Кой (кН)
Масса
тележки
(кН)
Тип кранового рельса
Q
L
hk
B1
B2
K
F1
F2
30
24
2750
300
6300
5100
260
343
85
КР-70
160
24
4800
500
10500
1500
310/330
1750
650
КР-120
/>
/>
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
/>, />
/>
--PAGE_BREAK--/>
/>
/>
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
/>
/>
/>
№
Варианта
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Масса
ПБ
Кг/м
/>
/>
1
2230
10
20
2,0
109,53
223
0,49
3696550
3698504,28
442,1
416,46
/>
/>
2
1950
12
24
2,0
154,8
215
0,72
3757514,7
524,6
494,18
/>
/>
3
1760
12
27
2,2
197,37
211,2
0,93
3696553,8
605,9
570,76
/>
/>
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:
/>
продолжение--PAGE_BREAK--
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 /> — для неприваренных рельсов
При />и />по табл.24 СНиП II-23-81 находим предельное значение />для балок симметричного сечения: />, что меньше />. Критические напряжения вычисляем по формуле
/>
где /> — по таб.25 СНиП при
/>; />
/>
где />
критическое давление от местного давления колес крана по формуле:
/>
где /> — по табл.23 СНиП при />и />
/>
Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:
/>
/>
Устойчивость стенки в опорном отсеке балки обеспечена.
Проверяем устойчивость стенки балки в среднем отсеке, середина которого расположена на расстоянии />от опоры. Нагрузку от колеса крана располагаем посередине длины расчетного отсека.
Вычисляем опорные реакции
/>, />
В сечении 3-3 будет
/>,
/>
в середине отсека при />
/>
сечение 4-4
/>
/>
Среднее значение поперечной силы в расчетном отсеке, с учетом коэффициента />на массу тормозной балки
/>
Среднее значение момента в расчетном отсеке, с учетом коэффициента />на массу тормозной балки
/>
Определяем напряжения в стенке среднего отсека:
нормальные
/>
касательное
/>
местные напряжения под колесом мостового клана
/>
Определяем критические напряжения для стенки опорного отсека при отношении
/>
/>
коэффициент защемления стенки
/>
где /> — для неприваренных рельсов
При />и />по табл.24 СНиП II-23-81 находим предельное значение />для балок симметричного сечения: />, что меньше />.
Критические напряжения вычисляем по формуле
/>
где /> — по таб.21 СНиП при />; />
/>
как для опорного сечения
где />
критическое давление от местного давления колес крана при />по формуле:
/>
где /> — по табл.23 СНиП при />и />
/>
Проверяем устойчивость стенки балки по формуле:
/>
/>
Расчет сварных соединений стенки с поясами.
Верхние поясные швы подкрановых балок из условия равнопрочности с основным металлом рекомендуется выполнять с проваркой на всю толщину стенки, и тогда их расчет не требуется. Толщину поясных швов в общем случае обычно вначале назначают по конструктивным требованиям и проверяют их прочность по условию:
/>
Принимаем />проверяем условие
/>
Условие прочности швов соблюдается.
Расчет опорного ребра.
Опорное ребро балки опирается на колонну строганным торцом. Из конструктивных соображении принимаем сечение опорного ребра 260х14 мм. Площадь смятия ребра />
/>
Проверяем напряжение смятия в опорном ребре:
/>
Проверяем условную опорную стойку на устойчивость. Для этого предварительно определяем:
расчетную площадь сечения
/>
момент и радиус инерции сечения условной стойки
/>
/>
гибкость стойки
/>
Проверяем устойчивость опорной стойки
/>
Проверяем прочность сварных швов прикрепления торцевого ребра к стене — сварка ручная,/>расчетная длина шва:
/>
/>
Прочность крепления торцевого ребра обеспечена.