Подкрановые балки

Конструкция подкрановых балок и их нагрузки

Подкрановые балки представляют собой конструкции, по которым передвигаются мостовые подъемные краны, обслуживающие производственные помещения. Опорами подкрановых балок обычно служат колонны. Мостовые краны передвигаются по рельсам, уложенным на верхний пояс балки.

Подкрановые балки могут быть сплошными и решетчатыми (подкрановые фермы); наиболее распространенными являются сплошные балки.

Главными особенностями работы подкрановых балок являются:

  1. восприятие подвижной вертикальной нагрузки от крана, оказывающей динамическое воздействие на балку;
  2. воздействие сравнительно больших сосредоточенных давлений от колес крана, передающихся через поясные соединения (сварные швы или заклепки) на стенку балки и вызывающее ее смятие;
  3. наличие поперечных тормозных сил, вызывающих изгиб верхнего пояса в горизонтальной плоскости.

Мостовой кран состоит из двух главных балок (ферм), по которым передвигается грузовая подъемная тележка. Груз на крюке чаще всего (кроме специальных случаев) подвешивается на гибких тросах, которые во время подъема наматываются на вращающийся барабан лебедки крана. Максимальная величина груза, которую может поднять кран, характеризует грузоподъемность крана Q. Этот груз, а также собственный вес крана и тележки передаются на подкрановые балки через ходовые колеса крана.


Схема мостового крана

Схема мостового крана


В зависимости от местоположения грузовой тележки давление колес крана может иметь максимальное и минимальное значение. Максимальные значения давления колес крана, равно как и взаимное расположение колес, указаны в стандартах на краны. При этом в ГОСТ на краны указаны нормативные (эксплуатационные) значения давлений колес крана на подкрановые балки.

Для получения расчетных давлений нормативные нагрузки должны быть умножены на коэффициент перегрузки, который для кранов принимается равным n = 1,3. Кроме того, вследствие возможных резких изменений в скоростях подъема груза, неровностей пути крана и других причин крановая нагрузка умножается на динамический коэффициент, равный 1,1. Таким образом, расчетная нагрузка от давления колеса крана будет равна

Формула (63.VI)

По характеру работы различают краны легкого, среднего и тяжелого режимов. К кранам легкого режима работы относятся краны, которые работают нерегулярно и работа которых часто ограничивается монтажем оборудования.

Тяжелый режим работы кранов характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ) — не менее 40% — и использованием крана в течение суток не менее чем на 67% времени. Все остальные краны относятся к среднему режиму работы (например, большинство кранов машиностроительных заводов).

В зависимости от режима работы давление колес кранов Pмакс различно.

Поперечные горизонтальные тормозные силы возникают вследствие того, что нагруженная грузовая тележка, двигаясь по балкам крана, перед остановкой тормозит. В результате на крановый мост передается поперечная тормозная сила T0, определяемая по формуле

Формула (64.VI)

где Q — грузоподъемность крана в т;

g — вес тележки в т, принимаемый по стандартам на краны; при отсутствии данных допускается считать g = 0,3 Q;

1/10 — коэффициент трения;

2/4 — дробь, где в числителе указано число тормозных колес,

в знаменателе — общее число колес тележки (поскольку сила трения возникает только под теми колесами тележки, на которых поставлены тормоза).

Тормозная сила Т0 передается на одну подкрановую балку и распределяется поровну между ходовыми колесами крана. Расчетные тормозные силы, так же как и вертикальные силы давления колес, получаются умножением их на коэффициент перегрузки n = 1,3.

В зданиях с тяжелым режимом работы горизонтальные тормозные силы увеличиваются умножением на коэффициента, учитывающий возможные перекосы, удары и другие случайные воздействия, передающиеся на верхний пояс балки.

Значение коэффициентов а для определения боковых сил от крановых мостов

Тип кранов Значение коэффициентов а для расчета
верхнего пояса подкрановых балок и тормозных ферм креплений тормозных ферм к подкрановым балкам и колоннам
Краны с гибким подвесом (на тросах), грузоподъемность в т:
5 — 10 2,5 5
15 — 20 2 4
30 — 125 1,5 3
175 — 225 1,3 2,6
300 — 350 1,1 2,2
Краны с жестким подвесом 1,5 3

«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов

Типы крепления крановых рельсов

В качестве крановых рельсов применяются: обыкновенные железнодорожные рельсы, прямоугольные бруски или рельсы специального профиля КР (крановый рельс) по ГОСТ 4121-48. Выбор типа рельса и его крепления зависит от грузоподъемности, режима работы и от типа ходовых колес крана (цилиндрические или конические). Конические ходовые колеса, которые могут применяться для кранов грузоподъемностью до 50 т, требуют рельсов с…

Горизонтальные тормозные балки

Тормозные балки большей частью выполняются из рифленой стали толщиной 6 — 10 мм, с одним поясом, выполненным из швеллера или уголка. Вторым поясом является верхний пояс подкрановой балки. При пролете балки 12 м и более наружный пояс тормозной балки обычно подвешивают к вышележащим конструкциям; не рекомендуется в этом случае поддерживать его подкосом, присоединенным к нижнему…

Решетчатые подкрановые балки

При пролетах 18 м и более и при грузопоъемности кранов Q ≤ 10/20 т рациональны решетчатые подкрановые балки. Верхний пояс таких ферм принимается из жесткого профиля (двутавра), работающего не только на сжатие в составе фермы, но также и на местный изгиб от давления колеса крана Р. Местный изгиб может определяться по формуле где d —…

Проверка местной устойчивости стенки

Проверку местной устойчивости стенки подкрановых балок необходимо производить так же, как и для обычных балок (Пример 9) в том случае, если гибкость стенки балки, выполненной из стали Ст. 3, h0/δ > 80 (для стали НЛ2 больше 65). Для обеспечения устойчивости стенки в первую очередь устанавливаются основные поперечные ребра жесткости, расстояние между которыми не должно превышать…

Сплошные подкрановые балки

Типы сечений Подкрановые балки пролетом до 6 м при небольшой грузоподъемности кранов (до 3 — 5 т) включительно проектируются обычно из прокатного двутавра, усиленного листом или уголками. Балки пролетом 6 м, при кранах легкого и среднего режима, грузоподъемностью от 5 до 30 г, как правило, делают составными, сплошного несимметричного сечения с развитым верхним поясом для…

Особенности расчета сплошных подкрановых балок

Определение расчетных усилий. Расчет сплошных подкрановых балок производится в основном так же, как и сплошных балок, несущих статическую нагрузку, но с учетом ряда особенностей. Определение расчетных моментов и поперечных сил от крановой нагрузки может производиться либо по линиям влияния от установки двух спаренных кранов (за исключением кранов легкого режима, когда в расчет может вводиться один…

Дополнительные проверки

Подобрав и проверив сечение подкрановой балки на прочность, необходимо произвести следующие расчеты: проверку прогиба балки; проверку прочности стенки при местном смятии от давления колес крана; расчет поясных швов или заклепок, соединяющих пояса балки со стенкой; проверку местной устойчивости стенки балки в соответствии с намеченной расстановкой ребер жесткости. Прогиб балки может быть определен по формуле где…