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 двух высот балки (2h). Наметив расстановку ребер, устанавливают размеры проверяемых отсеков. Устойчивость стенки проверяют на совместное действие нормальных, касательных и местных напряжений σ, τ и σм. При укреплении стенки только поперечными ребрами жесткости и при a/h0 ≤ 0,95 (а — расстояние между ребрами и h0 — расчетная высота стенки, смотрите Потеря устойчивости стенки от касательных напряжений) проверка устойчивости производится по формуле
Здесь значения нормальных и касательных напряжений σ и τ определяются так же, как в формуле (52.VI). Значения критических напряжений σ0 и τ0 принимаются по формулам (51.VI) и (47.VI). Местное напряжение σм определяется по формуле (68.VI), но коэффициент n1 принимается равным 1,1 для всех подкрановых балок.
Потеря устойчивости стенки подкрановой балки
Потеря устойчивости стенки подкрановой балки от местных
напряжений: а — схема; б — общий вид.
На фигуре показана потеря устойчивости стенки от местных напряжений. Критическое местное, напряжение определяется по формуле
где Kм = a/δ гибкость стенки между ребрами жесткости;
а — расстояние между осями поперечных ребер;
k1 — коэффициент, который зависит от высоты стенки и принимается по таблице.
Значения коэффициентов k1
| а/h0 | 0,5 | 0,8 | 1 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 0 |
| k1 | 2,02 | 3,01 | 3,61 | 4,02 | 4,56 | 5,20 | 5,92 | 6,75 |
Если a > 2h0, то при определении σм0 принимается a = 2h0. Если a/h0 > 0,95, возможны две формы выпучивания стенки подкрановой балки: одна с отношением сторон а : h0, имеющая одну полуволну по длине пластинки, и другая с отношением сторон (a/2)/h0, имеющая соответственно две полуволны.
Поэтому при a/h0 > 0,95 проверка стенки балки по формуле по (72.VI) производится дважды. При первой проверке в формулу (72.VI) подставляют критическое напряжение σ0, определяемое не по формуле (51.VI), а по формуле
где значения k2 принимаются по таблице, а остальные значения остаются теми же.
Значения коэффициентов k2
| а/h0 | 1 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 2 | 2,2 | 2,4 | 2,6 |
| k2 | 7,16 | 8,25 | 9,63 | 11,3 | 13,22 | 15,36 | 17,82 | 20,45 | 23,32 |
При второй проверке по формуле (72.VI) σ0 принимают по формуле (51.VI), а σм0 — по формуле (73.VI), но вместо размера а подставляют значение а/2 как в формулу (73.VI), так и в таблице.
При обеих проверках τ0 вычисляется по формуле (47.VI).
Возможным конструктивным мероприятием против выпучивания стенки от воздействия местных напряжений является постановка в верхней трети стенки коротких ребер, располагаемых между основными ребрами жесткости, проходящими на всю высоту стенки. Однако такое мероприятие может быть рекомендовано только для клепаных конструкций. В сварных балках постановка коротких ребер нежелательна, так как из-за несимметричных усадочных напряжений получается выгиб стенки.
Укрепление стенки клепаной подкрановой балки
Укрепление стенки клепаной подкрановой балки
короткими ребрами жесткости.
При укреплении стенки промежуточными короткими ребрами жесткости необходимо, чтобы длина этих ребер была не менее 0,3 высоты стенки и не менее 0,4 а1 где а1 — расстояние между осями коротких ребер или короткого и основного ребра. Согласно НиТУ, проверка в этом случае производится дважды:
1) по формуле (72.VI) в предположении, что σм = 0 и что короткие ребра отсутствуют;
2) по формуле
где σм принимается в т/см2.
В балках большого пролета и с большими нагрузками при гибкости стенки h0/δ > 160 (для балок из стали Ст. 3), иногда рационально ставить продольное ребро жесткости. Такое ребро, обычно располагаемое на расстоянии b1 = (0,2 / 0,25)/г от сжатой кромки отсека, делит его на две пластинки, верхнюю и нижнюю, проверяемые отдельно по формулам НиТУ 121-55.
Укрепление стенки подкрановой балки
Укрепление стенки подкрановой балки продольным ребром
жесткости и детали ребер.
Поперечные ребра жесткости должны быть приварены к верхнему поясу балки швами небольшой толщины (7 — 8 мм).
Приварка ребер к нижнему поясу поперечными швами также должна производиться швами минимальной толщины, так как от усадки поперечных швов развиваются внутренние растягивающие напряжения (смотрите раздел Сварные соединения), которые в данном случае суммируются с растягивающими напряжениями от внешней нагрузки (известен случай аварии моста в Бельгии, где пренебрегли указанным обстоятельством).
Чтобы избежать этого, можно осуществлять приварку ребер жесткости к нижнему поясу при помощи коротких планок, привариваемых к поясу только продольными швами. Вместо таких планок могут быть применены уголковые коротыши.
Для мощных подкрановых балок цехов с тяжелым режимом работы НиТУ рекомендуют применять ребра жесткости из уголков, приваренных к стенке по перу. Это позволяет приварить уголок к нижнему поясу только продольным швом, который дает незначительную усадку (не накладывая поперечного шва). Желательно, чтобы расстояние от полки уголка до кромки пояса было не меньше 30 — 40 мм.
Размеры основных поперечных ребер жесткости назначаются как в обычных балках, т. е.
ширина ребра bр ≥ h/30 + 40 мм;
толщина ребра δр ≥ 1/15 bр.
Расчет и конструирование опорных ребер подкрановых балок, производят так же, как обычных балок (несущих статическую нагрузку).
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов