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 Мн — момент от вертикальных нормативных нагрузок (без учета коэффициента перегрузки и динамического коэффициента).
Распределение сосредоточенного давления
Распределение сосредоточенного давления на стенку и поясные соединения.
Этот прогиб не должен превосходить допускаемого. При наличии подвижной сосредоточенной нагрузки, передающей давление на стенку через верхний пояс в местах, не укрепленных ребрами жесткости, стенка подвергается местному давлению.
Напряжение в стенке σм от местного давления при проверке на прочность не должно превышать расчетного сопротивления, умноженного на коэффициент условий работы:
Здесь Р — величина расчетной сосредоточенной нагрузки (для подкрановых балок без учета динамического коэффициента, но с учетом коэффициента перегрузки);
n1 — коэффициент, принимаемый для подкрановых балок в зданиях с тяжелым режимом работы равным 1,5; для прочих подкрановых балок 1,1;
δ — толщина стенки;
z — условная длина распределения давления сосредоточенного груза, определяемая по формуле
где с — коэффициент, принимаемый для сварных балок равным 3,25, а для клепаных 3,75;
Jп — сумма моментов инерции пояса балки и кранового рельса относительно собственных осей; при приварке рельса к поясу швами, обеспечивающими совместную работу рельса и балки, Jп — общий момент инерции рельса и пояса.
Напряжение от местного давления σм должно учитываться при назначении толщины стенки подкрановой балки.
Поясные швы или заклепки, соединяющие верхний пояс подкрановой балки со стенкой, рассчитываются на действие не только горизонтально направленных касательных напряжений от изгиба, но также и местных вертикально направленных напряжений (смотрите формулу (68.VI)) от сосредоточенного давления колеса. При этом предполагается, что в сварных балках сосредоточенный груз Р воспринимается швами на участке длиной, определяемой по формуле (69.VI).
Равнодействующая касательных и местных напряжений, условно определяемая геометрическим сложением их, не должна превышать расчетного сопротивления срезу угловых сварных швов, умноженного на коэффициент условий работы:
Откуда
Значение коэффициента n1 смотрите выше.
В подкрановых балках цехов с тяжелым режимом работы швы, прикрепляющие верхний пояс к стенке, должны выполняться с проваром на всю толщину стенки. Для обеспечения такого провара кромку стенки балки при толщине ее 10 мм и более обрабатывают по К-образной форме; при автоматической сварке такую обработку кромки производят при толщине 14 мм и более.
При сварке с проваром на всю толщину стенки НиТУ разрешают считать шов равнопрочным со стенкой. При этом также нет необходимости в проверке на выносливость ни основного материала, ни поясных швов.
Верхний поясной шов
Верхний поясной шов подкрановой балки с проваром на всю толщину стенки.
В клепаных подкрановых балках при действии на пояс сосредоточенного груза предполагается, что этот груз распределяется равномерно между заклепками, расположенными на участке длиной z, определяемой по формуле (69.VI).
Шаг поясных заклепок в этом случае определится по формуле
где α = 0,4 в случае, если верхняя кромка стенки пристрогана к горизонтальному листу;
α = 1 в случае отсутствия пристрожки стенки;
[N]закл — максимальное расчетное усилие по смятию или двойному срезу, допустимое на одну заклепку.
Поясные соединения нижнего пояса подкрановых балок рассчитываются на действие только касательных напряжений (по аналогии с обычными балками).
«Проектирование стальных конструкций»,
К.К.Муханов