13.4. Особливості розрахунку суцільних підкранових балок

Розрахунок підкранових балок багато в чому аналогічний розрахунку звичайних складених балок. Нижче розглянемо лише ті особливості розрахунку підкранових балок, які пов’язані зі специфікою їх роботи.

13.4.1. Розрахункові зусилля

Зусилля визначаються від двох зближених кранів. Оскільки навантаження рухоме, то необхідно знайти таке положення кранів на підкранових балках, при якому розрахункові зусилля в балці будуть найбільшими.

Максимальний згинаючий момент від вертикального навантаження M_max в розрізній балці визначається за правилом Вінклера, тобто при такому положенні кранів, коли середина відстані між рівнодіючою R всіх сил, розміщених на балці, і критичною силою F_cr (найближчою до рівнодіючої) ділить балку порівну. При цьому M_max знаходиться під критичною силою (рис.13.13).

Рис. 13.13. Визначення максимального згинаючого моменту M_max від вертикального навантаження в розрізній балці за правилом Вінклера

M_max визначається за рахунок побудови епюри моментів, або за лінією впливу моментів:

M_max = F ;

= y_max + y₁ + y₂ ;

;

у₁ і у₂ – за подібністю трикутників.

M_max знаходиться на деякій відстані від середини балки (під F_сr). Огинаюча епюра моментів має вигляд, наведений на рис.13.14.

Рис. 13.14. Огинаюча епюра моментів

Максимальна поперечна сила Q_max в розрізній балці виникає при такому розміщенні кранів, коли одна з сил знаходиться безпосередньо на опорі, а інші – чим ближче до цієї опори (рис.13.15).

Рис. 13.15. Розміщення кранів на підкрановій балці для визначення максимальної поперечної сили Q_max

Q_max обчислюється за епюрою Q, або за лінією впливу Q.

Q_max = F ;

= y_max + y₁ + y₂ ; y_max = 1.

Розрахункові значення М_х та Q_x від вертикального навантаження:

M_x = α M_max ; Q_x = α Q_max ,

де α – коефіцієнт, який додатково враховує власну вагу балки; α = 1,03 (при l = 6м); α = 1,05 (при l = 12 м).

Розрахунковий момент М_у і поперечну силу Q_y від горизонтального навантаження знаходять при тому ж положенні кранів, що й від вертикального. А тому М_у і Q_y можна визначити із співвідношення горизонтальних і вертикальних сил від колеса:

.

13.4.2. Перевірка міцності підкранових балок

Оскільки верхній пояс балки працює одночасно і на вертикальне, і на горизонтальне навантаження, то максимальні нормальні напруження _max в найбільш напруженій точці поперечного перерізу (точка А) визначаються (рис.13.15):

_max = ^A_x + ^A_y  R_y _c .

Рис. 13.15. Епюри нормальних напружень σ в перерізах підкранової і гальмівної балок від дії вертикального та горизонтального навантажень

_x виникає від дії М_х , _у виникає від дії М_у .

.

Відповідно в нижньому поясі (точка Б)

.

Умова міцності за дотичними напруженнями

.

Зосереджена сила F від колеса крана викликає в стінці місцеві нормальні напруження _loc . Ця сила розподіляється рейкою і верхнім поясом на деяку ділянку стінки (рис.13.16).

Рис. 13.16. До перевірки міцності стінки за місцевими напруженнями:

1 – дійсна епюра _loc; 2 – умовна (рівновелика) епюра _loc

Дійсна епюра _loc (en.1) замінюється умовною (рівновеликою, en.2) з умови рівності їх максимальних значень.

Міцність стінки за максимальними місцевими напруженнями перевіряється за умовою

,

де F – розрахункова сила від колеса без врахування динамічності (коефіцієнта k₁); _f1 – коефіцієнт, що враховує можливий перерозподіл зусиль між колесами. Залежить від режиму роботи кранів; t_w – товщина стінки; l_ef – умовна (розрахункова) довжина розподілу сили F. Визначається за емпіричною формулою, наведеною в нормах проектування.

Загальна стійкість підкранових балок перевіряється як в звичайних балках. При наявності гальмівних конструкцій загальна стійкість балок забезпечена.