Расчет на выносливость выполняется на воздействие от нормативных нагрузок одного крана.
22.2 (13.35). Расчетными сечениями при расчете подкрановых балок на выносливость являются:
для разрезных балок - сечение, отстоящее на расстояние от ближайшего к середине пролета поперечного ребра жесткости (в направлении к середине пролета);
для неразрезных балок - сечение, отстоящее от опорного ребра жесткости на расстояние , где а - шаг ребер; - условная длина, на которую распределяется давление колеса крана (см. п. 13.34* СНиП II-23-81*).
Таблица 67
| Здания | Заводы |
| Дворы изложниц | Металлургические |
| Шихтовые дворы | " |
| Отделения раздевания слитков | " |
| Скрапо-разделочные базы; ковровые и шлаковые отделения; отделения огневой резки | " |
| Склады чугуна и слитков | " |
| Здания очистки и смазки изложниц | " |
| Пролеты складов заготовок; отделочные пролеты и пролеты складов готового проката | " |
| Здания нагревательных колодцев | " |
| Здания (пролеты или производства), в которых эксплуатируются краны групп режимов работы 7К (в цехах металлургических производств) и 8К по ГОСТ 25546-82 | Любые |
22.3 (13.35*). Расчет на выносливость выполняется для верхней зоны стенки в месте примыкания ее к верхнему поясу балки. В этом месте стенка находится в условиях сложного напряженного состояния, определяемого воздействием косого изгиба, стесненного кручения и местными воздействиями сосредоточенных сил и моментов [33].
Причиной усталостных повреждений верхних зон подкрановых балок являются многократные сдвиги, обусловливаемые максимальными касательными напряжениями от совместного действия поперечного изгиба, местного смятия и кручения .
22.4 (13.35*). Величина с достаточной степенью точности определяется суммированием максимальных касательных напряжений поперечного изгиба , местного смятия и кручения . В двух последних случаях для упрощения расчета значения максимальных касательных напряжений определены через нормальные напряжения, которые вычисляются по известным формулам Б.М. Броуде и А.А. Апалько (см. п. 13.34* СНиП II-23-81*).
Суммированием приведенных величин при k=0,3 (k учитывает плавность изменения эпюры касательных напряжений в расчетном сечении [33]) получена формула (148) СНиП II-23-81*.
Пример расчета на выносливость
Исходные данные. Проверить расчетом сопротивляемость усталостным разрушениям сварной балки пролетом 12 м под краны грузоподъемностью 30 т (рис. 50); нормативное давление на пояс Р= 35,5 тс = 355 кН. Кран с гибким подвесом груза; число подъемов груза за срок службы равно . Расчет прочности и устойчивости элементов двутаврового сечения выполнен по расчетным усилиям от двух кранов: ; Q = 115 тс = 1150 кН; F = 46,9 тс = 469 кН. На основании этих расчетов было выбрано поперечное сечение балки (верхний и нижний пояса из листов соответственно размерами 450x25 мм и 450x18 мм, стенка размером 1390x12 мм). Шаг поперечных ребер жесткости 1,5 м; рельс КР 120.
 | |
| 1328 × 738 пикс. Открыть в новом окне | |
Геометрические характеристики сечения, необходимые для расчета на усталость: момент инерции сечения = 1219068 ; момент сопротивления верхней кромки стенки = 19278 ; момент сопротивления верхней кромки стенки = 7420 ; условная длина распределения местных напряжений смятия = 52,2 см; моменты инерции кручения: рельса = 1310 , верхнего пояса - = 234 .
Для рассматриваемого примера расчетное сечение размещается на расстоянии от ближайшего к середине балки поперечного ребра. Нагрузка от крана размещается на балке так, чтобы определить в расчетном сечении максимальную поперечную силу и соответствующий ей изгибающий момент. В рассматриваемом случае: ; Q = 21 тс = 210 кН.
Нормативные величины вертикальной F и горизонтальной нагрузок для расчета на усталость равны: F = 0,8 x 35,5 = 28,4 тс = 284 кН; = 0,1 x 35,5 = 3,55 тс = 35,5 кН. Величина местного крутящего момента = 28,4 x 0,015 + 0,75 х 3,55 х 0,17 = .
Сопротивление усталостным разрушениям материала зоны стенки, примыкающей к верхнему поясному шву, проверяется по формуле
,
где
= 54 МПа; = 45,3 МПа;
= 11 МПа; = 13,6 МПа;
МПа;
= 75 МПа (как для разрезной балки согласно п. 13.35* СНиП II-23-81*).
Напряжения , , и вычислены согласно п 13.34* СНиП II-23-81*.
Сопротивляемость усталостным разрушениям обеспечена.
23. Висячие покрытия
Общие положения
23.1. Висячими называются покрытия, в которых пролетные конструкции, непосредственно несущие нагрузку, представляют собой нити, т.е. гибкие криволинейные растянутые стержни, закрепленные за опоры. Нити могут обладать изгибной жесткостью, в этом случае их называют жесткими нитями. Если начальная длина нити равна или меньше расстояния между опорами, то такую нить называют струной или предварительно напряженной струной. Если струна не несет поперечной нагрузки, ее называют вантой или оттяжкой.
23.2. Поверхности покрытия рационально придавать ту форму, которая соответствует равновесию образующих ее нитей под полной нагрузкой. Например, если нити расположены в плане параллельно друг другу, то покрытие будет опираться на них лентами постоянной ширины, полную нагрузку можно принять постоянной по пролету, кривизна нитей тогда будет постоянной, а очертание - параболическим. Если нити расходятся радиально из какого-либо узла, то интенсивность нагрузки и, следовательно, кривизна нити будет расти пропорционально расстоянию от узла, и естественной формой их кривой будет кубическая парабола. Поэтому форма поверхности не может быть любой, а будет зависеть от формы кривых нитей, ее образующих. Возможно форму самой кровли несколько видоизменить по желанию, введя между кровлей и нитями специальную надстроенную конструкцию.
23.3. Пролетная конструкция может быть выполнена в виде:
а) сеток из нитей, расположенных параллельно друг другу, ортогонально, гексагонально, косоугольно, радиально и т. д.;
б) систем плоских или пространственных (рис. 51, 52);
в) ванто-балочных систем;
г) оболочек железобетонных висячих;
д) систем комбинированных; возможны двухпоясные покрытия (рис. 53).
 | |
| 1322 × 2211 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1072 × 1728 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 1345 × 1422 пикс. Открыть в новом окне | |
23.4. Неотъемлемой частью висячего покрытия является опорная конструкция, воспринимающая усилия прикрепленных к ней нитей. В качестве опор желательно назначать те элементы здания, которые уже имеются в его конструктивном решении. Например, несущие стены, перекрытия, рамные конструкции пристроек, "ноги" трибун и т.д. Кроме того, это могут быть специальные конструкции: опорные балки, опорные контуры, рамы, оттяжки, закрепленные за анкерные фундаменты, пилоны.
23.5. Форму контура в пространстве следует выбирать таким образом, чтобы изгибающие моменты в нем, вызванные воздействием нитей, были минимальными. В овальных зданиях это достигается за счет подбора кривой оси, соответствующей кривой давления. В прямоугольных зданиях выгоднее нити направлять в углы контура. Возможно применение диагональных арок, поддерживающих нити покрытия. Сами контуры могут покоиться на стенах или частых опорах, но могут передавать нагрузку на отдельные пилоны.
23.6. Сети, образованные из провисающих нитей (чаши), обладают наибольшей несущей способностью. Для повышения стабильности в чашеобразных и цилиндрических покрытиях не рекомендуется превращать их в предварительно напряженные железобетонные оболочки, что сильно увеличивает массу и усложняет возведение. Желательно применять сетки, состоящие из жестких нитей. Это решение позволит значительно снизить массу покрытия, применить легкий сборный настил и упростить возведение. Положительной особенностью гексагональных сетей, кроме того, является равенство распоров в стержнях при нагрузках произвольного вида, что делает опорный контур практически безмоментным. Жесткие нити проще всего изготовлять из проката, желательно из стали повышенной прочности.
23.7. Рационально применять совместно два вида нитей - систему жестких нитей и натянутую на них сетку из высокопрочных стальных канатов. Седловидные покрытия обладают меньшей несущей способностью, чем чашеобразные, зато они более стабильны. Эти свойства позволяют использовать в качестве нитей седловидных систем высокопрочные тросы и применять эластичные кровли, например тентовые. Рекомендуется применять металлические или деревянные настилы.
Чем меньше разница между начальной длиной нити и расстоянием между опорами, тем меньше возможные кинематические перемещения нити под нагрузкой. Но упругие прогибы при этом могут расти. Используя эти свойства, можно применять струнные конструкции, причем для протяженных многопролетных зданий струны рационально направлять в продольном направлении и стабилизировать поперечными балками. Для квадратных и овальных в плане однопролетных покрытий зданий из струн рационально образовывать сетку, позволяющую пространственное перераспределение нагрузки между струнами.
23.8. Деформативность висячего покрытия под действием временных нагрузок не должна превышать пределов, допустимых для данной принятой конструкции кровли, из условия сохранения ее герметичности. Особенно важно ограничить изменение кривизны покрытия как вдоль, так и поперек пролета от действия местной нагрузки. Чем хрупче материал и конструкция кровли, тем жестче или натянутей должны быть несущие нити. Гибкие, эластичные настилы предпочтительнее. Применяя жесткие плиты и панели, надлежит обеспечивать герметичность стыков, которая достигается применением жестких нитей, укладкой на них настилов, плит или панелей по неразрезной схеме, применением нащельников, предварительным напряжением.
Расчет
23.9. Расчет отдельной нити на прочность рекомендуется производить, задаваясь пролетом нити l, шагом и стрелкой провеса f под расчетной нагрузкой q.
Для заданной нагрузки q расчетное усилие распора определяется по формуле
, (159)
где h - разница уровней опор;