Проверка устойчивости стенок подкрановых и крановых одностенчатых балок

Работа стенки в подкрановых и крановых одностенчатых балках осложнена тем, что давление колес передается от рельса и пояса непосредственно на стенку, вызывая в последней сжатие в вертикальном направлении — третий вид напряжений, так называемые местные напряжения — σм. Значение критической нагрузки, при которой происходит потеря устойчивости стенкой при совместном влиянии трех факторов δ, δм и τ, ниже, чем при рассмотренном ранее действии только двух факторов δ и τ.
При совместном действии трех видов напряжений — δ, δм и τ устойчивость стенки необходимо проверить, если отношение:

где R — расчетное сопротивление стали изгибу в кг/см2.
Значение местного напряжения δм под колесом крана или крановой тележки определяют по формуле:

где P — давление колеса (расчетное) без учета коэффициента динамичности;
δ — толщина стенки;
z — условная длина равномерного распределения давления колеса на верхнюю кромку стенки.
Длину z при подвижной нагрузке определяют по формуле:

где k' — коэффициент, равный 3,25 для сварных и прокатных балок и 3,75 для клепаных балок;
In — сумма моментов инерции пояса балки и кранового рельса относительно своих осей (в случае приварки рельса к поясу швами, обеспечивающими их совместную работу);
Iп — общий момент инерции пояса и рельса относительно их нейтральной оси.
Устойчивость стенок балок симметричного сечения, укрепленных только поперечными основными ребрами жесткости (рис. II—31,а), проверяют по формуле II—92, аналогичной формуле (II—77):

Коэффициент условий работы т для крановых и подкрановых балок принимают равным 0,9.
Величины σ, σм и τ определяют в соответствии с указаниями, сделанными ранее.
Величину критических напряжений при сдвиге — τкр всегда определяют по формуле II—70 или II—72 с учетом реальных контурных размеров рассматриваемой пластинки.
Критические напряжения σкр и σкр.м определяют в зависимости от отношения расстояния между поперечными ребрами к расчетной ширине стенки а:b.
При а≤0,8 b, то есть при относительно малом расстоянии между поперечными ребрами, величину σкр определяют по формуле II—78 с учетом сделанных к ней указаний о порядке определения коэффициентов k4.
Величину σкр.м определяют по формуле II—93:

Коэффициент kM для сварных балок определяют по таблице II—26 в зависимости от отношения а:b и геометрической характеристики балки γ (см. формулу II—79). Для клепаных балок значение коэффициента kм определяют по той же таблице II—26 при значении γ=10.

При а≥0,8b, если отношение σм:σ больше значений, указанных в таблице II—27,
- значение σкр определяют по формуле II—78, а значение коэффициента k4 находят по таблице II—28 в зависимости от отношения а:b;
- значение σкр.м вычисляют по формуле II—93, при этом если а≥2b, то для расчета принимают а=2b.
При а>0,8b, если отношение σм:σ не больше значений, указанных в таблице II—27.

Значение σкр находят по формуле II—78 с использованием таблиц II—22 и II—23;
σкр.м находят по формуле II—93, но с подстановкой 0,5а взамен а, как в формулу II—93, так и в таблицу II—26.
Устойчивость участков стенки, на которых сосредоточенный груз приложен не к сжатому поясу, а к растянутому (рис. II—31,а), что имеет место в консольных и неразрезных балках у опор, проверяют дважды с учетом одновременного действия только двух компонентов σм и τ или σм и τ. В этом случае опорная реакция должна быть передана на специальные опорные ребра жесткости.

Усиление стенок крановых и подкрановых балок дополнительными короткими ребрами при наличии только основных поперечных ребер, как отмечалось ранее, малоэффективно, трудоемко и допускается только в клепаных балках.
Проверять устойчивость стенок балок симметричного сечения в этом случае следует дважды:
1) в предположении, что короткие ребра и местные напряжения отсутствуют, по формуле II—92 (при σм=0) или, что то же, по формуле II—77;
2) в предположении, что действуют только местные напряжения сжатия (нереальный случай), по формуле II—94:

где значение а1 см. на рисунке II—31, б.

Продольное ребро жесткости разбивает стенку балки на два участка (рис. II—32): 1) наиболее сжатый, расположенный между сжатым поясом и продольным ребром, ограниченный по вертикалям соседними поперечными (основными) ребрами, и 2) сжато-растянутый участок, расположенный между растянутым поясом и продольным ребром.
В однопролетных балках первый участок стенки всегда расположен вверху; в консольных и многопролетных балках направление изгибающих моментов по пролету балок меняется. В соответствии с этим меняется и работа поясов; сжатым может быть как верхний, так и нижний пояс. Наиболее сжатый участок стенки также может быть расположен как в верхней, так и в нижней части балки (рис. II—32).

Устойчивость каждого участка проверяют отдельно.
Устойчивость более сжатого участка стенки проверяют по формуле (II—95), аналогичной ранее разобранной формуле (II—81):

Значения σ, σм и τ определяют в соответствии с ранее сделанными указаниями.
Значение τкр определяют по формуле II—70 или II—72 с учетом реальных контурных размеров а и b1 пластинки.
Значение σкр определяют с учетом влияния соотношения контурных размеров рассматриваемого участка стенки a:b1=β по формуле II—96 (сравните формулу II—82):

Значение δкр.м определяют по формуле II—97:

Если а≥2b1, то при вычислении σкр и σкр.ч в расчет вводят а = 2b1.
Устойчивость сжато-растянутого участка стенки, расположенного между растянутым поясом и продольным ребром в случае, если сосредоточенный груз приложен к сжатому поясу (рис. II—32,а), проверяют по формуле II—98, аналогичной ранее рассмотренным формулам II—77 и II—83:

Критическое напряжение δкр определяют по формуле II—84. Критическое напряжение δкр.м вычисляют по формуле II—93; значение kм находят по таблице II—26, заменив отношение а:b на а:b2 и приняв характеристику γ=0,8. Критическое напряжение τкр определяют по формуле II—70 или II—72 с учетом реальных контурных размеров проверяемого участка стенки.
Если сосредоточенный груз приложен к не сжатому, а к растянутому поясу (рис. II—32,б), то устойчивость сжато-растянутого участка стенки проверяют дважды с учетом одновременного действия только двух компонентов σ и τ или σм и τ.
Устойчивость более сжатого участка стенки в случае дополнительного укрепления его короткими поперечными ребрами, идущими от сжатого пояса до продольного ребра, проверяют по формулам II—95, II—82, II—96 и II—97, в которых расстояние а между поперечными ребрами заменяют на а1 — расстояние между осями соседних коротких ребер или между коротким ребром и основным.
Устойчивость сжато-растянутой пластинки проверяют так же, как и в предыдущем случае (без коротких ребер).

Проверку устойчивости стенок балок с более развитым сжатым поясом проводят по указаниям, сделанным ранее для соответствующих случаев загружения, с внесением в ход вычислений следующих изменений.
1. Для стенок, укрепленных только поперечными ребрами, в формуле II—78 величину 6 заменяют удвоенным расстоянием от нейтральной оси балки до сжатой грани рассматриваемого участка. При а≥0,8b и наличии местных напряжений требуется сделать обе проверки, указанные в конце первого параграфа настоящей главы, независимо от отношения σм:σ.
2. Для стенок, укрепленных поперечными и одним продольным ребром, расположенным в сжатой зоне, в формулы II—82, II—96 и II—98 подставляют взамен отношения b1:b величину αb1/2b, а в формулу II—84 — взамен (0,5—b1/b) величину (1/α—b1/b). Характеристику неравномерности сжатия пластинки α определяют по формуле II—62.