Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Особенности работы подкрановых балок и рельсового пути при действии динамических подвижных ипульсов от мостовых кранов 9
1.1. Особенности действительной работы подкрановых балок 9
1.2. Развитие методики расчёта подкрановых балок на выносливость в отечественных нормах 12
1.3. Анализ конструктивных форм типовых подкрановых конструкций 15
1.4. Цель и задачи исследования 24
ГЛАВА 2 Совершенствование профилей подкрановых балок и рельса. включение рельса в составсечения балки 25
2.1. Стальные подкрановые балки с верхним поясом из трубы 25
2.1.1. Сбалансированная стальная подкрановая балка с верхним поясом из трубы 25
2.1.2. Оптимизация профиля сечения балки с верхним поясом из трубы 27
2.2. Новый арочный рельсовый профиль 31
2.2.1. Оптимизация профиля сечения трёхглавого арочного рельса .. 33
2.2.2. Разработка сортамента трёхглавых арочных рельсов 35
2.3. Рельсобалочные конструкции 36
2.3.1. Сбалансированная рельсобалочная конструкция с верхним поясом из трубы, соединённым с рельсом сдвигоустойчиво... 36
2.3.2. Метод расчёта оптимизированного сечения рельсобалочной конструкции с верхним поясом из трубы, соединённым с рельсом сдвигоустойчиво 39
2.3.3. Оптимизация эллиптического профиля 44
2.3.4. Сбалансированная рельсобалочная конструкция с эллиптическим верхним поясом и эллиптическим рельсом, соединёнными сдвигоустойчиво 45
2.3.5. Нахождение оптимальной высоты сечения и расчёт прочности рельсобалочной конструкции с эллиптическим верх ним поясом и эллиптическим рельсом, соединёнными сдвигоустойчиво 49
2.3.6. Сбалансированная симметричная эллиптическая рельсоба-лочная конструкция 52
2.3.7. Оптимизация профиля сечения симметричной эллиптической рельсобалочной конструкции 57
Выводы по главе 2 59
ГЛАВА 3. Совершенствование метода расчёта на выносливость 60
3.1. Совершенствование расчёта на выносливость по касательным на пряжениям 60
3.2. Методика расчёта на выносливость балок с трубчатым верхним поясом 71
3.3. Пути повышения выносливости сварных подкрановых балок 74
Выводы по главе 3 76
ГЛАВА 4. Экспериментальное исследование работы подкрановых балок при загружении подвижными импульсами риги крутящими ипульсамимкр 77
4.1. Задачи экспериментального исследования 77
4.2. Балки для эксперимента 77
4.3. Стенд для испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость 86
4.4. Методика испытаний подкрановых балок на выносливость 87
4.5. Результаты испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость 94
Выводы по главе 4 112
ГЛАВА 5. Повышение технологичности и работоспо собности подкрановых конструкций 113
5.1. Пути повышения технологичности и работоспособности подкрановых конструкций 113
5.2. Достоинства неразрезных подкрановых путей 116
5.2.1. Т - образная подкрановая конструкция 117
5.2.2. Работа конструкции под движущейся импульсной нагрузкой от мостовых кранов 123
5.2.3. Метод расчёта Т - образной подкрановой конструкции 125
5.3. Включение тормозной балки в состав сечения 128
5.4. Рихтовка подкрановых путей по высоте и в поперечном направлении 136
5.5. Сравнение новых конструкций с типовыми 140
Выводы по главе 5 143
Заключение 144
Литература
- Анализ конструктивных форм типовых подкрановых конструкций
- Оптимизация профиля сечения трёхглавого арочного рельса
- Методика расчёта на выносливость балок с трубчатым верхним поясом
- Методика испытаний подкрановых балок на выносливость
Анализ конструктивных форм типовых подкрановых конструкций
Опыт эксплуатации производственных зданий показывает, что из всех конструктивных элементов каркаса наименьшую долговечность имеют подкрановые конструкции, эксплуатирующиеся при тяжелом и весьма тяжелом режимах работы мостовых кранов, особенно при жестком подвесе груза и интенсивном круглосуточном использовании проектной грузоподъемности. Основной причиной низкой долговечности является образование усталостных трещин в верхнем поясном сварном шве и в околошовной зоне стенки. Появление трещин происходит уже после нескольких сотен тысяч циклов нагружений или 1 - 3 лет интенсивной эксплуатации. Эксплуатация подкрановых балок с трещинами запрещена [44, с.291]. Через 5-6 лет эти балки требуют замены.
При движении мостового крана его колесо передает на рельс воздействие, которое можно разложить на три составляющие: вертикальную, горизонтальную поперек рельса и горизонтальную вдоль рельса. Силы передаются не посередине головки рельса, ас некоторым эксцентриситетом, возникающим из-за наклонов и смещений колеса и рельса, а также неровностей поверхности рельса. Так как поверхности пояса и рельса не плотно прилегают друг к другу, вертикальные и горизонтальные усилия передаются неравномерно. При этом вертикальная составляющая почти всегда передается со значительным эксцентриситетом относительно стенки балки. Этот эксцентриситет образуется как из-за смещения оси рельса с оси балки и зоны контакта колеса с рельсом по отношению к головке рельса, так и из-за поворота при движении крана. Под воздействием этих усилий подкрановая балка работает на изгиб в двух направлениях и на стесненное кручение.
Максимально осложняет ситуацию динамический характер всех упомянутых воздействий вертикальных и горизонтальных сил, сопровождающихся рывками и ударами катков на стыках подкрановых балок и рельсов. В настоящее время мостовые краны лишены каких-либо амортизаторов и все воздействия от них передаются на балку жестко, с максимальной динамичностью. Подкрановые конструкции также не снабжены амортизирующими устройствами и не могут компенсировать внешние динамические воздействия. Если установить на краны амортизаторы и придать балке амортизирующие свойства, можно в 2...3 раза повысить выносливость как крановых, так и подкрановых конструкций.
Многочисленные обследования зданий и сооружений показывают, что усталостные разрушения возникают независимо от разновидностей используемых в настоящее время конструктивных форм и марки стали. Из табл. 32 СНиП 11-23-81 [103] следует, что повышение значения временного сопротивления Run очень незначительно повышает предел выносливости Rv, а при появлении концентраторов напряжений Rv становится таким же как у малоуглеродистой стали. Кроме того, сварные соединения элементов из высокопрочной стали имеют повышенную чувствительность к концентраторам напряжений. Следовательно, необходимо совершенствовать конструктивную форму подкрановой балки, чтобы сделать невозможным появление в ней усталостных трещин. В данной работе основное внимание уделено новым конструктивным формам подкрановых балок, повышающих крутильную жесткость верхнего пояса и обладающих амортизирующими свойствами.
Характер взаимодействия каркаса с мостовыми кранами исследовался такими учеными как Бать А.А. [4, 5], Беленя Е.И. [6, 7], Валь В.Н. [14], Васильев А.А. [15], Кикин А.И. [26, 27], Кошутин В.М., Кунин Ю.С., Муханов К.К. [48], Нищета А.В., Уваров Б.Ю., Фигаровский А.В., Шишов К.А. [48], Яковенко А.Т. и др. Установлено, что величина и особенности этого взаимодействия определяются многими факторами.
Результатом этих работ явился ряд нормативных положений, закрепленных в СНиП 2.01.07-85 [102]. Был составлен перечень зданий и технологических процессов, использующих мостовые краны, при работе которых наблюдаются усталостные повреждения. На основе экспериментального и теоретического изучения нагруженности подкрановых путей были уточнены коэффициенты надежности по нагрузке, динамичности и сочетания для кра 11 новых нагрузок. Исследования данного направления привели к созданию методики уточнения вертикальных и горизонтальных крановых нагрузок при проведении обследования конструкций каркасов с целью выявления резервов несущей способности.
Теоретическим исследованием местного напряженно - деформированного состояния балок при действии сосредоточенных нагрузок занимались Броуде Б.М. [13], Лампси Б.Б. [35 - 39]. Решение Броуде Б.М. дает расчетные формулы для прокатных, сварных и клепанных балок.
Более поздние работы этого направления уточняли влияние конструктивных факторов (ребер жесткости, формы стенки) и учитывали весь спектр компонентов сложного напряженно-деформированного состояния в верхней зоне стенки подкрановой балки. Этим задачам посвящены работы Кудишина Ю.Н. [33], Рывкина Э.А., Юшкевича В.Н. [129] и других. Особое внимание уделялось локальному напряженному состоянию в повреждаемых зонах стенок. Были разработаны формулы, вошедшие в строительные нормы, позволяющие с достаточной точностью определять компоненты локального напряженного состояния.
Особая заслуга в вопросах повышения выносливости подкрановых конструкций принадлежит следующим ученым: Лазаряну Л.С., Сабурову В.Ф., Камбарову В.И., Кикину Л.И., Гохбергу М.М., Беленя Е.И., Васильеву А.А., Кошутину Б.Н, Кудишину Ю.И., Нежданову К.К., Горпинченко В.М., Патрикееву А.Б., Крылову И.И., Ведякову И.И., Ларионову В.В., Бабкину В.И., Чумакову В.А., Басюте Б.И., Склядневу А.И. и др.
Несмотря на огромное количество работ, посвященных повышению долговечности балок, проблема остается до конца не решенной и в настоящее время не теряет своей актуальности.
Большинство исследователей считает, что основной причиной повреждаемости балок усталостными трещинами является циклическое многокомпонентное напряженно-деформированное состояние в верхней зоне стенки, непосредственно примыкающей к верхнему поясу.
Оптимизация профиля сечения трёхглавого арочного рельса
Подкрановая балка 2 состоит из верхнего трубчатого пояса d эллиптического или параболического профиля, ориентированного большим диаметром вертикально, стенки і и нижнего пояса/балки. Тормозная балка 3 состоит из горизонтального листа т и внешнего пояса к. Трёхглавый рельс 1 и балка 2 объединены в единое целое посредством высокопрочных самонапрягающихся шпилек 4, пропущенных сквозь трубчатый профиль d верхнего пояса балки 2.
Экономический эффект достигнут снижением материалоёмкости на 24,5%. В рельсобалочной конструкции возникновение усталостных трещин невозможно. Локальные напряжения снизились в 2,5 раза, и конструкция стала работать в зоне «неограниченной» долговечности. Повышение долговечности достигнуто рациональной формой конструкции, в которой эффективные коэффициенты концентрации напряжений близки к 1.
Нахождение оптимальной высоты сечения и расчёт прочности рельсобалочной конструкции с эллиптическим верхним поясом и эллиптическим рельсом, соединёнными сдигоустойчиво Рельсобалочная конструкция компонуется следующим образом. Назначаем диаметр Ducx и толщину стенки t0 исходной трубы Назначаем толщину стенки tcm рельсобалочной конструкции из условия прочности на срез и учитывая гибкость конструкции. Назначаем толщину свесов нижнего пояса tce, равную 18...30 мм. Назначаем крановый арочный рельс в зависимости от сосредоточенного воздействия Р колеса крана, т. е. Арел; hpei; Jpm. Находим требуемый момент сопротивления из условия прочности на изгиб
Балансировка рельсобалочной конструкции реализована следующим образом. Равенство статических моментов может быть выполнено только при определённой высоте Н сечения рельсобалочной конструкции и площади сечения Асе нижнего пояса балки.
Из условия равенства статических моментов верхней и нижней частей сечения относительно главной оси X находим необходимую площадь сечения свесов
Собственным моментом инерции свесов Jce пренебрегаем. Решив уравнение (2.48), находим высоту сечения Н сбалансированной рельсобалочной конструкции, находим высоту стенки
Продолжим улучшение профиля рельсобалочной конструкции. Основные отличия разработанной конструкции от типовых балок.
Подкрановая балка трубчатая эллиптическая в сечении имеет две оси симметрии и обладает амортизирующими свойствами.
Упругие кольца в центре обеспечивают регуляцию амортизирующей способности и обеспечивают устойчивость стенок балки.
Эллиптическое сечение легко воспринимает кручение при действии горизонтальных сил Т от торможения крана, так как обладает в сотни раз большим моментом инерции при кручении, чем двутавровое (в нашем случае в 211381,9 / 413 =511,8 раза, см. прил.5).
Трёхглавые рельсы размещены сверху и снизу, т. е. в зонах наибольших напряжений при изгибе. Прочность рельсов в 2...3 раза выше, чем у обычной малоуглеродистой стали и этим обеспечено дополнительное снижение материалоёмкости. В нашем случае тормозная балка не требуется. Балка выполнена без сварных швов.
Основные задачи, преследуемые при проектировании - повышение долговечности и ремонтопригодности рельсобалочной конструкции с одновременным снижением её материалоёмкости.
Эти задачи решены выполнением подкрановой балки трубчатой эллиптической в сечении, с закреплением трёхглавых арочных рельсов на подкрановой балке без проскальзывания, составляющих с подкрановой балкой единое целое, причём всё сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано, что обеспечено равенством статических моментов Sxe SXH , где Sxe = SXH - статические моменты соответственно верхней и нижней половин сечения относительно главной горизонтальной оси X, делящей высоту сечения точно пополам. На рис. 2.11 показано сечение разработанной рельсобалочной конструкции и опорное ребро, на рис. 2.12 - схема размещения стыков рельсов, на рис. 2.13 - вид сбоку в зоне опирания балки на колонну (колонна не показана).
Рельсобалочная конструкция [63] содержит подкрановую балку - эллиптическую в сечении трубу 1, ориентированную большим диаметром вертикально. Сверху и снизу на трубе 1 закреплены сдвигоустойчиво трёхглавые рельсы 2. Каждый из рельсов имеет центральную главу а, воспринимающую вертикальную силу Р от основного колеса крана и две боковые главы в, воспринимающие горизонтальные тормозные силы Т от направляющих роликов крана. Подошва С каждого из рельсов 2 копирует эллиптическую поверхность подкрановой балки 1, плотно охватывая её. Соединение рельсов 2 выполнено сдвигоустойчивым с помощью фрикционных шпилек 5. В полости эллиптической подкрановой балки 1 размещено упругое кольцо 4, соединённое со стенками балки 1 заклёпками 3 с внедряемым сердечниками [53]. Упругое кольцо 4 предназначено для регулировки податливости балки 1 в вертикальном направлении при действии сил Р и для обеспечения устойчивости стенок балки 1. Увеличение податливости кольца приводит к увеличению податливости всей балки 1 и наоборот.
Методика расчёта на выносливость балок с трубчатым верхним поясом
В верхнем эллиптическом поясе и арочном рельсе нагрузка от колёс мостовых кранов разделилась на две составляющие, напряжения в них существенно ниже, чем в нижней двутавровой части.
В розетке Р-1 у сварного шва, соединяющего шестигранник и половину эллиптической трубы со стороны эксцентриситета, преобладает сжатие, напряжения за счёт амортизации верхнего пояса и рельса меньше предела ВЫНОСЛИВОСТИ ДЛЯ ПрОКаТНОГО Профиля Т/,2 max =36,47 МПа,7"2 тах = 55,86 МПа Rv = 64,4 МПа. Напряжения с противоположной стороны в розетке Р-6 составили ти „ах =37,9 МПа,т2 max = 30,34 МПа Rv = 64,4 МПа.
В месте расположения розетки Р-2 преобладает растяжение, так как при прохождении колеса пояс и рельс изгибаются. Р-2 и Р-7 находятся на некотором удалении от колеса крана, и разница в картине напряжённого состояния ощущается меньше. Максимальные напряжения Т] 2 max
Розетки Р-3 и Р-8 находятся на эллиптическом поясе и напряжения здесь и вовсе незначительны. Максимальные напряжения Tj 2 max = 22,8 МПа, Ъ max = 18,86 МПа « Rv = 64,4 МПа.
Розетки Р-4 и Р-9 наклеены на стенке у верхнего поясного шва. В этом месте сказывается влияние горизонтальной составляющей. Напряжения. несколько выше, чем в верхнем эллиптическом поясе, но значительно меньше, чем в двутавровой балке, поэтому и появление усталостных трещин невозможно. Ті 7 max = 27,2 МПа, т2 max = 31,76 МПа « Rv = 64,4 МПа.
В розетках Р-5 и Р—10 наблюдается характерная картина напряжённого состояния для обычных двутавровых балок [52]. Напряжения со стороны эксцентриситета превышают предел выносливости. Усталостные разрушения ЗДеСЬ НеИЗбеЖНО ВОЗНИКНУТ. МаКСИМаЛЬНЫе Напряжения T]j max = 89,4 МПа, т2 тах= 106,4 МПа RV = 64,4 МПа. Максимальные напряжения вблизи шпилек (розетки Р — 11 и Р — 12) меньше чем у края эллиптического рельса, так как шпильки, самонапрягающиеся при проходе над ними колеса крана, включают рельс в совместную работу с поясом. Напряжения составили: Tj}2 max = 59,8 МПа, т2 тах = 27 МПа RV = 64,4 МПа.
Точка а на линии регрессии относится к другой конструктивной форме и нанесена для того, чтобы подчеркнуть резкое снижение циклической составляющей локальных касательных напряжений.
При циклических испытаниях (О,8 млн. циклов) усталостных разрушений фрикционных шпилек и сварных швов, соединяющих верхний эллиптический пояс и стенку, в экспериментальных балках не произошло, усталостных трещин в основном металле около фрикционных шпилек не было обнаружено. Трещины в этих местах и не должны возникнуть, так как эффективные коэффициенты концентрации напряжений в данной зоне близки к минимуму, то есть единице, а локальные экспериментальные напряжения в этих зонах были малы т"/2 max = 27,2 МПа, Т2 тах = 31,76 МПа Rv = 64,4 МПа. (рис. 4.16 - 4.23, рис. 4.26, 4.27).
Разрушения верхней части эллиптического рельса (шестигранника и сварного шва крепления к половинке эллиптической трубы) прогнозировались. Фактически рельс должен быть прокатным и разрушения не должны были возникнуть.
Напряжения в верхней эллиптической части балки, как и ожидалось, оказались малы. Величина их значительно ниже предела выносливости для прокатного профиля Rv — 95,7 МПа при пульсирующей нагрузке, поэтому возникновение в них усталостных трещин было исключено. Проведенные циклические испытания до 0,8 млн. циклов нагружений подтвердили отсутствие усталостных трещин.
Работа верхней части новой подкрановой балки качественно отличается от работы двутавровой балки. Рельс работает в составе сечения. Вертикальные импульсы от мостовых кранов передаются на рельс и эллиптическую трубу и разделяются на две составляющие. Длина распределения локальных импульсов /е/на верхний поясной шов в 26,15/4,7=5,6 раза больше, чем на нижний. Эллиптическая труба верхнего пояса заменяет повреждаемую усталостными трещинами часть стенки и удаляет верхний поясной ШОВ В ЗОНу, ГДЄ ВЛИЯНИе (Tyjoc СВОДИТСЯ К МИНИМуму, а Напряжения (Тх (Ту, тху почти постоянны (см. рис. 4.19, 4.24). Стенка получается малонагруженной, устойчивость стенки обеспечена без дополнительных рёбер жёсткости. Крутящие воздействия в зоне поясного шва легко воспринимаются, так как замкнутый контур образованный эллиптической трубой и арочным рельсом для рассматриваемого случая имеет в 87,35 / 1,7см =51,4 раза больший момент инерции при кручении JKp, чем верхний пояс двутавровой подкрановой балки (87,35 = 83,52 + 3,83 см - момент инерции при кручении только эллиптической трубы и шестигранника без учёта половины эллиптической трубы).
Пути повышения технологичности и работоспособности подкрановых конструкций На стадии изготовления можно выделить следующие способы повышения технологичности: изменение конструктивной формы конструкций и уменьшение сварных швов до минимума; полный отказ от ручной сварки; облегчение изготовления (пропуская трубы через валки, получаем специальный эллиптический прокатный профиль); . механизированное и автоматизированное изготовление конструкций на поточной линии с использованием пневмогайковертов, пробивкой отверстий выстрелом [16], применением полых заклепок с внедряемым сердечником [53], или фрикционных шпилек.
В процессе эксплуатации способы повышения технологичности следующие.
Технологичность монтажа. При строительстве нового промышленного здания очень эффективно применение безвыверочного монтажа, где подкрановые балки являются шаблонами, гарантирующими точный монтаж рам. Суть этого метода заключается в следующем. Смонтировав первую раму здания с точной выверкой по высоте и вертикали, монтируем вторую раму с возможностью перемещения базы колонны в продольном направлении и соединяем вторую раму с первой подкрановыми балками - шаблонами, а затем выставляем колонны вертикально. После установки связей между двумя рамами получаем жесткую пространственную ячейку, от которой ведется последующий монтаж по вышеописанной схеме. Точный шаг рам гарантируется точным изготовлением подкрановых балок, фрезеровкой их торцов и оснащением опор балок зубьями - фиксаторами, обеспечивающими безвыверочный монтаж и точную фиксацию элементов каркаса.
Методика испытаний подкрановых балок на выносливость
Наиболее часто используемый вариант подкрановой конструкции представляет собой двутавровую балку с рельсом и горизонтальную тормозную балку. Подкрановая и тормозная балки соединены друг с другом в несимметричное сечение и опираются на колонну [43, с.86, рис. 6.1, а)]. Балки соединены между собой и представляют тонкостенный несимметричный стержень незамкнутого профиля подверженный косому изгибу от вертикальной составляющей давления колеса крана - Р и горизонтальной - Т.
Одновременно на балку через рельс передаются крутящие воздействия Мкр, так как силы Р и Г действуют с эксцентриситетом [102, с.48].
При проектировании и расчете пренебрегают тем, что соединенные друг с другом вертикальная и горизонтальная балки представляют собой незамкнутый тонкостенный стержень, воспринимающий, как вертикальные Р, так и горизонтальные Г воздействия. Подкрановая балка отдельно рассчитывается [17, с. 377] на вертикально действующие нагрузки, а тормозная - на горизонтальные.
Верхний пояс является более напряженным, так как учитывается в составе сечения как одной, так и другой балки и неблагоприятным для него случаем является сжатие от изгиба, как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости. Верхний пояс оказывается в 1,25 -1,6 раза более металлоемким, чем нижний [84, с.73], а в целом металлоемкость балки увеличивается на 15-20%.
На самом деле конструкция, состоящая из двух балок, работает как единый тонкостенный стержень несимметричного сечения. Главные оси у такого стержня повернуты на некоторый угол 0 по отношению к горизонтали [47, с. 163, рис IV. 14], поэтому плоскость действия максимального изгибающего момента и плоскость максимального момента инерции при изгибе не совпадают. Следовательно, несимметричное сечение не имеет оптимальной формы, и это приводит к снижению несущей способности сечения и дополнительному расходу металла (на Главные центральные оси балки ориентированы вертикально и горизонтально, достигается снижение материалоемкости на 15 - 20%, но недостатки, присущие сварной двутавровой балке остаются.
Чтобы придать такой балке амортизирующие свойства, снизить локальные воздействия в верхнем поясном шве и исключить появление усталостных трещин, необходимо верхний пояс наклонного двутавра заменить на трубчатый.
На рис. 5.9 показана балка с верхним поясом из трубы и стенкой, ориентированной по радиусу из центра трубы и наклоненной под острым углом к вертикали. Угол наклона
Тормозную и подкрановую балки соединяют вместе, образуя единую конструкцию. Центробежный момент инерции ее относительно главных осей: горизонтальной X и вертикальной Y, проходящих через центр тяжести сечения, равен нулю (JXY=0), так как несимметричное сечение в целом и наклонная стенка обладают равными по величине, но противоположными по знаку центробежными моментами инерции относительно центра О всего сечения
Из формулы (5.4) получена формула (5.1), определяющая, каким образом должна быть наклонена стенка, чтобы главные оси X и Y, проходящие через центр тяжести подкрановой конструкции приняли соответственно горизонтальную и вертикальную ориентацию.
Конструкцию изготавливаем следующим образом. Точно определяем угол наклона стенки по отношению к вертикали по (5.1), округляем угол до целого, а затем из (5.5) находим статический момент тормозной балки, обеспечивающий равенство центробежного момента инерции сечения нулю
Эту формулу будем использовать для проверки правильности вычислений. При правильном вычислении JXY будет равен нулю. Разработанная несимметричная конструкция, образованная из трубы, наклонной стенки, нижнего пояса и тормозной балки имеет горизонтальную и вертикальную ориентацию главных осей X и Y, поэтому в нашем случае при изгибе сечения напряжения в крайних точках на 20-25% меньше.
Моменты инерции и моменты сопротивления несимметричного сечения определяем обычным образом. координаты соответствующих точек. Несимметричная подкрановая конструкция подходит для подкрановых балок на крайних колоннах. Балку на средних колоннах лучше всего выполнить симметричной относительно оси Y.
Для среднего ряда колонн эффективна балка с желобчатым верхним поясом (рис. 5.10 - 5.11). Рельс выполнен арочным трехглавым в сечении, образующим с желобчатым поясом замкнутое трубчатое сечение. Двутавровая тормозная балка симметрична относительно оси Y и выполняет функции затяжки арочного рельса и желобчатого пояса, соединена с ними сдвиго-устойчиво полыми заклепками с внедренными в полость сердечниками, образуя единую конструкцию.
Подкрановая транспортная конструкция содержит: основную балку 1 с желобчатым верхним поясом [62], тормозную двутавровую, симметричную относительно оси у балку 2, выполняющую одновременно функцию затяжки, трехглавый арочный в сечении рельс 3.
Соединения основной и тормозной балок выполнены автоматической сваркой с проваром на всю толщину элемента. Для обеспечения провара кромки перед сваркой разделываются. Швы вогнуты с плавными переходами от основного металла к шву. То есть концентрация напряжений сведена к минимуму.
Сечение рельса 3 - арочное. Очертание арки по параболе или эллипсу. Рельс 3 и желобчатый пояс а балки 1 образуют трубчатое параболическое или эллиптическое сечение. Затяжкой трубы является стенка е тормозной балки 2. Соединение основной балки 1 тормозной 2 и рельса 3 в единую конструкцию осуществляется посредством полых заклепок 4 с внедренными в полости замыкающими сердечниками [53].
Трубчатое сечение верхнего пояса обладает амортизирующими свойствами, сглаживающими динамическое действие сил Р и Т.
Вертикальный размер трубчатого сечение может достигать 1/3 от высоты сечения h всей конструкции, поэтому локальные напряжения в зоне верхнего поясного шва балки малы по величине и не могут вызвать появления усталостных трещин. Напряжения в верхней сжатой при изгибе части стенки также незначительны, и устойчивость стенки обеспечена без промежуточных ребер жесткости. У балки имеются только опорные ребра 5, соединенные со стенкой сдвигоустойчиво посредством полых заклепок [53].
Отличия разработанной конструкции от типовой.
1. Сечение работает как единое целое и этим обеспечивается снижение материалоемкости. 2. Тормозная балка симметрична относительно вертикальной оси У и поэтому легко воспринимает изгиб в горизонтальной плоскости. Тормозная балка выполняет дополнительную функцию затяжки и включена в состав сечения всей конструкции. 3. Рельс и желоб верхнего пояса образуют трубчатое амортизирующее сечение, сглаживающее динамические воздействия. Экономический эффект возникает от: снижения материалоемкости на 10... 15% по сравнению с аналогом; повышения долговечности вплоть до практически неограниченной, так как появление усталостных трещин в конструкции исключено; высокой технологичности изготовления подкрановой и тормозной балок, так как они изготавливаются автоматизировано на поточной линии.
