Железобетонные подкрановые балки

Подстропильные конструкции

●Подстропильные конструкции укладывают вдоль здания по рядам колонн, они являются опорами промежуточных стропильных ферм или крупноразмерных плит покрытия и имеют пролет, равный шагу колонн 12 или 18 м. В качестве подстропильных конструкций применяют балки и фермы (рис. 11.13). Последние несколько выгоднее по расходу арматуры и бетона и в настоящее время приняты как основные. Опирание ферм на колонны возможно в уровне верхнего или нижнего пояса. Рабочая растянутая арматура балок, нижних поясов и раскосов ферм — предварительно напряженная сталь классов A-IV и выше, а также канаты К-7; натяжение ее осуществляется на упоры. Бетон классов В30...В40. Крепление стропильных конструкций к подстропильным осуществляют с помощью анкерных болтов или путем сварки закладных деталей. Подстропильные балки и фермы крепят к колоннам без анкерных болтов с помощью сварки закладных деталей. Нагрузка от стропильных конструкций передается в виде сосредоточенных сил. Подстропильные фермы рассчитывают по прочности и трещиностойкости аналогично стропильным.

Рис. 11.13. Подстропильные балки (а) и фермы (б):

1 — реакция стропильных балок;

2 — то же, ферм; 3 — стойки для опирания плит покрытия

●Железобетонные подкрановые балки рекомендуется применять при кранах среднего (Q≤30 т) и легкого режимов работы. Основными их достоинствами по сравнению со стальными являются пониженный (до 50%) расход металла, повышенная огнестойкость, отсутствие эксплуатационных расходов, а большая масса способствует лучшей работе на динамическую нагрузку. При кранах среднего (Q>30 т) и тяжелого режимов работы целесообразно применять стальные балки.

Железобетонные подкрановые балки проектируют разрезными (в целях упрощения монтажа), с параллельными поясами: пролет их равен шагу поперечных рам — 6 или 12 м. Высоту сечения принимают (1/8...1/10) l. Наиболее целесообразно тавровое сечение балки при пролете 6 м. При пролете 12 м применяют двутавровое сечение, что диктуется условиями размещения значительного количества напрягаемой арматуры в нижней зоне сечения. Развитая верхняя полка повышает жесткость балки в горизонтальном направлении, улучшает условия монтажа и эксплуатации крановых путей и крана. Обычно толщину верхней полки принимают h'_f = (1/7... 1/8) h, ширину b'_f = (1/10...1/20) l=500...650 мм (рис. 11.14, а). Балки выполняют предварительно напряженными с натяжением на упоры. Бетон балок — классов В25...В40.

Крепление балок к колоннам осуществляется с помощью болтовых соединений с последующей обваркой шайб и гаек. Передача тормозных усилий от крана на колонну осуществляется с помощью ребер жесткости, привариваемых к закладным деталям подкрановой балки и колонны. Крепление подкрановых путей к верхнему поясу осуществляется с помощью стальных накладок — «лапок» и болтов.

Расчет подкрановых балок выполняют на вертикальную нагрузку от собственной массы балки и кранового пути, а также от вертикального давления колес кранов и горизонтальную нагрузку от поперечного торможения тележки крана. Расчет балок производят по прочности и выносливости (первая группа предельных состояний), трещиностойкости и деформациям (вторая группа). При расчете прочности балку разбивают несколькими сечениями по длине, в каждом из которых находят М и Q от собственной массы балки и пути, а также нагрузки от двух максимально сближенных кранов. Усилия в каждом сечении от крановой нагрузки находят, загружая соответствующие линии влияния (М или Q).

Рис. 11.14. Конструкция подкрановой балки:

1 — напрягаемая арматура; 2 — расчетное сечение

Расчетное сечение на вертикальные нагрузки — двутавровое или тавровое. При расчете на горизонтальную нагрузку в расчет вводят только верхнюю полку, при этом в целях упрощения сила считается приложенной в центре тяжести сечения верхней полки (рис. 11.14, б). Подобранные по прочности сечения балки и продольной арматуры проверяют расчетом на выносливость.

При многократно повторных нагружениях крановой нагрузкой бетон и стальная арматура разрушаются при напряжениях, меньших, чем при статическом нагружении (см. гл. 1). Расчетные значения предела выносливости арматуры и бетона определяют путем умножения R_s и R_b на коэффициенты γ_s3 и γ_b1, определяемые по нормам [1] в зависимости от коэффициента асимметрии цикла p_s = σ_s,min/σ_s,max и p_b = σ_b,min/σ_b,max, где σ_s,min, σ_b,min и σ_s,max, σ_s,min — наименьшие и наибольшие напряжения в арматуре и бетоне в пределах цикла изменения нагрузки. Расчет на выносливость производится на действие пониженной нормативной нагрузки от одного крана [2], собственного веса балки и подкранового пути и усилия предварительного обжатия. Выносливость балки считают обеспеченной, если краевые напряжения в бетоне и арматуре, определяемые как для упругого материала по приведенному сечению, не превышают расчетных значений пределов выносливости:

а' — коэффициент приведения арматуры к бетону, учитывающий неупругие деформации, проявляющиеся в бетоне сжатой зоны [1]; Р определяют с учетом всех потерь; у и у₁ — расстояния от центра тяжести сечения до растянутой арматуры и краевых волокон сжатого бетона; A_red и I_red — площадь и момент инерции приведенного сечения.

Если условия (11.17) не выполняются, нужно изменить сечение бетона или арматуры.