RU2240275C2 - Рельсобалочная конструкция - Google Patents
Рельсобалочная конструкция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240275C2 RU2240275C2 RU2000119325/11A RU2000119325A RU2240275C2 RU 2240275 C2 RU2240275 C2 RU 2240275C2 RU 2000119325/11 A RU2000119325/11 A RU 2000119325/11A RU 2000119325 A RU2000119325 A RU 2000119325A RU 2240275 C2 RU2240275 C2 RU 2240275C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- section
- beam structure
- crane
- belt
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Carriers, Traveling Bodies, And Overhead Traveling Cranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к подкрановым конструкциям с интенсивным тяжелым режимом эксплуатации. Рельсобалочная конструкция содержит подкрановую балку с трубчатым верхним поясом круговой формы и установленный на ней рельс. Упомянутый рельс выполнен трехглавым, имеющим центральную главу и две боковые главы. Главы объединены подошвой, имеющей форму круговой арки, копирующую форму внешней поверхности верхнего пояса, который соединен с рельсом посредством шпилек. Статические моменты верхней и нижней частей сечения конструкции относительно главной горизонтальной оси, делящей высоту сечения пополам, равны друг другу для сбалансирования сечения всей конструкции. Изобретение обеспечивает снижение материалоемкости конструкции. 3 табл., 4 ил.
Description
Изобретение относится к подкрановым конструкциям преимущественно с тяжелым интенсивным режимом работы (8К...7К) мостовых кранов, например на комбинатах черной и цветной металлургии.
Известны подкрановая балка с трубчатым верхним поясом [1, патент России №1745804] (прототип), амортизирующим при действии вертикальных Р и горизонтальных Т сил, передающихся на подкрановую балку. Однако рельсовые крепления не обеспечивают закрепления рельса без его продольного проскальзывания и сечение подкрановой балки не сбалансировано. Известен также подкрановый рельс, выполненный на основе круговой арки [2, заявка №98117701].
Технический результат изобретения - снижение материалоемкости рельсобалочной конструкции.
Технический результат достигнут тем, что рельсобалочная конструкция содержит подкрановую балку с трубчатым верхним поясом круговой формы и установленный на ней рельс.
Отличие в том, что рельс выполнен трехглавым, имеющим центральную главу и две боковые главы. Упомянутые главы объединены подошвой, имеющей форму круговой арки, копирующую форму внешней поверхности верхнего пояса, который соединен с рельсом посредством шпилек.
При этом статические моменты верхней и нижней частей сечения конструкции относительно главной горизонтальной оси, делящей высоту сечения пополам, равны друг другу для сбалансирования сечения всей конструкции.
Все сечение рельсобалочной конструкции сбалансировано, что обеспечено равенством статических моментов:
где Sхв=Sхн - статические моменты соответственно верхней и нижней частей сечения относительно главной горизонтальной оси X, делящей высоту сечения точно пополам.
Сравнение разработанной рельсобалочной конструкции с прототипом показывает ее существенные отличия: рельс работает в составе сечения и все сечение сбалансировано.
На фиг. 1 показано сечение рельсобалочной конструкции; на фиг 2 - вид сбоку; на фиг.3 - опорное ребро; фиг.4 - иллюстрирует пример расчета.
Рельсобалочная конструкция содержит трехглавый рельс 1, основой которого служит круговая арка. Рельс имеет центральную главу а и две боковые b. Главы объединены в арочный в сечении рельс посредством подошвы с, имеющей форму круговой арки.
Рельс 1 установлен на верхнем трубчатом поясе d подкрановой балки 2. Верхний пояс d соединен непрерывным швом со стенкой i, a последняя соединена с нижнем поясом К.
Рельс 1 закреплен на балке 2 без возможности сдвига. Соединением осуществлено шпильками 3, являющимися затяжками арочного рельса 1. В момент нахождения колеса крана над шпилькой усилие натяжения в ней возрастает. То есть она самонапрягается.
Балансировка рельсобалочной конструкции реализована следующим образом. Равенство статических моментов (1) может быть выполнено только при определенной высоте Н сечения рельсобалочной конструкции и площади сечения Асв нижнего пояса балки.
Из условия (1) находим необходимую площадь сечения свесов (фиг.4):
где Aв=Aрел+Aо - площадь сечения верхней части балки, состоящая из площадей сечений рельса Aрел и трубы Ао;
hв - высота сечения верхней части балки, равная:
hв=hрел+0,5D
hрел - высота рельса (рельс сбалансирован);
D - внешний диаметр трубы верхнего пояса;
Св - расстояние от верхнего края сечения до центра тяжести верхней части балки, равное:
Ссв - расстояние от нижнего края сечения до центра тяжести свесов нижнего пояса.
Получив по (2) площадь сечения свесов Асв, легко определить главный момент инерции сбалансированной рельсобалочной конструкции:
Подставив в (4) Асв (2), получим кубическое уравнение:
Из уравнения (5) легко найти высоту сечения рельсобалочной конструкции. Для этого необходимо найти требуемый момент сопротивления из условия прочности на изгиб.
где М - изгибающий момент в рельсобалочной конструкции,
γ - коэффициент условий работы,
Ry - расчетное сопротивление стали на изгиб.
Назначить крановый арочный рельс в зависимости от сосредоточенного воздействия Р колеса крана, то есть Арел; hрел; Jрел.
Назначить трубу верхнего пояса, то есть Aо; D; Jо.
Определить характеристики верхней части балки, считая, что рельс и труба работают совместно как единое целое, то есть найти их общий центр тяжести и расстояние Св по формуле (3).
Найти их общий момент инерции:
Из условия прочности на срез задаться толщиной стенки балки tcm, задаться толщиной свесов tcm=2Ссв, определить:
hв=hрел+0,5D.
Собственным моментом инерции свесов Jcв пренебрегаем. Решив уравнение (5), находим высоту сечения Н сбалансированной рельсобалочной конструкции, находим высоту стенки (фиг.4):
По формуле (2) находим площадь свесов:
Таким образом, все размеры рельсобалочной конструкции определены.
Далее, как обычно, проверяем подобранное сечение.
Проверяем балансировку сечения:
Убедившись, что сечение сбалансировано, по (4) находим главный момент инерции Jx, а затем и моменты сопротивления:
Wхв=Wхн=2Jх/H.
Проверяем прочность сечения при изгибе в вертикальной плоскости:
Расчет тормозной балки выполняем как обычно. Проверку прочности сечения на косой изгиб выполняют по формуле:
где МT - тормозной момент от изгиба рельсобалочной конструкции в горизонтальной плоскости;
Jy - главный момент инерции тормозной балки;
xmin - расстояние от центра тяжести тормозной балки до внешней грани боковой главы рельса.
Максимальные по модулю напряжения при изгибе сечения в вертикальной и горизонтальной плоскостях возникают в несовпадающих точках, поэтому прочность сечения на косой изгиб легко обеспечивается.
Покажем эффективность разработанной конструкции на числовом примере. Сравнение произведем с подкрановой балкой, рассчитанной в учебнике профессора К.К.Муханова [3, с. 254].
Для сравнения результатов исходные данные оставляем без изменения и принимаем такими же.
Расчетные значения:
Момент в середине пролета М=3839 кНм =3839000 гНсм
Поперечная сила на опоре Q=435 кН =4350 гН
Сталь ВСт3сп5 ГОСТ 27772-88
Расчетное сопротивление по действующим нормам Ry=230 МПа, но для сравнения результатов оставим как у К.К.Муханова, то есть Ry=210 МПа; γ=0,9.
Вычисляем требуемый момент сопротивления
Примем верхний пояс подкрановой балки из трубы диаметром D=29,9 см с толщиной стенки t=0,8 см [4, с. 71]: Aо=73,12 см2, i=10,3 см, Jo=73,12·10,32=7757,3 см4, JКР=Jp=2Jо=15514,6 см4.
Рельс арочный сбалансированный ∩КР 100
Арел=113,32 см2, hрел=19,25 см, Jрел=5574,7 см4.
Тогда Aв=113,32+73,12=186,44 см2
Момент инерции верхней части рельсобалочной конструкции:
Примем толщины: стенки tcm=1 см, свесов tсв=2 см.
Определяем коэффициенты кубического уравнения (5):
H3+913,44H2-158000,51H+447939,6=0 ⇒ Н=146,21 см.
По (4) вычисляем главный момент инерции:
где Jсв=126,06·22/12=42,02 см4,
hcm=146,21-34,2=112,01 см
Тогда Wx=2Jx/H=20314,5>20312,2 см3.
Момент сопротивления рельсобалочной конструкции чуть больше требуемого!
Выполняем проверку прочности рельсобалочной конструкции на изгиб в вертикальной плоскости:
Прочность достаточна.
Для определения материалоемкости определяем площадь сечения в см2 (см. табл.1).
Таким образом, произошло снижение материалоемкости на 18,5%! Произведем проверку выносливости в зоне соединения верхнего пояса со стенкой. Проверка производится от нормативной сосредоточенной силы -Р=505 кН=5050 гН с учетом коэффициента повторяемости нагрузки γn=0,6 [5, с. 2, п.1.7и] и локальности воздействия γf1=1,3 (гибкий подвес груза) [5, с. 7, п.4.8], [6, с. 50]. (см. табл.2, 3).
Предел выносливости в зоне верхнего поясного шва определен экспериментально на базе 4х миллионов циклов нагружений при пульсирующих циклах касательных напряжений [7, с. 28, с. 29] равен Rν=64,4 МПа.
Следовательно, в нашем случае выносливость обеспечена
τ2max=24,5<Rν=64,4 МПа
и усталостных трещин в наиболее опасной зоне, то есть в шве со стороны эксцентриситета возникнуть не может. Балка работает в зоне так называемой “неограниченной долговечности”. В прототипе же выносливость не обеспечена и усталостные разрушения в нем возникнут.
τ2max=67,1<Rν=64,4 МПа
Экономический эффект достигнут повышением долговечности разработанной конструкции во много раз и обеспечением ее работы в зоне “неограниченной долговечности”.
Одновременно материалоемкость конструкции снижена на 18,5%. Экономический эффект достигнут также посредством исключения вертикальных ребер жесткости, обычно привариваемых вручную, вследствие чего ликвидирован большой объем ручной работы. Например, в прототипе имеется 9 ребер, двухсторонних ребер, причем каждое ребро приварено с двух сторон вручную. Σl=1,6·2·2·9=57,6 м.
В нашем случае ручная сварка отсутствует и применятся только автоматическая.
Источники информации
1. Патент России №1745804.
2. Заявка на получение патента России №98117701.
3. Муханов К.К. Металлические конструкции. Учебник для ВУЗов, - М.: Стройиздат, 1978 г., с. 572.
4. Сахновский М.М. Справочник конструктора строительных сварных конструкций, Днепропетровск, "Промiн", 1975 г.
5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия, М.: Госстрой СССР, 1987 г.
6. Нежданов К.К. Долговечные подкрановые конструкции: Учебное пособие - Пенза: Пензенский гос. архитектурно-строительный институт, 1995 г. – 80 с.
7. Нежданов К.К. Автореферат докторской диссертации. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета. М.: Московский строительный университет, 1993 г.
Claims (1)
- Рельсобалочная конструкция, содержащая подкрановую балку с трубчатым верхним поясом круговой формы и установленный на ней рельс, отличающаяся тем, что рельс выполнен трехглавым, имеющим центральную главу и две боковые главы, упомянутые главы объединены подошвой, имеющей форму круговой арки, копирующую форму внешней поверхности верхнего пояса, который соединен с рельсом посредством шпилек, при этом статические моменты верхней и нижней частей сечения конструкции относительно главной горизонтальной оси, делящей высоту сечения пополам, равны друг другу для сбалансирования сечения всей конструкции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119325/11A RU2240275C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000119325/11A RU2240275C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000119325A RU2000119325A (ru) | 2003-07-10 |
RU2240275C2 true RU2240275C2 (ru) | 2004-11-20 |
Family
ID=34309687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000119325/11A RU2240275C2 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Рельсобалочная конструкция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2240275C2 (ru) |
-
2000
- 2000-07-19 RU RU2000119325/11A patent/RU2240275C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
l992. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2001515978A (ja) | 耐モーメント構造物と、支持部材と、建築方法 | |
JP4719056B2 (ja) | 合成セグメント | |
Wang et al. | Seismic performance of steel H-beam to SHS-column cast modular panel zone joints | |
NL7903267A (nl) | Bevestigingselement met een ankerbout en een spreidwig. | |
RU2240275C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
CN209408886U (zh) | 一种装配式多腔钢管混凝土构件 | |
RU2192381C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
CN208105035U (zh) | 一种具有快速更换和防落梁功能的桥梁支座 | |
RU2288886C2 (ru) | Рельсобалочный блок конструкций для параллельных рельсовых путей | |
RU2191154C2 (ru) | Рельсобалочная конструкция | |
CN210263868U (zh) | 一种加强承重型方管 | |
Nettleton et al. | Arch bridges | |
SU935576A1 (ru) | Стыковое соединение строительных конструкций | |
RU2154599C2 (ru) | Металлическая подкрановая балка | |
JPH0754013B2 (ja) | 金属構築物用の構造物 | |
RU2192383C2 (ru) | Подкрановая транспортная конструкция | |
RU2192384C2 (ru) | Соединение подкрановых балок с колонной | |
RU1791340C (ru) | Металлическа подкранова конструкци Неждановых | |
CN208166329U (zh) | 一种运行平稳的对重块 | |
JP7286903B2 (ja) | カーテンウォール吊下げ用ファスナ | |
RU2674736C2 (ru) | Способ защиты от обрушения подкраново-подстропильных ферм | |
CN102003615B (zh) | 三角轻钢龙骨组件 | |
RU2151731C1 (ru) | Крановый рельс для трубчатых подкрановых путей | |
RU2166038C2 (ru) | Строительный элемент | |
SU990987A1 (ru) | Узловое соединение подкрановых балок с колонной |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040814 |
|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL: 26-2006 |