Способ восстановления несущей способности подкрановой балки

 

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно подкрановым с тяжелым режимом работы кранов (7К-8К). Способ заключается в том, что поврежденную подкрановую балку демонтируют и отрезают от нее, например, газорезкой верхний пояс и верхнюю поврежденную часть стенки. Подготавливают тавр и два швеллера, равноценные по площади сечения отрезанной части балки. Сверлят в полке прокатного тавра и в полках двух швеллеров отверстия, используя отрезанный пояс как шаблон. Соединяют шпильками тавр и отрезанный пояс посредством швеллеров, обращенных полками наружу в замкнутый трубчатый блок, разделенный стенкой тавра надвое. Приваривают трубчатый блок отрезанным поясом к неповрежденной части стенки балки непрерывным вогнутым швом с проплавлением на всю толщину стенки. Торец стенки тавра имеет или плотный контакт с верхним поясом балки, или даже зазор Δ, закрывающийся при возрастании вертикальных сосредоточенных сил Р от каждого из колес крана сверх их нормативного значения. Технический результат изобретения - полное восстановление несущей способности и повышение долговечности подкрановой балки. 2 ил.

Изобретение относится к металлическим конструкциям, преимущественно подкрановым с тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К).

За аналог примем способ усиления подкрановых балок, приведенный в учебнике [1, с. 374] . Аналог обладает существенными недостатками. Применяются трудновыполнимые потолочные сварные швы. При этом концентрация напряжений достигает четырех единиц. Не устраняется возможность появления усталостных трещин в местах крепления поперечных ребер жесткости. У верхних концов сварных швов эффективный коэффициент концентрации напряжений также достигает четырех единиц [2, с.140].

Технический результат изобретения - полное восстановление несущей способности и повышение долговечности подкрановой балки.

Технический результат достигнут тем, что для восстановления несущей способности подкрановой балки с усталостными трещинами в верхней зоне стенки демонтируют подкрановую балку.

Срезают верхний пояс балки с частью стенки, поврежденной усталостными трещинами, подготавливают тавр и два швеллера, равноценные по площади сечения отрезанной части балки. Сверлят в полке прокатного тавра и в полках двух швеллеров отверстия, используя отрезанный пояс как шаблон.

Соединяют шпильками прокатный тавр и отрезанный пояс посредством швеллеров, обращенных полками наружу, в замкнутый трубчатый блок, разделенный стенкой прокатного тавра надвое. Приваривают трубчатый блок отрезанным поясом к верхней, неповрежденной части стенки балки непрерывным вогнутым швом с проплавлением на всю толщину стенки.

Шпильки затягиваются с гарантированным натягом. Они аналогичны фрикционным болтам и также обеспечивают сдвигоустойчивость соединения. Приваривают трубчатый блок отрезанным верхним поясом к верхней, не поврежденной части стенки балки непрерывным вогнутым швом с проплавлением на всю толщину стенки.

Сравнение разработанного способа усиления со старым, приведенным в аналоге, показывает следующие его существенные отличия: часть стенки, поврежденную усталостными трещинами, срезают и удаляют; отрезанный верхний пояс используют как шаблон; отрезанный верхний пояс, тавр и швеллеры полками наружу соединяют шпильками в единый трубчатый блок; полученный трубчатый блок приваривают отрезанным верхним поясом к неповрежденной части стенки балки.

Таким образом, заявленный способ усиления существенно отличается от старого, приведенного в аналоге.

На фиг. 1 показана подкрановая балка с усталостными трещинами в верхней зоне стенки и плоскости отрезания поврежденной усталостными трещинами верхней части балки. На фиг.2 показана восстановленная подкрановая балка и ее разрезы.

Поврежденная подкрановая балка содержит верхний пояс 1, стенку 2, укрепленную промежуточными ребрами 3 и нижний пояс 4. Подкрановая балка снабжена опорными ребрами 5.

Балку демонтируют и отрезают от нее, например, газорезкой верхний пояс 1 и верхнюю поврежденную часть стенки 2 (1/6...1/7 ее высоты).

Заготавливают прокатный тавр 6 и два швеллера 7, равноценные по площади сечения отрезанной части балки. В полке прокатного тавра и в полках швеллеров 7, используя отрезанный верхний пояс 1 как шаблон, сверлят отверстия, и из прокатного тавра 6, швеллеров 7, обращенных полками наружу, собирают посредством шпилек 8 трубчатый замкнутый контур, разделенный стенкой прокатного тавра надвое. Затем в сборочном кондукторе соединяют этот трубчатый блок автоматической сваркой вогнутым швом с проплавлением на всю толщину с неповрежденной частью стенки 2.

Продольный фрезерованный торец стенки прокатного тавра имеет плотный контакт с верхним поясом 1 или даже зазор Δ, закрывающийся при возрастании вертикальной сосредоточенной нагрузки Р от колес крана сверх нормативного значения.

Восстановленная подкрановая балка работает следующим образом. Сосредоточенные воздействия от колес крана: вертикальные Р и горизонтальные Т передаются на мощный трубчатый блок, образуемый прокатным тавром 6, швеллером 7 и верхним поясом 1. Моменты инерции этого блока в сотни раз больше, чем у верхнего пояса поврежденной подкрановой балки, поэтому локальные напряжения при центральном сжатии σ_у и при кручении σ_кр незначительны и появление усталостных трещин в подкрановой балке исключено. При восстановлении несущей способности поврежденной подкрановой балки значительно в 1,5...2 раза повышается несущая способность всего сечения.

Экономический эффект возник из-за снижения материалоемкости. Относительно небольшие затраты нового металла обеспечивают полное восстановление работоспособности пришедшей в негодность подкрановой балки и ее работу в зоне неограниченной долговечности [3].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Беленя Е.И. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1986.

2. Справочник по кранам: В 2-х томах. T.1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчета кранов, их приводов и металлических конструкций. Под общ. ред. Гохберга М.М.- М.: Машиностроение, 1988.

3. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Пенза, 1992.

Формула изобретения

Способ восстановления несущей способности подкрановой балки с усталостными трещинами в верхней зоне стенки с использованием дополнительных элементов, отличающийся тем, что подкрановую балку демонтируют, срезают верхний пояс балки, срезают часть стенки, поврежденную усталостными трещинами, подготавливают тавр и два швеллера, равноценные по площади сечения отрезанной части балки, сверлят в полке прокатного тавра и в полках двух швеллеров отверстия, используя отрезанный пояс как шаблон, соединяют шпильками тавр и отрезанный пояс посредством швеллеров, обращенных полками наружу в замкнутый трубчатый блок, разделенный стенкой тавра надвое, приваривают трубчатый блок отрезанным поясом к неповрежденной части стенки балки непрерывным вогнутым швом с проплавлением на всю толщину стенки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2