Устройство для предотвращения обрушения, рихтовки и повышения несущей способности подкрановой балки

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к усилению металлических конструкций цехов преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы кранов. Технический результат изобретения - исключение обрушения подкрановой балки при чрезмерном развитии усталостной трещины и снижение материалоемкости конструкции. Устройство включает подкрановую балку, которая в середине пролета оперта и соединена с X-образной колонной. X-образная колонна образует две промежуточные опоры в третях пролета балки. В базе колонны выполнена ниша для размещения силового домкрата, взаимодействующего с базой колонны и несущим основанием. 5 ил.

Изобретение относится к усилению и рихтовке металлических конструкций цехов, преимущественно с интенсивным тяжелым режимом работы кранов 8К, 7К, эксплуатируемых на просадочных грунтах.

Известна широко применяемая однопролетная стальная сварная балка [1, с. 239] . Примем известное решение за аналог. Недостаток аналога - высокая повреждаемость балки усталостными трещинами [2, с.126].

При чрезмерном развитии усталостной трещины наступает предельное состояние и происходит обрушение балки, так как балка однопролетная разрезная. При неравномерной осадке нарушается прямолинейность рельсового пути.

Технический результат изобретения - предотвращение обрушения, возвращение первоначального проектного положения и повышение несущей способности подкрановой балки.

Результат достигнут тем, что в середине пролета балка опирается и соединена с X-образной колонной, образующей две промежуточные опоры в третях пролета балки, причем в базе колонны выполнена ниша для размещения силового домкрата, взаимодействующего с базой колонны и несущим основанием.

Сопоставление с аналогом показывает существенные отличия разработанной конструкции. В аналоге принята однопролетная разрезная схема опирания, в предлагаемой трехпролетная неразрезная, причем каждый из пролетов меньше, чем габарит крана, и этим исключено его обрушение даже при пересечении трещиной всего сечения балки.

На фиг. 1 показано устройство для повышения надежности и снижения материалоемкости подкрановой балки; на фиг.2 - узлы соединения поддерживающей колонны с подкрановой балкой; на фиг. 3 - схема крановой нагрузки от двух кранов; на фиг. 4 - загружение одной силой; на фиг.5 -загружение балки двумя кранами.

Устройство содержит подкрановую балку 1 и X-образную колонну 2, содержащую вертикальную "а" и две наклонные верхние "b" ветви, соединенные фланцами с нижним поясом подкрановой балки, и две наклонные нижние "с" ветви, опирающиеся на несущее основание и образующие нишу для домкрата.

Фланцы соединены с нижним поясом болтами. База колонны "с" в сечении выполнена Λ-образной. База колонны 3 опирается на несущее основание 4. Между ветвями с базы 3 колонны 2 имеется ниша для размещения силового домкрата 5, предназначенного для поддомкрачивания колонны 2 вместе с опирающейся на нее подкрановой балкой 1.

Способ предотвращения обрушения и рихтовка подкрановой балки.

В настоящее время, несмотря на запрещение эксплуатации подкрановых балок с усталостными трещинами, в мартеновских и конверторных цехах с тяжелым режимом работы 8К, 7К всегда можно найти такие балки. Чрезмерный рост трещины может вызвать хрупкое обрушение конструкций.

Существующие способы усиления [2] обладают крайне низкой долговечностью (2. ..3 месяца интенсивной эксплуатации) и требуют остановки работы кранов и цеха.

В нашем случае остановка производственного процесса не требуется.

Для предотвращения обрушения выполняют следующие операции: подготавливают несущее основание, на которое обопрется колонна 2; изготавливают колонну 2, оснащая ее оголовки крюками и упорами для подвешивания к усиляемой подкрановой балке; закрепляют противовес на колонне для обеспечения установки колонны непосредственно под подкрановую балку; транспортируют колонну мостовым краном над действующим оборудованием цеха к месту установки колонны; крановщик, манипулируя грузовыми механизмами крана, зацепляет крюки оголовков колонны за нижний пояс подкрановой балки; лебедкой небольшой грузоподъемности (0,2...0,5 тс) или полистпастом оттягивают нижний конец колонны, ориентируя ее вертикально и добиваясь, чтобы упор оголовка базы зафиксировал оголовок на нижнем поясе подкрановой балки; устанавливают домкрат в гнезде под колонной; отгоняют кран в соседний пролет; поддомкрачивают колонну вместе с подкрановой балкой на необходимую величину и окончательно закрепляют подкрановую балку к оголовкам колонны и базу колонны к несущему основанию.

После установки колонны полностью исключена возможность обрушения подкрановой балки. Подкрановая балка превращена в трехпролетную неразрезную. Поэтому, даже в случае полного отсутствия технического контроля за подкрановыми конструкциями и пересечением усталостной трещиной одного из пролетов трехпролетной балки полностью, обрушение крана не произойдет, так как длина концевой балки крана меньше, чем пролет балки.

Пример конкретной реализации
Используем в качестве аналога подкрановую балку, рассчитанную в учебнике [1, с. 254] проф. К.К.Муханова. Подкрановая балка предназначена для кранов грузоподъемностью Q=50/10 т тяжелого режима; наибольшее нормативное давление колеса крана P^н _max=505 кН=5050 гН; вес тележки крана g=18,5 т; тип кранового рельса КР80 (ГОСТ 4121-62*).

Выполним расчет трехпролетной балки.

Максимальный изгибающий момент с учетом собственной массы балки:
М=1,05•5921,5=6217,6 гН•м.

Полученный момент в 7,78 раза меньше момента М=3839 кН•м=38390 гН•м (в примере проф. Муханова К.К.).

При загружении балки двумя кранами (фиг. 3) на опоре с возникает сила - 1203,4 гН(12 тс), отрывающая подкрановую балку от опоры. Отрыв балки используем для рихтовки ее по высоте.

Принимаем R_y=210 МПа (по примеру проф. Муханова К.К.)

Используем прокатный (более долговечный) двутавр I40K4, W_x=3610 см³>W_тр= 3272,4 см³.

Масса 1 п.м. балки m=185 кг/м.

В примере Муханова К.К.

m=435,4•100•7,85=341000 г/м=341 кг/м, то есть снижение массы произошло в 1,84 раза.

Расход стали на дополнительную колонну при высоте 5,5 м (Н_г.р=6,0 м).

N=R_B+R_C=11464,2+4796=16260,2 гH,

Масса колонны:

Масса балки:
m_б=12•185=2260 кг.

Всего по предлагаемому варианту m=2656,1 кг.

В примере проф. Муханова К.К.:
m=12•341=4092 кг.

Экономия по массе составляет 30...35%.

Снижение трудоемкости - отсутствуют сварные поясные швы в балке.

Долговечность прокатной балки - неограниченная, обеспечена неразрушаемостъ конструкции.

Источники информации
1. Муханов К.К. Металлические конструкции. - М.: Стройиздат, 1978, 512 с.

2. Кикин А.И., Васильев А.А. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий /Ред. А.И. Кикина. - М.: Стройиздат, 1984, 301 с.

3. Нежданов К.К., Васильев А.В., Калмыков В.А., Нежданов А.К. - Патент России 2114328. БИ 18, 1998.

Формула изобретения

Устройство для предотвращения обрушения, рихтовки и повышения несущей способности подкрановой балки, опирающейся на колонны, отличающееся тем, что в середине пролета балка опирается и соединена с X-образной колонной, образующей две промежуточные опоры в третях пролета балки, причем в базе колонны выполнена ниша для размещения силового домкрата, взаимодействующего с базой колонны и несущим основанием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5