Жесткое соединение подкрановых балок с колонной
Изобретение относится к подкрановым конструкциям цехов с интенсивным режимом эксплуатации, например цехов черной и цветной металлургии, особенно на просадочных грунтах. Узел содержит крановый рельс, соединенный шпильками с подкрановыми балками. Каждая из подкрановых балок снабжена опорными ребрами. Торцы подкрановых балок и ребер фрезерованы. Между торцами балок размещена колонна, полки которой тоже фрезерованы, то есть между торцами балок, опорными ребрами и колонной выполнен плотный контакт. Нижний пояс подкрановой балки опирается на регулировочную пластину, размещенную между подкрановой балкой и страховочным столиком. Контактирующие грани пластины и страховочного столика фрезерованы и имеют одинаковый уклон. Столик приварен к колонне. Колонна имеет ребра в зоне контакта нижнего пояса балки и опорную плиту оголовка. Опорные ребра подкрановых балок соединены друг с другом шпильками, проходящими снаружи полок колонны. Между подошвой рельса и плитой колонны имеется зазор, равный 0,5...1 от высоты сечения рельса. В зазоре размещена прокладка, равная по толщине верхней полке подкрановой балки. Ниже прокладки размещены соединительные накладки. Эти накладки и рельс соединены друг с другом и с подкрановой балкой в единое целое посредством шпилек. Соединение исключает сдвиги и обеспечивает превращение разрезной подкрановой балки в неразрезную. Пара рихтовочных клиньев размещена ниже соединительных накладок. Поверхности рихтовочных клиньев плотно контактируют друг с другом и с плитой оголовка колонны. Рихтовочные клинья соединены друг с другом регулирующими шпильками. Технический результат – повышение долговечности и ремонтопригодности соединения. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к подкрановым конструкциям цехов с интенсивным (7К,8К) режимом эксплуатации. Например, цехов черной и цветной металлургии, особенно на просадочных грунтах.
Известна конструкция узла сопряжения подкрановых балок с колонной, данная в справочнике [1, с. 197].
Недостатки аналога следующие:
- недостаточна надежность узла, приводящая к быстрому разрушению элементов крепления от усталости [2, с. 150];
- большая трудоемкость рихтовки подкрановых конструкций, так как приходится срезать и вновь приваривать элементы крепления;
- невозможность механизации процесса рихтовки;
- избыточная материалоемкость подкрановых конструкций, так как подкрановые балки разрезные однопролетные.
За аналог примем жесткое соединение подкрановых балок с колонной, имеющее на оголовке опорную плиту, в котором опорные ребра смежных подкрановых балок с расположенным на них рельсом опираются на колонну SU 1221184,30.03.1986.
Технический результат изобретения - повышение надежности узла соединения подкрановых балок с колонной, снижение материалоемкости и трудоемкости их монтажа и рихтовки.
Результат реализован тем, что в жестком соединении подкрановых балок с колонной имеются опорные ребра и смежные подкрановые балки с расположенным на них рельсом. Подкрановые балки опираются на колонну.
Отличие в том, что колонны выполнены с полками, поверхности этих полок, торцы подкрановых балок и торцы опорных ребер выполнены фрезерованными.
Колонна размещена между фрезерованными торцами подкрановых балок, а опорные ребра подкрановых балок соединены друг с другом болтами или шпильками, размещенными снаружи полок колонны с образованием плотного контакта между торцами балок, торцами опорных ребер и колонной.
При этом опорная плита оголовка колонны расположена относительно подошвы рельса с образованием зазора, в котором размещены прокладка и пара рихтовочных клиньев, соединенных друг с другом регулировочными шпильками.
Соединительные накладки и рельс соединены между собой и с подкрановой балкой в единое целое посредством болтов или шпилек, а под нижним поясом каждой из подкрановых балок помещен страховочный столик, взаимодействующий с регулировочной пластиной, на которую опирается нижний пояс упомянутой балки.
Сопоставление разработанной конструкции с аналогом показывает ее существенные отличия:
- значительная часть опорных реакций подкрановых балок передается непосредственно от рельса на оголовок колонны;
- остальная часть опорных реакций передается через соединение опорных ребер балок на полки колонны;
- при загружении подкрановых балок вблизи опоры силы трения между опорными ребрами балки и полками колонны возрастают, то есть соединение является самонапрягающимся;
- легко осуществляется рихтовка подкрановых конструкций с использованием известного способа загрузки неразрезного подкранового пути массой крана [3];
- при монтаже каркаса здания подкрановая балка является шаблоном, обеспечивающим точный безвыверочный монтаж.
На фиг.1 показана конструкция разработанного узла жесткого соединения подкрановых балок с колонной. На фиг.2 - разрез I-I фиг.1.
Узел содержит крановый рельс 1, соединенный болтами или шпильками 2 с подкрановыми балками 3. Каждая из подкрановых балок 3 снабжена опорными ребрами 4. Торцы подкрановых балок 3 и ребер 4 фрезерованы. Между торцами балок 3 помещена колонна 5, полки которой тоже фрезерованы, то есть между торцами балок 3, опорными ребрами 4 и колонной 5 выполнен плотный контакт. Ширина опорных ребер 4 больше ширины полок колонны 5 в 1,5...1,4 раза. Нижний пояс подкрановой балки 3 опирается на регулировочную пластину 6, помещенную между подкрановой балкой и страховочным столиком 7. Контактирующие грани пластины 6 и страховочного столика 7 фрезерованы и имеют одинаковый уклон. Страховочный столик 7 приварен к колонне 5 расчетным швом. Пластины 6 закреплены шпильками 8. Колонна 5 имеет ребра 9 в зоне контакта нижнего пояса балки 3 и опорную плиту 10 оголовка колонны 5.
Опорные ребра 4 подкрановых балок 3 соединены друг с другом болтами 11, проходящими снаружи полок колонны 5. Болты 11 соединяют подкрановые балки 3 с колонной 5 сдвигоустойчиво.
Между подошвой рельса 1 и плитой 10 колонны 5 имеется зазор 
, равный 0,5...1 от высоты сечения рельса. В зазоре размещены прокладка 12, равная по толщине верхней полке подкрановой балки 3. Ниже прокладки 12 размещены соединительные накладки 13. Накладки и рельс 1 соединены друг с другом и с подкрановой балкой 3 в единое целое посредством болтов 2, исключающих сдвиги и превращающих этих разрезных подкрановых балок в неразрезные.
Пара регулировочных клиньев 14 размещена ниже соединительных накладок 13. Поверхности регулировочных клиньев 14 плотно контактируют друг с другом и с плитой оголовка 10 колонны 5. Регулировочные клинья 14 соединены друг с другом регулирующими шпильками 15.
Способ монтажа узла и колонн
- Безвыверочным способом монтируются колонны 5, начиная с середины температурного блока здания, и среднюю колонну закрепляют окончательно в проектном положении [4].
- Подкрановые балки монтируются блоками, состоящими из двух подкрановых балок, соединенных друг с другом посредством рельса и соединительных накладок. Стыки рельсов смещены от конца балок на 1/6...1/5 пролета балки, и рельсы выступают консольно влево или вправо на 1/6...1/5 пролета. При подъеме монтажного блока из двух балок происходит упругое раскрытие между торцами балок под действием массы балок. Шпильки 11 предотвращают чрезмерное раскрытие.
- На трех смонтированных колоннах по лазерному лучу точно на проектной отметке устанавливаются клинья 6 и закрепляются шпильками 8.
- Монтируют первый монтажный блок, заводя среднюю колонну в зазор между опорных ребер 4 подкрановых балок 3. В момент контакта нижнего пояса каждой из подкрановых балок с клиньями 6 происходит автоматический зажим оголовка колонны 5 опорными ребрами, и монтажный блок фиксируется на колонне точно в проектном положении.
- Болты 11 затягивают пневмогайковертом с гарантированным натягом, фиксируя смонтированный блок в проектном положении и обеспечивая жесткое соединение подкрановых балок с колонной.
- Монтируются крестовые вертикальные связи, объединяющие две колонны и фиксирующие их вертикальность и проектное положение. Анкерные болты колонн, объединенных вертикальными связями, также затягиваются. Таким образом, две колонны каждого из рядов, объединенные вертикальными связями, являются базой, обеспечивающей точный безвыверочный монтаж всего ряда колонн. Подкрановые же балки с фрезерованными торцами являются шаблонами, обеспечивающими точное расстояние между колоннами при их безвыверочном монтаже.
- Монтаж колонн идет в обе стороны от вертикальных связей. После монтажа двух колонн монтируется очередной блок, состоящий из двух подкрановых балок. Окончательное закрепление колонны анкерными болтами выполняют после соединения опорных ребер смежных подкрановых балок 3 болтами 11 и установки распорок на макушках колонн. Этим обеспечивается их вертикальность, и после этого окончательно затягиваются анкерные болты, соединяющие колонну с фундаментом.
Таким образом, ведя монтаж колонн и подкрановых балок от вертикальных связей температурного блока, производят безвыверочный монтаж всех колонн и подкрановых балок.
Экономический эффект от разработанного соединения обеспечен следующим:
- повышена надежность узла, приводящая к замедлению процесса разрушения элементов крепления от усталости;
- снижена трудоемкость рихтовки подкрановых конструкций, так как не приходится срезать и вновь приваривать элементы крепления;
- обеспечена возможность механизации процесса рихтовки;
- снижена материалоемкость подкрановых конструкций.
Источники информации
1. Металлические конструкции. Под редакцией Н.П. Мельникова. 2-е издание, переработанное и дополненное - М.: Стройиздат, 1980, 776 с. (Справочник проектировщика).
2. Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1969, 416 с.
3. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Способ рихтовки подкранового пути. Патент России №2104362, Бюллетень №14, 1993.
4. Нежданов К.К. и др. Фундамент под металлическую колонну. Способ его сооружения и рихтовки. Патент России №2123091, Бюллетень №34, 1998.
Формула изобретения
Жесткое соединение подкрановых балок с колонной, в котором имеются опорные ребра, смежные подкрановые балки с расположенным на них рельсом опираются на колонну, отличающееся тем, что колонны выполнены с полками, поверхности этих полок, торцы подкрановых балок и торцы опорных ребер выполнены фрезерованными, колонна размещена между фрезерованными торцами подкрановых балок, а опорные ребра подкрановых балок соединены друг с другом болтами или шпильками, размещенными снаружи полок колонны с образованием плотного контакта между торцами балок, торцами опорных ребер и колонной, при этом опорная плита оголовка колонны расположена относительно подошвы рельса с образованием зазора, в котором размещены прокладка и пара рихтовочных клиньев, соединенных друг с другом регулировочными шпильками, причем соединительные накладки и рельс соединены между собой и с подкрановой балкой в единое целое посредством болтов или шпилек, а под нижним поясом каждой из подкрановых балок размещен страховочный столик, взаимодействующий с регулировочной пластиной, на которую опирается нижний пояс упомянутой балки.
