- •Тема 15. Усиление металлических конструкций
- •Тема 17. Усиление оснований и фундаментов
- •17.4. Расчет основания фундаментов, усиленных уширением подошвы
- •17.5. Усиление фундаментов увеличением их глубины заложения
- •Усиление сопряжений элементов каменных конструкций
- •Повышение пространственной жесткости каменных зданий
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •Пример 6
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Пример 9
- •Пример 10
- •Пример 11
- •Пример 12
Пример 10
Расчет выполнен для подкрановых балок открытой крановой эстакады копрового цеха. Колоннада построена в 1962 г., шаг колонн 12 м, эксплуатируются магнитно-грейферные мостовые краны грузоподъемностью Q = 15 т. Ниже приведены технические характеристики мостовых кранов и подкрановых балок.
А. Расчет балки по СНиП II-23-81*.
|
Рельс Р-43 |
|
|
|
-60 ´ 2,2 |
l = 1200 см |
|
|
|
-160 ´ 1,4 |
a = 150 см |
s , |
R, |
|
-60 ´ 2,2 |
Ix = 2214356,6 см3 F Н = 42 m |
кН/см2 |
кН/см2 |
Нормальное напряжение в нижнем поясе |
9,25 |
21 |
Касательное напряжение t xy в сечении |
1,63 |
12,76 |
Приведенные напряжения в стенке балки согласно (п. 13.34 СНиП II-23-81*) |
12,96 |
25,3 |
Расчет выносливости стенки балки (п. 13,35 СНиП II-23-81*) |
6,42 |
7,65 |
Согласно расчету прочность и выносливость обеспечены. Однако в этих балках после шести лет эксплуатации были обнаружены усталостные трещины.
Б. Проверим выносливость балки по разработанной методике. В результате исследования выявлены среднестатистические характеристики крановых нагрузок:
т;
проездов/сут (1039 пр/тыс. т продукции).
Оценим нагруженность верхней зоны стенки по приведенным напряжениям с учетом приведенных выше зависимостей:
s x = 407,8; s loc , y = 861,24; s loc , x = 215,31; s fy = 265,85; t xy = 96,0; s экс = 992,02 кг/см2.
Из уравнения кривой усталостных отказов определим расчетный ресурс балки, соответствующий ее нагруженности
.
Накопленное за шесть лет эксплуатации балок при интенсивности выпуска продукции 1158,737 тыс. т/год число циклов нагружений N э = 2 × 1039 × 1158,737 тыс. т = = 2,4 106.
Поскольку N экс > Nr , то повреждения появились вполне закономерно и обусловлены прежде всего условиями технологической нагруженности.
В. Оценим допустимую нагруженность балки в заданных условиях эксплуатации с учетом требуемой долговечности.
Пусть требуемый ресурс N тр балок с учетом наращивания объемов выпуска продукции после выхода пролета на проектную мощность за счет интенсификации производства и соответственно повышения интенсивности эксплуатации конструкций при прогнозируемом сроке эксплуатации 30 лет равен N тр = 8,36 × 106 циклов.
Определим расчетное сопротивление балки по выносливости с учетом требуемого ресурса и долговечности, преобразовав выражение для Nr
.
Пути снижения нагруженности могут быть разными: увеличение числа катков и соответственно снижение давлений F , использование рельсов повышенной жесткости по I кр и низкомодульных прокладок, увеличение металлоемкости верхней зоны балки или шага колонн с постановкой фахверковых промежуточных стоек между колоннами и т. д.
Обеспечим долговечность за счет постановки крана с четырехкатковой базой и применения рельса КР-100, в результате нормативное давление понизится в два раза и составит P = 21 т, соответственно F экс = 16,8; I кр = 765 см3, что в два раза больше, чем у рельса Р-43 и соответственно = 490 кг/см2.
.
Долговечность обеспечена, т. е. исключены все затраты на ремонт и замену балок сроком на Т = 30 лет.