Подкрановая балка
CRANE BEAM

Изобретение относится к строительству, а именно к подкрановым балкам, работающим в условиях интенсивных динамических воздействий при грузоподъемности мостовых кранов до 30 т и пролетах балок от 12 м.
Известна металлическая подкрановая балка, содержащая верхний пояс, стенку, нижний пояс и тормозную конструкцию, при этом верхний пояс выполнен трубчатым (RU 2154599, В66 С/00, 20.08.2000 г.).
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость подкрановой балки, что связано с большим расходом стали на верхний пояс, местным изгибом стенки трубы верхнего пояса при действии динамических крановых нагрузок, а также с отсутствием надежной конструкции крепления кранового рельса к трубчатому верхнему поясу.
Известна металлическая подкрановая балка, состоящая из верхнего трубчатого пояса, стенки и нижнего пояса (Нежданов К.К., Нежданов А.К., Карев М.А., патент RU 2154599, дата публикации 20.08.2000 г.).
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость подкрановой балки, что связано с большим расходом стали на верхний пояс, местным изгибом стенки трубы верхнего пояса при действии динамических крановых нагрузок, а также с отсутствием надежной конструкции крепления кранового рельса к трубчатому верхнему поясу.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является подкрановая балка, состоящая из верхнего пояса, стенки, нижнего пояса и тормозной конструкции, при этом верхний пояс выполнен трубчатым, заполнен бетоном, содержит шпильки, к которым через упругую прокладку прикреплен подрельсовый элемент (RU 170094, В66С 6/00, Е04С 3/29, 13.04.2017 г.).
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость подкрановой балки, связанная с большим расходом стали на стенку и нижний пояс.
Задача изобретения - снижение материалоемкости подкрановой балки.
Технический результат достигается тем, что подкрановая балка, состоящая из верхнего пояса в виде стальной трубы, заполненной бетоном, и тормозной конструкции, содержит стойки с концевиками, прикрепленные к низу верхнего пояса и имеющие переменную длину, увеличивающуюся от опорных участков верхнего пояса к середине пролета балки, и затяжку, прикрепленную к опорным частям верхнего пояса и пропущенную через концевики стоек, при этом стальная труба имеет прямоугольное поперечное сечение с перфорированными стенками.
Форма затяжки может соответствовать огибающей эпюре изгибающего момента в балке.
Верхний пояс может содержать в сечении шпильки с зажимами для крепления кранового рельса.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
- фиг. 1 - общий вид подкрановой балки;
- фиг. 2 - поперечное сечение 1-1;
- фиг. 3 - поперечное сечение 2-2.
Подкрановая балка состоит из верхнего пояса 1 в виде стальной трубы 2, заполненной бетоном 3, тормозной конструкции 4, стоек 5 с концевиками 6 и затяжки 7, пропущенной через концевики 6 в стойках 5 и закрепленной на опорных участках 8 верхнего пояса 1 (фиг. 1, 2). Через сечение верхнего пояса 1 горизонтально устанавливаются шпильки 9, к которым прикрепляются зажимы 10 для крепления кранового рельса 11 (фиг. 3). Стенки стальной трубы 2 верхнего пояса 1 имеют перфорации 12, которые могут быть получены путем разрезки прокатного трубчатого профиля по зигзагообразной линии с целью увеличения высоты поперечного сечения h балки. Тормозная конструкция 4 состоит из стальной горизонтальной фермы 13, стальной балки 14 и прикрепляется к стальной трубе 2 верхнего пояса 1. Стойки 5, выполняемые из стальных труб, равномерно располагаемые по длине верхнего пояса 1, имеют переменную длину f, увеличивающуюся от опорных участков 8 к середине пролета балки L. Концевики 6, прикрепленные к стойкам 5, выполняются из листовой стали и имеют отверстия для размещения затяжки 7. Затяжка 7, выполняемая в виде арматурных стержней или канатов, располагается по пролету балки L в соответствии с огибающей эпюрой изгибающего момента в балке. Опорные участки 8 выполнятся составными из листовой стали и жестко прикрепляются к стальной трубе 2 верхнего пояса 1. Зажимы 10 выполняются из стальных уголковых профилей.
Заполнение стальной трубы 2 бетоном 3 повышает несущую способность верхнего пояса 1 при действии напряжений общего изгиба в подкрановой балке и местного изгиба стенки стальной трубы 2, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость подкрановой балки.
Бетон 3, находясь в герметичном замкнутом контуре стальной трубы 2, обладает высокими прочностными характеристиками, не подвержен усадке, что повышает несущую способность подкрановой балки и снижает ее материалоемкость.
Наличие перфорации 12 на боковых гранях стальной трубы 2 соответствует эпюре местных нормальных напряжений в поперечном сечении верхнего пояса от приложенных вертикальных нагрузок, что приводит к снижению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Наличие перфорации 12 на боковых гранях стальной трубы 2 верхнего пояса 1 обеспечивает надежную совместную работу стальной трубы 2 и бетона 3 по контуру перфорации 12 при действии сдвигающих усилий в верхнем поясе 1 от приложенных нагрузок, что позволяет отказаться от дополнительных элементов крепления и приводит к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Наличие стоек 5 подкрепляет верхний пояс 1 от развития существенных вертикальных деформаций балки, уменьшает усилия изгиба, что снижает материалоемкость подкрановой балки.
Шпильки 9 обеспечивают надежную совместную работу стальной трубы 2 и бетона 3, воспринимают сдвигающие усилия в верхнем поясе 1. Шпильки 9 также могут быть использованы для крепления кранового рельса 11 зажимами 10, что позволяет отказаться от дополнительных элементов крепления кранового рельса 11 и приводит к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Шпильки 9 совместно с бетоном 3 повышают местную устойчивость стенок сжатой стальной трубы 2, что позволяет существенно уменьшить толщину стенки стальной трубы 2 и снизить материалоемкость подкрановой балки в целом.
Наличие затяжки 7, расположенной по пролету балки в соответствии с огибающей эпюрой изгибающего момента от вертикальной нагрузки, позволяет регулировать нормальные напряжения в верхнем поясе 1 и его изгибную жесткость, что приводит к уменьшению расхода стали и, как следствие, к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Наличие затяжки 7 позволяет обеспечивать обжатие верхнего пояса 1 и соответственно бетона 3, что приводит к более эффективной работе бетона 3 и, как следствие, к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Опорные участки 8, предназначенные для крепления затяжки 7, дополнительно повышают несущую способность балки при действии поперечных сил от вертикальных нагрузок, что приводит к снижению материалоемкости подкрановой балки.
Выполнение тормозной конструкции 4 в виде горизонтальной фермы 13 и стальной балки 14 обеспечивает снижение расхода стали тормозной конструкции 4, элементов ее крепежа и приводит к снижению материалоемкости подкрановой балки в целом.
Несущая способность подкрановой балки обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, шага шпилек и стоек, длины стоек, величиной предварительного натяжения затяжки.
Применение предлагаемого технического решения позволит снизить материалоемкость подкрановой балки.