Подкрановая балка

Полезная модель относится к строительным конструкциям, а именно, к подкрановым конструкциям преимущественно с тяжелым режимом работы кранов и большой грузоподъемностью.
Известна подкрановая балка, образованная двумя поясами и стенкой из листовой стали, объединяемыми между собой сварными швами (Металлические конструкции. В 3т .Т.2. Металлические конструкции зданий и сооружений: Справочник проектировщика / Под общ. ред. В.В. Кузнецова. - М.: Изд-во АСВ, 1998, стр. 90, рис. 6.4).
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость и недостаточно высокая надежность подкрановой балки, что связано с низкой устойчивостью формы верхнего пояса, высокой концентрацией местных напряжений в верхней части стенки при действии динамических крановых нагрузок и низкой выносливостью материала верхней части стенки.
Известна подкрановая балка, образованная верхним и нижним поясами, вертикальной стенкой и вертикальными поперечными ребрами, при этом вертикальная стенка балки в верхней своей части выполнена V-образной на участке от верхнего пояса до нейтральной оси, а стенка составлена из одного вертикального листа и двух симметрично и наклонно расположенных плоских листов, закрепленных по всей длине балки одной стороной к вертикальному листу, а другой стороной - к верхнему поясу (RU 2478557, В66 С/00, 10.12.2012 г.). Элементы стенки закреплены между собой, а также к верхнему поясу с использованием фрикционных болтовых соединений.
Недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость и недостаточно высокая надежность подкрановой балки, что связано с большим расходом стали на верхний пояс, концентрацией местных напряжений в стенке при действии динамических крановых нагрузок, снижением сил трения во фрикционных болтовых соединениях с течением времени.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является 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 и недостаточно высокая надежность 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.
Задача полезной модели - снижение материалоемкости и повышение надежности подкрановой балки.
Технический результат достигается тем, что подкрановая балка, содержащая верхний пояс, стенку, нижний пояс и тормозную конструкцию, при этом верхний пояс выполнен трубчатым, имеет верхний пояс, заполненный бетоном, включающий шпильки, установленные вертикально, и к верхнему поясу через упругую прокладку шпильками прикреплен подрельсовый элемент.
Подкрановая балка дополнительно может включать жесткое соединение упругой прокладки с верхним поясом и подрельсовым элементом.
Подкрановая балка дополнительно может включать поперечные ребра жесткости, прикрепленные к верхнему поясу и стенке.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
- фиг. 1 - поперечное сечение подкрановой балки;
- фиг. 2 - вид по 1-1.
Подкрановая балка включает стенку 1 из листовой стали, нижний пояс 2 из листовой стали, верхний пояс 3 из стальной трубы 4, заполненной бетоном 5. Через верхний пояс 3 вертикально установлены шпильки 6 и закреплены к стальной трубе 4 при помощи сварки. К верхнему поясу 3 шпильками 6 прикреплен подрельсовый элемент 7 в виде стального швеллера. Между стальной трубой 4 верхнего пояса 3 и подрельсовом элементом 7 расположена упругая прокладка 8, выполненная из полимерного материала, например полимербетона, резины, каучука и т.п. Упругая прокладка 8 может быть жестко соединена со стальной трубой 4 верхнего пояса 3 и подрельсовым элементом 7 клеевым соединением или сваркой. К стальной трубе 4 верхнего пояса 3 сбоку при помощи сварки закреплена тормозная конструкция 9, состоящая из стального настила 10 и стального наружного пояса 11, например, в виде швеллера, двутавра или листовой стали. К стенке 1 и стальной трубе 4 верхнего пояса 3 могут быть прикреплены при помощи сварки поперечные ребра жесткости 12 из листовой стали.
Заполнение стальной трубы 4 верхнего пояса 3 бетоном 5 повышает несущую способность верхнего пояса 3 при действии напряжений общего изгиба в подкрановой балке и местного изгиба стенки стальной трубы 4, что позволяет уменьшить расход стали и снизить материалоемкость подкрановой балки в целом.
Заполнение стальной трубы 4 верхнего пояса 3 бетоном 5 повышает его изгибную жесткость, что позволяет распределить местное давление от колес крана на большую длину, уменьшить напряжение в стенке 1, и снижает материалоемкость подкрановой балки, а также повышает ее надежность при многократном действии циклической крановой нагрузки.
Шпильки 6 обеспечивают надежную совместную работу стальной трубы 4 и бетона 5 и воспринимают сдвигающие усилия в верхнем поясе 3. Стальные шпильки 6 также могут быть использованы для крепления кранового рельса 13, что позволяет отказаться от дополнительных элементов крепления кранового рельса 13 и приводит к снижению материалоемкости подкрановой балки в целом.
Бетон 5, находясь в герметичном замкнутом контуре, образованном стальной трубой 4 и опорными диафрагмами 14, обладает высокими прочностными характеристиками, не подвержен усадке, что повышает несущую способность подкрановой балки и снижает ее материалоемкость.
Шпильки 6 совместно с бетоном 5 повышают местную устойчивость стенки сжатой стальной трубы 4, что позволяет существенно уменьшить толщину стенки стальной трубы 4 и снизить материалоемкость подкрановой балки в целом.
Подрельсовый элемент 7, являясь опорной площадкой кранового рельса 13, повышает изгибную жесткость верхнего пояса 3, что позволяет распределить местное давление от колес крана на большую длину и уменьшить напряжение в стенке 1, что снижает материалоемкость подкрановой балки, а также повышает ее надежность при многократном действии циклической крановой нагрузки.
Упругая прокладка 8 амортизирует динамическое воздействие от колес крана как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, соответственно уменьшает напряжение в подкрановой балке, что снижает ее материалоемкость, а также повышает надежность при многократном действии циклической крановой нагрузки.
Поперечные ребра жесткости 13, обеспечивая местную устойчивость стенки 1, являются опорами для верхнего пояса 3, повышают его несущую способность на кручение, что снижает материалоемкость подкрановой балки.
Жесткое соединение упругой прокладки 8 со стальной трубой 4 и подрельсовым элементом 7 обеспечивает большую жесткость и сдвигоустойчивость контактной зоны между верхним поясом 3 и подрельсовым элементом 7, что вовлекает подрельсовый элемент 7 в совместную работу с подкрановой балкой на изгиб и снижает ее материалоемкость.
Несущая способность подкрановой балки обеспечивается подбором класса бетона, марки стали, размеров поперечного сечения элементов, шага шпилек. Геометрические и физические характеристики направляющей и упругой прокладки подбираются в зависимости от грузоподъемности крана и типа кранового рельса.
Применение предлагаемого технического решения позволит снизить материалоемкость подкрановой балки и повысить ее надежность, в частности, при многократном действии циклической крановой нагрузки.