Рельс над стенкой балки

Рельс с поясом можно рассматривать как балку, лежащую на сплошном упругом основании.

В результате местного давления на длине балки (где - сумма моментов инерции рельса и пояса относительно общей оси, но не большей, чем расстояние между соседними ребрами жесткости) нарушается закон распределения напряжений от общего изгиба балки, причем рельс с поясом работают на местный изгиб, а часть стенки балки, являющаяся для пояса упругим основанием - на сжатие. При этом влияние пролета балки на местные напряжения пренебрежимо мало.

Местные напряжения смятия кромки вертикальной стенки под сосредоточенным грузом Р, приложенным к поясу балки в местах, не укрепленных ребрами, можно определить по формуле Броуде:

где - допускаемое напряжение сжатия, равное допускаемому напряжению растяжения.

- условная длина распределения давления от сосредоточенного груза в предположении равномерности местных напряжений.

- для сварных и прокатных балок;

- для клепанных балок;

- толщина стенки.

При расположении рельса над стенкой в коробчатой балке при определении в расчет следует ввести часть пояса шириной от его наружного края до расстояния 10-12 толщин пояса стенки внутрь балки, но не менее ширины подошвы рельса.

При учете разгружающего влияния ребер напряжение смятия вертикальной стенки под сосредоточенным грузом Р будет равно:

где - коэффициент, зависящий от параметра ;

где а - расстояние между ребрами.

График зависимости дан в [Гохберг, стр.174, рис.5.8]

Проведенные исследования напряженного состояния стенки балки от внешней нагрузки, в зоне местного влияния давления ходового колеса выявили многокомпонентное сложное напряженное состояние верхней зоны стенки балки. Помимо нормальных и касательных напряжений от общего изгиба балки, местные напряжения возникают от сосредоточенного давления ходового колеса и от сосредоточенных крутящих моментов, вызванных внецентренным приложением вертикального давления пояса и горизонтальным давлением колеса.

Рассмотренные явления показали, что существуют следующие пути для обеспечения необходимой долговечности балок:

* Верхние поясные швы должны выполняться с проваром на всю толщину стенки. Для поясных швов желательна автоматическая сварка.

* Для кранов тяжелого режима работы не следует применять промежуточных коротких ребер жесткости, если отсутствует продольное ребро жесткости, к которому они привариваются. Если же промежуточные ребра нужны, а горизонтальное ребро не нужно, то их надо выполнять достаточно длинными (приблизительно 1/3 высоты стенки) с тем, чтобы они заканчивались там, где общие изгибные напряжения в стержне весьма малы.

* Увеличение размеров сечения рельса и верхнего поясного листа увеличивает длину распределения давления на стенку и момент инерции при кручении пояса, что приводит к снижению местных напряжений на кромке стенки. Существенного снижения местных напряжений на кромке стенки можно добиться за счет утолщения верхней части стенки, но такие конструкции весьма чувствительны к качеству изготовления.

* Весьма целесообразно применение упругих подкладок под рельс. Для повышения срока службы стенок балок, расположенных под рельсом, целесообразны так же снижение жесткости рам крановых тележек и подрессоривание ходовых колес, а также применение многокатковых тележек.