Подкрановые конструкции

Такое интенсивное накопление повреждений в подкрановых конструкциях объясняется специфичностью и тяжелыми условиями их работы, сложностью определения действительных силовых воздействий, недостаточным совершенством конструктивной формы и расчета. Для организации правильной эксплуатации подкрановых конструкций эти особенности следует знать, поэтому остановимся на них несколько подробнее.

Действующая на подкрановую конструкцию нагрузка является подвижной, вследствие чего работа конструкции происходит с переменным или знакопеременным циклом напряжений, что способствует явлению усталости материала. Нагрузка прикладывается в виде сосредоточенных сил, и их значения достигают весьма больших величин - до 70-80 m. Сосредоточенная нагрузка прикладывается последовательно по всей длине балки, что предъявляет требование повышенной надежности не к отдельным местам, передающим большие силовые воздействия, а ко всей конструкции верхней части балки. Характер приложения нагрузки динамический, сопровождающийся рывками и ударами. Этот фактор в большой степени способствует расшатыванию и расстройству подкрановой конструкции в целом и ее соединений.

К головке кранового рельса, установленного на подкрановую конструкцию, приложено вертикальное давление колеса крана Р и боковая сила Т. Измерение действительных величин этих сил показывает, что они часто не соответствуют расчетным значениям, определяемым по действующим нормативным материалам. Ввиду того, что мост крана представляет собой жесткую пространственную конструкцию, изготовленную с определенной степенью точности, а также из-за перекоса подкрановых путей по вертикали вертикальное давление колес крана Р передается на подкрановый путь неравномерно. Наличие этой неравномерности подтверждается экспериментальными исследованиями. Необходимо отметить, что вопрос неравномерности вертикальных давлений колес крана с количественной сторонн в настоящее время совершенно не изучен, однако эта неравномерность, безусловно, влияет на действительную работу подкрановой конструкции, хотя более или менее точно в настоящее время не учитывается. Еще большая неопределенность имеет место в вопросе определения действительной величины боковой силы Т. Экспериментальное измерение боковых сил от кранов показывает, что величина этой силы очень часто бывает значительно больше расчетной.

Величина смещения оси рельса и оси стенки балки e1 регламентирована СНиП 3-В до 15 мм, однако, по данным многочисленных обследований, она почти нигде не выдерживается и часто достигает 30-40 мм.

Весьма часто наблюдаются случаи (при расшатанных креплениях кранового рельса к балке) движения рельса по поясу балки в сторону, перпендикулярную оси балки, при проходе по данному створу крана. Величина такого смещения фиксировалась до 20 мм. Фактическое приложение равнодействующей давления катка крана также не совпадает с осью кранового рельса, образуя дополнительный эксцентриситет, величина которого достигает 5-7 мм.

Таким образом, величина неучитываемого крутящего момента, действующего на верхний пояс подкрановой балки, достигает значительной величины и существенно влияет на действительную работу подкрановой конструкции в процессе эксплуатации.

Наличие на балке сплошного кранового рельса, соединительных накладок между балками, жесткость креплений подкрановых и тормозных балок к колоннам создает частичную неразрезность подкрановых конструкций.

Неразрезность подкрановой конструкции приводит к появлению в ней знакопеременного цикла напряжений, что в условиях специфичности нагрузки на подкрановую конструкцию способствует появлению в ней усталостных трещин. Особенно большое влияние этот фактор оказывает на расстройство креплений подкрановой и тормозной конструкций к колонне. Величина опорного момента от неразрезности балки может достигать весьма большой величины, конструкции же креплений, создавая защемление балок на опоре, не рассчитаны на восприятие этого момента, отсюда неизбежное их расстройство. Экспериментальные измерения углов поворота опорных сечений подкрановых балок как с наличием конструкций креплений подкрановых и тормозных балок к колоннам, так и с отсоединенными креплениями, подтверждают наличие значительного защемления разрезных балок на опорах.

Необходимо отметить, что имеется еще большое количество фактов, усложняющих работу подкрановых конструкций: удары в местах стыков рельсов, наличие остаточных напряжений от сварки, неточность изготовления и монтажа конструкций, перекосы колес крана и т. д. Вся эта совокупность факторов способствует довольно быстрому накоплению повреждений в подкрановых конструкциях и требует большого внимания к ним для обеспечения нормальной работы в процессе эксплуатации.

Опыт эксплуатации подкрановых конструкций позволяет систематизировать наиболее характерные повреждения, которые, вообще говоря, являются типичными для всех подкрановых конструкций, особенно зданий с тяжелым режимом работы.

Наибольшее количество повреждений наблюдается в зоне верхнего пояса балки. Продольные трещины начинаются, как правило, в околошовной зоне или сварном шве, развиваясь далее по основному металлу стенки. Увеличиваясь со временем по длине и соединяясь между собой, продольные трещины иногда достигают величины 2-3 м. Причина появления трещин у верхнего пояса заключается в усталости металла под динамической эксцентрично приложенной нагрузкой, чему способствуют остаточные напряжения от сварки и дефекты шва. Появлению трещины способствуют удары и повышенное местное вертикальное давление из-за разности опорных высот балок. Трещина часто наблюдается у окончания сварного шва короткого ребра жесткости и является следствием скручивания верхнего пояса балки и концентратов у конца шва ребра. Отгибы полок балок вызываются местным приложением монтажных нагрузок и случающимися сходами кранов с рельс. Величина стрелы отгиба достигает 40 -- 60 мм.

В клепаных подкрановых балках наибольшее количество повреждений так же, как и в сварных балках, наблюдается в зоне верхнего пояса. Причины появления продольных трещин те же, что и в сварных балках. Способствует появлению этих трещин также часто наблюдаемое отсутствие подгонки ребер жесткости к верхнему поясу. Однако отсутствие остаточных напряжений от сварки и утолщение верхней части стенки балки полками поясных уголков ставят клепаную балку в более благоприятное положение. Срок службы клепаных балок больше, чем сварных, но они также повреждаются и не являются равнодолговечными по сравнению с другими конструкциями каркаса здания. Реже наблюдаются поперечные трещины в уголке верхнего пояса, идущие, как правило, от заклепочного отверстия к перу уголка. Отгиб полок верхнего пояса происходит из-за тех же причин, что и у сварных балок. Имеет место ослабление заклепок верхнего пояса. Как правило, количество ослабленных заклепок, соединяющих верхний пояс балки с полками уголков, больше, чем заклепок, соединяющих верхний пояс балки со стенкой. Объясняется это, видимо, тем, что заклепки ставятся по расчету только из условия восприятия касательных напряжений, в то время как через них передаются боковые силы с рельса, сопровождающиеся динамичностью, знакопеременностью и ударами.

В тормозных конструкциях как сплошного, так и сквозного типа работа основных элементов происходит довольно надежно. Имеющиеся в этих элементах повреждения носят случайный характер. Часто поврежденными местами являются соединения тормозной конструкции с подкрановой балкой, особенно вблизи опоры. В случае сварных соединений между тормозной и подкрановой конструкциями имеют место трещины в швах; в случае заклепочных соединений - их ослабление. Реже наблюдаются повреждения аналогичного характера в соединениях элементов решетки тормозных ферм с фасонками. Причины этих повреждений заключаются в жесткости крепления тормозных конструкций к колоннам и не учитываемых расчетом возможных силах от деформации верхнего пояса балки; при наличии сплошных тормозных листов трещины могут быть следствием плохого качества сварки.

Часто повреждаемыми местами являются сварные и заклепочные соединения тормозной конструкции с колонной, реже наблюдается расстройство опирания поддерживающей тормозную балку конструкции. Как правило, повреждаются швы или расшатываются заклепки в горизонтальных диафрагмах, соединяющих подкрановую балку с колонной. Особенно быстро расстраиваются общие диафрагмы, значительно меньше повреждений наблюдается у раздельных диафрагм. Основная причина повреждений - несоответствие действительной работы узла с принятой расчетной схемой.

Следует отметить, что вертикальные диафрагмы являются наиболее надежными конструкциями крепления подкрановых балок с колоннами, так как обеспечивают свободу поворота опорного сечения балки. Однако они вследствие большой жесткости в вертикальном направлении сдерживают деформацию обжатия балки на опоре. Это служит одной из главнейших причин отмеченных выше повреждений.

Повреждения кранового рельса заключаются в его износе: срабатывается верхняя и особенно боковые грани рельса, сплющиваются и выкрашиваются концы рельс в местах их стыков. Крепления рельса к балкам лапками или крючьями в процессе эксплуатации ослабляются. Повреждение упоров происходит реже, однако при небрежной эксплуатации или неисправности концевых включателей крана могут иметь место повреждения упоров ударами кранов и даже полный отрыв их от балки. Чрезвычайно большое значение в вопросе повреждения подкрановых конструкций и долговечности их в работе имеет культура эксплуатации этих конструкций. Необходимо внимательно следить за геометрией рельсового пути. Не реже одного раза в год должна производиться горизонтальная и вертикальная геодезическая съемка осей подкранового пути.

Имеющиеся недопустимые отклонения должны быть немедленно устранены рихтовкой рельсов. При этом смещение оси подкранового рельса с оси подкрановой балки не должно превышать 15 мм, в противном случае необходимо произвести рихтовку подкрановых балок.

При производстве геодезических съемок на каждой нитке путей в створах поперечных рам на тормозных площадках наносятся точки базисных прямых, от которых с помощью металлических линеек проверяется положение рельсов в период между годичными геодезическими съемками. Проверка положения подкранового рельса должна производиться один раз в месяц, а в зданиях с тяжелым режимом работы - один раз в 10 дней.

Не меньшее значение имеет правильная геометрия мостового крана: перекос моста и параллельность колес. Перекос моста контролируется измерением диагоналей при монтаже мостового крана, однако в случае быстрой повреждаемости подкрановых конструкций, съедании реборд колес и рельсов перекос необходимо проверить в уже действующих кранах и при его недопустимой величине устранить пересоединением моста с концевыми балками во время ремонта крана.

Вертикальность колеса проверяется с помощью отвеса. Для уменьшения трения между ребордой колеса и гранью кранового рельса полезна смазка этой грани отработанным маслом.

Вышеперечисленные мероприятия имеют очень большое значение при эксплуатации подкрановых конструкций. Применение повышенной точности регулировки колес на 26 кранах и смазка граней кранового рельса на Магнитогорском металлургическом комбинате позволили в 4 раза сократить количество заменяемых колес, удлинить срок службы рельсов и значительно облегчить условия работы подкрановых конструкций, несмотря на то, что режим эксплуатации кранов стал более напряженным.

Осмотры состояния подкрановых конструкций должны производиться один раз в месяц, а в зданиях с тяжелым режимом работы - один раз в 10 дней. При этом в первую очередь обращается внимание на вышеупомянутые характерные повреждения. Отмеченные в актах осмотра повреждения должны устраняться в зданиях с тяжелым режимом работы внеочередным ремонтом в 10-дневный срок, в остальных зданиях - текущим ремонтом.

Необходимо выявлять причины повреждений и стремиться к их устранению. При массовом появлении повреждений в подкрановых конструкциях, быстром возникновении их после ремонтов нужно детально обследовать подкрановые конструкции и проанализировать действительные условия их работы. В особо сложных случаях целесообразно привлечение специализированных научно-исследовательских и проектных организаций для проведения экспериментальных измерений силовых воздействий, напряжений и деформаций, уточненного расчета и разработки технических решений по обеспечению надежной работы подкрановых конструкций.

Новости светотехники