ОПОРНЫЙ УЗЕЛ ПОДВИЖНОЙ БЕТОНОВОЗНОЙ ЭСТАКАДЫ

 

Белова Е.М., Гвоздулин Г.Н. (КузГТУ, г. Кемерово, РФ)

 

The resulst of studying the processes of building rolled metal plants in the Kemerovo region.

 

Предприятия металлургии Кемеровской области отличаются своей масштабностью и значительным объемом выпускаемой продукции. При этом подземная часть отдельных цехов насыщена монолитными фундаментами глубокого заложения под оборудование и изрезана внутри техническими тоннелями, помещениями и каналами под коммуникации.

Известно, что сортопрокатные цеха традиционно могут сооружаться в течение 5 – 7 лет. Более эффективным является совмещенное производство работ по возведению наземной и подземной его частей с опережающим сооружением фундаментов под колонны, на которые монтируют пути подвижной эстакады. Подвижная эстакада обеспечивает доступ строительной техники в средние пролеты цеха и позволяет вести монтаж каркаса здания параллельно монолитным работам. Эстакада оборудована поворотными пандусами для заезда и выезда строительной техники.

Конструктивно сложным является узел опирания эстакады на рельсовый путь. Разработанная нами конструкция узла представлена на рис. 1. Особое внимание уделено шарниру, соединяющему пандус с эстакадой. Он выполняется в виде двух валов, соединяемых между собой стержнем.

Шарнир воспринимает максимальное поперечное усилие от внешней нагрузки, которая при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок включает в себя половину собственного веса пандуса и нагрузку от передвигающегося по нему транспорта, груженного строительными материалами и конструкциями. Самыми тяжелыми конструкциями являются отправочные элементы подкрановых частей колонн средних рядов, проектируемые, как правило, металлическими для прокатных цехов. В прокатных цехах используются мостовые краны тяжелого режима работы 8К, поэтому вес такой колонны будет порядка 5тс. Тягач с прицепом для транспортировки такой колонны имеет массу около 35тс. Половина собственного веса эстакады составляет почти 40тс. Таким образом, для оценки размеров принятого конструктивного решения шарнира принята опорная реакция, возникающая в шарнире, равной 80тс.

Из следующих соображений определены размеры стержня. Один шарнир воспринимает половину поперечной силы – 40тс. Стержень в шарнире рассчитан по принципу болтового соединения на срез силой в 40тс согласно методике, изложенной в СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

,

где  – диаметр соединительного стержня;  – срезающая сила;  – сопротивление на срез стержня из стали 18пс,  – нормативная величина временного сопротивления прокатных фасонов из стали 18пс;  – коэффициент условий работы соединения;  – множитель из формулы определения площади нормального сечения стержня ; – число расчетных поверхностей срезов стержня.

Из расчета видно, что для восприятия среза необходим стержень круглого сечения диаметром Ø5мм из стали 18пс.

По результатам расчета диаметра соединительного стержня с учетом черноты отверстия 1мм принят внутренний диаметр вала 51мм. Внешний диаметр определен расчетом элемента вала на действие изгибающего момента от поперечной силы, воспринимаемой шарниром в предельном состоянии. В качестве материала вала принята сталь 18пс.

Рисунок 1- Расчетная модель вала

 

Напряжения в наиболее опасных сечениях (линии предполагаемого образования пластических шарниров) определены:

,

где  – изгибающий момент от поперечной силы, воспринимаемой шарниром;  – момент сопротивления рассчитываемого сечения.

В предельном состоянии напряжения в рассчитываемом сечении равны расчетному пределу текучести стали: , тогда толщина ушка вала

.

С учетом приближенного характера расчетов и планируемого запаса прочности принята толщина ушка вала 2,95см, тогда внешний диаметр вала равен:

.

 

Рисунок  2-  Детали шарнира

 

Валы крепятся к пандусу и к эстакаде высокопрочными болтами. Принято 8 болтов для крепления одного вала. Каждый из них воспринимает нагрузку 5т. Выбраны болты марки 40Х «селект» с расчетным сопротивлением на растяжение , где . Требуемая площадь сечения нетто болта:

,

где  – срезающая сила;  – коэффициент условий работы соединения;  – коэффициент надежности соединения для соединяемых поверх-ностей с газопламенной обработкой и способа регулирования натяжения болтов по моменту закручивания;  – коэффициент условий работы соединения для количества болтов от 5 до 10 шт.;  – коэффициент трения для соединяемых поверхностей с газопламенной обработкой.

В результате расчета приняты болты диаметром 20мм с фактической площадью сечения нетто .

Рисунок 3- Опорный узел подвижной эстакады:

1 – шарнир, соединяющий пандус с мостом эстакады; 2 – валы; 3 – стержень из высокопрочной стали; 4 – сегменты валов; 5 – швеллеры; 6 – высокопрочные болты; 7 – элементы каркаса пандуса; 8 – элементы каркаса моста; 9 – двутавры, соединяющие швеллер с элементами каркаса; 10 – швеллеры ходового механизма; 11 – оси колес; 12 – колеса; 13 – несущая ферма моста; 14 – рельсовый путь