Эксплуатационный ресурс сварных подкрановых балок

Сварные подкрановые балки являются часто повреждаемыми конструкциями, а в зданиях с мостовыми кранами тяжелого и весьма тяжелого режима работы – наиболее часто повреждаемыми.

Решением проблем долговечности подкрановых балок занимались многие ученые и коллективы страны.

Подкрановые балки испытывают циклические нагрузки. Отсутствие податливости в поясных соединениях сварных подкрановых балках снижает их долговечность.

Нагрузка на подкрановые балки при проездах мостовых кранов меняется по величине вертикальной составляющей, величине и направлению горизонтальной составляющей, динамическому характеру приложения и частоте пиковых нагрузок.

По результатам обследований подкрановых конструкций металлургических производств, проведенных авторами, установлено, что повреждениями подкрановых балок являются:

• трещины в верхней зоне стенки балок (рисунок 1, 2);
•  неправильное конструктивное решение поперечных ребер жесткости (рисунок 1);
•  трещины в поясах балок;
• местные выпучивания стенки;
•  разрушение сварных швов крепления тормозных конструкций к балкам;
•  волнистость (грибовидность) верхнего пояса балок;
• наличие концентраторов напряжений (рисунок 3);
•  ослабление крепления крановых рельсов к подкрановым балкам.

Следует отметить, что смещение оси кранового рельса с оси подкрановой балки приводит к появлению дополнительного эксцентриситета передачи нагрузки на подкрановые балки, а совместно с неправильным конструктивным решением поперечных ребер жесткости (ребра жесткости не доведены не только до нижнего пояса, но и до верхнего) значительно увеличивает крутящие моменты в верхней зоне балки. Кручение верхнего пояса вызывает в верхней зоне стенки балки высокий уровень напряжений, не предусмотренных при проектировании. Все вышеизложенное приводит к образованию трещин в верхней зоне стенки подкрановой балки.

Расстройства узлов крепления рельсов также приводят к преждевременному образованию усталостных трещин в верхней зоне стенок балок и расстройству узлов крепления тормозных конструкций и узлов крепления балок к колоннам.

Рис. 1. Усталостные трещины в верхнем поясном шве и
шве крепления опорного ребра.