RU2114045C1

RU2114045C1 - Crane runway strengthening method

Info

Publication number: RU2114045C1
Application number: RU94026069A
Authority: RU
Inventors: К.К. Нежданов; А.К. Нежданов; Е.Н. Тамбовцев; А.В. Васильев
Original assignee: Пензенский государственный архитектурно-строительный институт
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1998-06-27
Also published as: RU94026069A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: crane runway consists of split girders 1 resting on brackets of columns 2. Girders have support and intermediate ribs. Upper parts of support and intermediate ribs of girders 1 are cut off at each side by 1/4-1/5 of their height, and seams are ground. Girders 1 are interconnected by equalizers 4 installed symmetrically relative to girders. Each equalizer, channel in section, is provided with window 5 in center which is framed by ring rib 6 and by hangers 7 at ends. Hangers 7 are connected with equalizer by means of high strength studs 8. Tubular beams 9 suspended from hangers 7, serve as additional shock absorbing supports of girders 11. Cover plates 10 connected with girders 1 and equalizers 4 by means of high strength studs 8 are fitted over butt joint of girders. Cover plates 10 are also connected with ring rib 6 by means of adjusting stud 11. Under-crane rail 12 is connected with column 2 by means of shock absorber-adjuster with adjusting stud. Brake beam is located between rail 12 and girder 1. Channel belt of brake beam is suspended from column 2 through leaf joint and it rests on strut connected with equalizer 4. EFFECT: eliminated dangerous stresses in upper zone of girder decreased bending torque, simplified track lining. 3 dwg

Description

Изобретение относится к реконструкции покрановых путей преимущественно тяжелого режима работы (7К - 8К), например, в конвертерных и мартеновских металлургических цехах. The invention relates to the reconstruction of crane ways mainly of heavy duty (7K - 8K), for example, in converter and open-hearth metallurgical shops.

Известен подкрановый путь, выполненный из разрезных сварных подкрановых балок [1, с. 183-207], прикрепленных к колоннам цеха жестко без амортизации посредством листовых накладок на сварке, в том числе и потолочной [1, с. 200, рис. 10, 31]. Примем это решение за прототип. Known crane path made of split welded crane beams [1, p. 183-207] attached to the columns of the workshop rigidly without depreciation by means of sheet overlays for welding, including the ceiling [1, p. 200, fig. 10, 31]. We will take this decision as a prototype.

Недостатки прототипа следующие:
1. Низка долговечность сварных двутавровых подкрановых балок из-за очень высокой концентрации напряжений (до четырех единиц) в узлах подкрановых балок [2, с. 138, п. 10]. Такая высокая концентрация, например, в узле пересечения трех сварных швов: верхнего поясного шва балки и вертикального и горизонтального шва опорного ребра. Такая же недопустимая концентрация (до четырех единиц) в сварных потолочных швах.The disadvantages of the prototype are as follows:
1. Low durability of welded I-beam crane beams due to a very high stress concentration (up to four units) in the nodes of crane beams [2, p. 138, p. 10]. Such a high concentration, for example, at the intersection of three welds: the upper waist seam of the beam and the vertical and horizontal seam of the support rib. The same unacceptable concentration (up to four units) in welded ceiling seams.

2. Затруднена рихтовка подкранового пути при неравномерной осадке опор, так как соединение жесткое неразъемное. Для рихтовки необходим подъемный стреловой кран и демонтаж технологического оборудования в цехе. В прототипе имеется неиспользованный резерв повышения несущей способности за счет превращения разрезного пути в неразрезной. 2. Difficulty straightening of the crane runway with uneven settlement of the supports, since the connection is rigid one-piece. For straightening, a jib crane and dismantling of technological equipment in the workshop are required. In the prototype there is an unused reserve of increasing the bearing capacity due to the transformation of the cutting track into continuous.

После 0,5-1,5 миллиона циклов нагружений в подкрановых балках и их узлах появляются усталостные трещины [3, с. 128, рис. III. 13] и нарушают нормальную эксплуатацию подкрановых путей. After 0.5-1.5 million loading cycles, fatigue cracks appear in the crane girders and their nodes [3, p. 128, fig. III. 13] and disrupt the normal operation of the crane tracks.

После появления усталостных трещин производят ремонт подкрановых конструкций известными способами [3, с. 191, рис. IV. 34]. After the appearance of fatigue cracks, crane structures are repaired by known methods [3, p. 191, fig. IV. 34].

Недостатки известных способов усиления следующие:
1. Опасные концентраторы напряжений, от которых возникают усталостные трещины, не ликвидируются.The disadvantages of the known amplification methods are as follows:
1. Dangerous stress concentrators, from which fatigue cracks occur, are not eliminated.

2. Добавляются новые опасные концентраторы с Кэф до четырех единиц, так как во всех известных решениях невозможно подварить корень шва у усиливающих элементов. Поэтому усталостные трещины в усиленных балках появляются быстрее, чем в новых. 2. New dangerous concentrators with Kef up to four units are added, since in all known solutions it is impossible to weld the root of the seam of reinforcing elements. Therefore, fatigue cracks in reinforced beams appear faster than in new ones.

Целью предлагаемого изобретения является повышение долговечности, снижение материалоемкости и облегчение рихтовки подкранового пути. The aim of the invention is to increase durability, reduce material consumption and facilitate straightening of the crane path.

Цель достигается тем, что верхние четверти опорных и промежуточных ребер жесткости ликвидируют и остатки швов зачищают заподлицо шлифовальным кругом. Опасные концентраторы напряжений устраняют. На опорах разрезные подкрановые балки соединяют друг с другом симметричными относительно балок балансирами швеллерными в сечении. Балансиры опирают по центру тяжести на колонну и снабжают по концам подвесками. В верхней полке балансира имеются отверстия, ответные существующим отверстиям в верхних поясах подкрановых балок. В центре балансир снабжен смотровым окном, окаймленным кольцевым ребром, обеспечивающим устойчивость стенки балансира. Верхнюю полку каждого балансира подводят под пояс балки и соединяют их фрикционными шпильками. К подвескам же подвешивают дополнительные трубчатые амортизирующие опоры, обеспечивающие уменьшение пролета балки и, соответственно, уменьшающие пропорционально квадрату пролета изгибающие моменты. На опоре балок долговечность повышена за счет ликвидации опасных концентраторов напряжения и восприятием балансирами 2/3 локальных воздействий и передачи их, минуя верхнюю повреждаемую зону стенки, непосредственно на колонны. Балансиры упрощают рихтовку подкранового пути, так как при загружении одного из пролетов обеспечивают в смежных пролетах возникновение отрицательной опорной реакции на опорах и, следовательно, обеспечивают поддомкрачивание балок без специальных механизмов. В пролете взамен ликвидированных верхних четвертей промежуточных ребер устанавливают с каждой стороны балки продольное ребро с просверленными в нем отверстиями и затем соединяют его с поясами балки посредством швеллеров и фрикционных шпилек, образуя замкнутый трубчатый контур. То есть концентраторы напряжений ликвидированы, в сотни раз повышена изгибная жесткость верхнего пояса балки и в десятки раз жесткость пояса при кручении. Локальные напряжения снижены во много раз и обеспечена работа усиленной балки в зоне неограниченной долговечности. The goal is achieved in that the upper quarters of the supporting and intermediate stiffeners are eliminated and the remaining seams are cleaned flush with the grinding wheel. Hazardous stress concentrators eliminate. On the supports, split crane beams are connected to each other by channel balancers, symmetrical with respect to the beams, in channel section. The balancers are centered on the column and are equipped with pendants at the ends. In the upper shelf of the balancer there are holes corresponding to the existing holes in the upper zones of the crane beams. In the center, the balancer is equipped with a viewing window bordered by an annular rib, which ensures stability of the balancer wall. The upper shelf of each balancer is brought under the belt of the beam and connected with friction pins. Additional tubular shock-absorbing supports are suspended from the suspensions, providing a decrease in the span of the beam and, accordingly, reducing bending moments in proportion to the square of the span. On the beam support, the durability is increased due to the elimination of dangerous stress concentrators and the perception by the balancers of 2/3 of local influences and their transmission, bypassing the upper damaged zone of the wall, directly to the columns. Balancers simplify the straightening of the crane path, since when loading one of the spans, in adjacent spans they provide the appearance of a negative support reaction on the supports and, therefore, provide jacking up of the beams without special mechanisms. In the span, instead of the eliminated upper quarters of the intermediate ribs, a longitudinal rib with holes drilled in it is installed on each side of the beam and then connected to the beam belts by means of channels and friction pins, forming a closed tubular contour. That is, stress concentrators are eliminated, the bending stiffness of the upper beam belt is increased hundreds of times and the torsional rigidity of the belt is tens of times higher. Local stresses are reduced many times and the work of the reinforced beam in the zone of unlimited durability is ensured.

Сопоставление разработанного подкранового пути с прототипом показывает его отличие от последнего тем, что опасные концентраторы ликвидированы, разрезные подкрановые балки соединены друг с другом и опираются на опоры через балансиры, воспринимающие локальные воздействия. К балансирам же подвешены дополнительные упругие опоры, обеспечивающие уменьшение изгибающих моментов в балке. A comparison of the developed crane track with the prototype shows its difference from the latter in that the dangerous concentrators are eliminated, split crane beams are connected to each other and rely on supports through balancers that perceive local influences. Additional elastic supports are suspended from the balancers, providing a reduction in bending moments in the beam.

Таким образом, устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сопоставление предлагаемого устройства с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие его от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed device with other technical solutions did not allow to identify in them the features that distinguish it from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг.1 показано устройство для усиления подкранового пути - общий вид (вид А); на фиг.2 - соединение подкранового пути с колонной; на фиг.3 - усиление подкранового пути в пролете (Б-Б). In Fig.1 shows a device for strengthening the crane path - General view (view A); figure 2 - connection of the crane path with the column; figure 3 - strengthening of the crane path in the span (BB).

Рельсовый подкрановый путь состоит из разрезных подкрановых балок 1, опирающихся на консоли колонн 2. Подкрановые балки имеют опорные и промежуточные ребра 3. Верхняя часть опорных и промежуточных ребер 3 балок 1 срезаны с каждой стороны на 1/4 - 1/5 их высоты и остатки швов зашлифованы. Подкрановые балки 1 соединены между собой балансирами 4, расположенными симметрично относительно балок. Каждый из балансиров швеллерный в сечении и снабжен по центру окном 5, обрамленным кольцевым ребром 6, по концам подвесками 7. Подвески 7 соединены с балансиром фрикционными шпильками 8. К подвескам 7 подвешены трубчатые балки 9, служащие дополнительными амортизирующими опорами подкрановых балок 1. Сверху стык балок перекрыт накладками 10, соединенными с балками 1 и балансирами 4 фрикционными шпильками 8. Накладки 10 соединены также с кольцевым ребром 6 регулирующей шпилькой 11. Подкрановый рельс 12 соединен с колонной 2 амортизатором-регулятором 13 с регулирующей шпилькой 14. Тормозная балка 15 расположена между рельсом 12 и подкрановой балкой 1. Швеллерный пояс 16 тормозной балки 15 подвешен листовым шарниром 17 к колонне 2 и опирается на подкос 18, соединенный с балансиром 4. Надкрановая часть колонны 2 смещена по отношению к подкрановой части 19 наружу с целью снижения материалоемкости рамы. Листовой шарнир 17 передает на колонну 2 только вертикальные усилия. В пролете же (фиг.3) подкрановая балка 1 усилена продольным ребром 20 и швеллерами 21, соединенными друг с другом фрикционными шпильками 8. The crane runway consists of split crane beams 1, resting on the console of the columns 2. The crane beams have support and intermediate ribs 3. The upper part of the support and intermediate ribs 3 of the beams 1 are cut from each side by 1/4 - 1/5 of their height and the rest seams are sanded. Crane beams 1 are interconnected by balancers 4 located symmetrically relative to the beams. Each of the balancers is channel in cross section and is equipped with a center window 5 framed by an annular rib 6, at the ends of the suspensions 7. Suspension brackets 7 are connected to the balancer by friction pins 8. Tubular beams 9 are suspended from the suspensions 7, which serve as additional shock-absorbing supports of the crane beams 1. From above the joint the beams are overlapped by plates 10 connected to the beams 1 and the balancers 4 by friction pins 8. The plates 10 are also connected to the annular rib 6 by a control pin 11. The crane rail 12 is connected to the column 2 by a shock absorber-regulator 13 with adjusting pin 14. A brake beam 15 is located between the rail 12 and the crane beam 1. The channel belt 16 of the brake beam 15 is suspended by a sheet hinge 17 to the column 2 and rests on the strut 18 connected to the balancer 4. The crane part of the column 2 is displaced relative to the crane part 19 outward in order to reduce the material consumption of the frame. The sheet hinge 17 transfers only vertical forces to the column 2. In the span (Fig. 3), the crane beam 1 is reinforced with a longitudinal rib 20 and channels 21, connected to each other by friction pins 8.

Монтаж балансиров производят в следующей последовательности. С усиливаемых подкрановых балок 1 срезают верхнюю четверть опорных и промежуточных ребер и шлифтуют места резки шлифовальным кругом. Внизу между опорных ребер ставят распорные прокладки. В каждом из балансиров сверлят отверстия под шпильки 8, соответствующие существующим отверстиям в верхних поясах подкрановых балок 1. Для облегчения монтажа отверстия следует выполнить овальными вдоль пути. Заранее к балансирам подвешивают подвески 7 и к одной из них подвешивают балки 9. Подъемным устройством поднимают балансиры 4 на подкрановый путь и опирают их по центру тяжести на консоль колонны 2. Укладывают накладки 10 и соединяют их тягами 11 с балансирами 4. Совмещают отверстия в поясах балок 1 и в верхней полке балансира 4 и соединяют их фрикционными шпильками 8 с гарантированным натягом пневмогайковертом. Затягивают и шплинтуют болты по центру балансира и на подвесках 7, преднапрягая подкрановый путь и включая в работу дополнительные упругие трубчатые опоры 9. Рельс 12 соединяют с колонной 2 амортизатором-регулятором 13, а пояс 16 тормозной балки 15 подвешивают листовым шарниром 17 к колонне 2 и опирают на подкос 18, замыкающий упругий контур из подкрановой 1 и тормозной 15 балок. Installation of balancers is carried out in the following sequence. With reinforced crane beams 1 cut off the upper quarter of the support and intermediate ribs and grind the cutting points with a grinding wheel. At the bottom of the supporting ribs put spacers. In each of the balancers, holes are drilled for the studs 8, corresponding to the existing holes in the upper belts of the crane beams 1. To facilitate installation, the holes should be made oval along the path. Suspension 7 is suspended in advance from the balancers and the beams are suspended from one of them 9. The balancers 4 are lifted by a lifting device to the crane path and are centered on the console of the column 2. They are laid on the linings 10 and connected by rods 11 to the balancers 4. Align the holes in the belts beams 1 and in the upper shelf of the balancer 4 and connect them with friction pins 8 with a guaranteed tightness with a pneumatic wrench. Tighten and cotter bolts in the center of the balancer and on the suspensions 7, prestressing the crane path and including additional elastic tubular supports 9. The rail 12 is connected to the column 2 by the shock absorber-regulator 13, and the belt 16 of the brake beam 15 is suspended by a sheet hinge 17 to the column 2 and lean on the strut 18, the closing elastic circuit of the crane 1 and brake 15 beams.

В пролете же разрезных балок 1 после зашлифовки остатков концентраторов напряжений и сверления отверстий в продольном ребре усиления устанавливают последнее на нижние части вертикальных ребер как на столики, и в самом благоприятном положении (сверху вниз) накладывают продольный поясной шов, приваривая продольное ребро к стенке балки сначала с одной, а затем с другой стороны стенки. Шов легко выполнить с полным проваром, так как толщина продольного ребра 8. ..10 мм. При большей толщине необходимо сделать разделку кромки. In the span of the split beams 1, after grinding the remains of the stress concentrators and drilling holes in the longitudinal reinforcement rib, the latter is installed on the lower parts of the vertical ribs as on the tables, and in the most favorable position (from top to bottom) a longitudinal waist seam is applied, welding the longitudinal rib to the beam wall first on one side and then on the other side of the wall. The seam is easy to complete with full penetration, since the thickness of the longitudinal rib is 8. ..10 mm. With a larger thickness, it is necessary to make a cutting edge.

Продольные ребра рационально сместить по высоте относительно друг от друга. Затем устанавливают усиливающие швеллеры 21 и соединяют их с верхним поясом балки и усиливающим продольным ребром 20, образуя замкнутый трубчатый контур, разделенный стенкой балки пополам. Longitudinal ribs rationally offset in height relative to each other. Then, reinforcing channels 21 are installed and connected to the upper belt of the beam and the reinforcing longitudinal rib 20, forming a closed tubular contour divided in half by the wall of the beam.

Такое усиление обеспечивает полную безопасность даже в том случае, если в верхнем поясном шве есть усталостные трещины. Теперь пояс присоединен к стенке балки через надежные фрикционные шпильки и через швы продольных ребер жесткости. Эти швы значительно удалены от локальных воздействий (200-250 мм), поэтому напряжения в них не могут превысить предела выносливости соединения. Надежность будет обеспечена даже при полном разрушении верхнего поясного шва усиливаемой балки. This reinforcement ensures complete safety even if there are fatigue cracks in the upper waist seam. Now the belt is attached to the wall of the beam through reliable friction pins and through the seams of longitudinal stiffeners. These seams are significantly removed from local influences (200-250 mm), so the stresses in them can not exceed the endurance limit of the connection. Reliability will be ensured even with the complete destruction of the upper waist seam of the reinforced beam.

Усиленный подкрановый путь работает следующим образом. При движении груженого мостового крана подкрановые балки изгибаются. Изгибающий момент в балке уменьшен по сравнению с первоначальным пропорционально квадрату пролета балки. То есть если пролет за счет дополнительных опор уменьшен с 12 до 10 м, то изгибающий момент уменьшился в 144/100 = 1,44 раза и во столько же раз повысилась несущая способность подкранового пути. Reinforced crane run works as follows. When a loaded bridge crane moves, the crane beams bend. The bending moment in the beam is reduced compared to the original in proportion to the square of the span of the beam. That is, if the span due to additional supports was reduced from 12 to 10 m, then the bending moment decreased by 144/100 = 1.44 times and the bearing capacity of the crane runway increased by the same amount.

Долговечность подкранового пути также повысилась, так как все соединения выполнены с минимальной концентрацией напряжений [2, с. 136], а опасные концентраторы ликвидированы. The longevity of the crane run also increased, since all connections are made with a minimum concentration of stress [2, p. 136], and dangerous concentrators eliminated.

Рихтовка подкранового пути теперь также легко выполняется. Используя массу мостового крана, загружают смежный с рихтуемым пролет балки, ослабляют анкерные болты и подкрановая балка за счет отрицательной опорной реакции приподнимается на опоре на требуемую величину. Подкладывают подкладки и анкерные болты затягивают. Straightening of the crane run is now also easy. Using the mass of the overhead crane, the beam span adjacent to the groove is loaded, the anchor bolts are loosened, and the crane crane is raised by the required amount due to the negative support reaction. Lining and tighten anchor bolts.

Экономический эффект возникает за счет:
1) ликвидации самых опасных концентраторов напряжений в верхней зоне балки, являющихся очагами возникновения усталостных трещин, и разгрузки этой зоны;
2) уменьшения изгибающего момента пропорционально квадрату уменьшения расстояния между опорами;
3) упрощения рихтовки подкрановых путей.The economic effect arises due to:
1) the elimination of the most dangerous stress concentrators in the upper zone of the beam, which are the centers of fatigue cracks, and the unloading of this zone;
2) reduction of the bending moment in proportion to the square of the decrease in the distance between the supports;
3) simplification of the straightening of the crane tracks.

Литература
1. Металлические конструкции /Под ред. Мельникова Н.П. -М.: Стройиздат, 1980, 775 с. (Справочник проектировщика).Literature
1. Metal structures / Ed. Melnikova N.P. -M.: Stroyizdat, 1980, 775 p. (Designer reference).

2. Справочник по кранам: В 2т., т.1./ Под ред. Гохберга М.М. -М.: Машиностроение, 1988, 536 с. 2. Handbook of cranes: In 2t., T.1. / Ed. Gokhberg M.M. -M .: Engineering, 1988, 536 p.

3. Кикин А. И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. -М.: Стройиздат, 1984, 301 с. 3. Kikin A. I. et al. Improving the durability of metal structures of industrial buildings. -M.: Stroyizdat, 1984, 301 p.

Claims

A method of increasing the durability of a rail crane runway containing welded split crane beams with stiffeners, which consists in eliminating dangerous stress concentrators and reducing the transmission of local effects on the vertical edges of crane beams, characterized in that the upper quarters of the vertical supporting and intermediate stiffeners are cut, lay longitudinal stiffeners with holes in it in the middle of the span of the beam on one and the other side of the wall on the remaining parts of the vertical ribs stiffeners, weld the longitudinal stiffeners to the wall of the beam in a top-down position, place between the upper girdle of the girder and each longitudinal stiffener on one or the other side of the girder, the outwardly oriented channels, align the holes in the girdle of the girder in each rib and channel and connect them with friction with studs with a guaranteed interference fit, the balancers are installed on the beam supports, reinforcing the upper beam belt, laid on the joints of the lath beams, and spacers are placed in the lower part of the beams between the supporting stiffeners, they connect the upper belts of adjacent beams on supports with overlays and with the upper belt of balancers, and the lower central part of each balancer - with the console of the corresponding column, hang additional tubular supports at the ends of the balancers on the suspensions, grasping the lower belts of the beams on both sides of the support, tension the suspensions, including additional tubular supports, install a shock absorber-regulator connecting the crane rail with the column in the horizontal plane, and the external belt of each brake beam is suspended on earnest hinge to the column and simultaneously connects the inclined desk with the bottom of the balance and regulate damper regulator straightness of the rail track.