Промышленные здания, оборудованные мостовыми и подвесными кранами, испытывают особый вид воздействий — крановые нагрузки. Правильное определение этих нагрузок является одной из ключевых задач при проектировании каркасов одноэтажных производственных зданий, колонн, подкрановых балок и фундаментов. Настоящее пособие обобщает основные положения нормативных документов и методики расчета.
Нормативная база
Расчет конструкций на крановые нагрузки ведется в соответствии с разделом 9 СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия» (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85). Дополнительно используются:
- пособия и учебные материалы по проектированию механизмов мостовых кранов;
- рекомендации по определению нагрузок на крановые пути и установке крановых рельсов;
- методики пространственного расчета промышленных зданий на горизонтальные нагрузки.
Классификация крановых нагрузок
Крановые нагрузки подразделяются на две основные группы:
- Вертикальные нагрузки — давление колес крана на подкрановые балки и колонны;
- Горизонтальные нагрузки, поперечные и продольные тормозные усилия, а также усилия от перекоса крана.
Вертикальные крановые нагрузки
Вертикальное давление передается через ходовые колеса крана на крановый рельс и далее на подкрановую конструкцию. Различают:
- максимальное давление колеса Fmax — возникает, когда тележка с грузом находится у опоры, ближайшей к рассматриваемой колонне;
- минимальное давление колеса Fmin, на противоположной стороне крана.
Максимальная расчетная нагрузка на колонну определяется аналогично определению вертикального давления — по линиям влияния опорных реакций подкрановых балок. Краны устанавливаются в невыгоднейшее положение, при котором сумма произведений давлений колес на ординаты линии влияния максимальна.
Расчетные значения нагрузок получают умножением нормативных значений на коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,1 (для вертикальных крановых нагрузок), а также с учетом коэффициента динамичности и коэффициента сочетаний при учете двух кранов.
Горизонтальные крановые нагрузки
Поперечное торможение тележки
Горизонтальная поперечная нагрузка возникает при торможении грузовой тележки и передается на колонны через тормозные конструкции. Нормативное значение нагрузки для каждого ходового колеса крана принимается равным 0,1 полного нормативного значения вертикальной нагрузки на колесо (для кранов с гибким подвесом груза).
Продольное торможение крана
При торможении моста крана возникают продольные горизонтальные силы, воспринимаемые тормозными балками и связями по колоннам. Эта нагрузка прикладывается на уровне тормозных конструкций.
Нагрузки от перекоса крана
Горизонтальные нагрузки от перекоса крана возникают вследствие неравномерного хода механизмов передвижения, разности диаметров колес и других факторов. Эти усилия учитываются при расчете подкрановых конструкций и креплений рельсов.
Особенности расчета
- При расчете каркаса учитывается не более двух кранов в одном пролете с понижающими коэффициентами сочетаний;
- Для кранов тяжелых режимов работы (7К, 8К) вводятся дополнительные коэффициенты;
- Пространственная работа каркаса учитывается при передаче горизонтальных нагрузок на смежные рамы;
- Расчет ведется по предельным состояниям первой и второй групп (прочность, устойчивость, деформации, трещиностойкость).
Практические рекомендации
- Исходные данные о кранах (грузоподъемность, пролет, давление колес, масса) принимаются по паспортам кранов и стандартам;
- При использовании расчетных комплексов (например, ПК ЛИРА) крановые нагрузки задаются в соответствии с разделом 9 СП 20.13330.2011 с автоматическим формированием сочетаний;
- Обязательно проверяется совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок с учетом эксцентриситетов приложения;
- Особое внимание уделяется узлам опирания подкрановых балок, консолям колонн и креплению рельсов.
Крановые нагрузки — сложный комплекс вертикальных и горизонтальных воздействий, требующий внимательного анализа невыгоднейших положений кранов и корректного применения нормативных коэффициентов. Соблюдение требований СП 20.13330 и проверенных методик расчета обеспечивает надежность и долговечность каркасов промышленных зданий, оборудованных грузоподъемными кранами.