Эксцентричное давление от крана на балку возникает:

- из-за несимметричного сечения подкрановой конструкции;

- из-за смещения рельса;

- из-за неплотного прилегания рельса к балке;

- из-за эксцентричного давления катков на рельс;

- из-за горизонтальных воздействий крана на рельс, заклинивания, торможения и т. д.

Эксцентричное загружение подкрановой балки вертикальными нагрузками Рв вызывается практически имеющей место сдвижкой рельса с вертикальной оси, наличием эксцентриситета е\. Последний появляется в результате недостаточно тщательной установки и выверки балок и недостаточно тщательной регулировки ходовых устройств кранов. Полностью устранить эксцентриситет ех невозможно.

По данным, величина эксцентриситета е\ составляет 20— 30 мм, а иногда достигает 40—50 мм, вызывая увеличение сжимающих напряжений в стенке под колесом в 5—7 и более раз по сравнению с напряжениями при центральном загружении стенки. Если величина е! = 30^50 мм, то величина эксцентриситета горизонтальных сил РГ0ряз относительно центра сжатого пояса бг равна высоте подкранового рельса плюс половина толщины пояса, что составляет примерно е2 = 90-г-190 мм.

 Горизонтальные силы воспринимает в основном верхний пояс. Им же воспринимаются и крутящие моменты, возникающие от эксцентричного приложения к верхнему поясу вертикальных и горизонтальных нагрузок. Места перехода от пояса к стенке в сварной балке или от одной полки уголка к другой — в клепаной являются местами концентрации напряжений при кручении. В поясных уголках клепаных балок появляются характерные разрушения в виде продольных трещин не по сечениям, ослабленным заклепочными отверстиями, а в наиболее мощном неослабленном месте—у выкружек. Такой же характер разрушения имеет место в швеллерах и двутаврах, образующих верхний пояс подкрановых ферм. Резкими концентраторами напряжений в сварных балках являются непровары поясных швов, щели между стенкой и поясом, возможные подрезы стенки у поясных швов, наплывы и тому подобные дефекты в сварных соединениях стенки с поясом.

 Если учесть, что подвижные динамические, а иногда и ударные нагрузки при работе кранов весьма часты (повторяемость нагрузок иногда доходит до 1000—2000 г!, раз в сутки и более), то ясно, какое большое значение имеют перечисленные дефекты на возможность появления аварий в подкрановых балках. Последние обычно рассчитывают как разрезные, а при их монтаже соединяют между собой накладками. В зависимости от мощности последних балки полностью или частично превращаются в неразрезные. Происходит несоответствие действительной работы конструкции ее расчетной схеме.

 Балки крановых мостов также рассчитываются как свободно опертые. В действительности же при действии горизонтальной нагрузки они работают как защемленные по концам, и в местах их сопряжений с Катковыми балками возникают в отдельных случаях значительные изгибающие моменты и, как следствие, — трещины. Узлы сопряжений (рис. 49) приходится усиливать фасонками. При тяжелом режиме работы кранов каждый каток через 3— 5 лет совершает 2—3 млн. наездов на балку, при этом столько же раз вызывает знакопеременные усилия. Последние приводят к появлению усталостных трещин. "Наиболее распространены случаи разрушения верхних поясных швов в подкрановых балках.

 Подавляющее большинство трещин появляется чаще всего в концевой панели стенки, где нет опорных ребер, причем трещины обычно не доходят до ребер или распространяются и за опорные ребра,, развиваясь на длину от 700 до 1500 мм.

 После непродолжительного срока службы во многих цехах металлургических заводов в подкрановых балках появляются трещины, число которых настолько быстро растет, что дальнейшая эксплуатация балок становится невзоможной и требуется либо срочное их усиление, либо замена новыми. Так, по данным Б. И. Беляева после 3-летней эксплуатации склада блюмов на заводе «Азовсталь» в верхних поясах подкрановых балок было обнаружено 42 трещины. Аналогичные факты имели место на комбинатах Днепроспецстали, Запорожстали, Североникель, Макеевском металлургическом заводе и др. Трещины образовывались-не сразу после ввода в эксплуатацию, а после 1—1,5 млн. циклов нагрузки от моста кранов и 2—3 млн. циклов местной нагрузки от его катков. Трещины появлялись в верхних поясных швах и на участках более интенсивной работы кранов.

 Исследованиями А. С. Довженко установлено, что основной причиной образования продольных усталостных трещин в наплавленном металле является непровар в месте примыкания стенки, к верхнему поясу. Концы непровара являются острыми концентраторами напряжений. Отсюда при воздействии местных повторных нагрузок от катков развиваются усталостные трещины, возникающие вследствие упругого отпора после значительного смятия; при прокатывании катков. Избежать трещин в верхних поясных швах подкрановых балок, где преобладают сжимающие напряжения, можно путем устранения непроваров.

Пример

Интересный случай аварии, выявленной при обследовании заводов Приднепровья (оно проводилось кафедрой конструкций Днепропетровского инженерно-строительного института) рассмотрен в статье. В мартеновском цехе завода им. К. Либкнехта: пояс подкрановой балки отделился от стенки почти на половине' пролета. При смещении рельса с оси подкрановой балки, что практически бывает довольно часто, появились в швах верхнего пояса трещины, которые постепенно соединились между собой. К аварии: может привести также неправильная последовательность наложения сварных швов при изготовлении конструкций и при их усилении.

 Случай аварии сварных подкрановых балок, происшедший в период окончания строительства, описан в.

 Сварка производилась в декабре, помещение не отапливалось. Температура цеха была примерно такой же, как и наружного воздуха. При сварке в рельсе возникли растягивающие напряжения, а в полке балки — сжимающие. Неудачная конструкция прикрепления балок кранового рельса препятствовала свободному перемещению  балок  вдоль  цеха.   Растягивающие   деформации в рельсе сложились с уже имевшимися растягивающими деформациями от сварки, и произошел разрыв рельсов по стыкам.

 Наиболее часто встречающиеся дефекты, приводящие к преждевременному расстройству и выходу из строя подкрановых балок, могут быть сформулированы в соответствии с:

 Исследования МИСИ показали, что в ряде случаев перегрузка катками крана достигает двукратной величины ее нормативного значения (по СНиП перегрузка учитывается коэффициентом л=1,5). С целью увеличения надежности подкрановых конструкций необходимо большее внимание уделять разработке мероприятий по повышению их выносливости при знакопеременных напряжениях. Вопрос о типе сечения подкрановых балок окончательно не решен. Наилучшей формой сечения для сварных подкрановых балок автор статьи считает одностенчатое двутавровое из трех листов с более частой расстановкой ребер жесткости. Крепления разрезных балок к колоннам бесспорно необходимо проектировать гибкими.