Методическая организационно-технологическая
документация в строительстве

ЗАО «ЦНИИОМТП»

ПРОЕКТ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
НА УСТРОЙСТВО РЕЛЬСОВОГО ПУТИ
БАШЕННОГО КРАНА
С ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКОЙ БРП-62.8.3

МДС 12-61.2012

Москва 2012

В документе содержатся рекомендации по составлению проекта производства работ на устройство рельсового пути башенного крана. Документ вводится в дополнение к МДС 12-44.2008.

К документу приложена конструкторская документация на железобетонную балку БРП-62.8.3.

Документ разработан сотрудниками ЗАО «ЦНИИОМТП» (отв. исполнитель - канд. техн. наук Ю.А. Корытов).

Документ предназначен для проектных организаций, разрабатывающих проекты производства работ на устройство рельсовых путей башенных кранов, а также для строительно-монтажных организаций, производящих устройство рельсовых путей с использованием балки БРП-62.8.3.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Устройство рельсовых путей башенных кранов осуществляется по проектам производства работ (ППР).

От рельсовых путей во многом зависит безопасность эксплуатации башенного крана и производства строительно-монтажных работ.

ППР является основным организационно-технологическим документом на устройство рельсового пути башенного крана.

ППР входит в состав организационно-технологических документов на подготовительный период строительства и является востребованным местными органами государственного надзора при подготовке разрешительных документов на строительные работы.

Настоящий документ содержит рекомендации по разработке ППР и методический пример. Методический пример ППР составлен на устройство рельсового пути для башенного крана с нагрузкой от колеса на рельс до 32,5 тс. Изложение и оформление разделов ППР выполнены с учетом рекомендаций МДС 12-46.2008.

Документ распространяется на земляные, монтажные, сварочные и другие работы по устройству наземных рельсовых путей башенных кранов. К документу приложена конструкторская документация на изготовление собственными силами железобетонной балки БРП-62.8.3. Эта балка в течение многих лет широко применяется для устройства рельсовых путей башенных кранов и рекомендована СП 12-103-2002.

Рельсовый путь обустраивается для нормальных (не специфических по СП 12-103-2002) условий эксплуатации кранов.

ППР состоит из текстовой и графической частей.

Текстовая часть содержит основные положения по организации и технологии работ, по обеспечению качества работ, перечень необходимых средств механизации и инструмента, требования к мерам безопасности работ.

Графическая часть представлена схемами устройства рельсового пути и монтажа его основных частей и оборудования.

В основу документа положены результаты работ ЗАО «ЦНИИОМТП» и других проектно-технологических институтов, а также обобщение практического опыта устройства рельсовых путей башенных кранов московскими строительными организациями.

1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

ППР на устройство рельсового пути башенного крана разрабатывается по техническому заданию и на основании исходных данных. В составе технического задания и исходных данных: проект (рабочая документация) на рельсовый путь, паспорта и сертификаты на комплектующие детали и материалы, входящие в состав рельсового пути.

Данный ППР разработан на устройство рельсового пути для башенного крана с грузовым моментом до 165 те м и нагрузкой от колеса на рельс до 32,5 тс. При этом использованы следующие исходные данные:

- план рельсового пути с указанием основных размеров: колея, длина пути, место стоянки крана в нерабочем положении;

- конструкция верхнего строения пути (тип рельса и подрельсового опорного элемента, конструкция стыковых креплений, материал и размеры балластного слоя);

- конструкция нижнего строения пути - земляного полотна (поперечный профиль с размерами, расположение и тип водоотводных устройств, степень уплотнения земляного полотна);

- допуски, контролируемые при устройстве пути;

- конструкция тупиковых упоров, схема заземления рельсового пути;

- указания по обкатке, программа и методика испытаний рельсового пути.

Согласно проекту рельсовый путь длиной 68,75 м и расстоянием между рельсами 6 м состоит из нижнего и верхнего строений, путевого оборудования и заземляющего устройства (рис. 1).

В состав нижнего строения входит земляное полотно 1 шириной 8,6 м с водоотводной канавой 2. В состав верхнего строения входят балластный слой 3, железобетонные балки БРП-62.8.3 4, на которые уложены рельсы типа Р65 5 по ГОСТ Р 51685-2000. Путевое оборудование включает в себя стяжки 6, выключающие линейки 7 и тупиковые упоры 8.

Рисунок 1 - Рельсовый путь башенного крана

Заземляющее устройство состоит из очага заземления, заземляющих проводников и перемычек.

Железобетонная балка БРП-62.8.3 конструкции ЦНИИОМТП (проект № 1977.10.100) для рельсового пути с нагрузкой от колеса на рельс до 32,5 тс имеет на верхней плоскости опорные плиты для укладки и закрепления рельсов (рис. 2). Конструкторская документация на балку приведена в приложении 1.

 

Рисунок 2 - Железобетонная балка БРП-62.8.3

При единичном производстве балка может быть изготовлена собственными силами, а при серийном - изготавливается в металлических формах по заводской технологии. Согласно техническим условиям (1977.00.000) на изготовление балки требуется 1,43 м³ тяжелого бетона на портландцементе и 349 кг арматурной стали. Класс бетона по прочности на сжатие не ниже В25. Каркас балки объемный, выполненный из арматурных стержней класса А400. Защитный слой арматуры должен быть не менее 30 мм. Габаритные размеры балки - 6230×820×330 мм, масса - 3450 кг.

В качестве тупикового упора согласно проекту принят упор безударного типа конструкции ЦНИИОМТП (проект 29-4.00.000) или конструкции ИКЦ «Кран» (проект 030-01.00.000).

Для крепления рельсов к балкам и скрепления рельсов между собой использованы стандартные железнодорожные детали (прижимы, накладки, болты, гайки, шайбы).

Для устройства заземления применяется комплект инвентарных деталей, состоящий из заземлителей, проводников, перемычек и т.д.

Работы выполняются бригадой из 4 - 5 рабочих с применением средств механизации, приведенных в разделе 5.

При разработке ППР использованы нормативные, методические и справочные документы, основные из которых указаны в разделе 2.

2 ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

3 ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

3.1 ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

3.1.1 Участок работ освобождается от посторонних строительных конструкций, материалов, механизмов и строительного мусора. Граница потенциально опасной зоны на расстоянии 5 м от движущихся машин обозначается предупреждающими знаками по ГОСТ Р 12.4.026. Знаки устанавливаются из расчета видимости границы опасной зоны, но не менее двух на одну линию ограничения зоны. В темное время суток знаки должны быть освещены. Появление посторонних в потенциально опасной зоне должно быть исключено.

3.1.2 Производятся заготовка балластного песка в объеме 52 м³, подготовка 22 балок, рельсов на 68,75 м пути, рельсового оборудования, деталей заземления.

Отсыпка балластного слоя, укладка балок и рельсов производятся «с колес».

3.1.3 Производится инструктаж рабочих о порядке, приемах и правилах сборки пути, устройства его заземления.

3.1.4 Производятся осмотр, контроль и оценка технического состояния составных частей и оборудования пути. Поврежденные или не отвечающие нормативным требованиям составные части и оборудование подлежат выбраковке.

3.1.5 Производится подготовка к работе машин для земляных работ и грузоподъемного крана для укладки балок и рельсов. Проверяются комплектность и готовность к работе инструмента, приборов для контроля параметров рельсового пути.

3.1.6 Выполняются геодезические работы по установке реперов и разбивочных знаков, обозначающих согласно проекту ось пути, ось водоотводной канавы, рельсовых нитей, границы земляного полотна и т.п.

3.1.7 На рис. 3 показан фрагмент плана участка работ. Организация работ показана на примере укладки стреловым краном 2 первой железобетонной балки 5 на балластную призму 4, отсыпанную на земляном полотне 3.

Кран находится при этом на стоянке начала работ. Кран перемещает в проектное положение балку с транспортного средства I. Граница зоны обслуживания краном 6 определяется радиусом R = 9,5 м и поворотом стрелы на угол не более 90°. Высота подъема балки с транспортного средства и, следовательно, возможного ее падения не должна превышать 2 м. Граница потенциально опасной зоны крана при указанных выше габаритных размерах балки (см. рис. 2), без применения оттяжек, при отлете балки с высоты 2 м составляет около 8 м. Поскольку при укладке балки используются оттяжки, предотвращающие поворот балки, наибольший габаритный размер балки исключается из расчета. Граница потенциально опасной зоны 7 работы крана принимается 5 м. Ограждение строительной площадки 8 устанавливается на расстоянии не менее 3 м от границы потенциально опасной зоны.

Рисунок 3 - Организация участка работ

3.2 ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ

3.2.1 В составе основных работ выполняются работы по устройству нижнего и верхнего строения пути, установке путевого оборудования и устройству заземления. Основные работы завершаются обкаткой пути.

Устройство нижнего строения пути

3.2.2 При устройстве нижнего строения пути выполняются земляные планировочные работы, отсыпка и уплотнение грунта земляного полотна, устройство водоотводной канавы.

3.2.3 Площадку очищают от растительного слоя, а зимой - от снега и льда.

Земляное полотно сооружается согласно проекту на естественном суглинистом грунте с подсыпкой грунта. Планировку земляного полотна длиной не менее 71,35 м и шириной 8,62 м начинают с участков, прилегающих к строящемуся зданию. Для планировки применяют экскаваторы на пневмоколесном ходу с ковшом 0,25 м³, экскаваторы-планировщики на пневмоколесном ходу с ковшом 0,4 м³ или бульдозеры класса тяги 3 - 8 т.

3.2.4 Насыпной грунт укладывается слоями с уплотнением каждого слоя.

Не следует применять для подсыпки грунт с примесью строительного мусора и включений, подверженных набуханию, в мерзлом или частично мерзлом состоянии.

3.2.5 Уплотнение насыпного суглинистого грунта производится укаткой при оптимальной влажности 12 % - 18 %. Грунт, не имеющий оптимальной влажности, подлежит сушке или увлажнению. Влажность грунта определяется по ГОСТ 5180-84.

Самоходный каток статического действия массой 6 - 10 т или вибрационный каток массой 3 - 4 т выполняет не менее 6 проходов по отсыпанному слою толщиной 150 мм.

Повторное уплотнение производится после того, как вся ширина земляного полотна покрыта следами предыдущих проходов.

Предыдущий след перекрывается следующим не менее чем на 100 мм.

3.2.6 Плотность грунта земляного полотна должна быть не менее 1,6 г/см³. Плотность грунта определяется до отсыпки балластной призмы в местах укладки балок не менее чем в одной точке на каждые 12,5 м рельсовой нити.

Плотность грунта определяется по ГОСТ 19912-2001 или ГОСТ 22733-2002.

3.2.7 Водоотводная канава прокладывается по оси пути с уклоном не менее 0,003 согласно проекту, глубиной 350 мм и шириной по дну 250 мм, с откосами - 1:1 (см. рис. 1). Канава включается в общий водоотвод строительной площадки.

3.2.8 При сооружении земляного полотна зимой учитывается время смерзания грунта, которое при температуре окружающего воздуха -5 °С и -10 °С принимается 1,5 и 1,0 ч соответственно. При более низкой температуре земляные работы производить не следует.

Устройство верхнего строения пути

3.2.9 При устройстве верхнего строения пути выполняются работы по устройству двух балластных призм, укладке балок и рельсов.

3.2.10 Перед отсыпкой балластных призм проверяется качество балластного материала. Для балластной призмы применяется согласно проекту крупный и среднезернистый песок, параметры которого приведены в таблице 1.

Таблица 1

Содержание в песке частиц размером менее 0,15 мм должно быть не более 10 % , в том числе глины - не более 3 %.

3.2.11 Балластный песок в объеме 52,0 м³ отсыпается с помощью погрузчика и бульдозера так, чтобы после уплотнения толщина призм соответствовала проектной - 200 мм. При этом верх призмы выдерживается на одном уровне с опорными поверхностями балок.

После укладки балок и рельсов призму дополнительно подсыпают песком слоем толщиной 50 мм.

3.2.12 Уплотнение балластного песка производится виброукаткой при оптимальной влажности 8 % - 12 %. Песок, не имеющий оптимальной влажности, подлежит сушке или увлажнению. Влажность песка определяется по ГОСТ 5180-84.

Самоходный вибрационный каток массой 3 - 4 т выполняет не менее 3 - 4 проходов по отсыпанному слою балласта.

Повторное уплотнение производится после того, как призма уплотнена по всей ширине предыдущими проходами с перекрытием не менее 100 мм.

3.2.13 Размеры земляного полотна и балластной призмы в сечении пути, указанные в проекте (см. рис. 1), должны быть выдержаны по всей длине пути.

3.2.14 При работах в зимнее время балластный песок должен быть доставлен, уложен в призму и уплотнен до его смерзания. Время смерзания балластного песка принимается таким же, что и грунта земляного полотна (см. п. 3.2.8).

3.2.15 Укладка одиннадцати под каждую рельсовую нить железобетонных балок и рельсов производится с помощью стрелового крана с грузовым моментом не менее 40 тс ∙ м.

Строповка балки осуществляется за все четыре строповочные петли.

Длина рельсовой вставки должна быть не менее 3 м, а количество вставок - не более двух на рельсовую нить.

Балки и рельсы укладывают согласно проекту так, чтобы расстояние от оси ближайшего к зданию рельса до выступающих деталей здания составляло 1500 мм (см. рис. 1).

3.2.16 Крепление рельса 1 к балке 6 показано на рис. 4.

Рисунок 4 - Крепление рельса к балке

Прижимная пластина 4 и шайба 3 надеваются на шпильки 5 балки и затягиваются гайкой 2 с помощью динамометрического ключа, при этом соблюдается усилие затяжки, указанное в проекте рельсового пути. Концы шпилек должны выступать над гайками на одну - две нитки.

3.2.17 Рельсы соединяют между собой с помощью двух двухголовых накладок по ГОСТ 8193-73^*, стягиваемых путевыми болтами по ГОСТ 11530-93 и гайками по ГОСТ 11532-93 с использованием пружинных шайб по ГОСТ 19115-91. Стыки рельсов располагают на балках согласно проекту. Стыки одной рельсовой нити смещают относительно стыков другой нити на 100 - 150 мм. Рельсовые нити соединяют между собой двенадцатью стяжками согласно проекту. Накладки должны быть соединены полным числом болтов с гайками и пружинными шайбами. Гайки располагают поочередно внутрь и наружу колеи пути. Концы болтов должны выступать над гайками на одну - две нитки. Болты должны быть смазаны.

3.2.18 После устройства верхнего строения пути производится геодезическая съемка пути, по результатам которой при необходимости выполняется рихтовка рельсового пути.

Установка путевого оборудования

3.2.19 В составе путевого оборудования устанавливаются тупиковые упоры, отключающие устройства, лотки (настилы) для гибкого кабеля, ограждение, знаки безопасности.

3.2.20 Тупиковые упоры устанавливаются на рельсы на расстоянии не менее 500 мм от крайней точки опоры рельса на балку таким образом, чтобы соприкосновение крана с двумя опорами происходило одновременно.

Крепление тупикового упора к рельсу показано на рис. 5.

Безударный тупиковый упор, имеющий основание 1, наклонную направляющую 2 и разводку 4, устанавливается на рельс с помощью рукоятки 3. Прижимные пластины 6 и шайбы 7 надеваются на шпильки 5 упора и затягиваются гайкой 8 с помощью динамометрического ключа, при этом соблюдается усилие затяжки, указанное в проекте пути.

Обязательное условие установки упора на рельс: между основанием упора и рельсом на расстоянии 265^±3 мм должен быть переменный зазор, величина которого возрастает к концу упора до 10^±1 мм.

Тупиковые упоры окрашивают в отличительные цвета согласно проекту (например, в оранжевый, красный по ГОСТ Р 12.4.026).

3.2.21 Отключающее устройство, конструкция которого зависит от типа концевого выключателя крана, устанавливается на одной из рельсовых нитей на расстоянии не менее тормозного пути крана до тупикового упора.

3.2.22 Лотки (настилы) для гибкого кабеля крана, конструкция которых зависит от наличия (отсутствия) на кране кабельного барабана, сооружают по чертежам и указаниям, содержащимся в проекте пути.

3.2.23 Ограждение рельсового пути высотой 1,2 м, конструкция которого приведена в проекте пути, выставляют вдоль и в торцах пути на расстоянии от оси (торца) рельсов не менее 1500 мм (расстояние от оси рельса до выступающей части здания) (см. рис. 1).

3.2.24 Выставляют согласно проекту рельсового пути следующие знаки безопасности, изготовленные в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.026:

- «Вход на крановый путь запрещен»;

- «Место стоянки крана».

Рисунок 5 - Крепление тупикового упора к рельсу

Рисунок 6 - Устройство заземления рельсового пути

Устройство заземления

3.2.25 Работы по устройству заземления производятся согласно схеме заземления и требованиям, приведенным в проекте пути.

Устройство заземления у торцов рельсового пути показано на рис. 6.

Башенный кран 3, стоящий на рельсовом пути 2, подключен кабелем 6 к распределительному щиту 5. Проводники 1 привариваются ручной сваркой внахлестку к стыкам рельсов и к очагу заземления 7. К стыкам рельсов привариваются ручной сваркой внахлестку перемычки 4. В качестве проводников и перемычек согласно проекту применена круглая сталь диаметром 8 мм. Приварка проводников и перемычек производится к шейке рельса в ее нейтральной оси через промежуточную стальную пластину с сечением 30×3 мм и длиной не менее 30 мм, чтобы сварной шов с проводником был не менее 30 мм.

3.2.26 Для устройства очага заземления откапывают приямки глубиной 500 - 700 мм, в приямки завинчивают инвентарные заземлители 2 из круглой стали диаметром 14 мм с направляющей резьбой так, чтобы оставались концы 120 - 150 мм. Заземлители соединяют проводниками 1 с рельсами дуговой сваркой внахлестку (рис. 7). Выступающие концы заземлителей, проводники и перемычки окрашивают в черный цвет. Такие же работы выполняют при устройстве очага заземления вдоль рельсового пути.

3.2.27 После устройства заземления производятся замеры сопротивления растеканию тока, которое должно быть не более 4 Ом. При большем сопротивлении следует проверить качество работ и внести при необходимости поправку в проект пути (увеличить количество заземлителей или устроить дополнительный очаг заземления).

Обкатка пути

3.2.28 Рельсовый путь перед сдачей-приемкой подлежит обкатке. Обкатка пути производится не менее 10 раз краном без груза и не менее 5 раз с максимальным рабочим грузом.

3.2.29 После обкатки пути проводят нивелировку (планово-высотную съемку) положения рельсовых нитей по головкам рельсов.

В случае превышении предельно допустимых значений планово-высотного положения рельсовых нитей или упругой просадки проводятся подбивочные и рихтовочные работы.

4 ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ И ПРИЕМКА РАБОТ

4.1 Качество работ по устройству пути обеспечивается текущим контролем подготовительных и основных работ, а также при приемке работ. По результатам текущего контроля составляются акты освидетельствования скрытых работ: на сооружение земляного полотна и балластной призмы, на устройство заземления.

4.2 В процессе подготовительных работ проверяют качество песка для балластной призмы, балок, рельсов и деталей их крепления, составных частей заземления.

В процессе основных работ проверяют плотность грунта и размеры земляного полотна, плотность и размеры балластной призмы, точность укладки балок и рельсов, надежность заземления.

4.3 Приемка рельсового пути оформляется актом сдачи-приемки работ по установленной форме. К акту сдачи-приемки работ прилагаются акты освидетельствования скрытых работ.

4.4 Качество устройства пути оценивается степенью соответствия фактических параметров и характеристик, указанных в проектной и нормативно-технической документации.

Основные контролируемые параметры и характеристики, способы их измерения и оценки приведены в таблице 2.

Рисунок 7 - Соединение заземлителей

Таблица 2

5 ПОТРЕБНОСТЬ В СРЕДСТВАХ МЕХАНИЗАЦИИ И ИНСТРУМЕНТЕ

Потребность в основных средствах механизации и инструменте приведена в таблице 3.

Таблица 3

6 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ТРУДА

6.1 При устройстве рельсового пути предусматривается выполнение требований СНиП 12-03-2001 (в части организации участка работ и рабочих мест, безопасной эксплуатации строительных машин, средств механизации и инструмента, выполнения погрузочно-разгрузочных работ и ручной дуговой сварки) и СНиП 12-04-2002 (в части производства земляных и сборочно-монтажных работ).

6.2 Пожарная безопасность на рабочих местах обеспечивается в соответствии с правилами ППБ 01-03.

6.3 Электробезопасность на рабочих местах обеспечивается в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030.

6.4 При работе в темное время суток строительная площадка, проезды и подходы должны быть освещены в соответствии с ГОСТ 12.1.046. Освещенность должна быть равномерной, без слепящего действия осветительных приборов.

Во время грозы, снегопада и при ветре более 6 баллов работы не производятся.

6.5 Перед началом каждого вида работ должны быть установлены на расстоянии 5 м границы зон потенциально опасных производственных факторов, к которым относятся зоны перемещения машин (экскаватора-планировщика, катка, стрелового крана), их частей, рабочих органов, а также места, над которыми происходит перемещение грузов (железобетонных балок, рельсов) стреловым краном.

На границах зон должны быть выставлены сигнальные ограждения и знаки безопасности.

6.6 В случае обнаружения в процессе земляных работ коммуникаций, неопознанных предметов и материалов земляные работы должны быть приостановлены.

6.7 Строповка железобетонных балок производится за все монтажные петли. Перед строповкой балок монтажные петли должны быть осмотрены, очищены и при необходимости выправлены без повреждения конструкции.

Балку поднимают плавно, без рывков и раскачивания. Балку поднимают над грузовой платформой транспортного средства на высоту 20 - 30 см, затем после проверки надежности строповки производится ее перемещение. Балку следует удерживать от раскачивания и вращения гибкими оттяжками.

6.8 Работы по устройству рельсового пути в целом выполняются с соблюдением обычных, традиционных требований и правил безопасности. Какие-либо дополнительные (особые, специальные меры) по технике безопасности и охране труда при устройстве рельсового пути предусматривать не требуется.

Приложение 1

КОНСТРУКТОРСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
НА ЖЕЛЕЗОБЕТОННУЮ БАЛКУ БРП-62.8.3
(РАБОЧИЕ ЧЕРТЕЖИ, ПАСПОРТ, ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ,
В ТОМ ЧИСЛЕ ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ,
РАСЧЕТ БАЛКИ)

 

1. Балка БРП 2.8.3 изготавливается в металлических формах по поточно-агрегатной технологии в перевернутом положении.
2. При изготовлении балки следует соблюдать требования ГОСТ 13015.0-83; ГОСТ 10922-90; ГОСТ 21779-82; ТУ 1977.00.000
3. При изготовлении балки защитный слой арматуры должен быть не менее 30 мм.

 

 

1. Длина развертки 775 мм.
2. Н16; h16;

 

^* Размеры для справок

 

 

 

1. Сварные швы по ГОСТ 5264-80.
2. ^* Размеры для справок.
3. h14;

 

1. 170 ... 229НВ.
2. h14;

Неуказанные предельные отклонения размеров: Н14; h14;

 

1. ^* Размеры для справок.
2. h14;

 

 

 

 

Приложение 1

ДОКУМЕНТЫ, НА КОТОРЫЕ ДАНЫ ССЫЛКИ В ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Приложение 2

ФОРМЫ ЖУРНАЛА ДЛЯ ЗАПИСИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ БАЛОК

ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ БРП-62.8.3 ДЛЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ БАШЕННОГО КРАНА
(выполнен вручную и с помощью программ ЛИРА-9.6 и ЛИРА-АРМ, ID ключ 677998778)

1 Исходные данные

1.1 На балку приходится нагрузка от двух колес тележки крана.

Нагрузка от колеса на рельс Р = 32,5 тс.

Расстояние между осями колес в тележке принято 645 мм.

Размеры сечения балки - по чертежам балки БРП-62.8.3.

Материал балки:

бетон класса В25: Е_в = 300 000 кгс/см², R_b = 145 кгс/см², R_bt = 10,5 кгс/см²;

арматура из стержней марки А400 по ГОСТ 5781-82^*, R_a = R_at = 4350 кгс/см².

Выполнен расчет балки на прочность и на прогиб.

2 Расчетная схема балки

Балка проверена (проверяется) при заводских испытаниях по схеме на двух опорах, с равномерно распределенной нагрузкой (см. Технические условия). В настоящем расчете принята схема: балка лежит на упругом грунтовом основании (см. расчетную схему).

3 Проверка прочности балки

3.1 Определяем момент инерции J поперечного сечения балки.

Положение нейтральной оси у₀ сечения балки и расстояния от этой оси до центров тяжести элементов сечения y₁, y₂, у₃ соответственно прямоугольника - 1, треугольника - 2 и прямоугольника - 3 показаны на расчетной схеме.

Вычисляем положение нейтральной оси сечения от вспомогательной оси z

y₀ = (F₁a + F₂б + F₃в) / (F₁ + F₂ + F₃) =
= (19 ∙ 33 ∙ 16,5 + 12 ∙ 30,5 ∙ 0,5 ∙ 25 + 21 ∙ 30,5 ∙ 10,5) / 19 ∙ 33 + 12 ∙ 30,5 ∙ 0,5 + 21 ∙ 30,5) =
= 14 см,

где F₁, F₂, F₃ - площади элементов сечения 1, 2, 3;

а, б, в - расстояния от собственных вспомогательных осей до собственных центров тяжести площадей элементов сечения.

Момент инерции поперечного сечения балки

= (19 - 33³ / 12 + 19 ∙ 33 ∙ 2,5²) + 2 (30,5 ∙ 12³ / 36 + 12 ∙ 30,5 ∙ 0,5 ∙ 11²) +

+ 2 (30,5 ∙ 21³ / 12 + 21 ∙ 30,5 ∙ 4²) = 2,2 ∙ 10⁵ см⁴,

где J₁, J₂, J₃ - моменты инерции элементов сечения относительно оси у₀;

J_1c, J_2c, J_3c - моменты инерции элементов сечения относительно собственных осей;

y₁, у₂, у₃ - расстояния от собственных центров тяжести элементов сечения до оси у₀.

3.2 Проверяем прочность балки в сжатой зоне.

3.2.1 Определяем момент сопротивления в сжатой зоне сечения балки

где у_с = 19 см - расстояние от оси у₀ до крайнего сжатого слоя сечения.

3.2.2 Определяем момент сопротивления арматуры в сжатой зоне сечения балки при заданной арматуре 6 Ø 20 мм (см. сечение балки с арматурой в расчетной схеме балки).

Момент сопротивления одного стержня арматуры

= 0,05 ∙ 2⁴ + 0,78 ∙ 4² ∙ 192 = 1127 см⁴;

Расчетная схема балки

Нейтральная ось и расстояния от нее до центров тяжести элементов сечения балки

 - момент инерции круглого сечения стержня арматуры относительно собственной оси симметрии;

- момент круглого сечения стержня арматуры относительно оси y_с.

Момент сопротивления шести стержней арматуры

3.2.3 Изгибающий момент определим, используя принцип независимости сил, как разность изгибающего момента от нагрузки от колес и изгибающего момента от сил отпора грунта.

Изгибающий максимальный момент от нагрузки от колес равен

M_к = Pa = 32,5 ∙∙10³∙∙ 268 = 87,1 ∙ 10⁵ кгс ∙ см.

Проверим условие прочности в сжатой зоне без учета упругого отпора грунта: изгибающий момент от нагрузки от колес М_к должен быть меньше предельно допустимого момента [М_с]

M_к ≤ [M_c]

где m_жб = 0,85 - коэффициент, учитывающий условия работы железобетонной балки;

m_а = 0,9 - коэффициент, учитывающий условия работы арматуры.

[М_с] = 0,85 (145 ∙ 12 ∙ 10³ + 0,9 ∙ 4350 ∙ 360) = 26,7 ∙ 10⁵ кгс ∙ см;

М_к = 87,1 ∙ 105 кгс ∙ см; [М_с] = 26,7 ∙ 10⁵ кгс ∙ см.

Изгибающий момент от нагрузки от колес больше предельно допустимого момента в сжатой зоне, прочность балки на изгиб без упругого грунтового основания не обеспечена. Балка должна лежать на упругом грунтовом основании.

3.2.4 Определяем изгибающий момент от сил отпора грунта. Грунт основания принят в соответствии с требованиями СП 12-103-2002. Модуль деформации Е₀ = 200 кгс/см², ν = 0,3, реактивное давление грунта p = 2,1 кгс/см².

Изгибающий момент от сил отпора грунта

М_г = qL² / 8 = 168 ∙ 600² / 8 = 75,6 ∙ 10⁵ кгс ∙ см,

где q = Fp / L = 80 ∙ 600 ∙ 2,1 / 600 = 168 кгс/см - реактивное линейное давление грунта;

F = 80 ∙ 600 см² - опорная поверхность балки.

3.2.5 Изгибающий момент в сечении равен

М = М_к - М_г = 87,1 ∙ 10⁵ - 75,6 ∙ 10⁵ = 11,2 ∙ 10⁵ кгс ∙ см.

3.2.6 Проверяем условие прочности в сжатой зоне: изгибающий момент М должен быть меньше предельно допустимого момента [M_c]

М = 11,2 ∙ 10⁵; [M_c] = 26,7 ∙ 10⁵ кгс ∙ см.

Изгибающий момент в балке меньше предельно допустимого момента в сжатой зоне, что обеспечивает прочность балки на упругом грунтовом основании.

3.3 Проверяем прочность балки в растянутой зоне.

3.3.1 Определяем момент сопротивления в растянутой зоне сечения балки

где у_р = 14 см - расстояние от оси у₀ до крайнего растянутого слоя сечения.

3.3.2 Определяем момент сопротивления арматуры в растянутой зоне сечения балки при заданной арматуре 8 Ø 20 мм (см. сечение балки с арматурой в расчетной схеме балки).

Момент сопротивления одного стержня арматуры

 - момент круглого сечения стержня арматуры относительно оси у_с.

Момент сопротивления восьми стержней арматуры

3.3.3 Проверяем условие прочности в растянутой зоне: изгибающий момент М должен быть меньше предельно допустимого момента [M_р]

M ≤ [М_р]

= 0,85(10,5 ∙ 16 ∙ 10³ + 0,9 ∙ 4350 ∙ 528) = 19,3 ∙ 10⁵  кгс ∙ см.

М = 11,2 ∙ 10⁵; [М_р] = 19,3 ∙ 10⁵ кгс ∙ см.

Изгибающий момент в балке меньше предельно допустимого момента в растянутой зоне. Прочность балки на изгиб на упругом грунтовом основании обеспечена.

4 Проверка прогиба балки на упругом основании грунта

Стрелу прогиба балки f определим, используя принцип независимости сил, как разность прогиба от нагрузки от колес f_к и прогиба от упругого отпора грунта f_г

f = f_к - f_г.

Максимальная стрела прогиба балки f_к от двух сил Р от колес (см. расчетную схему) равна

f_к = Ра (3L² - 4a²) / 24 E_вJ =

= 32,5 ∙ 10³ ∙ 268 (3 ∙ 600² - 4 ∙ 268²) / 24 ∙ 3 ∙ 10⁵ ∙ 2,2 ∙ 10⁵ = 4,8 см.

Стрела прогиба балки от упругого отпора грунта f_г от равномерно распределенной нагрузки равна

f_г = 5qL⁴ / 384E_вJ = 5 ∙ 168,0 ∙ 600⁴ / 384 3 ∙ 10⁵ 2,2 ∙ 10⁵ = 4,2 cм.

Стрела прогиба равна

f = f_к - f_г = 4,8 - 4,2 = 0,6 см.

Предельно допустимая стрела прогиба балки равна

[f] = L / 500 = 600 / 500 = 1,2 см;

f = 0,6 < [f] = 1,2 см.

Стрела прогиба балки меньше предельно допустимой стрелы прогиба. Жесткость балки на прогиб обеспечена.

Выводы

Изгибающий момент в балке меньше предельно допустимого момента в сжатой и растянутой зонах, что обеспечивает при заданном армировании прочность балки на упругом грунтовом основании.

Стрела прогиба балки меньше предельно допустимой стрелы прогиба, то есть жесткость балки на прогиб обеспечена.

Ниже приводятся результаты расчета продольной арматуры балки с помощью программ ЛИРА и ЛИРА-АРМ.

Площади продольной арматуры, см², на элемент балки 0,4×0,5 м

Площадям продольной арматуры AS3 = 12,4 см² и AS₄ = 9,1 см² удовлетворяет, например, арматура соответственно 4 Ø 20 мм и 3 Ø 20 мм, что практически совпадает с результатами ручного расчета.

Заключение

Балка с заданными параметрами удовлетворяет при заданных нагрузках условиям прочности и раскрытия трещин. Результаты машинного и ручного расчетов практически совпадают.