Подкрановая балка — несущий элемент, воспринимающий все нагрузки от движущегося крана и передающий их на колонны здания. Неправильный учёт этих нагрузок при проектировании или эксплуатация крана, параметры которого превышают проектные, ведут к усталостному повреждению балок. Именно поэтому замена крана на более грузоподъёмный требует проверки несущей способности существующих подкрановых балок.
Плановое комплексное обследование подкрановых путей включает не только геодезические измерения, но и осмотр подкрановых балок — выявление трещин, деформаций, коррозии. Результаты обследования — основа для оценки остаточного ресурса конструкции. Регламентное обслуживание подкрановых путей позволяет вовремя выявить и устранить дефекты.
Вертикальная нагрузка
Основная и наиболее очевидная нагрузка. Передаётся через ходовые колёса крана на головку рельса. Включает:
- Собственный вес моста крана — постоянная составляющая, одинакова при любом положении крана.
- Вес тележки с механизмом подъёма — распределяется на два ходовых колеса тележки, а через рельс — на два ходовых колеса моста.
- Вес груза — суммируется с весом тележки и передаётся на рельс аналогично.
Максимальная вертикальная нагрузка на колесо — при тележке у края, груз номинальной грузоподъёмности, с учётом динамического коэффициента.
Динамический коэффициент вертикальной нагрузки
Вертикальная нагрузка от крана не статическая. При пуске и торможении механизма подъёма, при движении по пути с неровностями нагрузка на колесо увеличивается. Динамический коэффициент ψ по ГОСТ 26887 и нормам проектирования:
- Для лёгких кранов (группа режима 1К–3К): ψ = 1,05–1,15.
- Для средних кранов (4К–6К): ψ = 1,15–1,25.
- Для тяжёлых кранов (7К–8К): ψ = 1,25–1,35.
Расчётная вертикальная нагрузка умножается на динамический коэффициент. Кран с более тяжёлым режимом работы создаёт бо́льшую расчётную нагрузку на балку.
Горизонтальная поперечная нагрузка
Возникает от поперечного движения тележки, бокового давления ходовых колёс на рельс при перекосе крана и при движении крана с грузом, раскачивающимся на канате. Действует вдоль балки в поперечном направлении. Принимается в расчёт как доля от вертикальной нагрузки:
- Для кранов без специальных указаний: 5–10% от вертикальной нагрузки на колесо.
- При жёстком подвесе груза (без возможности раскачки): более высокое значение.
Горизонтальная поперечная нагрузка создаёт изгибающий момент в верхней полке балки «из плоскости» — особенно критичный для высоких, тонкостенных балок.
Горизонтальная продольная нагрузка (тормозная)
Возникает при пуске и торможении механизма передвижения моста крана. Передаётся через ходовые колёса на рельс и далее на балку в продольном направлении (вдоль пролёта). Принимается в расчёт как доля от суммарной вертикальной нагрузки.
Тормозная нагрузка воспринимается горизонтальными связями балок и узлами крепления балок к колоннам.
Усталостные нагрузки
Многократное повторение нагрузочных циклов приводит к усталостному накоплению повреждений в металле балки. Усталостные трещины начинаются в зонах концентраторов напряжений — у сварных швов, отверстий, изменений сечения. Усталостный расчёт учитывает:
- Количество циклов нагружения за расчётный срок службы (определяется группой режима работы крана).
- Уровень напряжений (зависит от нагрузки).
- Конструктивную категорию сечения (тип сварного шва, геометрия).
Кран с более интенсивным режимом работы (группа 7К–8К) исчерпывает расчётный ресурс балки быстрее, чем кран группы 1К–3К при той же грузоподъёмности. Установка нового более интенсивного крана взамен старого — основание для проверки усталостного ресурса балок.
