Подкрановые балки сварного сечения до 12 м — несущие конструкции крановых путей повышенной грузоподъёмности, изготовленные сваркой из листового проката и устанавливаемые на колонны с шагом до 12 метров. ГК «СтилКонстракшн» с 2020 года проектирует и производит подкрановые балки для мостовых кранов грузоподъёмностью 10–32 тонны в крупных промышленных цехах, металлургических комбинатах и машиностроительных заводах. Завод в Брянске площадью 5000 м² оснащён установками автоматической сварки под флюсом для изготовления балок длиной до 18 м и фрезерными станками для обработки верхнего пояса с точностью ±0,3 мм. Команда из 14 специалистов выполнила 65+ проектов с подкрановыми балками, рассчитанными на 3–5 миллионов циклов нагружения.
Конструктивные особенности
Подкрановые балки сварного сечения до 12 м отличаются усиленной конструкцией для восприятия высоких нагрузок:
- Вертикальная стенка — лист толщиной 10–16 мм, высотой 600–1000 мм (зависит от грузоподъёмности крана и пролёта). Для кранов 20–32 т применяем стенку толщиной 14–16 мм из стали С345. Высота стенки подбирается из условия прогиба балки не более L/500 (для балки 12 м допустимый прогиб 24 мм).
- Верхний пояс (рельсовый) — лист толщиной 16–30 мм, шириной 250–350 мм из стали С345 или С375. Воспринимает местное давление от колеса крана 150–300 кг/см². На пояс укладывается рельс КР-100 или КР-120 (крановые рельсы массой 50–74 кг/м). Толщина пояса обеспечивает отсутствие пластических деформаций под колесом.
- Нижний пояс — лист толщиной 12–20 мм, шириной 180–280 мм. Воспринимает растягивающие напряжения от изгиба балки (до 320 МПа при работе на пределе несущей способности). Ширина нижнего пояса на 25–30% меньше верхнего для снижения металлоёмкости.
- Рёбра жёсткости — вертикальные пластины толщиной 8–12 мм, шаг 600–1000 мм. В зоне опирания на колонну (1 м от торца балки) шаг рёбер уменьшается до 400–600 мм. Рёбра предотвращают местную потерю устойчивости стенки при касательных напряжениях 80–120 МПа.
- Диафрагмы — горизонтальные листы толщиной 10–14 мм, привариваемые между верхним и нижним поясом в зоне опирания. Диафрагмы распределяют нагрузку от опорной реакции (до 40 т) на стенку балки, предотвращают смятие стенки.
| Грузоподъёмность, т | Пролёт, м | Высота балки, мм | Масса, кг/м | Цена, руб/м |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 9–12 | 650–800 | 150–200 | от 16 500 |
| 16 | 10–12 | 750–900 | 200–270 | от 19 200 |
| 20 | 10–12 | 850–1000 | 260–340 | от 22 800 |
| 32 | 12 | 950–1100 | 350–450 | от 26 500 |
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Технология изготовления
Производство подкрановых балок сварного сечения до 12 м включает:
- Раскрой листового металла — стенку, пояса, рёбра, диафрагмы вырезаем из стали С345 или С375 на станке плазменной резки с ЧПУ. Точность реза ±1 мм, перпендикулярность кромок ±0,5°. Для балок под краны 20–32 т применяем сталь С345 с пределом текучести Ry = 335 МПа, что снижает толщину элементов на 20–25% по сравнению со сталью С245.
- Обработка кромок — продольные кромки стенки и поясов обрабатываем на кромкострогальном станке для удаления окалины и подготовки под автоматическую сварку. Угол разделки кромки 50–60°, притупление 2–3 мм, зазор при сборке 3–4 мм.
- Сборка в кондукторе — стенку устанавливаем вертикально в сборочном стенде длиной 18 м. К стенке прихватываем верхний и нижний пояса (шаг прихваток 500 мм), затем рёбра жёсткости и диафрагмы. Кондуктор обеспечивает прямолинейность балки (прогиб не более L/3000), перпендикулярность стенки к поясам (±0,5 мм), симметрию сечения (смещение осей поясов относительно оси стенки не более ±1 мм).
- Автоматическая сварка под флюсом — продольные швы (стенка–пояса) выполняются на установке SAW двухсторонней сваркой (шов с двух сторон стенки). Режим: ток 600–750 А, напряжение 32–38 В, флюс АН-348А, проволока Св-08Г2С диаметром 4 мм. Скорость сварки 35–50 м/ч. Глубина проплавления 8–10 мм обеспечивает прочность шва 450 МПа (выше прочности основного металла). Рёбра и диафрагмы привариваются полуавтоматом MIG/MAG (катет шва 8 мм).
- Термообработка — для балок из стали С345 с толщиной элементов более 20 мм выполняем высокотемпературный отпуск (температура 650°С, выдержка 3 часа) для снятия сварочных напряжений. Без термообработки остаточные напряжения достигают 150–200 МПа, что снижает усталостную прочность на 30%.
- Правка балки — после остывания выполняем правку на прессе усилием 300–500 т. Остаточный прогиб балки не более L/6000 (для балки 12 м — не более 2 мм). Скручивание балки не более 1° на всей длине.
- Механическая обработка верхнего пояса — плоскость укладки рельса фрезеруем на портальном фрезерном станке. Плоскостность не более 0,3 мм на длине 12 м. Сверлим отверстия под болты крепления рельса (диаметр 24–27 мм, шаг 800–1000 мм) на координатно-расточном станке с допуском ±0,5 мм.
- Антикоррозионная защита — дробеструйная обработка до степени Sa 2½, грунтовка ГФ-021 (60 мкм), эмаль ПФ-115 (100 мкм). Верхний пояс в зоне укладки рельса не окрашивается. Для объектов с агрессивной средой применяем систему покрытия С4 по ISO 12944 (суммарная толщина 240 мкм).
Области применения
Подкрановые балки сварного сечения до 12 м применяются в крупных промышленных зданиях:
- Металлургические цеха — краны грузоподъёмностью 20–32 т для перемещения заготовок, слитков, плавильных ковшей. Пролёт цеха 24–36 м, подкрановые балки длиной 12 м опираются на колонны с шагом 12 м. Режим работы крана — весьма тяжёлый (группа А7 по ГОСТ 25546), 3200–6300 включений в смену. Балки рассчитаны на 3–5 миллионов циклов нагружения.
- Машиностроительные заводы — краны 16–20 т для обслуживания сборочных линий тяжёлого оборудования (экскаваторы, краны, локомотивы). Пролёт 18–30 м, шаг колонн 12 м. Режим работы — тяжёлый (группа А6), 1500–3200 включений в смену.
- Склады металлопроката — краны 10–16 т для погрузки-разгрузки рулонов листа, пачек арматуры, труб. Пролёт 24–30 м, шаг колонн 12 м. Режим работы — средний (группа А5), 800–1500 включений в смену. Подкрановые балки выдерживают 2–3 миллиона циклов за 25 лет эксплуатации.
- Судостроительные верфи — краны 20–32 т для перемещения секций судов, блоков надстроек. Пролёт 30–42 м, шаг колонн 12 м. Особенность: балки работают на открытом воздухе, требуется усиленная антикоррозионная защита (горячее цинкование или система С5 по ISO 12944).
Для машиностроительного завода в Москве (2024 год) мы изготовили 32 подкрановые балки сварного сечения длиной 12 м для кранов грузоподъёмностью 20 т. Высота балки — 900 мм, масса — 310 кг/м, сталь С345. Балки смонтированы на колоннах высотой 12 м, выдерживают вертикальную нагрузку от колеса крана 16,5 т и горизонтальную нагрузку от торможения 2,8 т. За полгода эксплуатации выполнено 480 000 циклов нагружения, прогиб балок не превысил 18 мм (допустимо 24 мм). Подробности — в портфолио.
Нужен расчёт стоимости? Отправим КП за 2 часа
+7 (499) 350-85-45Расчёт подкрановых балок
При расчёте подкрановых балок до 12 м учитываем особенности работы конструкции:
- Вертикальная нагрузка — максимальное давление колеса крана Pмакс = (Q + G) / 2 · k₁ · k₂, где Q — грузоподъёмность, G — вес крана, k₁ = 1,1 — коэффициент неравномерности, k₂ = 1,2 — динамический коэффициент (выше, чем для лёгких кранов). Для крана 20 т Pмакс = (20 + 18) / 2 · 1,1 · 1,2 = 25,1 т. Изгибающий момент M = Pмакс · L / 4 (для балки 12 м M = 25,1 · 12 / 4 = 75,3 т·м).
- Горизонтальная нагрузка — от торможения тележки и крана Hторм = 0,1 · (Q + Gтележки) · k₂ + 0,05 · Gкрана = 0,1 · (20 + 4,5) · 1,2 + 0,05 · 18 = 3,84 т. Горизонтальная нагрузка создаёт дополнительный изгибающий момент в верхнем поясе балки, вызывая напряжения 40–60 МПа.
- Прочность сечения — суммарные напряжения в верхнем поясе (от вертикального и горизонтального изгиба, от местного смятия под колесом) не должны превышать Ry = 335 МПа для стали С345. Стенка проверяется на главные напряжения σглав = √(σ² + 3τ²) ≤ Ry.
- Прогиб балки — предельный прогиб L/500 = 12000/500 = 24 мм. Прогиб определяем с учётом положения двух колёс крана на балке (расстояние между колёсами 4–6 м). При превышении увеличиваем высоту балки или толщину стенки.
- Усталостная прочность — критичный параметр для балок под тяжёлые краны. Проверяем напряжения в сварных швах на усталость: σ ≤ σR / γn, где σR — предел выносливости (120–180 МПа для автоматических швов), γn = 1,2 — коэффициент запаса. Для повышения усталостной прочности применяем двухстороннюю сварку продольных швов и термообработку для снятия остаточных напряжений.
- Местная устойчивость стенки — при касательных напряжениях более 100 МПа стенка может потерять устойчивость (образуются волны). Условная гибкость стенки λw = hw / tw · √(Ry / E) не должна превышать 3,5 (где hw — высота стенки между поясами, tw — толщина стенки). При превышении увеличиваем толщину стенки или уменьшаем шаг рёбер жёсткости.
Часто задаваемые вопросы
Сталь С345 с пределом текучести Ry = 335 МПа (против 245 МПа у стали С245) позволяет снизить толщину элементов на 20–25% при той же несущей способности. Для балки под кран 20 т верхний пояс из С345 имеет толщину 20 мм против 26 мм из С245. Экономия металла 10–15% снижает массу балки с 340 до 310 кг/м, уменьшает стоимость на 8–12%. Кроме того, меньшая толщина элементов упрощает сварку и снижает сварочные деформации.
При сварке в металле возникают остаточные напряжения 150–200 МПа (60–80% от предела текучести). Эти напряжения складываются с рабочими напряжениями от нагрузки крана, снижая усталостную прочность на 30–40%. Высокотемпературный отпуск (650°С, 3 часа) снимает остаточные напряжения до 30–50 МПа, увеличивая ресурс балки с 2 до 3–5 миллионов циклов. Термообработка обязательна для балок под краны группы А6–А7 (тяжёлый и весьма тяжёлый режим работы).
Балки длиной 12 м перевозятся на длинномерах (трал с раздвижной рамой длиной до 13,6 м). Одна машина вмещает 2–4 балки (зависит от массы). Для снижения стоимости доставки (на 20–30%) изготавливаем балки из двух секций по 6 м, соединяемых на монтаже через фланцевый узел. Фланцы — пластины толщиной 20–30 мм с отверстиями под болты М24–М30 (количество 16–24 шт.). Стык располагается в зоне с минимальным изгибающим моментом (на расстоянии L/4 от опоры).
Расчётный срок службы балок под краны группы А6 (1500–3200 включений в смену, 250 рабочих дней в год) составляет 25–30 лет при условии качественного изготовления (автоматическая сварка, термообработка, фрезеровка верхнего пояса). Для кранов группы А7 (3200–6300 включений в смену) срок службы 15–20 лет. Ресурс исчерпывается при накоплении усталостных повреждений в сварных швах (появление трещин длиной 2–5 мм). Для продления срока службы выполняем УЗК швов каждые 5 лет, при обнаружении трещин — заварку и последующий контроль.
Стоимость складывается из цены металла С345 (68 000–75 000 руб/т), изготовления (30 000–38 000 руб/т, включая автоматическую сварку, термообработку, фрезеровку), АКЗ (10 000–14 000 руб/т), доставки (от 5 000 руб/т). Итого: 113 000–132 000 руб/т. Для балки длиной 12 м массой 310 кг/м (3,72 т) цена составляет 420 000–490 000 руб/шт. Для партий 10+ балок скидка до 10%. Коммерческое предложение готовим за 2 часа после получения данных о грузоподъёмности крана, пролёте и режиме работы.
Для заказа подкрановых балок сварного сечения до 12 м или консультации по расчёту свяжитесь с нами по телефону +7 (499) 350-85-45 или email sale@gk-sc.ru. Наши инженеры выполнят расчёт балок под вашу грузоподъёмность крана, подберут оптимальное сечение и подготовят коммерческое предложение. ГК «СтилКонстракшн» — производство металлоконструкций для тяжёлых крановых зданий с гарантией долговечности.
Нужен расчёт стоимости?
Отправьте чертёж или ТЗ — подготовим КП за 2 часа