3.Нагрузки от мостовых электрических кранов

Вертикальные крановые нагрузки

Нагрузки от мостовых кранов определяют в соответствии с заданной номинальной грузоподъемностью крана и пролетом моста (расстояние между осями подкрановых балок).

Максимальное характеристическое давление на одно колесо моста крана (при положении тележки с грузом на минимальном расстоянии от одного из рядов колонн рамы) принимают по ГОСТам на краны или по данным, указанным в крановых паспортах заводов-изготовителей.

В курсовом проекте данные о мостовых кранах принимают по табл.4 «Методических указаний к выполнению раздела курсового проекта «Стальной каркас промздания». Расчет колонн.»

Минимальное характеристическое давление на одно колесо моста крана у противоположного ряда колонн рамы здания

; где:

-номинальная грузоподъемность крана в кН;

- характеристические значения веса тележки и моста крана в кН;

- максимальные характеристические давления колес моста в кН (табл.4);

( - в ферме моста без кабины;

- в ферме моста с кабиной);

- общее количество колес моста крана с одной стороны; .

Предельные расчетные значения для вертикальной нагрузки

, где:

- коэффициент надежности по нагрузке, который определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т по табл. 7.1 ДБН. Для объектов массового строительства допускается средний период повторяемости Т принимать равным сроку эксплуатации конструкции , который по приложению В для производственных зданий равен

= 60.

По табл. 7.1 при = 60, коэффициент = 1,1.

- коэффициент сочетаний крановых нагрузок, принимаемый по табл.7.22 ДБН. Для одного крана в пролете = 1.

Для двух кранов режимов работы 1К – 6К (средний режим) = 0,85.

Для кранов режимов работы 7К, 8К (тяжелый и весьма тяжелый режимы) = 0,95.

В многопролетных зданиях при учете четырех кранов :

= 0,7. – для кранов режимов работы 1К – 6К;

= 0,8. – для кранов режимов работы 7К , 8К.

Коэффициент динамичности учитывают только при расчете прочности и устойчивости подкрановых балок.

Горизонтальные крановые нагрузки по СНиПу

До 2007 г. Горизонтальные нагрузки на подкрановые балки и рамы собирались по СНиП 2.01-07-85 «Нагрузки и воздействия» от торможения тележки крана с грузом.

Тормозная нагрузка определялась от двух сближенных кранов по линиям влияния опорных реакций смежных подкрановых балок не зависимо от количества колес моста крана.

Нагрузка прикладывалась с одной стороны моста крана (где максимальное вертикальное давление моста крана) внутрь или наружу пролета на уровне головки рельса.

Характеристическая горизонтальная поперечная нагрузка на одно колесо моста крана с гибким подвесом от торможения тележки с грузом составляет

, где:

- грузоподъемность мостового крана в кН;

- масса тележки в кН;

- общее количество колес моста крана с одной стороны.

С вводом в январе 2007 г. ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи» изменилась методика и величины нагрузок от мостовых кранов, которые действуют на элементы каркаса промышленных зданий. Особенно это касается горизонтальных крановых нагрузок, которые значительно возросли по сравнению с определяемыми по СНиП 2.01-07-85 «Нагрузки и воздействия». Поэтому предлагается для всех видов мостовых кранов определять горизонтальную нагрузку на раму от торможения тележки с грузом при накатке линии влияния двумя сближенными кранами и горизонтальную нагрузку на раму от боковых сил, которые определяются по формулам ДБН для четырехколесных кранов при накатке линии влияния одним мостовым краном и для восьми и более колес моста крана при накатке линии влияния двумя сближенными кранами. Раму рассчитывать на большую горизонтальную силу.

Горизонтальные нагрузки от четырехколесных мостовых кранов по ДБН

По ДБН четырехколесные мостовые краны выделены в отдельную группу кранов, склонных к перекосу моста при движении.

Наибольшие боковые силы крана, направленные поперек кранового пути, возникают, когда перекос моста крана ограничивается ребордами колес, контактирующими с рельсами. Ограничение перекоса моста может осуществляться колесами одной стороны крана или колесами, расположенными по диагонали (см. рис. 7.1 ДБН). Характеристическая величина боковой силы для колес ребордами, контактирующими с рельсами:

; где:

- характеристическое значение вертикальной нагрузки на колесо соответственно на более или на менее нагруженной стороне крана;

- коэффициент, принимаемый 0,03 - при центральном приводе механизма передвижения моста крана и 0,01 - при раздельном приводе.

- соответственно база и пролет крана.

Нормативная (характеристическая) величина боковой силы для колес, ребордами не контактирующими с рельсами:

.

С огласно ДБН горизонтальные боковые силы определяют от одного мостового крана и учитывают для определения усилий в подкрановых балках, колоннах, фундаментах.

Из предлагаемых ДБН схем выбрана наиболее невыгодная схема приложения боковых сил на раму здания для четырехколесных кранов.

Рис.8 Схема приложения боковых сил четырехколесных кранов

Горизонтальные нагрузки от многоколесных (восемь и более) кранов с гибким подвесом

по ДБН

Для многоколесных кранов горизонтальные и вертикальные нагрузки собираются от двух наиболее неблагоприятных по воздействию кранов, расположенных на одном крановом пути или в одном створе (п.7.17;7.19 ДБН В.1.2-2:2006).

Характеристическое значение боковой силы, приложенной к колесу многоколесных кранов с гибким подвесом, принимается равным 0,1 от вертикальной нагрузки на колесо, подсчитанной при расположении тележки с грузом, равным паспортной грузоподъемности крана посередине моста (п.7.6 ДБН), т.е.:

, где и - максимальное и минимальное нормативное давление на колесо крана.

При определении следует учитывать, что боковые силы передаются на обе стороны кранового пути. На каждой стороне крана боковые силы имеют одно направление – наружу или внутрь пролета. На одном из путей принимается полная боковая сила , на другом пути 0,5 .

Горизонтальные нагрузки от торможения моста крана и боковые силы считаются приложенными в местах контакта колес крана и рельса.

Рис. 9 Схема приложения боковых сил для многоколесных кранов

Примеры расчета

Четырехколесные электрические мостовые краны

1.Вертикальная крановая нагрузка

Пример 1. В качестве примера соберем нагрузки на раму от четырехколесного электрического крана грузоподъемностью Q = 50 т.

Рис. 10 Схема 4-х колесного моста крана

Данные по крану: Пролет моста крана = 22,5 м;

= 7750 мм; = 6250 мм;

= 446 кН = 44,6 т;

- масса тележки = 18,5 т;

- масса моста = 69 т;

- количество колес моста крана с одной стороны.

Минимальное давление на 1 колесо крана

=

= ( 50 + 18,5 + 69 - 44,6 ∙ 2 ) = 24,15 т = 241,5 кН.

Согласно ДБН вертикальная нагрузка на раму определяется от 2-х сближенных кранов.

Строим линию влияния Q и накатываем поезд из 2-х сближенных кранов.

Рис. 11 Линия влияния реакций подкрановых балок для определения вертикальной крановой нагрузки

Характеристические значения нагрузок на колонны:

Ряда А: 446 (1+0,35+0,88+0,3) = 1128 кН.

Ряда Б: 241,5 (1+0,35+0,88+0,3) = 610,8 кН.

Расчетные величины вертикальных нагрузок на раму:

Ряда А: 1,1 ∙ 0,85 ∙ 1128 + 1055 кН;

Ряда Б: 1,1 ∙ 0,85 ∙ 610,8 = 572 кН

2.Горизонтальная крановая нагрузка

а) от воздействия боковых сил

Согласно ДБН горизонтальная нагрузка от боковых сил для четырехколесных кранов определяется от одного наиболее неблагоприятного по воздействию крана.

Все исходные данные взяты из примера 1.

Горизонтальная крановая нагрузка от четырехколесного крана Q = 50 т, направленная поперек кранового пути.

Характеристическое значение горизонтальной нагрузки:

=0.03 – при центральном приводе механизма передвижения моста.

= 44,6 + 17,5 = 61,75 кН;

Реборды колеса не контактируют с рельсами

= 0,1 ∙ 446 = 44,6 кН;

0,1∙ 241,5 = 24,15 кН

Т.к. согласно схеме приложения нагрузки от боковых сил их воздействие на колонны ряда А и Б различные, то выполняем накатку отдельно для колонн ряда А и ряда Б.

Рис. 12 Линии влияния подкрановых балок и накатка одного 4-х колесного крана

Характеристические значения боковых сил на колонну ряда А

= 61,75 ∙ 1 + 44,6 ∙ 0,35 = 77,36

Характеристические значения боковых сил на колонну ряда Б

= - 61,75 ∙0,35 + 24,15 ∙1 = -21,6+24,15 = +2,55 кН

Расчетные значения боковых сил

на колонну ряда А

= 1,1 ∙ 1 ∙ 77,36 = 85,1 кН

на колонну ряда Б

= 1,1 ∙ 1 ∙ 2,55 = 2,8 кН

Рис. 13 Нагрузка на раму от боковых сил 4-х колесного крана

Если боковые силы на колонну рада А и ряда Б направлены в одну сторону, то на раму нужно их воздействие суммировать, если в разные стороны – то вычитать.

б) от торможения тележки с грузом

Пример 1а

Все исходные данные взяты из примера 1, только накатываем линию влияния двумя сближенными кранами Q = 50 т

Рис. 14 Линии влияния опорных реакций подкрановых балок для определения горизонтальной нагрузки от торможения тележки

Торможение на одно колесо крана

кН

Горизонтальная характеристическая тормозная нагрузка на раму здания

17,13 (1+0,35+0,88+0,3) = 43,3 кН

Горизонтальная расчетная тормозная нагрузка на раму здания

= 1,1 ∙ 0,85 ∙ 43,3 = 40,5 кН

Рис. 15 Нагрузки на раму от торможения тележки с грузом для 4-х колесных кранов

Сравнивая горизонтальные крановые нагрузки от торможения тележки с грузом и боковые силы от перекоса моста крана для 4-х колесных кранов, видно, что воздействие на раму от боковых сил значительно больше нагрузки от торможения тележки. Поэтому при расчете рамы учитываем нагрузку от боковых сил.

Восьми и более колесные электрические мостовые краны

1 .Вертикальные крановые нагрузки

Пример 2.

Определение нагрузок на раму от 2-х кранов режима работы 6К (среднего).

Исходные данные:

1.Грузоподъемность крана Q = 200/20 т;

2.Пролет моста крана = 27,5 м;

3.Шаг рам = 12 м.

Рис. 16 Схема нагрузки на колеса крана грузоподъемностью Q = 200/20 т

По табл.4 «Методических указаний к выполнению раздела курсового проекта «Стальной каркас промздания. Расчет колонн» определяем характеристики крана:

= 4800 мм; = 10500 мм; = 500 мм; = 1500 мм; = 2200 мм. Количество колес с одной стороны = 8.

Максимальное характеристическое давление на одно колесо крана, где отсутствует кабина, кН, количество колес ; со стороны крана, где установлена кабина, = 410 кН, количество колес , масса тележки =75 т=750 кН; масса моста = 225 т = 2250 кН.

Минимальное характеристическое давление на одно колесо крана:

= ( 2000 + 750 + 2250 – 400 ∙ 4 – 410 ∙ 4 ) = 220 кН .

Вертикальные и горизонтальные нагрузки на рассчитываемую раму являются реакциями подкрановых балок и тормозных конструкций, определяемых по линиям влияния реакций этих конструкций.

Рис. 17 Линии влияния реакций подкрановых балок. .

Ординаты линии влияния реакции определяются из подобия треугольников

У₃ = 0,717 У₆ = 0,375 У₉ = 0,75 У₁₂ = 0,408

У₄ = 0,592 У₇ = 0,308 У₁₀ = 0,60 У₁₃ = 0,342

У₅ = 0,525 У₈ = 0,816 У₁₁ = 0,53 У₁₄ = 0,192

У₁₅ = 0,125

Расчетная вертикальная нагрузка на раму

Тележка с грузом на минимальном расстоянии от колонны ряда А.

Тогда: на колонны ряда А:

1,1 ∙ 0,85 [ 410 ( 1+ 0,93 + 0,785 + 0,717 + 0,408 + 0,342 + 0,192 + 0,125 ) +

+ 400 ( 0,816 + 0,75 + 0,6 + 0,53 + 0,592 + 0,525 + 0,375 + 0,308 ) ]=

= 1,1 ∙ 0,85 ∙ [ 1845 + 1798 ] = 3407 кН .

на колонны ряда Б:

1,1 ∙ 0,85 ∙ 220 ( 4,499 + 4,496 ) = 1851 кН .

2.Расчетная горизонтальная нагрузка на раму

а) от воздействия боковых сил по ДБН

Согласно ДБН боковые силы на одно колесо моста крана при гибком подвесе:

= = 31,25 кН

Колонны ряда А:

Расчетная величина боковой силы кН

Колонны ряда Б:

Расчетная величина боковой силы = - 131,5 кН

Рис. 18 Схема приложения боковых сил на раму для кранов с восемью и более колесами

На раму учитывается суммарное (со своими знаками) воздействие боковых сил.

Т.к. согласно схеме на рис. 9 боковые силы на колонны ряда Б принимаются равными 0,5 и прикладываются в противоположную сторону по сравнению с боковыми силами па ряду А , то на раму будет действовать горизонтальная боковая сила = 263-131,5 = 131,5 кН

б) от торможения тележки с грузом по СНиПу

Пример 2а

Все данные взяты из примера 2

Для крана грузоподъемностью Q = 200 т торможение на одно колесо моста

кН

Накатываем линию влияния опорных реакций подкрановых балок поездом из двух сближенных мостовых кранов Q = 200 т

Рис. 19 Линии влияния реакций подкрановых балок.

Нормативная нагрузка от торможения тележки на раму

17,2 ( 1 + 0,93 + 0,785 + 0,717 + 0,592 + 0,525 + 0,375 + 0,308 + 0,816 + +0,75 + 0,60 + 0,53 + 0,408 + 0,342 + 0,192 + 0,125 ) = 17,2 ∙ 8,99 = 155 кН

Расчетная нагрузка от торможения тележки на раму

= 1,1 ∙ 0,85 ∙ 155 = 145 кН

Рис. 20 Горизонтальная нагрузка на раму от торможения тележки с грузом

Сравнивая горизонтальные крановые нагрузки от боковых сил Н = 131,5 кН с силами от торможения тележки с грузом Т = 145 кН, видно, что тормозные силы для кранов восьми и более колес больше. Поэтому для расчета рамы принимаем горизонтальные крановые нагрузки от торможения тележки с грузом Т = 145 кН.

21