4.4 Определение нагрузок и их расчётных сочетаний

Расчёт нагрузок производится на основе теоретических положений, изложенных в лекциях, которые необходимо проработать по литературным источникам [1, с. 136…140; 4, с. 47…60; 9, с. 42…59]. Применительно к крановым мостам расчёт нагрузок рекомендуется производить по методике, изложенной в пособии [8, с. 115…119]. Однако при этом следует чётко выделить нагрузки I, II, III расчётных случаев и сочетания Iа, IIа, Iв, IIв, IIс [1, с. 138].

Таблица 4.4 – Расчетные нагрузки металлических конструкций по методу предельных состояний

Вид нагрузки	Случаи нагружения
	I		I		II
	Комбинации нагрузок
	Ia	Ib	IIa	IIb	–
Вес металлической конструкции крана с учетом коэффициентов толчков
Вес оборудования, неподвижно расположенного на металлической конструкции, с учетом коэффициентов толчков
Вес оборудования, перемещающегося по металлической конструкции (тележек и др.), с учетом коэффициентов толчков
Вес груза (включая грузозахват) с учетом динамических коэффициентов и коэффициентов толчков					–
Горизонтальные силы инерции масс крана (разгон или торможение одного из механизмов)	–		–		–
Угол отклонения грузового канатов от вертикали	–		–		–
Нагрузка от ветра на конструкцию	–	–
Примечания: 1. Комбинации нагрузок предусматривают следующую работу механизмов: Ia и IIa – кран неподвижен; плавный (Ia) и резкий (IIb) подъем груза с земли или торможение его при опускании; Ib и IIb – кран в движении, плавный (Ib) или резкий (IIb) пуск или торможение одного из механизмов. 2. Горизонтальные силы инерции , где (но не менее ) для кранов, (но не более ) для тележки.

Вес металлоконструкции принимается из опыта предыдущего проектирования или по графикам в зависимости от грузоподъемности и пролета (рис. 4.1), [8, с.117].

Рисунок 4.1 – Графики зависимости веса пролетной части металлоконструкции от пролета грузоподъемности

Вес оборудования неподвижно расположенного на металлоконструкции (вес привода, кабины) и перемещающегося по металлоконструкции принимают либо по разработанным чертежам, либо по усредненным данным [8, с. 117].

Значения коэффициентов перегрузок для отдельных нагрузок следующие:

– для веса металлической конструкции, [9, с. 166];

– для веса оборудования, [9, с. 166];

– для веса груза, (табл. 4.5) [8, с. 118; 9, с. 166]

Таблица 4.5 – Коэффициенты перегрузок для веса груза

Грузоподъемность крана, т	Режимная группа
	1К, 2К	3К, 4К	5К	6К, 7К
До 5 Св. 5 до 12,5 Св. 12,5 до 20 Св. 20 до 100 Св. 100 до 300 Св. 300	1,15 1,10 1,10 1,10 1,07 1,05	1,25 1,20 1,15 1,10 1,10 1,10	1,35 1,25 1,20 1,15 1,12 1,10	1,50 1,50 1,40 1,30 1,25 1,20

– для горизонтальных сил инерции, [9, с. 166];

– для угла отклонения груза [9, с. 166].

Коэффициент толчков , учитывающий вертикальные динамические нагрузки, возникающие из-за неровности пути для кранов грузоподъемностью от 1 до 50 т приведены в табл 4.6 [9, с. 69]

Таблица 4.6 – Коэффициенты толчков для мостовых кранов общего назначения грузоподъемностью от 1 до 50 т включительно

Скорость передвижения крана, м/с
Стыки на болтовых накладках	Сварные механически обработанные стыки, отсутствие стыков
До 0,5 0,5 до 1 Св. 1	До 0,83 0,83 до 1,6 Св. 1,6	1,0 1,1 1,2

Для других типов крана коэффициент толчков можно определить по формуле

,

где v – скорость передвижения, м/мин;

а – коэффициент, равный 0,001 при заваренных стыках или при их отсутствии и 0,002 при открытых стыках рельсов.

Для первого случая нагружения коэффициент толчков определяется по формуле

.

Значения динамических коэффициентов и определяют по формуле [9, с. 64]

,

где – приведенная к точке подвеса груза масса металлической конструкции крана и грузовой тележки,

,

здесь – масса пролетного строения (без опор и концевых балок);

– масса грузовой тележки.

– перемещение точки подвеса груза вследствие статического удлинения канатов,

,

здесь – длина участков каната, (H – высота подъема груза);

– вес груза;

n – число ветвей каната, на котором весит груз (табл. 4.7);

Таблица 4.7 – Рекомендуемые значения кратности и сложности полиспаста

Грузоподъёмность, т	1…8	10…16	20…32	36…50
Число ветвей, n	4	4, 6	6, 8	8, 10

– модуль упругости каната, для средних условий ;

– площадь поперечного сечения каната.

– статический вертикальный прогиб конструкции от веса груза в месте его приложения

,

здесь L – пролет крана;

J – момент инерции одной половины моста;

E – модуль упругости материала металлоконструкции, .

v – скорость отрыва груза от основания;

– поправочный коэффициент, для кранов общего назначения можно принимать .

Расчетную скорость отрыва груза от земли можно принимать: для II случая нагружения ( ), равной скорости подъема груза ( ), а для I случая нагружения ( ) для кранов режима работы 4К, 5К – , а для кранов режима работы 6К, 8К – .

При определении горизонтальных инерционных нагрузок на крановый мост, ускорение, возникающее в период неустановившейся работы механизма передвижения, следует определять по формуле

где V_к – номинальная скорость передвижения крана (задана в исходных данных);

t_рк – время разгона крана, которое можно принять равным 8…10 с.

Время разгона грузовой тележки при определении нагрузок состояния IIс следует принять t_рк = 5…6 с. Если по расчёту ускорение получается менее 1.0 м/с², то его следует принять равным 1.0 м/с².

Для крановых стрел величину горизонтальных инерционных нагрузок принимают равной 0.1 соответствующих вертикальных нагрузок.

При определении массы эквивалентного груза коэффициент эквивалентности следует принимать в зависимости от режима работы [9, с. 50…51]

,

где – номинальная грузоподъемность, т;

– коэффициент режима нагружения (табл. 4.8).

Для режима работы крана 1К-3К расчет на сопротивление усталости не производится.

Таблица 4.8 – Зависимость коэффициента нагружения от режима работы крана

Режим работы	8К	7К, 6К	5К, 4К	1К–3К
	1	0,8–0,7	0,7–0,6	–

Для кранов, работающих на открытой площадке, следует учесть нагрузки от ветра, снега и обледенения по методике, изложенной в справочнике [9, с. 52…59].