معيار GB/T 22437.5-2010 لأحمال الرافعات الجسرية

يُعدّ المعيار GB/T 22437.5-2010 الجزء الخامس من سلسلة معايير أحمال الرافعات ومجموعات الأحمال، وهو مخصص لتحديد قواعد تصنيف الأحمال وحساب مجموعاتها بما يتناسب مع خصائص الأحمال وظروف التشغيل للرافعات الجسرية والقنطرية. ونظرًا لأن هذه الرافعات هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، فإن حسابات مجموعات الأحمال الخاصة بها تمثل نموذجًا مرجعيًا. يقدم هذا المقال تفسيرًا منهجيًا للمحتوى الأساسي لهذا المعيار.

تحديد موقع المعيار وخصائص أحمال الرافعات الجسرية والقنطرية

يختص المعيار GB/T 22437.5-2010 بحساب الأحمال للرافعات الجسرية والرافعات القنطرية. وتتميز أحمال هذه الرافعات بخصائص فريدة تنبع من بنيتها الهيكلية: فالعارضة الرئيسية والعارضتان الطرفيتان تشكّلان هيكلًا صندوقيًا يتحمل أحمال الانحناء الرأسية بشكل أساسي، بينما يولّد سير العربة على السكة أحمالًا موضعية على العجلات، كما تولّد حركة جسر الرافعة قوى قصور ذاتي أفقية وقوى جانبية مائلة تُحمّل العارضتين الطرفيتين والسكة بأحمال أفقية إضافية. وعلى عكس الرافعات المتنقلة والرافعات البرجية، فإن تأثير حمل الرياح على الرافعات الجسرية والقنطرية محدود نسبيًا (لا يُؤخذ حمل الرياح في الاعتبار عند الاستخدام الداخلي، بينما يجب حسابه للرافعات القنطرية الخارجية فقط). بالإضافة إلى ذلك، يُعدّ حمل عجلة العربة مصدرًا رئيسيًا للإجهادات الموضعية على العارضة الرئيسية، ويتطلب حسابًا مخصصًا.

تصنيف الأحمال

الأحمال الرئيسية (P) — تشمل حمل الوزن الذاتي (كتلة جميع المكوّنات الهيكلية والملحقات مثل العارضة الرئيسية والعارضتين الطرفيتين وهيكل العربة وكابينة المشغل وممرات المعدات الكهربائية وغيرها)، وحمولة الرفع (سعة الرفع المقدرة + وزن موزع الرفع + وزن الجزء المعلق من الحبل السلكي)، وقوى القصور الذاتي الناتجة عن الوزن الذاتي (القوى الأفقية الناتجة عن بدء تشغيل أو كبح العربة وجسر الرافعة). يُؤخذ معامل الرفع الديناميكي φ₂ بقيمة تتراوح بين 1.0 و1.6 وفقًا لسرعة الرفع ووضع القيادة. ويُؤخذ معامل صدم السير φ₃ (حمل الصدمة الناتج عن مرور جسر الرافعة والعربة فوق وصلة السكة) بقيمة تتراوح بين 1.0 و1.4.

الأحمال الإضافية (A) — تشمل حمل الرياح (يقتصر على الرافعات القنطرية الخارجية فقط، بضغط رياح يبلغ 250N/m² في حالة العمل، وبشدة عاصفة وفقًا لمتوسط العودة 50 عامًا)، وحمل درجة الحرارة (يجب مراعاة الإجهادات الناتجة عن التمدد والانكماش الحراري عندما يتجاوز الطول 80 مترًا أو عندما يتجاوز فرق درجة حرارة التركيب والتصنيع 20 درجة مئوية)، وحمل الثلوج (في المناطق التي يحتمل فيها تراكم الثلوج).

الأحمال الخاصة (S) — تشمل أحمال التركيب والتفكيك، وأحمال الاصطدام (قوة اصطدام ممتص الصدمات)، وأحمال الاختبار (1.25 ضعف الحمولة الساكنة و1.1 ضعف الحمولة الديناميكية من الحمولة المقدرة). تُحسب طاقة اصطدام ممتص الصدمات للرافعات الجسرية والقنطرية بنسبة تتراوح بين 85% و100% من السرعة الاسمية لجسر الرافعة، مضروبة في معامل حمل ديناميكي يتراوح بين 1.0 و1.5.

مجموعات الأحمال وظروف التشغيل

يحدد المعيار ثلاث مجموعات أساسية للأحمال للرافعات الجسرية والقنطرية:

ظروف التشغيل A (تشغيل عادي بدون رياح) — P، وتُستخدم للتحقق من قوة العارضة الرئيسية والعارضتين الطرفيتين للرافعة الجسرية في الظروف الداخلية بدون رياح. عامل الأمان n≥1.22 (بالنسبة لمقاومة الخضوع n=1.48، وبالنسبة لمقاومة الشد n=2.5). في هذه الظروف، يجب أيضًا التحقق من الصلابة الساكنة الرأسية والصلابة الديناميكية للعارضة الرئيسية (ألا يتجاوز الانحراف تحت الحمل الكامل L/750، وألا يقل التردد الذاتي للعارضة الرئيسية عن 2Hz عندما تكون العربة في منتصف الامتداد).

ظروف التشغيل B (تشغيل مع رياح، خارجي) — P+A، وتُستخدم للتحقق من قوة الرافعة القنطرية الخارجية في حالة العمل، مع إضافة حمل الرياح التشغيلي. عامل الأمان n≥1.22.

ظروف التشغيل C (عاصفة، خارج الخدمة) — P+عاصفة A، وتُستخدم للتحقق من قوة الرافعة القنطرية الخارجية في حالة عدم العمل (بعد انتقالها إلى وضع التثبيت وإحكام مشبك السكة). عامل الأمان n≥1.10.

بالنسبة للرافعات الجسرية والقنطرية، فإن مجموعة الأحمال الأكثر أهمية هي ظروف التشغيل A — حيث تتعرض العارضة الرئيسية لأقصى إجهاد انحناء وانحراف عندما تكون العربة محمّلة بالكامل في منتصف الامتداد، ولأقصى إجهاد قص عندما تكون العربة محمّلة بالكامل عند طرف العارضة الرئيسية. في هذين الموقعين الأكثر خطورة، يتم التحقق بشكل منفصل من قوة العارضة الرئيسية وصلابتها واستقرارها.

حساب حمل عجلة العربة

يؤكد المعيار بشكل خاص على منهجية حساب حمل عجلة العربة: يُحسب حمل عجلة العربة P_w = (Q + G_t + G_h)/n، حيث Q هي سعة الرفع المقدرة، وG_t هو الوزن الذاتي للعربة، وG_h هو وزن بكرة الخطاف، وn هو عدد العجلات. يجب أن يراعي توزيع حمل العجلة موقع العربة على السكة — فعندما تقترب العربة من أحد الطرفين، يتوزع حمل العجلات الأربع بشكل غير متساوٍ، ويزداد حمل العجلات القريبة من الطرف. يجب التحقق بشكل منفصل من إجهاد الضغط الموضعي الناتج عن حمل العجلة على جدار العارضة الرئيسية (يجب أن تستوفي نسبة ارتفاع اللوح إلى سمكه متطلبات الاستقرار الموضعي). ويوصي المعيار بتركيب أضلاع تقوية طولية على جدار العارضة الرئيسية في المواضع المقابلة للسكة لتعزيز مقاومة الضغط الموضعي.

الأحمال الخاصة للرافعات القنطرية

تواجه الرافعة القنطرية (رافعة الورشة) مقارنةً بالرافعة الجسرية أحمالًا إضافية تتمثل في: حمل الرياح على أذرع التثبيت، ونظرًا لارتفاع هذه الأذرع (الذي قد يتجاوز 30 مترًا)، فإن القوى الأفقية وعزوم الانحناء الناتجة عن الرياح تؤثر بشكل كبير على الأذرع ووصلات الإطار البوابي. كما يلزم أخذ عزم الانقلاب الناتج عن تحميل العربة بالكامل عند الطرف الكابولي بعين الاعتبار. بالإضافة إلى القوى الجانبية الأفقية الناتجة عن السير المائل لجسر الرافعة — فعند عدم تزامن طرفي الجسر، تنحرف الرافعة عن مسارها على السكة، مما يولّد قوة أفقية عمودية على اتجاه السكة، تؤثر على شفة عجلة الرافعة الجسرية وجانب السكة. وتحدد المواصفة القوة الجانبية للميلان F_s بنسبة (1/8~1/10) من P_w (حيث P_w هي الحمولة القصوى لعجلة الرافعة الجسرية). كما يجب حساب حمل الرياح الذي يتحمله مشبك السكة وجهاز الإرساء في الرافعات القنطرية الخارجية عند ظروف العواصف. تلتزم كيلود للصناعات الثقيلة في التصميم الهيكلي للرافعات الجسرية والقنطرية بإعداد طيف الحمل وفقًا لمعيار ISO 4301، لضمان قوة الهيكل لتلبية متطلبات جميع ظروف التشغيل.

جدول المقارنة لمجموعات الأحمال للرافعات الجسرية والقنطرية

يعرض الجدول التالي التكوين الأساسي لمعاملات مجموعات الأحمال للرافعات الجسرية والقنطرية، كمرجع للمختصين في الاختيار والتشغيل.

الأسئلة الشائعة