تفسير معيار ISO 12485:2016 لمتطلبات استقرار الرافعات البرجية
ISO 12485:2016 — متطلبات الاستقرار للرافعات البرجية — هو المعيار المتخصص لاستقرار الرافعات البرجية ضد الانقلاب. يحدد المعيار متطلبات الاستقرار ضد الانقلاب وطرق التحقق منها في مختلف ظروف التشغيل (حالة العمل، حالة عدم العمل، وحالة التركيب والتفكيك).
حالات التحقق من استقرار الرافعة
تحدد ISO 12485:2016 أن التحقق من استقرار الرافعة البرجية يجب أن يغطي الحالات التالية — استقرار حالة العمل (تحت مجموعة الأحمال من الحمولة المقدرة وحمل الرياح، مع التحقق من استقرار الماكينة بالكامل ضد الانقلاب، بعامل أمان ≥1.5)، واستقرار حالة عدم العمل (تحت حمل الرياح الأقصى — أقصى سرعة رياح متوقعة خلال 50 عامًا، بعامل أمان ≥1.25، مع السماح بزيادة الثقل الموازن أو التثبيت)، واستقرار حالة التركيب/التفكيك/التسلق (تحت مجموعة الأحمال الديناميكية في هذه الظروف، بعامل أمان ≥1.4)، واستقرار التفريغ المفاجئ (استقرار الرافعة ضد الانقلاب الخلفي عند سقوط الحمولة المعلقة بشكل غير متوقع أثناء الرفع، بعامل أمان ≥1.2).
مجموعات الأحمال في كل حالة — الوزن الذاتي G (وزن صاري البرج، الذراع، ذراع الموازنة، الثقل الموازن، وآليات التشغيل)، الحمولة المعلقة L (سعة الرفع المقدرة × معامل الحمل الديناميكي 1.1~1.3)، حمل الرياح W (ضغط الرياح التشغيلي 250N/m²، وضغط الرياح غير التشغيلي وفقًا لأقصى رياح محلية خلال 50 عامًا)، حمل القصور الذاتي I (قوة الطرد المركزي عند بدء وإيقاف الدوران وقوة القصور الذاتي للكبح والتشغيل)، وحمل الإمالة T (إمالة الأساس تُحسب عند 0.5°، وبالنسبة للرافعات المثبتة على المبنى تُحسب وفقًا للإمالة الإضافية الناتجة عن تشوه دعامات التثبيت).
طريقة التحقق من مقاومة الانقلاب
يحدد المعيار طريقة عزم الدوران للتحقق من مقاومة الانقلاب — يجب ألا تقل نسبة عزم التثبيت (عزم مقاومة الانقلاب) Mst إلى عزم الانقلاب Mov عن عامل الأمان المحدد. يشمل عزم التثبيت — عزم الوزن الذاتي للرافعة حول حافة الانقلاب (بدون الحمولة المعلقة)، وعزم الثقل الموازن حول حافة الانقلاب، وعزم التثبيت الإضافي الناتج عن التثبيت أو الثقل الإضافي. يشمل عزم الانقلاب — عزم الحمولة المعلقة حول حافة الانقلاب، وعزم حمل الرياح (بما في ذلك مساحة تعرض الصاري والذراع والحمولة المعلقة للرياح) حول حافة الانقلاب، وعزم قوة القصور الذاتي حول حافة الانقلاب.
تحديد خط الانقلاب — للرافعات الثابتة، خط الانقلاب هو خط مركز صاري الرافعة عند حافة الأساس؛ للرافعات المتحركة على سكة، خط الانقلاب هو خط تماس عجلة السير مع سطح السكة؛ للرافعات المثبتة على المبنى، خط الانقلاب هو خط مركز المقطع العرضي للصاري عند الأساس. يجب ضرب كل مكوّن من مكونات عزم التثبيت بمعامل الاستقرار الخاص به (معامل استقرار الوزن الذاتي 0.9، معامل استقرار الثقل الموازن 1.0، معامل استقرار الثقل الإضافي 1.1)، ويجب ضرب كل مكوّن من مكونات عزم الانقلاب بمعامل الحمل الزائد الخاص به (معامل الحمولة المعلقة 1.3، معامل حمل الرياح 1.0، معامل القصور الذاتي 1.2).
| حالة التحقق من الحمل | مجموعة الأحمال | عامل الأمان | شروط التحكم |
|---|---|---|---|
| حالة العمل | G+L+W+I+T | ≥1.5 | الحمولة المقدرة+رياح التشغيل |
| حالة عدم العمل | G+W+T | ≥1.25 | رياح قصوى+التثبيت |
| التركيب والتفكيك | G+W+T+الحالة الديناميكية | ≥1.4 | تسلسل التركيبالحمولة |
| إزالة الحمل المفاجئة | G+ارتداد الإزالة | ≥1.2 | ثبات الميل الخلفي |
| حالة التسلق | G+W+T+التسلقالحمولة | ≥1.4 | مرحلة الرفع |
حساب حمل الرياح
تحدد المواصفة القياسية طريقة حساب حمل الرياح على الرافعة البرجية بالتفصيل — معادلة حساب حمل الرياح هي Fw = C × q × A، حيث C هو معامل قوة الرياح (يتراوح بين 1.3~1.6 لصاري البرج، و1.2~1.4 لذراع الرافعة، و1.2 لذراع الموازنة، و1.0 للحمولة المعلقة)، وq هو ضغط الرياح (250N/m² في حالة العمل، وفي حالة عدم العمل يُؤخذ بالقيمة القصوى المتوقعة مرة كل 50 عامًا وفقًا للبيانات المناخية المحلية)، وA هي مساحة التعرض للرياح (تُحسب مساحة التعرض لصاري البرج وذراع الرافعة وفقًا للمحيط الفعلي مضروبة في معامل الامتلاء 0.4~0.6).
ضغط الرياح المقابل لكل درجة من درجات سرعة الرياح — الرياح من الدرجة 6 (13.8m/s) تقابل ضغط 120N/m²، والدرجة 7 (17.1m/s) تقابل 180N/m²، والدرجة 8 (20.7m/s) تقابل 270N/m²، وعادةً ما يُؤخذ ضغط الرياح في حالة عمل الرافعة البرجية بقيمة 250N/m² (أي ما يعادل رياح الدرجة 7~8). أما ضغط الرياح في حالة عدم العمل فيُحسب وفقًا لأقصى سرعة رياح متوقعة مرة كل 50 عامًا في المنطقة (قد تصل إلى 1500N/m² في المناطق الساحلية). يجب مراعاة عدم انتظام توزيع حمل الرياح على طول ارتفاع صاري البرج عند الحساب (يزداد ضغط الرياح بنسبة 2% كلما زاد الارتفاع بمقدار 10 أمتار).
اختبار الاستقرار والتحقق منه
تنص المواصفة القياسية على ضرورة إجراء اختبار الاستقرار للرافعة البرجية في الحالات التالية — عند اعتماد تصميم رافعة برجية جديدة (التحقق من الاستقرار النظري المحسوب من خلال اختبار التحميل)، وبعد زيادة ارتفاع الرافعة أو تحديثها (عندما تؤثر التغييرات في المعاملات الهيكلية على الاستقرار)، وبعد تجاوز هبوط الأساس أو الإمالة القيم المسموح بها (إعادة حساب الاستقرار من خلال إعادة فحص حالة الأساس)، وبعد الحوادث (التحقق من الاستقرار بعد التعرض لرياح قوية أو اصطدام). يستخدم اختبار الاستقرار مقياس الانفعال ومقياس الميل لرصد القوى والتشوه في الأجزاء الحرجة.
تُنجز رافعات كيلود للصناعات الثقيلة التحقق من الثبات لجميع ظروف التشغيل وفقًا للمعيار ISO 12485:2016 — حيث يتم إجراء حسابات مقاومة الإمالة في مرحلة التصميم باستخدام تحليل العناصر المحدودة، ويتم التحقق من النموذج الأولي من خلال اختبار التحميل، وتُرفق الرافعات المصنعة بتقرير التحقق من الثبات. إذا قام المستخدم بتغيير تكوين الرافعة أثناء الاستخدام (إطالة ذراع الرافعة، زيادة الارتفاع المثبت)، فيجب إعادة إجراء التحقق من الثبات.
| التحقق الحسابيمعامل | حالة العمل | حالة عدم العمل | حالة التركيب |
|---|---|---|---|
| عامل الأمان | ≥1.5 | ≥1.25 | ≥1.4 |
| ضغط الرياح | 250N/m² | 50القيمة القصوى لمرة كل عام | 120N/m² |
| الحمولةمعامل | G0.9+L1.3+W1.0 | G0.9+W1.0 | G0.9+الحالة الديناميكية1.2 |
| إمالةدرجة | 0.5° | 0.5° | 0.5° |
الأسئلة الشائعة
س: ما هو معامل الاستقرار المطلوب للرافعة البرجية في حالة العمل؟
ج: في حالة العمل (الحمولة المقدرة + ضغط الرياح التشغيلي 250N/m² + إمالة الأساس 0.5°)، يجب ألا يقل معامل الاستقرار ضد الانقلاب عن 1.5. وفي حالة عدم العمل (حمل الرياح الأقصى + التثبيت)، يجب ألا يقل معامل الاستقرار عن 1.25. أما أثناء التركيب والتفكيك فيجب ألا يقل عن 1.4، وبعد الإطلاق المفاجئ للحمولة يجب ألا يقل معامل الاستقرار الخلفي عن 1.2.
س: كيف يتم حساب حمل الرياح؟
ج: تُحسب باستخدام المعادلة Fw=C×q×A، حيث C هو معامل قوة الرياح (يتراوح بين 1.3 و1.6 لصاري البرج، وبين 1.2 و1.4 لذراع الرافعة)، وq هو ضغط الرياح (250N/m² في حالة العمل، وقيمة قصوى لفترة تكرار 50 عامًا في حالة عدم العمل)، وA هي مساحة التعرض للرياح مضروبة في معامل الامتلاء الذي يتراوح بين 0.4 و0.6. ويزداد ضغط الرياح بنسبة 2% كل 10 أمتار ارتفاعًا.
س: كيف يتم تحديد خط الانقلاب؟
ج: في النوع الثابت — يكون خط الانقلاب عند خط مركز صاري البرج عند حافة الأساس. وفي النوع المتحرك — عند خط تماس عجلة السير مع سطح السكة. وفي النوع المثبت بالمباني — عند خط مركز المقطع العرضي لصاري البرج عند مستوى الأساس. وعند حساب نسبة عزم التثبيت إلى عزم الانقلاب، تُضرب كل قيمة جزئية في المعامل المناسب لها.
س: متى يجب إعادة التحقق من الاستقرار؟
ج: عند رفع ذراع الرافعة أو تغيير الثقل الموازن، أو عند تجاوز هبوط الأساس أو الإمالة الحدود المسموحة، أو عند زيادة المسافة بين نقاط التثبيت، أو بعد تركيب ذراع إضافي أو إجراء تحديثات، أو بعد التعرض لرياح قوية أو اصطدام. وتقدم كيلود للصناعات الثقيلة خدمة إعادة حساب والتحقق من الاستقرار للعملاء.
