تفسير معيار ISO 8686-5:2005 لتصميم مجموعات الأحمال للرافعات الجسرية
يُعد معيار ISO 8686-5:2005 "الرافعات – الأحمال ومجموعات الأحمال – الجزء 5: الرافعات الجسرية" المعيار التصميمي لمجموعات الأحمال للرافعات الجسرية. يحدد هذا المعيار تصنيف الأحمال وقيمها وطرق دمجها عند تصميم الرافعات الجسرية وفق طريقة الحالات الحدية.
تصنيف الأحمال وتحديد قيمها
تُقسم الأحمال إلى: أحمال دائمة (G) وتشمل الوزن الذاتي، ووزن العربة، ووزن السكة؛ وأحمال متغيرة (Q) وتشمل الحمولة المعلقة، وحمل الرياح، وأحمال الصدم؛ وأحمال عرضية (A) مثل الزلازل والاصطدامات. يتراوح معامل الحمل الديناميكي بين 1.1 و1.3 (تُستخدم القيم الأعلى للخدمة الشاقة)، بينما يتراوح معامل الصدم للتشغيل بين 1.1 و1.3. من الخصائص المميزة للرافعات الجسرية: معامل انحراف حمولة عجلة العربة (1.05~1.1)، والقوى الأفقية (قوة جر جسر الرافعة 15%، وقوة دفع العربة 10%، وانحراف الحمولة المعلقة 5%~8%).
مجموعات الأحمال ودمجها
تتضمن مجموعة الأحمال الأولى للحالة الحدية القصوى (ULS) المعادلة: γG×G + γQ×Q (حيث γG = 1.2 وγQ = 1.5). أما مجموعة الأحمال الثانية للحالة الحدية القصوى فتشمل الأحمال الأساسية بالإضافة إلى حمل الرياح وانحراف السكة، مع تطبيق معامل تخفيض 0.9. بالنسبة للحالة الحدية للاستخدام (SLS)، تُستخدم القيم المميزة للأحمال (G+Q) مع حد أقصى للانحراف يتراوح بين L/400 وL/500. أما مجموعة أحمال التعب (FLS) فتعتمد على معامل طيف الحمل. المقاطع الحرجة التي يجب فحصها هي: منتصف الامتداد (لأقصى عزم انحناء)، والنهايات (لقصوى قوة قص)، وربع الامتداد.
| التركيبة | الحمولة | البند الفرعي | التحقق الحسابي |
|---|---|---|---|
| ULSⅠ | G+Q | γG=1.2,γQ=1.5 | قوة/الاستقرار |
| ULSⅡ | G+Q+W+انحراف المسار | ×0.9 | الإضافي |
| SLS | G+Qالقيمة المميزة | بدون تقسيم | انحراف/اهتزاز |
| FLS | طيف الحمل | الطيفمعامل | إجهاد |
فحص هيكل العارضة الرئيسية
يتم قياس الانحناء العكسي للأعلى شهريًا (≥ S/2000، والانحناء السنوي ≤ S/3000). أما الانحناء الأفقي فيُفحص كل ثلاثة أشهر (≤ S/2000). ويُجرى فحص تشوه التموج كل ستة أشهر (≤ 3 مم/م). أما الطلاء فيُفحص سنويًا (الصدأ ≤ 5%). كما تُفحص عزوم دوران مسامير العارضة الطرفية كل ثلاثة أشهر.
| الفحص | الدورة | الطريقة | المعيار |
|---|---|---|---|
| الانحناء العكسي للأعلى | شهريًا | ميزان التسوية | ≥S/2000,سنويًاانحناء≤S/3000 |
| الانحناء الأفقي | فصليًا | الشدسلك فولاذي | ≤S/2000 |
| التموجتشوه | نصف سنويًا | المسطرة | ≤3mm/m |
| الطلاء | سنويًا | الفحص البصري | صدأ≤5% |
| العارضة الطرفيةمسمار | فصليًا | مفتاح عزم | وفقًا لـالمواصفة |
في التصميم الهيكلي للرافعات الجسرية، يشمل الحمل الدائم (G) الوزن الذاتي للعارضة الرئيسية، والعارضتين الطرفيتين، والعربة، والسكة وملحقاتها، بالإضافة إلى الوزن الذاتي للمعدات الكهربائية مثل خط التماس والكابلات. يشكل الوزن الذاتي للعارضة الرئيسية حوالي 40% إلى 50% من إجمالي الحمل الدائم، مما يجعله العامل الرئيسي المتحكم في التصميم الهيكلي. يمكن التحكم في الوزن الذاتي للعارضة الرئيسية من خلال تحسين أبعاد المقطع العرضي ونسبة الارتفاع إلى البحر، حيث تتراوح النسبة الاقتصادية للعارضة الصندوقية بين 1/12 و1/18 (تقل النسبة مع زيادة البحر)، ويُؤخذ عرض لوح الويب (عرض الصندوق) بما يعادل 0.4 إلى 0.5 من ارتفاع العارضة. ينتقل حمل عجلة العربة إلى لوحة الشفة العلوية للعارضة الرئيسية عبر السكة، ويجب التحكم في إجهاد الانحناء الموضعي للوحة الشفة العلوية من خلال توزيع أضلاع التقوية العرضية بشكل مناسب (بمسافة لا تتجاوز ضعف ارتفاع لوح الويب).
على الرغم من أن الأحمال الأفقية في الرافعات الجسرية أقل بكثير من الأحمال الرأسية، إلا أنها لا يمكن إهمالها في الرافعات ذات البحور الواسعة والسعات الكبيرة. تُحسب قوة القصور الذاتي الأفقية الطولية الناتجة عن بدء وتوقف حركة جسر الرافعة بنسبة 15% من أقصى قوة جر لعجلة القيادة (يُحدد عدد عجلات القيادة بناءً على الوزن الإجمالي للرافعة ومعامل الاحتكاك بين العجلة والسكة، والذي يتراوح بين 0.12 و0.15). أما قوة القصور الذاتي الأفقية العرضية الناتجة عن بدء وتوقف حركة العربة فتُحسب بنسبة 10% من قوة دفع العربة. ترتبط القوة الأفقية الناتجة عن تأرجح الحمولة المعلقة بارتفاع الرفع ومدى تأرجح الحمولة، فعندما يكون ارتفاع الرفع كبيرًا (أكبر من 12 مترًا)، قد يصل مدى تأرجح الحمولة أثناء الرفع والسير إلى 0.5 إلى 1 متر، ويمكن تقدير قوة القصور الذاتي الأفقية الناتجة بنسبة 5% إلى 8% من الحمولة المعلقة. يجب أيضًا مراعاة حمل الرياح في الرافعات الجسرية التي تعمل في الهواء الطلق، حيث يُؤخذ ضغط الرياح المؤثر على الجانب الجانبي للعارضة الرئيسية بقيمة 250 نيوتن/متر مربع (في حالة العمل)، وتُحسب مساحة تعرض الرياح بضرب المساحة المسقطة للجانب الجانبي للعارضة الرئيسية في معامل الامتلاء 0.5 (أو 0.4 عندما تتعرض العارضتان للرياح معًا).
الأسئلة الشائعة
س: تصنيف الأحمال؟
ج: حمل دائم (G)، حمل متغير (Q)، حمل عرضي (A). من الخصائص: معامل انحراف المسار 1.05~1.1، القوة الأفقية الطولية 15%، العرضية 10%، التأرجح 5%~8%.
س: مجموعة الأحمال؟
ج: ULSⅠ (γG=1.2, γQ=1.5)، ULSⅡ (×0.9)، SLS (بدون معاملات جزئية)، FLS (معاملات الطيف).
س: المقاطع الحرجة؟
ج: منتصف الامتداد (أقصى عزم انحناء)، الأطراف (أقصى قوة قص)، ربع الامتداد. الانحراف ≤ L/400~L/500، التردد الأساسي ≥ 2Hz.
س: فحص العارضة الرئيسية؟
ج: فحص التحدب شهريًا، والانحناء الأفقي كل ثلاثة أشهر، والطلاء سنويًا. رافعات كيلود للصناعات الثقيلة الجسرية مصممة وفقًا لجميع مجموعات الأحمال.
