ISO 12485:2016 Требования к устойчивости башенных кранов
ISO 12485:2016 «Требования к устойчивости башенных кранов» — это специализированный стандарт, регламентирующий устойчивость башенных кранов против опрокидывания. Стандарт устанавливает требования к устойчивости и методы проверки для различных условий эксплуатации крана (рабочее состояние, нерабочее состояние, монтаж и демонтаж).
Расчётные случаи проверки устойчивости
ISO 12485:2016 устанавливает, что проверка устойчивости башенного крана должна охватывать следующие случаи: устойчивость в рабочем состоянии (при комбинации номинальной нагрузки и ветровой нагрузки проверяется устойчивость всей машины против опрокидывания, коэффициент запаса прочности ≥1,5); устойчивость в нерабочем состоянии (при предельной ветровой нагрузке — максимальной скорости ветра с повторяемостью один раз в 50 лет, коэффициент запаса прочности ≥1,25, допускается увеличение противовеса или анкеровка); устойчивость при монтаже/демонтаже/подъёме (при комбинации динамических нагрузок в данных условиях, коэффициент запаса прочности ≥1,4); устойчивость при внезапной разгрузке (устойчивость против опрокидывания назад при случайном срыве подвешенного груза во время подъёма, коэффициент запаса прочности ≥1,2).
Комбинации нагрузок для каждого случая: собственный вес G (башня, стрела, балансирная стрела, противовес и масса механизмов); нагрузка от подвешенного груза L (номинальная грузоподъёмность × коэффициент динамической нагрузки 1,1–1,3); ветровая нагрузка W (рабочее ветровое давление 250 Н/м², нерабочее ветровое давление — по местным данным для ветра с повторяемостью один раз в 50 лет); инерционная нагрузка I (центробежная сила при пуске/остановке поворота и сила инерции при пуске/торможении); нагрузка от наклона T (наклон основания — 0,5°, для кранов с креплением к зданию — дополнительный наклон от деформации распорок крепления).
Методика проверки устойчивости против опрокидывания
Стандарт предписывает метод моментов для проверки устойчивости против опрокидывания: отношение стабилизирующего момента (момента сопротивления опрокидыванию) Mst к опрокидывающему моменту Mov должно быть не менее установленного коэффициента запаса прочности. Стабилизирующий момент включает: момент от собственного веса крана относительно ребра опрокидывания (без подвешенного груза), момент от противовеса относительно ребра опрокидывания, а также дополнительный стабилизирующий момент от анкеровки или балласта. Опрокидывающий момент включает: момент от подвешенного груза относительно ребра опрокидывания, момент от ветровой нагрузки (с учётом парусности башни, стрелы и подвешенного груза) относительно ребра опрокидывания, момент от силы инерции относительно ребра опрокидывания.
Определение ребра опрокидывания: для стационарного крана ребро опрокидывания — это линия центра башни у края фундамента; для крана на рельсовом ходу — линия контакта ходового колеса с поверхностью рельса; для крана с креплением к зданию — центральная линия поперечного сечения башни у фундамента. Каждая составляющая стабилизирующего момента умножается на соответствующий коэффициент устойчивости (собственный вес — 0,9, противовес — 1,0, балласт — 1,1), а каждая составляющая опрокидывающего момента — на соответствующий коэффициент перегрузки (нагрузка от груза — 1,3, ветровая нагрузка — 1,0, инерционная нагрузка — 1,2).
| расчётный случай проверки | комбинация нагрузок | Коэффициент запаса прочности | условия управления |
|---|---|---|---|
| рабочее состояние | G+L+W+I+T | ≥1.5 | номинальная нагрузка+рабочий ветер |
| нерабочее состояние | G+W+T | ≥1.25 | предельный ветер+анкеровка |
| монтаж и демонтаж | G+W+T+динамика | ≥1.4 | порядок монтажаНагрузка |
| внезапное снятие нагрузки | G+обратный удар при разгрузке | ≥1.2 | устойчивость против опрокидывания назад |
| режим подъема | G+W+T+подъемНагрузка | ≥1.4 | этап домкратования |
Расчёт ветровой нагрузки
Стандарт детально регламентирует расчёт ветровой нагрузки на башенный кран. Формула расчёта: Fw = C × q × A, где C — коэффициент ветрового давления (для башни принимается 1,3–1,6; для стрелы — 1,2–1,4; для балансирной стрелы — 1,2; для подвешенного груза — 1,0), q — скоростной напор ветра (в рабочем состоянии — 250 Н/м²; в нерабочем состоянии — по местным метеорологическим данным с учётом максимального значения, наблюдаемого раз в 50 лет), A — площадь наветренной поверхности (наветренная площадь башни и стрелы рассчитывается по фактическому контуру с учётом коэффициента заполнения 0,4–0,6).
Скоростной напор ветра для различных классов ветровой нагрузки: ветер 6 баллов (13,8 м/с) соответствует давлению 120 Н/м², 7 баллов (17,1 м/с) — 180 Н/м², 8 баллов (20,7 м/с) — 270 Н/м². Рабочее давление ветра для крана обычно принимается равным 250 Н/м² (что соответствует ветру 7–8 баллов). В нерабочем состоянии давление ветра рассчитывается по максимальной скорости ветра, наблюдаемой раз в 50 лет (в прибрежных районах может достигать 1500 Н/м²). При расчёте следует учитывать неравномерность распределения ветровой нагрузки по высоте башни (с увеличением высоты на каждые 10 м давление ветра возрастает на 2%).
Проверка и подтверждение устойчивости
Стандарт предусматривает проведение проверки устойчивости башенного крана в следующих случаях: при постановке на производство нового опытного образца (путём испытаний под нагрузкой подтверждается расчётная устойчивость); после увеличения высоты башни или модернизации (когда изменение конструктивных параметров влияет на устойчивость); при осадке фундамента или наклоне, превышающих допустимые значения (путём повторного замера состояния фундамента и пересчёта устойчивости); а также после аварийных ситуаций (проверка устойчивости после воздействия сильного ветра или столкновения). Для контроля деформаций и усилий в ответственных узлах при проверке устойчивости применяются тензодатчики и датчики наклона.
Башенные краны Kelude проходят проверку устойчивости для всех условий эксплуатации в соответствии с ISO 12485:2016. На этапе проектирования выполняется расчёт на опрокидывание методом конечно-элементного анализа, опытный образец подтверждается испытаниями под нагрузкой, а каждый заводской кран комплектуется отчётом о проверке устойчивости. При изменении конфигурации крана в процессе эксплуатации (удлинение стрелы, увеличение высоты с креплением) необходимо провести повторную проверку устойчивости.
| проверочный расчетПараметр | рабочее состояние | нерабочее состояние | монтажное состояние |
|---|---|---|---|
| Коэффициент запаса прочности | ≥1.5 | ≥1.25 | ≥1.4 |
| ветровое давление | 250N/m² | 50экстремальное значение раз в год | 120N/m² |
| НагрузкаКоэффициент | G0.9+L1.3+W1.0 | G0.9+W1.0 | G0.9+динамика1.2 |
| наклонградус | 0.5° | 0.5° | 0.5° |
Часто задаваемые вопросы
В: Каковы требования к коэффициенту устойчивости башенного крана в рабочем состоянии?
О: В рабочем состоянии (номинальная нагрузка + рабочее ветровое давление 250 Н/м² + наклон основания 0,5°) коэффициент устойчивости против опрокидывания должен быть ≥ 1,5. В нерабочем состоянии (предельная ветровая нагрузка + анкеровка) коэффициент устойчивости — ≥ 1,25. При монтаже и демонтаже — ≥ 1,4. После внезапной разгрузки с защитой от опрокидывания назад — ≥ 1,2.
В: Как рассчитывается ветровая нагрузка?
О: Fw = C × q × A, где C — аэродинамический коэффициент (для башни 1,3–1,6; для стрелы 1,2–1,4); q — скоростной напор ветра (в рабочем состоянии 250 Н/м², в нерабочем — принимается по предельному значению с периодом повторяемости 50 лет); A — площадь наветренной поверхности с коэффициентом заполнения 0,4–0,6. С увеличением высоты на каждые 10 м ветровое давление возрастает на 2%.
В: Как определяется ребро опрокидывания?
О: Для стационарного исполнения — линия центра башни у кромки фундамента; для передвижного — линия контакта ходовых колёс с поверхностью рельса; для приставного — центральная линия поперечного сечения башни в месте крепления к фундаменту. При расчёте соотношения стабилизирующего и опрокидывающего моментов каждый компонент умножается на соответствующий коэффициент.
В: В каких случаях требуется повторная проверка устойчивости?
О: После увеличения высоты стрелы или изменения противовеса, при превышении допустимых значений осадки или наклона фундамента, при увеличении расстояния между точками крепления, после установки дополнительных связей или модернизации, а также после воздействия сильного ветра или ударов. Компания Келуде Тяжёлая Промышленность предоставляет услуги по повторному расчёту устойчивости для заказчиков.
