Расчёт комбинаций нагрузок по ISO 8686-4 для козлового крана

Классификация нагрузок и их расчётные значения

Постоянные нагрузки G (собственный вес, стационарное оборудование, рельс), переменные нагрузки Q (подвешенный груз, ветровая нагрузка, снеговая нагрузка, ударные воздействия, температурные воздействия), особые нагрузки A (землетрясение, столкновение). Рабочее ветровое давление составляет 250 Н/м², нерабочее — с учётом максимальных значений, повторяющихся раз в 50 лет. Коэффициент динамической нагрузки — 1,1…1,3, коэффициент удара при движении — 1,1…1,3. Специфические для козловых кранов нагрузки: нагрузка от перекоса аутригеров (разность высот ≤ S/1000), усилие заклинивания на рельсе (10% давления колеса), горизонтальная нагрузка от отклонения груза (5–10% подвешенного груза).

Метод комбинации нагрузок при проектировании

Основная рабочая комбинация: γG×G + γQ×Q + ψW (γG=1,2; γQ=1,5; ψ=0,6…0,7). Нерабочая комбинация: G + Wmax (γG=1,0; γW=1,0). Монтажная комбинация: G + Q×1,3. Особая комбинация: G + A + ψQ (ψ=0,5). Для каждой комбинации расчётное напряжение σd ≤ fd/γM (для стали γM=1,0…1,1; для сварного шва γM=1,15…1,25). Конструкция портала проверяется на общую устойчивость, аутригеры — на местную устойчивость.

Проверка фундамента и рельсового пути

Осадка фундамента измеряется каждые полгода (допустимая осадка ≤5 мм, неравномерная осадка ≤1/1000). Рельсовый путь проверяется ежемесячно (износ ≤5 мм, отклонение пролёта ±5 мм, зазор в соединениях 1–2 мм). Ежемесячная проверка крутящего момента болтов обязательна. Заземление проверяется каждые полгода, сопротивление ≤4 Ом.

Основой проектирования конструкции козлового крана является точное определение нагрузок при различных условиях эксплуатации и правильный расчёт комбинаций нагрузок. Постоянная нагрузка G включает собственный вес главной балки (определяется расчётом конструкции — плотность стали 7850 кг/м³, умноженная на площадь поперечного сечения и длину каждого элемента), собственный вес тележки и механизма подъёма (фактическая масса по данным производителя), собственный вес рельса и крепёжных элементов (по типу рельса: удельная масса × длина), а также собственный вес проходов, платформ и электрического оборудования. При расчёте внутренних усилий конструкции частный коэффициент запаса для постоянной нагрузки γG принимается равным 1,2 (когда нагрузка оказывает неблагоприятное воздействие — увеличение изгибающего момента в середине пролёта главной балки, осевого усилия в аутригерах и т.п.) или 1,0 (когда нагрузка оказывает благоприятное воздействие — устойчивость против опрокидывания, анкеровка и т.п.).

При расчёте ветровой нагрузки в составе переменной нагрузки Q необходимо учитывать ряд факторов. Нормативное значение ветрового давления в рабочем состоянии принимается равным 250 Н/м² (соответствует скорости ветра около 20 м/с, 7–8 баллов по шкале Бофорта), в нерабочем состоянии — по максимальной скорости ветра с повторяемостью один раз в 50 лет для данного региона (в прибрежных районах может достигать 1500 Н/м², во внутренних районах — обычно 500–800 Н/м²). Коэффициент C в формуле ветровой нагрузки Fw = C × q × A определяется формой поперечного сечения элемента: для коробчатой главной балки (прямоугольное сечение) — 1,3–1,6, для ферменного типа из труб (круглое сечение) — 0,7–1,0, для аутригеров (двутавровое или коробчатое сечение) — 1,0–1,3. Площадь воздействия ветра A определяется как проекция фактического контура элемента, умноженная на коэффициент заполнения 0,4–0,6 (с учётом пустот в решётчатых и ферменных конструкциях). Неравномерность распределения ветрового давления по высоте: на каждые 10 м высоты ветровое давление увеличивается на 2%.

Часто задаваемые вопросы