PROJEKTOVANJE NOSAČA KRANSKIH STAZA PREMA EVROKODU

Transcript

1 Prof. dr Zlatko Marković PROJEKTOVANJE NOSAČA KRANSKIH STAZA PREMA EVROKODU Novi Sad

2 Nosači kranskih staza u Evrokodu 2 Problematika nosača kranskih staza je u okviru Evrokoda obrađena u dva dela: EN : Dejstva na konstrukcije Deo 3: Dejstva usled kranova i mašina EN : Proračun čeličnih konstrukcija Deo 6: Nosači kranskih staza Oba standarda su usvojena kao SRPS EN na engleskom jeziku. Za standard SRPS EN je usvojen i nacionalni prilog (SRPS EN /NA), dok je za standard SRPS EN u fazi završne izrade (finalni draft).

3 Dejstva usled kranova EN : Usled kretanja krana javlja se niz međusobno zavisnih pokretnih sila koje deluju u: vertikalnom gravitacionom pravcu (usled sopstvene težine krana i težine tereta); podužnom horizontalnom pravcu (usled ubrzanja ili kočenja krana, ekscentričnog dizanja tereta, zakošenja krana i udara krana u odbojnik), poprečnom horizontalnom pravcu (usled ubrzanja ili kočenja, ekscentričnog dizanja tereta, zakošenja krana i udara mačke u odbojnik).

4 Vrste kranova koji su obuhvaćeni Evrokodom 4 1. Monorejl dizalice; 2. Obešeni kran (underslang crane with hoist block); 3. Odozgo postavljeni kran (topmounted crane with hoist block); 4. Mostna dizalica (overhead traveling crane).

5 Mostne dizalice (kranovi) - sopstvena težina krana i težina tereta 5 Q c sopstvena težina mostne dizalice (krana); Q h težina tereta koji se diže.

6 Klasifikacija dejstava usled kranova 6 Promenljiva dejstva (Q): vertikalna opterećenja usled sopstvene težine krana i težine tereta koji se diže, horizontalna (podužna i poprečna) dejstva usled ubrzanja, kočenja ili zakošenja krana pri njegovom kretanju. Incidentna dejstva (A): Dejstva usled udara krana ili mačke u odbojnik (buffer force) ili udaranja sklopa za podizanje u prepreke (tilting force).

7 Dinamička priroda dejstava kranova 7

8 8 Dinamički koeficijenti Uticaji koji se razmatraju Pobuda konstrukcije krana usled vertikalnog podizanja tereta Dinamički efekti usled vertikalnog podizanja tereta do krana Dinamički efekti usled iznenadnog ispuštanja tereta Dinamički efekti usled kretanja krana po šinama ili kranskoj stazi Dinamički efekti usled pogonske sile Dinamički efekti usled probnog opterećenja Dinamički efekti usled udara u odbojnik Primena Sopstvena težina krana Teret koji se diže Sopstvena težina krana i težina tereta koji se diže Pogonska sila Probno opterećenje Sila udara

9 Grupe opterećenja i dinamički koeficijenti 9 Simbol Grupe opterećenja Probno Incidentno Granična stanja nosivosti opt. opterećenje Sopstvena težina krana Q c φ 1 φ 1 1 φ 4 φ 4 φ 4 1 φ Težina tereta koji se diže Q h φ 2 φ 3 - φ 4 φ 4 φ 4 η 1) Ubrzanje i kočenje krana H L, H T φ 5 φ 5 φ 5 φ φ Zakošenje krana H s Ubrzanje ili kočenje mačke ili uređaja za podizanje tereta H T Vetar F w * Probno opterećenje Q T φ Sila usled udara u odbojnik H B φ 7 - Sila udara sklopa za podizanje H TA ) η deo tereta koji se diže i koji ostaje nakon uklanjanja korisnog tereta, a koji nije uračunat u sopstvenu težinu krana.

10 Vertikalna opterećenja 10 Definišu se u vidu parova koncentrisanih sila koje deluju na mestima točkova dizalice. Obavezno se uzima u obzir dinamički koeficijent. Razmatraju se pojedinačna, karakteristična dejstva usled sopstvene težine krana i najnepovoljnijih položaja tereta koji se diže.

11 Šema opterećenja za dobijanje maksimalnih uticaja 11 Maksimalni pritisak točka Q r,max - maksimalni teret Q h,nom u najbližem mogućem položaju posmatranoj kranskoj stazi e min. Na suprotnoj kranskoj stazi određuje se odgovarajući pritisak točka Q r,(max).

12 Šema opterećenja za dobijanje minimalnih uticaja 12 Minimalan pritisak točka Q r,min bez tereta, sa mačkom u najbližem mogućem položaju uz suprotnu kransku stazu. Na suprotnoj kranskoj stazi određuje se odgovarajući pritisak točka Q r,(min).

13 Vertikalna opterećenja (sile) - označavanje 13 Q h,nom težina tereta koji se diže, Q r,max maksimalna sila u točku (opterećenog krana), Q r,(max) odgovarajuća sila (na drugom kraju), ΣQ r,max - suma maksimalnih sila, ΣQ r,(max) - suma odgovarajućih sila (na drugom kraju), Q r,min minimalna sila u točku (neopterećenog krana), Q r,(min) odgovarajuća minimalna sila, ΣQ r,min suma minimalnih sila, ΣQ r,(min) - suma odgovarajućih sila.

14 Ekscentričan položaj točka dizalice 14 Ekscentričan položaj točka dizalice Q r na šini treba da bude uzet kao deo širine glave šine b r. Nacionalni prilog preporučuje vrednost: e=0,25b r.

15 15 Dinamički koeficijenti ϕ 1 0,9 ϕ 1 1,1 0,9 i 1,1 su gornja i donja vrednost ϕ 2 ϕ 3 ϕ 2 = ϕ 2,min +β 2 v h v h stabilna brzina podizanja (m/s) ϕ 2,min i β 2 zavise od klase uređaja za podizanje (HC1-HC4) ϕ 3 = 1- m(1+β 3 )/m m deo mase tereta koji je ispušten, ili ispao, m ukupna masa koja se podiže (teret + uređaj za podizanje), β 3 = 0,5 u slučaju postepenog ispuštanja tereta, β 3 = 1,0 u slučaju naglog ispuštanja tereta (magnetni uređaji). ϕ 4 ϕ 4 = 1,0 Pod uslovom da su tolerancije šina u skladu sa navodima iz EN U suprotnom treba da se odredi prema EN

16 Horizontalna opterećenja 16 Horizontalne sile usled ubrzanja ili kočenja krana, Horizontalne sile usled ubrzanja ili kočenja mačke, Horizontalne sile usled zakošenja krana, Horizontalne sile usled udara krana u odbojnik, Horizontalne sile usled udara mačke u odbojnik.

17 Podužne horizontalne sile usled ubrzanja i kočenja krana 17 K n r φ 5 pogonska sila, broj nosača kranskih staza (broj šina), dinamički koeficijent.

18 Poprečne horizontalne sile usled ubrzanja i kočenja krana 18 Pogonska sila K treba da bude data od strane proizvođača krana. U suprotnom treba je odrediti prema preporukama iz EN

19 19 Vrednost dinamičkog koeficijenta uglavnom definiše proizvođač krana; U suprotnom može se odrediti na osnovi preporuka iz tabele. Vrednost dinamičkog koeficijenta Primena 1,0 ϕ 5 1,5 U slučajevima glatke promene sile 1,5 ϕ 5 2,0 U slučajevima kada se javljaju iznenadne promene sile ϕ 5 = 3,0 U slučajevima sa značajnim zazorom

20 Podužne i poprečne horizontalne sile usled zakošenja krana 20 i oznaka za redni broj šine, j oznaka za par točkova, f faktor koji zavisi od ugla zakošenja α, λ S,i,j,K faktor sile.

21 Sila usled udara u odbojnik 21 Dinamički koeficijent Karakteristike odbojnika ϕ 7 =1,25 0,0 ξ b 0,5 ϕ 7 =1,25+0,7 (ξ b -0,5) 0,5 ξ b 1,0

22 Kombinacije dejstava za ULS za stalne i prolazne proračunske situacije: za incidentne proračunske situacije: 22 > , 0,,,1,1,, j i i k i i Q k Q P j k j G Q Q P G ψ γ γ γ γ > , 2,,1 2,1 1,1 1, ) ili ( i i k i k d j j k Q Q A P G ψ ψ ψ

23 Vrednosti parcijalnih koeficijenata prema EN : Dejstva Oznaka Proračunske situacije Stalne i prolazne Incidentne Stalna dejstva usled krana: - nepovoljna γ G sup 1,35 1,00 - povoljnja γ G inf 1,00 1,00 Promenljiva dejstva usled krana: - nepovoljnja γ Q sup 1,35 1,00 - povoljna γ Q inf kada je kran prisutan 1,00 1,00 kran kran nije prisutan 0,00 0,00 Ostala promenjljiva dejstva γ Q - nepovoljnja 1,50 1,00 - povoljna 0,00 0,00 Incidentna dejstva γ A 1,00

24 24 Vrednosti koeficijenata ψ i prema EN :2006 Dejstva Oznaka ψ 0 ψ 1 ψ 2 Jedan kran ili grupa opterećenja usled kranova Q r 1,0 0,9 Odnos stalnog i ukupnog opterećenja usled krana

25 Kontrole graničnih stanja nosivosti - ULS 25 Nosivost poprečnih preseka, Lokalna naprezanja usled pritiska točka, Interakcija lokalnih i globalnih naprezanja, Nosivost nosača na bočno-torziono izvijanje, Nosivost na izbočavanje rebra (normalni naponi, smičući naponi, lokalni pritisak i interakcija), Zamor.

26 Naponi usled lokalnog pritiska točka 26 σ τ oz, Ed = F z, Ed eff t w, = 0, 2 σ oxz Ed oz, Ed

27 27 Efektivna dužina

28 Interakcija globalnog i lokalnog naprezanja 28 σ x, Ed + σ oz, Ed σ x, Edσ oz, Ed + 3( τ xz, Ed + τ oxz, Ed ) fy / γ M0 σ x,ed τ xz,ed σ oz,ed τ oz,ed proračunska vrednost normalnog napona usled globalnih uticaja u nosaču (M y,ed i eventualno N Ed ); proračunska vrednost smičućeg napona usled globalnih uticaja u nosaču (V z,ed ); proračunska vrednost normalnog napona usled lokalnog pritiska (točak krana ili drugo poprečno opterećenje - patch load); proračunska vrednost smičućeg napona usled lokalnog pritiska; σ N Ed x, Ed = + A M y, Ed I y z τ xz, Ed = V I Ed y t S w y

29 Izbočavanje rebra kranskog nosača 29 Usled normalnog napona pritiska kod preseka klase 4 (h w /t w > 124ε za čisto savijanje); Usled smičućih napona: h w /t w > 72ε/η za neukrućena rebra h w /t w > 31k 0,5 τ ε/η za ukrućena rebra; Usled lokalnog pritiska točka krana; Usled interakcije različitih naprezanja: - normalni naponi i smičući naponi, - normalni naponi i lokalni pritisak točka.

30 30 Izbočavanje usled lokalnog pritiska točka

31 Interakcija izbočavanja usled normalnih napona i pritiska točka 31 Ako je nosač izložen dejstvu koncentrisane poprečne sile F Ed koja deluje na pritisnutoj nožici, pored pojedinačnih kontrola nosivosti na izbočavanje treba da se proveri i interakcija: η +, 8η , η = 1 N f A y γ Ed eff M0 + M y, Ed Ed y, N Mz, Ed + f y + N W γ y, eff M0 e + f y N W γ z, eff M0 Ed e z, N η 2 = F F Ed Rd Ako koncentrisana sila F Ed deluje na zategnutoj nožici, vrši se samo kontrola nosivosti na izbočavanje usled lokalne sile i kontrola uporednog napona u rebru nosača;

32 Zamor 32 Zamor opterećenje za kranske nosače je definisano u SRPS EN : ϕ fat dinamički koeficijent, Q max,i maksimalan pritisak točka. λ i faktor ekvivalentnog dinamičkog oštećenja (zavisi od klase krana) Klasifikacija kranova (S 0 -S 9 ) prema EN

33 Kontrole zamora 33 Metode prihvatljivog oštećenja (damage tolerant) i bezbednog životnog veka (safe-life); Uobičajena forma kontrole opseg napona (za normalni, smičući i uporedni napon); Čvrstoća na zamor zavisi od kategorije detalja i broja ciklusa opterećenja!

34 34 Čvrstoća na zamor

35 Kontrole graničnih stanja upotrebjlivosti - SLS 35 Kontrola vertikalnih pomeranja (ugib kranskog nosača, denivelacija susednih kranskih nosača), Kontrola horizontalnih pomeranja (horizontalan ugib kranskog nosača, hor. pomeranje stuba rama u nivou GIŠ, hor. razmicanja šina, razlika horizontalnih pomeranja susednih stubova - ramova); Kontrola napona (povratno elastično ponašanje pri SLS); Kontrola treperenja rebra (web breathing); Kontrola vibracija donje nožice;

36 Kombinacije dejstava za SLS 36 Sve kontrole se sprovode za uticaje dobijene na osnovu kombinacija dejstava za SLS; Izostavljaju se svi parcijalni koeficijenti! Analiziraju se sledeće kombinacije dejstava: Kombinacija Stalna dejstva Promenljiva dejstva nepovoljna povoljna dominantno ostala Karakteristična G kj,sup G kj,inf Q k,1 ψ 0,i Q k,i Česta G kj,sup G kj,inf ψ 1,1 Q k,1 ψ 2,i Q k,i Kvazi-stalna G kj,sup G kj,inf ψ 2,1 Q k,1 ψ 2,i Q k,i

37 Dopuštena vertikalna pomeranja prema EN : /5/2016

38 38 Dopuštena horizontalna pomeranja prema EN :2007

39 39 Dopuštena horizontalna pomeranja (nastavak)

40 Kontrola napona 40 Potrebno je da se obezbedi povratno elastično ponašanje pri servisnom opterećenju; Vrši se kontrola normalnih, smičućih i uporednih napona; f σ x, Ed, ser γ y M, ser τ Ed, ser f y γ / 3 M, ser σ 2 x, Ed, ser + σ 2 z, Ed, ser σ x, Ed, ser σ z, Ed, ser + 3τ 2 Ed, ser γ f y M, ser

41 Treperenje rebra i vibracije donje nožice 41 Karakteristično za rebra velike visine (i vitkosti); Kada je h w /t w > 120 neophodna je numerička verifikacija treperenja rebra, to jest ispunjenje uslova: σ k x, Ed, ser σ σ E , τ Ed, kτσ E ser 2 11, Da bi se izbegao problem vibracija, vitkost donje nožice (L/i z ) ne sme da bude veća od 250!

42 42 Hvala na pažnji 8/5/2016