STAVEBNÍ KOVOVÉ KONSTRUKCE I

VYSOKÉ UýENÍ TECHNICKÉ V BRNċ FAKULTA STAVEBNÍ

KOVOVÉ KONSTRUKCE I MODUL BO04-MO3 KONSTRUKCE JEěÁBOVÉ DRÁHY

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídá autor. ©

Prof. Ing. JindĜich Melcher, DrSc. Ing. Milan Šmak, Ph.D.

Obsah

Obsah 1 Úvod ...............................................................................................................7 1.1 Cíle ........................................................................................................7 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................7 1.3 Doba potĜebná ke studiu .......................................................................7 1.4 Klíþová slova.........................................................................................7 1.5 Metodický návod na práci s textem ......................................................8 2 JeĜábová dráha .............................................................................................9 2.1 Úvod......................................................................................................9 2.2 JeĜáby ....................................................................................................9 2.3 JeĜábová dráha.....................................................................................11 2.3.1 VšeobecnČ .............................................................................11 2.3.2 Konstrukce jeĜábové dráhy ...................................................11 2.4 Návrh jeĜábové dráhy – Ĝešený pĜíklad ...............................................12 3 Zatížení jeĜábové dráhy .............................................................................15 3.1 VšeobecnČ ...........................................................................................15 3.2 Zatížení stálé .......................................................................................15 3.2.1 Kolejnice jeĜábové dráhy ......................................................15 3.2.2 Hlavní nosník jeĜábové dráhy ...............................................16 3.2.3 Vodorovný výztužný nosník a obslužná lávka .....................16 3.3 Zatížení nahodilé.................................................................................17 3.3.1 Užitné zatížení na lávce ........................................................17 3.3.2 Svislé zatížení od kol jeĜábu .................................................17 3.3.3 Podélné brzdné síly ...............................................................19 3.3.4 PĜíþné brzdné síly..................................................................19 3.3.5 Síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu na jeĜábové dráze .......................................................................20 3.3.6 Síla od nárazu jeĜábu na koncové nárazníky dráhy ..............21 3.4 Rekapitulace zatížení ..........................................................................21 4 Hlavní (svislý) nosník jeĜábové dráhy ......................................................23 4.1 PĜedpoklady posouzení .......................................................................23 4.2 Výpoþet vnitĜních sil ...........................................................................23 4.2.1 Svislé zatížení od kol jeĜábĤ .................................................23 4.2.1.1 Extrémní ohybový moment My .............................................24 4.2.1.2 Extrémní posouvající síla Vz.................................................25 4.2.2 Stálé zatížení .........................................................................26 4.2.3 Užitné zatížení na lávce ........................................................26 4.2.4 Podélná brzdná síla ...............................................................26 4.2.5 Vodorovné pĜíþné síly...........................................................27 4.2.5.1 Zatížení Bt+Bt .......................................................................28 4.2.5.2 Zatížení Htp+Bt......................................................................29 4.2.5.3 Zatížení Bt + Htp ....................................................................29 4.2.6 Rekapitulace vnitĜních sil .....................................................29 - 3 (64) -

Kovové konstrukce I – BO04-M03 Konstrukce jeĜábové dráhy

4.2.7 Kombinace úþinkĤ vnitĜních sil ........................................... 29 4.3 Návrh prĤĜezu, prĤĜezové charakteristiky .......................................... 30 4.3.1 PrĤĜezové charakteristiky..................................................... 30 4.3.2 Urþení tĜídy prĤĜezu ............................................................. 30 4.4 Posouzení nosníku .............................................................................. 31 4.4.1 Dostateþné podepĜení tlaþeného pásu stojinou..................... 31 4.4.2 Namáhání smykem............................................................... 31 4.4.2.1 Postavení Amax:..................................................................... 31 4.4.2.2 Postavení Mmax: .................................................................... 32 4.4.3 Namáhání ohybem a osovou silou ....................................... 32 4.4.3.1 Horní pásnice........................................................................ 32 4.4.3.2 Dolní pásnice........................................................................ 34 4.4.4 PĜíþné namáhání mimo výztuhy........................................... 34 4.4.4.1 Lokální únosnost stojiny v tlaku .......................................... 34 4.4.4.2 Lokální únosnost pĜi borcení stojiny.................................... 35 4.4.4.3 Lokální stabilita stojiny........................................................ 36 4.4.4.4 Rovinné namáhání ve stojinČ nosníku.................................. 37 4.4.5 PĜíþné výztuhy...................................................................... 38 4.4.5.1 VnitĜní výztuhy .................................................................... 38 4.4.5.2 Podporové výztuhy............................................................... 39 4.4.6 Krþní svary ........................................................................... 41 4.4.7 Posouzení na únavu.............................................................. 42 4.4.7.1 Vstupní parametry výpoþtu .................................................. 42 4.4.7.2 PĜedpoklady posouzení na únavu Ĝešeného pĜíkladu ........... 43 4.4.7.3 Posouzení detailĤ na únavu .................................................. 43 4.4.8 Mezní stav použitelnosti....................................................... 46 5 Vodorovný výztužný nosník...................................................................... 48 5.1 VšeobecnČ........................................................................................... 48 5.2 Koncepce návrhu vodorovného výztužného nosníku......................... 48 5.3 Zatížení ............................................................................................... 49 5.3.1 Zatížení stálé ........................................................................ 49 5.3.2 Zatížení nahodilé .................................................................. 49 5.4 Výpoþet vnitĜních sil .......................................................................... 50 5.4.1 Pásový prut........................................................................... 50 5.4.2 Svislice ................................................................................. 52 5.4.3 Diagonály ............................................................................. 53 5.4.3.1 Diagonála D1 ........................................................................ 53 5.4.3.2 Diagonála D2 ........................................................................ 53 5.4.3.3 Diagonála D3 ........................................................................ 54 5.5 Návrh prĤĜezĤ – mezní stav únosnosti ............................................... 54 5.5.1 Pásový prut........................................................................... 54 5.5.2 Svislice ................................................................................. 55 5.5.3 Diagonály ............................................................................. 56 5.5.3.1 Diagonála D1 ........................................................................ 56

- 4 (64) -

Obsah

5.5.3.2 Diagonála D2 .........................................................................56 5.5.3.3 Diagonála D3 .........................................................................57 5.6 Posouzení prĤhybu – mezní stav použitelnosti ...................................57 6 Brzdná ztužidla...........................................................................................58 6.1 Funkce brzdných ztužidel ...................................................................58 6.2 UspoĜádání brzdných ztužidel.............................................................59 6.3 Návrh brzdného ztužidla .....................................................................60 7 Kolejnice, nárazníky, lávky .......................................................................61 7.1 Kolejnice .............................................................................................61 7.2 Nárazníky ............................................................................................62 7.3 Lávky ..................................................................................................62 8 ZávČr, studijní prameny ............................................................................63 8.1 Shrnutí.................................................................................................63 8.2 Kontrolní otázky .................................................................................63 8.3 Studijní prameny .................................................................................63 8.3.1 Seznam použité literatury .....................................................64 8.3.2 Seznam doplĖkové studijní literatury ...................................64

- 5 (64)


- 6 (64) -

Úvod

1

Úvod

1.1

Cíle

Modul, který se chystáte studovat, je zamČĜen na konstrukci jeĜábové dráhy v prĤmyslových objektech. V sedmi kapitolách se postupnČ seznámíte se základními typy používaných jeĜábĤ i jejich podpĤrných konstrukcí, tzn. jeĜábových drah. Je podrobnČ proveden rozbor zatížení, které pĤsobí na tuto konstrukci i výpoþet vnitĜních sil od jednotlivých zatČžovacích úþinkĤ. Prakticky, krok po kroku, si na kontrétním Ĝešení ukážeme pĜesný postup návrhu a posouzení základních nosných prvkĤ konstrukce jeĜábové dráhy, tj. svislého (hlavního) nosníku, vodorovného výztžného nosníku i brzdných ztužidel. Cílem tohoto modulu je tedy seznámit vás – studenty – se základními problémy a postupy návrhu hlavních konstrukþních prvkĤ jeĜábové dráhy, a to zejména s jeho statickým Ĝešením. Modul je koncipován tak, abyste po jeho nastudování dokázali realizovat návrh hlavních nosných prvkĤ konstrukce jeĜábové dráhy v prĤmyslových objektech, osazené mostovými jeĜáby bČžných nosností.

1.2

Požadované znalosti

Student by mČl mít osvojené znalosti z teoretických pĜedmČtĤ pĜedchozího studia, tzn. pĜedevším stavební mechaniky, konstrukcí a dopravních staveb a nutnČ z všech modulĤ pĜedmČtu Prvky kovových konstrukcí. PĜedpokladem je i prostudování modulu UspoĜádání a konstrukþní Ĝešení prĤmyslových budov.

1.3

Doba potĜebná ke studiu

Doba nutná k prostudování kapitol 2, 6 a 7 þiní pĜibližnČ jednu hodinu. DĤkladné osvojení kapitoly 3 (Zatížení jeĜábové dráhy) zabere pĜibližnČ tĜi hodiny. K nastudování nejobsáhlejších kapitol þíslo 4 (Hlavní nosník jeĜábové dráhy) a þíslo 5 (Vodorovný výztužný nosník) je nezbytné poþítat s dobou cca 5-6 hodin, resp. 3 hodiny u kapitoly 5. Celková doba k nastudování a osvojení modulu þiní cca 15 hodin.

1.4

Klíþová slova

JeĜáb, mostový jeĜáb, koþka, jeĜábová dráha, svislý (hlavní) nosník, vodorovný výztužný nosník, brzdné ztužidlo, obslužná lávka, svislé zatížení od kol jeĜábu, pohyblivé zatížení, síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu jeĜábu, podélná brzdná síla, pĜíþná brzdná síla, dynamický souþinitel, Winklerovo kriterium, lokální únosnost stojiny, pĜíþné výztuhy, krþní svary, únava, bezstyková kolejnice, stykovaná kolejnice, tuhý nárazník, pružný nárazník.

- 7 (64) -


1.5

Metodický návod na práci s textem

PĜed zahájením studia tohoto modulu doporuþujeme, aby mČl student dĤkladnČ osvojené informace, týkající se prostorového uspoĜádání a konstrukþního Ĝešení prĤmyslových objektĤ, tzn. modul BO04-MO1 UspoĜádání a konstrukþní Ĝešení prĤmyslových budov. Jednotlivé kapitoly tohoto modulu jsou Ĝazeny v logickém sledu, stejnČ jako se provádí návrh prvkĤ konstrukce jeĜábové dráhy. Ke každé následující kapitole modulu lze pĜistoupit až po zvládnutí pĜedloženého problému. Studium jednotlivých kapitol je vhodné (a taktéž žádoucí) rozšíĜit doplĖkovou literaturou. Ve výpoþtech, naznaþených v kapitolách 3 až 6 tohoto modulu nejsou uvádČny obecné vztahy u základních postupĤ, které musí studující tohoto modulu již nezbytnČ ovládat. NapĜíklad se zde jedná o výpoþet ohybového momentu þi posouvající síly na prostém nosníku v urþitém Ĝezu, výpoþet napČtí od ohybu, tlaku nebo tahu, pĜípadnČ urþení tĜídy prĤĜezu.

- 8 (64) -

JeĜábová dráha

2

JeĜábová dráha

2.1

Úvod

Konstrukce jeĜábové dráhy je tvoĜena souborem prvkĤ, umožĖujících vykonávat práci jeĜábĤ, kterou je manipulace s pĜedmČty nebo jejich pĜemísĢování v pĜedem vymezeném prostoru. Zdvihací zaĜízení obecnČ (tzn. zdvihadla, jeĜáby a výtahy) tvoĜí základní vybavení naprosté vČtšiny prĤmyslových objektĤ – výrobních, montážních, skladovacích þi technologických. UplatnČní nacházejí tato zaĜízení i v mnoha jiných oborech lidské þinnosti, kde vyvstává nutnost manipulace s tČžkými nebo objemnými pĜedmČty. Prakticky se využívá široká škála rĤzných zdvihacích zaĜízení (jeĜábĤ), jež pro svoji práci nezbytnČ potĜebují více þi ménČ nároþné podpĤrné konstrukce. V dalších kapitolách tohoto textu se zamČĜíme pouze na jeĜáby a jejich podpĤrné konstrukce (tj. jeĜábové dráhy), jež nacházejí uplatnČní v prĤmyslových objektech.

2.2

JeĜáby

JeĜáby jsou zaĜízení, náležející (spoleþnČ se zdvihadly a výtahy) do skupiny zdvihacích zaĜízení. Slouží pro plošné pĜemisĢování pĜedmČtĤ (tj. bĜemen) v horizontálním i vertikálním smČru v pĜedem vymezené oblasti – nejþastČji v uzavĜených prostorách (halách), ale také na nezastĜešených venkovních plochách. Rozeznáváme Ĝadu rĤzných druhĤ jeĜábĤ: podvČsné kladkostroje s ruþním nebo motorovým pohonem, otoþné jeĜáby, mostové jeĜáby, podvČsné mostové jeĜáby, stohovací jeĜáby, konzolové jeĜáby, jeĜáby portálové, pĜípadnČ poloportálové. NČkteré z výše uvedených typĤ jsou zachyceny na Obr. 2.1. Pro pohon jeĜábĤ se nejþastČji využívají elektromotory. Použití konkrétního druhu jeĜábu se Ĝídí zejména technologickými požadavky daného provozu, hmotností i velikostí pĜemisĢovaných bĜemen, pĜepravními vzdálenostmi (ve vodorovném i svislém smČru) i prostorovým uspoĜádáním pracovního prostoru. NejþastČji navrhovaným a používaným typem jeĜábĤ v prĤmyslových halách nebo nádvoĜích prĤmyslových objektĤ jsou jeĜáby mostové. Mostový jeĜáb se skládá z plnostČnného jeĜábového mostu (dĜíve se þasto využívalo též pĜíhradového), který se pohybuje po jeĜábové dráze. Po jeĜábu (mostu) pojíždí jeĜábový vozík (koþka), který nese zdvíhací zaĜízení a umožĖuje zavČšení bĜemene. Mostové jeĜáby mají rĤznou nosnost cca od 1t do ĜádovČ stovek tun u speciálních tČžkých jeĜábĤ. NejþastČji se mĤžeme setkat s elektrickými mostovými jeĜáby o nosnostech 5 až 50t. Tyto jeĜáby mohou být osazeny jedním nebo dvČma zdvíhacími zaĜízeními, tzv. hlavním a pomocným zdvihem.

- 9 (64) -


Podle úþelu použití rozeznáváme mostové jeĜáby standardní (tj. s hákem), dále drapákové, magnetové, hutní atd. ěízení (obsluha) jeĜábĤ se provádí buć se zemČ zavČšeným ovladaþem, dálkovým ovládáním (rádiovým nebo infra) nebo z Ĝídící kabiny, umístČné na jeĜábovém mostu. podvČsný kladkostroj

otoþný jeĜáb mostový jeĜáb

podvČsný mostový jeĜáb

portálový jeĜáb konzolový jeĜáb

Obr. 2.1: Používané druhy jeĜábĤ: podvČsný kladkostroj, jeĜáb otoþný, mostový, podvČsný mostový, konzolový, portálový

- 10 (64) -

JeĜábová dráha

Elektrické mostové jeĜáby se rozdČlují, v závislosti na provozních podmínkách (tj. poþtu pracovních cyklĤ, pomČrném vytížení, dynamických úþincích), do dílþích skupin na: jeĜáby pro lehký provoz, stĜední provoz, tČžký provoz a velmi tČžký provoz. Nosnost jeĜábĤ je odstupĖována, standardní nosnosti jeĜábĤ þiní 1t; 2t; 3t; 4t; 5t; 6,3t; 8t; 10t; 12,5t; 16t; 20t; 25t; 32t; 40t; 50t; 63t; 80t; 100t. RozpČtí mostových jeĜábĤ (tj. rozchod kol jeĜábového mostu) je typizováno v modulovém systému tak, aby bylo možné i dodateþné osazení nebo výmČna jeĜábĤ ve stávajících objektech. Obvyklá rozpČtí jeĜábĤ se pohybují v rozmezí od 4m do 36m. Jmenovité parametry jeĜábu (tzn. nosnost, výška zdvihu, rychlost pojezdu mostu, rychlost zdvihu bĜemene, rozmČry jeĜábu) jsou uvedeny v technických podkladech dodavatele (výrobce) jeĜábu. JeĜáby rĤzných výrobcĤ mají tyto charakteristiky, v závislosti na použité „technice“, více þi ménČ odlišné.

2.3

JeĜábová dráha

2.3.1

VšeobecnČ

JeĜábová dráha je nosná konstrukce, která slouží k pojezdu jeĜábĤ, kladkostrojĤ nebo koþek rĤzného typu. JeĜábová dráha pro mostové jeĜáby sestává ze dvou vČtví. Je tvoĜena svislým (hlavním) nosníkem jeĜábové dráhy s kolejnicí, vodorovným výztužným nosníkem, brzdným ztužidlem a doplĖkovými prvky – nárazníky, obslužnými (revizními) lávkami se zábradlím, výstupy na dráhu, pĜíchytkami kolejnice, trolejovým vedením apod. JeĜábová dráha se mĤže taktéž zastávat pouze ze samostatného nosníku s kolejnicí s elementy pro pohyb kladkostroje nebo podvČsné koþky, pĜípadnČ ze samostatné kolejnice s doplĖky, uložené na nosném podkladu. Podle konkrétního typu jeĜábu mohou nČkteré z výše uvedených prvkĤ chybČt.

2.3.2

Konstrukce jeĜábové dráhy

Ze statického hlediska rozlišujeme tyto typy nosníkĤ jeĜábové dráhy (Obr. 2.2): x

Prosté nosníky - Obr. 2.2.a)

x

Spojité nosníky - Obr. 2.2.b)

x

Spojité kloubové nosníky

x

Rámové nosníky - Obr. 2.2.c), d)

Prosté nosníky: pro jednoduchost konstrukþního Ĝešení, montáže a necitlivosti na pokles podpČr se jedná o nejvíce navrhovaný typ nosníku jeĜábové dráhy. Spojité nosníky: ve srovnání s prostými nosníky vykazují menší spotĜebu oceli, menší prĤhyb a mohou mít menší konstrukþní výšku. Naopak vyžadují složitČjší konstrukþní Ĝešení, komplikovanČjší výrobu a montáž a jsou citlivé na pokles podpČr. V oblasti nad podporou je nutné realizovat zesílení dolního pásu nosníku.

- 11 (64)


Spojité nosníky s klouby (tzv. Gerberovy): navrhují se velmi ojedinČle. Rámové jeĜábové dráhy: ve srovnání s výše popsanými typy nosníkĤ vykazují menší spotĜebu oceli, lepší provozní podmínky, není nutná realizace brzdných ztužidel. Naopak vyžadují nároþnČjší konstrukþní Ĝešení a montáž, jsou citlivé na pokles podpČr, je tĜeba zvČtšení rozmČrĤ základĤ a komplikovanČjší patka.

a)

b)

c)

d)

Obr. 2.2: Druhy nosníkĤ jeĜábové dráhy: a) prostý, b) spojitý, c), d) rámový

2.4

Návrh jeĜábové dráhy – Ĝešený pĜíklad

V následujících kapitolách tohoto modulu se budeme zabývat návrhem základních prvkĤ konstrukce jeĜábové dráhy, sloužící pro pojezd 2 elektrických mostových jeĜábĤ nosnosti 20t. PodrobnČ zde bude proveden výpoþet zatížení, pĤsobícího na jeĜábovou dráhu, návrh hlavního nosníku jeĜábové dráhy (mezilehlého pole), vodorovného výztužného nosníku, nárazníkĤ a brzdného ztužidla. Jako základní materiál je uvažována ocel S235. Specifikace navrhované jeĜábové dráhy: x Na dráze jsou osazeny 2 typovČ shodné elektrické mostové jeĜáby o nosnosti 20t v jednohákovém provedení bez Ĝídící kabiny. Schéma jeĜábĤ – Obr. 2.3. x RozpČtí jeĜábu: 22,8m x Svislý (hlavní) nosník jeĜábové dráhy: plnostČnný prĤĜez I (svaĜovaný jednoose symetrický), navržen jako soustava prostých nosníkĤ na rozpČtí 6,0m x Vodorovný výztužný nosník: pĜíhradový o teoretické výšce 600mm. Na krajích je uložen na hlavní sloupy budovy, ve tĜetinách je podporován šikmými vzpČrami x PrĤchozí lávka: šíĜka 500mm, pochĤzná plocha z pozinkovaného pororoštu. Lávka je uložena na vodorovném výztužném nosníku. x Brzdná ztužidla: kĜížová ve stĜedním poli dráhy x JeĜábová kolejnice: obdélníková šíĜky 60mm a výšky 40mm. - 12 (64) -

JeĜábová dráha

Obr. 2.3: Schéma použitého typu mostového jeĜábu, parametry

- 13 (64)


Obr. 2.4: Schéma mostového jeĜábu se dvČma háky dle ýSN 27 0200

- 14 (64) -

Zatížení jeĜábové dráhy

3


JeĜáby zatČžují jeĜábovou dráhu staticky, dynamicky a na únavu. Charakteristiky zatížení jeĜábové dráhy vycházejí z hodnot sil statických (vodorovných i svislých). Dynamické úþinky jeĜábové dráhy jsou vyjádĜeny zvČtšením statických hodnot zatížení kol dynamickým souþinitelem į.

3.1

VšeobecnČ

Zatížení jeĜábové dráhy analyzujeme v souladu s dokumentem ýSN 73 0035 „Zatížení stavebních konstrukcí“ [1]. PĜehled zatížení: Stálé: x

vlastní tíha konstrukce jeĜábové dráhy: o svislého hlavního nosníku jeĜábové dráhy o kolejnice o vodorovného výztužného nosníku, lávky, zábradlí.

Nahodilé: x

užitné zatížení na lávce

x

svislé zatížení od kol jeĜábu

x

podélná brzdná síla

x

pĜíþná brzdná síla

x

síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu jeĜábu

x

síla od nárazu jeĜábu na koncové nárazníky dráhy.

3.2

Zatížení stálé

Do skupiny stálého zatížení náležejí ty zatČžovací úþinky, jež nejsou promČnné v þase z hlediska svojí velikosti, polohy, smyslu nebo smČru. JeĜábovou dráhu navrhujeme jako soustavu vzájemnČ nezávislých prostých nosníkĤ. Vlastní tíhu jeĜábového mostu tudíž nelze považovat za stálé zatížení, neboĢ pĜi pĜejezdu jeĜábu mimo posuzované pole nejsou jeĜábem žádné úþinky vyvozovány. Mezi stálé zatížení náleží vlastní tíha jeĜábové kolejnice, hlavního nosníku jeĜábové dráhy, vodorovného výztužného nosníku a lávky vþ. zábradlí.

3.2.1

Kolejnice jeĜábové dráhy

Volba typu a rozmČrĤ kolejnice závisí na konkrétním druhu jeĜábu; doporuþené typy jsou uvedeny v podkladech výrobce (dodavatele) jeĜábu. Dle typového podkladu navrhneme obdélníkovou kolejnici šíĜky 60mm a výšky 40mm.

- 15 (64) -


g1,n

3.2.2

0,06 0,04 1 78,5

ȖF

1,1

g1

0 ,19 1,1 0,21 kNm-1

0,19 kNm-1

Hlavní nosník jeĜábové dráhy

Jedná se o prostý nosník na rozpČtí l 6 ,0m . Navrhneme jednoose symetrický svaĜovaný nosník tvaru I s rozmČry, jak je uvedeno na Obr. 3.1:

A 220 20 220 25 555 8 14340 mm 2 g 2 ,n 14,34 10 3 78,5 1,13 kNm -1 ȖF

1,1

g 2 1,13 1,1 1,24 kNm -1

Obr. 3.1: PĜedbČžný návrh prĤĜezu nosníku jeĜábové dráhy

3.2.3

Vodorovný výztužný nosník a obslužná lávka

Souþástí jeĜábové dráhy mĤže být prĤchozí obslužná revizní lávka. KonstrukþnČ je výhodné provedení vodorovného výztužného nosníku jako pĜíhradového nosníku s vertikálami, neboĢ bude tvoĜit podpĤrnou konstrukci pro lávku. Vlastní tíhu vodorovného nosníku, lávky a zábradlí na lávce v této fázi výpoþtu pouze odhadneme.

g 3,n ȖF

1,0 kNm -1 1,1

g 3 1,0 1,1 1,1 kNm -1 Poznámka: veškeré stálé zatížení pĤsobící na hlavním nosníku jeĜábové dráhy bylo uvažováno jako zatížení rovnomČrnČ spojité (liniové). -1 g [kNm ]

Obr. 3.2: Stálé zatížení

- 16 (64) -


3.3

Zatížení nahodilé

Do skupiny nahodilých zatížení patĜí ty zatČžovací úþinky, jež jsou v þase promČnné svojí velikostí, polohou, smyslem nebo smČrem. Zatížení uvažujeme v souladu s ustanoveními, uvedenými v [1].

3.3.1

Užitné zatížení na lávce

V souladu s [1] uvažujeme šíĜku lávky 500mm. Dle [1], tab.3, poĜ. þ. 15b þiní normové zatížení lávky 1,50 kNm - 2 . qn

1,5 0 ,5 0 ,75 kNm -1

ȖF

1,4

q

0 ,75 1,4 1,05 kNm -1

Poznámka: Jedná se o rovnomČrné spojité zatížení liniové. -1 q [kNm ]

Obr. 3.3: Užitné zatížení na lávce

3.3.2

Svislé zatížení od kol jeĜábu

Jedná se o zatížení kol jeĜábu od vlastní hmotnosti konstrukce jeĜábu, koþky i bĜemene s uvážením dynamických úþinkĤ svislých setrvaþných sil pĜi zdvihání a spouštČní bĜemene a pĜi pojíždČní jeĜábu. Z technických podkladĤ dodavatele jeĜábu byly získány následující hodnoty svislých zatížení kol jeĜábĤ: R1,max

130 ,97 kN

R2 ,max

129 ,99 kN

R1,min

30 ,76 kN

R2 ,min

30 ,16 kN

S pĜihlédnutím k rozmČrovým parametrĤm jeĜábĤ lze sestavit následující zatČžovací schéma (Obr. 3.4):

Obr. 3.4: ZatČžovací schéma nosníkĤ od svislého zatížení od kol jeĜábĤ

- 17 (64)


Jedná se o soustavu 2 dvojic osamČlých sil (= zatížení kol jeĜábu), které se pohybují nezávisle po jeĜábové dráze. PĤsobí v místČ dotyku kol jeĜábu a kolejnice. Pro vyvození extrémních úþinkĤ budou jeĜáby uvažovány jako spĜažené. Charakteristické hodnoty zatížení (dle [1], þl. 118):

Vi ,max,n R i ,max G Vi ,min,n R i ,min G kde G … dynamický souþinitel. Hodnota se urþí dle [1], tab. 10 pro následující parametry: x

Kolejnice stykovaná

x

Vb m

20000 12150

1,65 ! 1

(Vb… nosnost jeĜábu, m… hmotnost jeĜábu s koþkou) 0 ,083 m s -1 (= rychlost zdvihu bĜemen)

x

vz

x

režim jeĜábu stĜední

x

vx

0,67 m s -1 (= rychlost pojezdu jeĜábu na dráze)

G

1,10

V1,max

130 ,97 1,1 144 ,07 kN

V2 ,max

129 ,99 1,1 142 ,99 kN

V1,min

30 ,76 1,1 33,84 kN

V2 ,min

30 ,16 1,1 33,18 kN

Návrhové hodnoty zatížení:

Vi,max

Vi,max ,n Ȗ F

Vi,min

Vi,min ,n Ȗ F

kde J F .. souþinitel zatížení. Hodnota se urþí dle [1], tab. 9 pro následující parametry: x

Osazení zaĜízení proti pĜetížení jeĜábu

x

Vb m

1,65 ! 1 (Vb a m … viz výše)

JF

1,2

V1, max

144 ,07 1,2 172 ,88 kN

V2 , max

142 ,99 1,2 171,59 kN

V1, min

33,84 1,2

40 ,61 kN

V2 , min

33,18 1,2

39 ,82 kN

- 18 (64) -


Poznámka: Pro návrh nosných prvkĤ jeĜábové dráhy jsou nezbytné maximální hodnoty svislých zatížení od kol jeĜábu V1,max a V2,max. Minimální hodnoty svislých zatížení od kol jeĜábu V1,min a V2,min se využijí pĜi návrhu sloupĤ objektu.

3.3.3

Podélné brzdné síly

Jedná se o setrvaþné síly, vznikající pĜi rozjezdu a brzdČní jeĜábu (mostu). Síly mohou pĤsobit v obou smČrech na pojíždČné hranČ kolejnic. Bn

0,1 6Vn

kde Vn … souþet svislých zatížení brzdČných nebo hnaných kol jeĜábu na vyšetĜované vČtvi jeĜábové dráhy, uvažované charakteristickými hodnotami. V našem pĜíkladu je pohánČná (a brzdČná) jedna náprava jeĜábu ( R1 ). Bn

0 ,1 1 144 ,07 14 ,41 kN

JF

1,1 (dle [1], þl.115b)

B 14 ,41 1,1 15,85 kN

3.3.4

PĜíþné brzdné síly

Jedná se o setrvaþné síly, vznikající pĜi rozjezdu a brzdČní jeĜábové koþky s bĜemenem. PĤsobení sil se uvažuje v obou smČrech v místČ dotyku kola jeĜábu a kolejnice. Bt ,n

0,05 Vcn

kde Vcn ... zatížení kol jeĜábu od hmotnosti koþky s bĜemenem v krajní poloze, uvažované charakteristickými hodnotami (Obr. 3.5).

Obr. 3.5: Urþení Vcn

P 13,47 200,0 213,47 kN Vcn

213,47 ( 22,8 0,958 ) 22,8

Bt,n

0 ,05 204 ,50 10 ,23 kN

ȖF

1,1 (dle [1]. þl.115b)

Bt

10 ,23 1,1 11,25 kN

204,50 kN

- 19 (64)


3.3.5

Síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu na jeĜábové dráze

Jedná se o síly, vznikající pojezdem jeĜábu na dráze, pĤsobí v místČ dotyku kol. U jeĜábĤ s oboustrannými nákolky na kolech a motorickým pohonem platí: H tp

r O 6Vn

kde O … souþinitel dle Obr. 3.6, urþený v závislosti na rozchodu kol s a rozvoru kol a jeĜábu. s 22800 7,24 a 3150 O 0,131 6Vn ... souþet svislých maximálních zatížení všech kol na jedné vČtvi jeĜábové dráhy, uvažované charakteristickými hodnotami O

Obr. 3.6: Souþinitel Ȝ H tp,n

JF H tp

r0 ,131 ( 144 ,07 142 ,99 ) 37 ,60 kN 1,1 (dle [1], þl.115b) 37 ,60 1,1 41,37 kN

Poznámka: Síla H tp pĤsobí v místČ dotyku kol, a to na obou vČtvích jeĜábové dráhy. Na každé vČtvi pouze u jednoho kola.

Obr. 3.7: Rekapitulace a smysl všech zatížení, vyvozovaných jeĜáby

- 20 (64) -


3.3.6

Síla od nárazu jeĜábu na koncové nárazníky dráhy

Tato síla vzniká pĜi nárazu jeĜábového mostu na koncové nárazníky dráhy. Síla Hj se stanoví na základČ tČchto podmínek: x

JeĜáb se pohybuje rychlostí rovnající se 50% jmenovité rychlosti.

x

Je zavČšeno bĜemeno, rovnající se 80% jmenovitého bĜemena.

x

Vodorovný úþinek volnČ zavČšeného bĜemena se neuvažuje.

Sílu Hj lze získat z technických podkladĤ daného jeĜábu (napĜ. u typizovaných, dĜíve navrhovaných jeĜábĤ podle ýSN 27 0005) nebo mĤžeme pro její výpoþet aplikovat nČkteré z dostupných postupĤ, napĜ. následující vztahy: H j ,n

m vh2 0,1 'l

kde m … pĜepoþtená hmotnost jeĜábu v t m

m1 sx m2 k h m( v ) 2 s

m1 … hmotnost jeĜábového mostu m2 … hmotnost koþky m(v) … nosnost jeĜábu x … nejmenší vodorovná vzdálenost závČsného lana koþky s bĜemenem od osy kolejnice jeĜábové dráhy s … rozchod kol jeĜábu kh … souþinitel kh

0 pĜi volném zavČšení bĜemene

kh

1 pĜi tuhém zavČšení bĜemene

vh … rychlost pojezdu jeĜábu v okamžiku nárazu

Dl … nejvČtší možné stlaþení pružiny nárazníku. Sílu od nárazu jeĜábového mostu na koncové nárazníky dráhy Hj pĜevezmeme z technických podkladĤ jeĜábu: H j,n ȖF Hj

3.4

24 ,60 kN 1,4 24 ,6 1,4 34 ,44 kN

Rekapitulace zatížení

Veškerá zatížení, pĤsobící na konstrukci jeĜábové dráhy (tzn. vlastní tíha všech þástí konstrukce jeĜábové dráhy, nahodilé užitné z pochĤzné lávky, nahodilá zatížení od pojíždČných jeĜábĤ na dráze) pĜehlednČ sestavíme do následující tabulky:

- 21 (64)

stálé


charakteristická hodnota

JF

g1

0,19 kNm-1

1,1

0,21 kNm-1

hlavní nosník jeĜábové dráhy

g2

1,13 kNm-1

1,1

1,24 kNm-1

vodorovný nosník, lávka

g3

1,00 kNm-1

1,1

1,10 kNm-1

celkem

g

2,32 kNm-1

užitné na lávce

q

0,75 kNm-1

Druh zatížení

oznaþení

kolejnice jeĜábové dráhy

2,55 kNm-1 1,4

1,05 kNm-1

V1, max

144,07 kN

1,2

172,88 kN

V2, max

142,99 kN

1,2

171,59 kN

podélná brzdná síla

B

14,41 kN

1,1

15,85 kN

pĜíþná brzdná síla

Bt

10,23 kN

1,1

11,25 kN

síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrnostní pĜi pojezdu jeĜábové dráhy

Htp

37,60 kN

1,1

41,37 kN

síla od nárazu na koncové nárazníky

Hj

24,60 kN

1,4

34,44 kN

svislé zatížení od kol jeĜábu

nahodilé

návrhová hodnota

Tab. 3.1: Rekapitulace zatížení, pĤsobících na jeĜábovou dráhu

- 22 (64) -

Hlavní (svislý) nosník jeĜábové dráhy

4


4.1

PĜedpoklady posouzení

Hlavní svislý nosník (dále jen „hlavní nosník“) ze statického hlediska pĤsobí jako prostý nosník o rozpČtí l 6 ,0m . Podpory nosníku tvoĜí hlavní ložiska na podporách ocelových sloupĤ budovy. Nosník je navržen jako svaĜovaný, plnostČnný, konstantního prĤĜezu po celé délce. Hlavní nosník jeĜábové dráhy zabezpeþí pouze pĜenos svislého zatížení. PĜenesení vodorovného pĜíþného zatížení zajistí (pĜíhradový) vodorovný výztužný nosník jeĜábové dráhy. Vodorovné podélné síly pĜevezmou brzdná ztužidla. Poznámka: Horní pás hlavního nosníku jeĜábové dráhy (a þást jeho stČny) je souþasnČ pásovým prutem vodorovného výztužného nosníku. Hlavní nosník jeĜábové dráhy navrhneme jako jednoose symetrický prĤĜez I - horní pas má z výše uvedených dĤvodĤ vČtší plochu (resp. tloušĢku), než pás dolní.

4.2

Výpoþet vnitĜních sil

Pro posouzení nosníku jako celku i posouzení dílþích detailĤ je nutné stanovit textrémní namáhání nosníku. Nejprve oddČlenČ analyzujeme úþinky jednotlivých zatížení, pĤsobících na nosník (viz kapitola 3), následnČ provedeme jejich „souþet“ (superpozici) dle pravidel uvedených v [1]. Poznámka: VnitĜní sily jsou v dalším textu doplĖkovČ znaþeny indexem podle daného zatížení (napĜ. Mg,y = ohybový moment ve svislé rovinČ od stálého zatížení). Reakce jsou dále oznaþovány jako A (= reakce v levé podpoĜe), resp. B (= reakce v pravé podpoĜe), spolu s pĜíslušným indexem (viz výše).

4.2.1

Svislé zatížení od kol jeĜábĤ

Svislé zatížení od kol jeĜábĤ V je rozhodujícím zatížením pro celý nosník jeĜábové dráhy, neboĢ vyvolává (ze všech zatížení) nejvyšší namáhání nosníku. Vyvozuje ohybový moment a posouvající sílu ve svislé rovinČ. Místa na nosníku (resp. Ĝezy) s extrémy tČchto sil budou nejvíce namáhanými místy nosníku – úþinky všech ostatních zatížení budeme uvažovat v tČchto Ĝezech. ZatČžovací schéma od sil V1 a V2 je patrné z Obr. 4.1.

Obr. 4.1: ZatČžovací schéma nosníku od svislého zatížení kol jeĜábĤ

- 23 (64) -


V1 V1,max 172,88 kN V2 V2 ,max 171,59 kN 4.2.1.1

Extrémní ohybový moment My

Pro urþení extrémního ohybového momentu na jeĜábovém nosníku od soustavy pohyblivého zatížení použijeme Winklerova kritéria. Postup: x

Výslednice soustavy svislých bĜemen: R

x

2 ( 172 ,88 171,59 ) 688 ,94 kN

PĤsobištČ výslednice soustavy

a

171,59 ( 3,15 6,942 ) 172,88 3,792 688,94

x

Aritmetické stĜední bĜemeno:

x

P < >0,5 R

3,472 m

V našem pĜípadČ se jedná o jedno ze dvou stĜedních bĜemen. x

Postavení soustavy, vyvozující extrémní ohybový moment: stĜed nosníku pĤlí vzdálenost mezi výslednicí R a aritmeticky stĜedním bĜemenem.

Poznámka: pĜi tomto postavení se obČ krajní bĜemena dostanou mimo posuzované pole nosníku (tzn. krajní kola jeĜábĤ vyjedou mimo analyzovaný nosník). Je tudíž nezbytné celý výše uvedený postup opakovat, tentokrát pouze s tČmi koly, jež zĤstávají na analyzovaném nosníku (tj. se 2 stĜedními bĜemeny): x

Výslednice soustavy: R 172 ,88 171,59 344 ,47 kN

x

PĤsobištČ výslednice soustavy:

a x

172,88 0,642 344,47

0,322 m

Aritmetické stĜední bĜemeno: V1 172 ,88 kN !

R 2

344 ,47 172 ,24 kN 2

x

Extrémní hodnota ohybového momentu bude vyvozována pĜi výše popsaném postavení soustavy pod aritmeticky stĜedním bĜemenem.

x

Reakce: Av Bv

172 ,88 2 ,84 171,59 3,482 181,41 kN 6 171,59 2 ,518 172 ,88 3,16 163,06 kN 6

x Ohybový moment: M V,y

163,06 2 ,84

463,09 kNm

- 24 (64) -


Poznámka: Postavení soustavy bĜemen, pĜi kterém je vyvozován extrémní ohybový moment, budeme nadále oznaþovat jako postavení „Mmax“.

Obr. 4.2: Postavení soustavy„Mmax“, vyvozující extrémní hodnotu ohybového momentu My 4.2.1.2

Extrémní posouvající síla Vz

Extrémní posouvající sílu na nosníku (tzn. reakci) od pohyblivé soustavy bĜemen urþíme na základČ vyhodnocení rĤzných postavení (Obr. 4.3). Rozhodující postavení soustavy, pĜi kterém bude vyvozena extrémní reakce, budeme nadále oznaþovat jako postavení „Amax“. a)

b)

c)

d)

Obr. 4.3: Postavení soustavy, vyvozující extrémní svislou posouvající sílu Vypoþtené hodnoty reakcí od jednotlivých, výše zobrazených postavení jeĜábĤ:

- 25 (64)


Postavení a) AV Postavení b) AV Postavení c) BV Postavení d) BV

4.2.2

172,88 ( 2,208 6 ) 171,59 2,85 318,01 kN 6 171,59 ( 2,208 6 ) 172,88 5,358 389,12 kN 6 171,59 ( 2,208 6 ) 172,88 2,85 316,85 kN 6 172,88 ( 2,208 6 ) 171,59 5,358 389,73 kN ... extrémní pos. síla Vz 6

Stálé zatížení

Stálé zatížení vyvozuje ohybový moment a posouvající sílu ve svislé rovinČ. Tyto vnitĜní síly budeme analyzovat v „rozhodujících“ místech (Ĝezech) na nosníku dle svislého zatížení od kol jeĜábu (tzn. v místČ aritmeticky stĜedního bĜemene od svislého zatížení V a v pravé podpoĜe). Posouvající síla: Bg

2 ,55 6 2

Ohybový moment: M g,y

4.2.3

7 ,65 kN

7 ,65 3,16

2 ,55 3,16 2 2

11,44 kNm

Užitné zatížení na lávce

Užitné zatížení na lávce má stejný tvar, jako zatížení stálé. Pro urþení extrémních vnitĜních sil platí stejná pravidla jako pro zatížení stálé. Posouvající síla: Bq

1,05 6 2

Ohybový moment: M q , y

4.2.4

3,15 kN

3,15 3,16

1,05 3,16 2 2

4 ,71 kNm

Podélná brzdná síla

Podélné brzdné síly pĤsobí ve smČru podélné osy nosníku v místČ kontaktĤ kol jeĜábu s kolejnicí. PĜenášejí se hlavním nosníkem jeĜábové dráhy do brzdných ztužidel. Jelikož je hlavní nosník uložen v místČ dolního pásu, podélné brzdné síly pĤsobí excentricky a vyvozují (kromČ normálové síly) taktéž pĜídavný ohybový moment ve svislé rovinČ. Normálová síla: N B

2 15,85 31,70 kN

Ohybový moment: x

Excentricita: je vzdálenost mezi pĤsobícím zatížením (tj. horní úrovnČ kolejnice) a uložením nosníku (resp. ložiska s rektifikací) na sloup. PĜibližnČ budeme uvažovat: e 600 40 640 mm

x

Reakce: BB

31,7 0 ,64 6

3,38 kN

- 26 (64) -


x

Ohybový moment: M B,y

31,70 0 ,64 3,16 10 ,69 kNm 6

Obr. 4.4: Vliv podélné brzdné síly B

4.2.5

Vodorovné pĜíþné síly

Jak již bylo uvedeno v kapitole 4.1 PĜedpoklady výpoþtu, veškeré vodorovné pĜíþné zatížení se pĜenáší vodorovným výztužným nosníkem. Tento nosník navrhneme jako pĜíhradový. Jeho teoretická výška vyplývá z celkového prostorového uspoĜádání objektu. V našem pĜípadČ þiní 600mm. Vodorovný výztužný nosník sestává z pásových a výplĖových prvkĤ. Jeden pásový prut je osazen mezi hlavními sloupy objektu, druhý je tvoĜen horním pásem hlavního nosníku jeĜábové dráhy. UspoĜádání vodorovného výztužného nosníku je patrné z Obr. 4.5.

Obr. 4.5: UspoĜádání vodorovného výztužného nosníku ZatČžovací soustava vodorovného pĜíþného zatížení je tvoĜena vodorovnými pĜíþnými silami, tj. pĜíþnou brzdnou silou Bt a silou od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu Htp, a to od obou jeĜábĤ. Dle [1], þl. 125ab se neuvažují síly Htp u obou jeĜábĤ souþasnČ. Je nezbytné tedy vyhodnotit 3 zatČžovací schémata: x

PĜíþné brzdné síly Bt u obou jeĜábĤ (dále oznaþeno „Bt + Bt“).

x

Síla od pĜíþení H tp u prvního jeĜábu, pĜíþná brzdná síla Bt u druhého jeĜábu (dále oznaþeno „Htp + Bt“).

- 27 (64)


x

PĜíþná brzdná síla Bt u prvního jeĜábu, síla od pĜíþení H tp u jeĜábu druhého (dále oznaþeno „Bt + Htp“).

Pohyblivou soustavu bĜemen budeme uvažovat v poloze, jež vyvozuje extrémní ohybový moment od svislého zatížení kol jeĜábu, tzn. v postavení Mmax. Vodorovná pĜíþná zatížení budou v horním pásu hlavního nosníku jeĜábové dráhy vyvozovat osovou sílu NBt+Htp a dále ohybový moment ve vodorovné rovinČ Mz, Bt+Htp, který vznikne pĜi pĤsobení vodorovné pĜíþné síly mimo styþníky pĜíhradového nosníku. Velikost osové síly v pásovém prutu pĜíhradového vodorovného nosníku NBt+Htp lze urþit více zpĤsoby – napĜ. pomocí pĜíþinkové þáry nebo z momentu k pĜidruženému momentovému stĜedu (který podČlíme teoretickou výškou nosníku), pĜípadnČ lze tyto síly stanovit Ĝešením nČkterým z celé Ĝady programových systémĤ. V dalším textu bude aplikován výpoþet osové síly v pásu s využitím momentu k pĜidruženému momentovému stĜedu „c“. Bt

Bt

c

Htp

Bt

c

Bt

Htp

c

Obr. 4.6: Urþení osové síly v pásu nosníku od vodorovného pĜíþného zatížení 4.2.5.1

Zatížení Bt+Bt

x

Zatížení: Bt

x

Reakce: A

x

Moment k pĜidruženému momentovému stĜedu (c): M c 11,85 3 11,25 0 ,482 30 ,13 kNm

11,25 kN 11,25 ( 2 ,84 3,482 ) 11,85 kN 6

- 28 (64) -


x

30,13 50,22 kN 0 ,6

Osová síla v pásu: N Bt Htp Zatížení Htp+Bt

4.2.5.2 x

Zatížení: H tp

x

Osová síla v pásu (obdobnČ jako 4.2.5.1): N Bt Htp

41,37 kN ; Bt

11,25 kN 113,42 kN

Zatížení Bt + Htp

4.2.5.3 x

Zatížení: Bt

x

Osová síla v pásu (obdobnČ jako 4.2.5.1): N Bt Htp 121,52 kN ... extrémní hodnota osové síly od pĜíþných sil

x

Ohybový moment ve vodorovné rovinČ: pás pokládáme za spojitý nosník na pružných podporách (= styþníky vodorovného nosníku). Zatížení (v tomto pĜípadČ síla Htp) pĤsobí uprostĜed mezi styþníky.

11,25 kN ; H tp

41,37 kN

PĜibližnČ platí: M z,Bt Htp | 0 ,8

4.2.6

H tp l1

0 ,8

4

41,37 1,0 4

8,27 kNm

Rekapitulace vnitĜních sil

zatížení

My [kNm] Mz [kNm]

N [kN]

Vz [kN]

stálé

11,44

0

0

7,65

užitné na lávce

4,71

0

0

3,15

postavení Mmax

463,09

0

0

181,41

postavení Amax

0

0

0

389,73

10,69

0

31,7

3,38

0

8,27

121,52

0

svislé zatížení od kol jeĜábu podélná brzdná síla vodorovné pĜíþné síly

4.2.7

Kombinace úþinkĤ vnitĜních sil

Pro posouzení nosníku jako celku i jeho dílþích þástí je tĜeba uvážit vzájemná pĤsobení jednotlivých zatížení tak, aby bylo dosaženo nejnepĜíznivČjších úþinkĤ na nosník od obou jeĜábĤ. Kombinace K1: stálé zatížení; užitné na lávce; svislé zatížení od kol jeĜábĤ; podélné brzdné síly Kombinace K2: stálé zatížení; užitné na lávce; svislé zatížení od kol jeĜábĤ; vodorovné pĜíþné síly kombinace

My [kNm] Mz [kNm]

N [kN]

Vz [kN]

K1

489,93

0

31,70

403,91

K2

479,24

8,27

121,52

400,53

- 29 (64)


4.3

Návrh prĤĜezu, prĤĜezové charakteristiky

Je navržen jednoose symetrický svaĜovaný prĤĜez I (viz Obr 4.7).

4.3.1

PrĤĜezové charakteristiky A 14430 mm 2 Iy

933,05 10 6 mm 4

Iz

39 ,95 10 6 mm 4

W y, horní okraj

3,33 10 6 mm 3

W y, dolní okraj

2,92 10 6 mm 3

W y, horní okraj stČny

3,66 10 6 mm 3

W y, dolní okraj stČny

3,11 10 6 mm 3

Wz

0,36 10 6 mm 3

Obr. 4.7: Navržený prĤĜez nosníku

4.3.2 x

Urþení tĜídy prĤĜezu horní pás: 220 110 mm 2 25 mm

c tf c tf x

110 25

4 ,4 9 İ

9 1 ... I.tĜída

stojina:

ı horní

489,93 10 6 31,70 103 3,66 10 6 14,43 103

489,93 10 6 31,70 103 ı dolní 3,11 10 6 14 ,43 103 155,34 0,533 t 0,5 D 136,06 155,34 d | 555 m tw 8 m d tw

555 8

136,06 MPa (tlak) 155,34 MPa (tah)

69,38 d 456 H /(13 D 1)

76,91 ... tĜída 2

- 30 (64) -

456 1 /(13 0,533 1)


4.4

Posouzení nosníku

V této kapitole bude provedeno posouzení hlavního nosníku jeĜábové dráhy jako celku i posouzení jeho dílþích þástí v souladu s ýSN 731401 Navrhování ocelových konstrukcí (1998) [2].

4.4.1

Dostateþné podepĜení tlaþeného pásu stojinou

Stojina nosníku musí zabezpeþit dostateþné podepĜení tlaþeným pásnicím, aby nedošlo ke vtlaþení pásnice do prĤĜezu. d E dk tw fy k

0,3 (... pásnice tĜídy 1 - viz 4.3.1)

555 8

4.4.2

Aw A fc

69 ,39 d 0 ,3

2,1 10 5 235

555 8 220 25

240 ,87 ... vyhoví

Namáhání smykem

4.4.2.1

Postavení Amax:

Pro posouzení nosníku pĜi namáhání smykem je rozhodující postavení Amax, pĜi kterém pĤsobí extrémní posouvací síla. Návrhová smyková síla: V z,Sd d tw

555 8

x

štíhlost: E w

x

stranový pomČr: D

x

mezní štíhlost stojiny:

E1,V

a d

403,91 kN 69,38 1000 1,80 555

0,3 · 235 § 90 ¨ 0,7 2 ¸ fy D ¹ ©

§ 0,3 · ¸ 71,33 90 ¨¨ 0,7 1,80 2 ¸¹ ©

Obr. 4.8: Pole stojiny nosníku, vymezené pĜíþnými výztuhami x

podmínka posouzení:

Ew x

69,38 E1,V

71,33 ... kompaktní stojina

únosnost stojiny:

- 31 (64)


Aw

V pl,Rd

fy

/Ȗ M 0

3 403,91 kN ... vyhoví

4.4.2.2

235 / 1,15 523,83 kN !V z,Sd 3

Postavení Mmax:

Vz ,Sd

172,88 kN

Vz ,Sd

172,88 523,83

V pl , Rd

4.4.3

555 8

0,33 0,50 ... vliv smyku na únosnost se zanedbává

Namáhání ohybem a osovou silou

Pro posouzení nosníku na namáhání ohybem a osovou silou je rozhodující postavení Mmax, kdy vznikají od daných zatížení extrémní ohybové momenty a normálové síly. Vliv smyku na ohybovou únosnost se zanedbává (viz výše). 4.4.3.1

Horní pásnice

PĜi posouzení nosníku na úþinky kombinovaného namáhání (N, My, Mz) je tĜeba zohlednit vliv možné ztráty stability nosníku pĜi pĤsobení normálové tlakové síly (vzpČr) a ohybového momentu (klopení). Ztráta stability klopením: x

polomČr setrvaþnosti konvenþního tlaþeného pásu (= pásnice nosníku a pĜilehlá þást stojiny, zahrnující 1/6 její plochy):

bw I z1 A1

555 92,50 mm 6 1 1 25 2203 92,50 83 22,19 10 6 mm 4 12 12 220 25 92,50 8 6240 mm 2 22,19 10 6 59,63 mm 6240

i z1 x

zabezpeþení pásu nosníku proti vyboþení:

Lz1 1000 mm (= vzdálenost styþníkĤ vodorovného výztužného nosníku) x

40 i z1

40 59,63 2385,30 mm ! Lz

1000 mm ... klopení nenastává F LT 1,0

Ztráta stability vzpČrným vyboþením: x

Lz 1000 mm (= vzdálenost styþníkĤ vodorovného výztužného nosníku)

x

Ly

6000 mm (= vzdálenost podpor nosníku)

x

Oz

Lz

A 14430 1000 Iz 39,95 10 6

- 32 (64) -

19,01 20


x

Oz

Oz O1

x

Oy

Ly

A Iy

x

Oy

Oy O1

23,60 93,9

19,01 0,20 o F z 93,9 6000

1,0

14430 933,05 10 6

0,25 o F y

23,60

0,989

Kombinované namáhání – kombinace K1: Návrhové hodnoty vnitĜních sil: N Sd

31,70 kN

M y,Sd

489 ,93 kNm

M z,Sd

0

k y M y,Sd k z M z ,Sd N Sd d1 F min A f y /Ȗ M 1 W y f y /Ȗ M 1 Wz f y / J M 1 kde:

ky

ky kz

1

P y N sd N y A fy Py

O y 2E My 4 d 0,9

Py

0,25 2 1,4 4

0,30 31,70 10 3 0,989 14430 235 P N sd 1 z d 1,5 Nz A fy 1

Pz Pz kz

d 1,5

0,30

1,003

O z 2E Mz 4 d 0,9 0,20 2 1,4 4

0,24 31,70 10 3 1 1,0 14430 235

0,24 d 0,9

1,002

31,70 10 3 1,003 489,93 10 6 0 0,730 d 1,0 ... vyhoví 0,989 14430 235 / 1,15 3,33 10 6 235 / 1,15 Kombinované namáhání – kombinace K2: Návrhové hodnoty vnitĜních sil:

N Sd

121,52 kN

M y,Sd

479,24 kN

M z,Sd

8,27 kNm

- 33 (64)


ky

1

0 ,30 121,52 10 3 0 ,989 14430 235

1,011

kz

1

0 ,24 121,52 10 3 1,0 14430 235

1,009

121,52 10 3 1,011 479 ,24 10 6 1,009 8,27 10 6 0 ,989 14430 235 / 1,15 3,33 10 6 235 / 1,15 0,36 10 6 235 / 1,15 0,867 d 1,0 ... vyhoví 4.4.3.2

Dolní pásnice

Dolní pásnice není vystavena pĤsobení ohybového momentu ve vodorovné rovinČ, neboĢ dolní pás není souþástí vodorovného výztužného nosníku. Vyhodnocujeme tudíž pouze úþinky od kombinace K1. Jelikož je dolní pásnice tažená, neuvažujeme ztrátu stability nosníku jako celku (tzn. vzpČr a klopení). Návrhové hodnoty vnitĜních sil, posouzení:

N Sd

31,70 kN

M y,Sd § N Sd ¨¨ © N Rd N Rd

489 ,93 kNm · ¸¸ ¹

k yz

14430 235 / 1,15

Wy f y / J M 0

2948,7 kN

2,92 106 235 / 1,15

596,70 kNm

1,0

31,70 489,93 2948,7 596,70

4.4.4

d 1,0

M cy , Rd

A fy /J M 0

M cy , Rd k yz

M y , Sd

0,83 d 1,0 ... vyhoví

PĜíþné namáhání mimo výztuhy

Hlavní nosník JD je pojíždČn jeĜáby, tudíž nelze zabránit, aby svislé zatížení nepĤsobilo mimo pĜíþné výztuhy. 4.4.4.1

Lokální únosnost stojiny v tlaku

PĜedpoklady posouzení: JeĜábová kolejnice je navržena obdélníkového prĤĜezu 60x40mm a je pĜipojena k hornímu pásu nosníku pomocí pĜerušovaných svarĤ. PĜi výpoþtu budeme pĜedpokládat, že bČhem provozu dojde k opotĜebení kolejnice cca 10%, tzn. zavedeme rozmČr kolejnice 60x36mm. Posouzení: FSd d R y , Rd kde FSd ... návrhové pĜíþné zatížení (= V1,max = 172,88 kN) Ry,Rd ... návrhová lokální únosnost stojiny v tlaku R y , Rd

s y tw f y / J M 0

- 34 (64) -


Obr. 4.9: Horní pás jeĜábového nosníku s kolejnicí 2

§ V f , Ed J M 0 · ¸ k R 3 I f R / tw 1 ¨ ¨ ¸ f y © ¹ 3,25 (kolejnice je uložená pĜímo na pásnici)

sy kR

I f R ... moment setrvaþnosti prĤĜezu horního pásu nosníku a pĜivaĜené jeĜábové kolejnice A

220 25 60 36

7660mm 2

220 25 12,5 60 3618 25 7660

zcg

21,10 | 21 mm

1 1 220 253 60 363 220 25 8,5 2 12 12 3 6 60 36 22 1,96 10 mm 4 I f R

Iy

V f , Ed ... normálové napČtí v tČžisti pásnice : 933,05 10 6 267,5

Wy

3,49 10 6 mm 4

o pro kombinaci K1:

V f , Ed ,1

M y ,Sd Wy

N Sd A

489,93 10 6 31,70 10 3 14430 3,49 10 6

142,58 MPa

o pro kombinaci K2:

V f , Ed ,2

479,24 10 6 121,52 103 8,27 10 6 14430 3,49 10 6 0,36 10 6

168,71 MPa

2

sy

R y , Rd 4.4.4.2

1,96 10 6 § 168,71 1,15 · 114,75 mm 1 ¨ ¸ 8 235 ¹ © 114,75 8 235 / 1,15 187,59 kN ! FSd 172,88 kN ... vyhoví

3,25 3

Lokální únosnost pĜi borcení stojiny

Posouzení:

FSd d Rs , Rd kde RS,Rd ... návrhová únosnost stojiny pĜi lokálním borcení prutu

- 35 (64)


0 ,132 º ª § If · f § · s y 2 s » /J ¸ Rs,Rd «10 f y t w ¨¨1 0 ,004 ¸¸ ¨ 4 ¨ ¸ « » M1 t 235 t w ¹ © w © ¹ ¬ ¼ s s 2 hk 2 36 72 mm (hk ... výška kolejnice)

If

1 220 253 12

286 ,46 10 3 mm 4

0,132 º ª 72 · § 286,46 10 3 · 2 § » / 1,15 ¸ Rs , Rd «10 235 8 ¨1 0,004 ¸ ¨¨ ¸ 8 ¹ © « » 84 © ¹ ¬ ¼ 272,97 kN ! FSd 172,88 kN ... vyhoví

172,88 kN d Rs , Rd

FSd

§ V J · 1 ¨ w M 0 ¸ ¨ f y ¸¹ ©

2

§ 133,86 1,15 · 272,97 1 ¨ ¸ 235 © ¹

2

206,25 kN ... vyhoví kde:

Vw 4.4.4.3

489,93 10 6 3,66 10 6

M y ,Sd Wy

133,86 MPa

Lokální stabilita stojiny

Posouzení: FSd d Rb, Rd kde Rb, Rd ... stabilitní únosnost stojiny. Jedná se o vzpČrnou únosnost " fiktivního prutu" - þásti stojiny šíĜky beff . VzpČrná délka Lcr þiní cca 75% výšky stojiny. Ss

b eff

Obr. 4.10: ŠíĜka „fiktivního“ prutu beff x

efektivní šíĜka: beff

x

h 2 ss

2

600 2 72 2

604,30 mm

prĤĜezové charakteristiky fiktivního prutu: A 604,30 8 Iy

4834 mm 2

1 604,30 83 12

25,78 10 3 mm 4

- 36 (64) -


x

štíhlost fiktivního prutu: 0,75 d

Lcr

x

0,75 555 416,25 mm

A Iy

O

Lcr

O

O EA O1

416,25

4834 25,78 10 3

180,25

180,25 1 1,92 o F 93,9

0,21

únosnost fiktivního prutu:

F E A A f y /J M1

N b , Rd

207 ,44 kN ! FSd 4.4.4.4

0,21 1 4834 235 / 1,15

172,88 kN ... vyhoví

Rovinné namáhání ve stojinČ nosníku

Postavení Mmax: Návrhové hodnoty vnitĜních sil:

VSd

172,88 kN

V pl , Rd

523,83 kN (viz 4.4.3)

VSd V pl , Rd

172,88 523,83

0,33 ! 0,30

2

2

§ V x , Ed J M 0 · § V z , Ed J M 0 · § V x, Ed J M 0 ·§ V z , Ed J M 0 · ¸ ¸¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¸ ¨ f f f f y y y y ¹ ¹© ¹ © ¹ © © 2

§W J · 1,1 ¨ Ed M 0 ¸ d 1,1 ¨ fy / 3 ¸ © ¹

kde V x , Ed ... návrhové podélné normálové napČtí v posuzovaném bodČ.

V x , Ed

M y , Sd Wy

N Sd A

479,24 106 121,52 103 14430 3,66 106

139,36 MPa

V z , Ed ... návrhové pĜíþné normálové napČtí V z , Ed

VSd ss s y t w

172,88 103 72 114,75 8

115,72 MPa

W Ed ... návrhové smykové napČtí W Ed

172,88 103 220 25 267,5 933,05 10 6 8

VSd S y I y tw 2

2

34,10 MPa

§ 139,26 1,15 · § 115,72 1,15 · § 139,26 1,15 ·§ 115,72 1,15 · ¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¸¨ ¸ 235 235 235 235 ¹ © ¹© ¹ © ¹ © § 34,10 1,15 · 1,1 ¨ ¸ © 235 3 ¹

2

0,61 1,1 ... vyhoví

- 37 (64)


Postavení Amax: Návrhové hodnoty vnitĜních sil:

VSd

403,91 kN

V pl , Rd

523,83 kN (viz 4.4.3)

VSd V pl , Rd

403,91 523,83

0,77 ! 0,30 2

2

§ · § V z , Ed J M 0 · ¨ ¸ 1,1 ¨ W Ed J M 0 ¸ d 1,1 ¨ ¸ ¨ fy / 3 ¸ fy © ¹ © ¹

V z , Ed W Ed

VSd ss s y t w

172,88 103 72 114,75 8

115,72 MPa

403,91 103 220 25 267,5 933,05 106 8

VSd S y I y tw

79,61 MPa

2

§ 79,61 1,15 · § 115,72 1,15 · ¸ ¨ ¸ 1,1 ¨ 235 © ¹ © 235 3 ¹

4.4.5

0,82 1,1 ... vyhoví

PĜíþné výztuhy

Stojinu nosníku vyztužujeme pomocí pĜíþných oboustranných výztuh. Z konstrukþních dĤvodĤ jsou pĜíþné výztuhy umístČny v místech styþníkĤ vodorovného výztužného nosníku a v místech podpor. Výztuhy jsou namáhány tlakovými silami (= posouvající síly na jeĜábovém nosníku ve svislém smČru). Návrh a posouzení pĜíþných výztuh provádíme oddČlenČ pro výztuhy vnitĜní a výztuhy podporové. VnitĜní výztuhy

4.4.5.1

Návrh: plochá ocel 2x PL 5x60 mm x

Urþení tĜídy prĤĜezu: c tf

60 12,0 14 ... tĜída 3 5

Obr. 4.11: VnitĜní výztuhy Poznámka: pro posouzení výztuh se do prĤĜezu zapoþítává taktéž spolupĤsobící þásti stojiny 15.tw na obČ strany od výztuh (viz Obr. 4.11). Platí i pro podporové výztuhy. - 38 (64) -


x

Posouzení tuhosti výztuhy: A Is I* țs Ȗs I*

2 120 8 2 60 5 2520 mm 2 1 1 5 128 3 2 120 8 3 884,05 10 3 mm 4 12 12 0,1 d t w N S J S § 1 ¨¨ ... © § 6 ¨ ... ©

· 69 ,38 70 ¸¸ ¹ 1000 · 1,80 ! 1¸ 555 ¹

d tw

555 8

a d

0,1 555 83 1 6 170,50 10 3 mm 4 884 ,05 10 3 mm 4 ! I *

Podmínka : I s

x

170 ,50 10 3 mm 4 ... vyhoví

Posouzení únosnosti výztuhy: Únosnost výztuhy:

0,75d

0,75 555

O

416,25

2520 884,05 10 3

O

O O1

Lcr

N b, Rd

22,22 93,9

416,25 mm 22,22

0,24 o F

F E A A f y / J M1

0,98

0,98 1 2520 235 / 1,15

504,66 kN

PĜíþné výztuhy posuzujeme na zatížení:

o místní pĜíþnou silou v místČ výztuhy FSd: FSd

172,88 kN N b , Rd


o tlakovou silou, vyvolanou pokritickým pĤsobením stojiny NSd: N Sd

VSd Vbm, Rd kde : Vbm, Rd

Vbm, Rd N Sd

V pl , Rd UV ,m

V pl,Rd

523,83 kN (viz 4.4.3)

UV , m

E1,V Ew

71,33 1,03 o UV ,m 69,38

523,88 1 523,88 kN

172,88 523,88 0 ... neprokazujeme

4.4.5.2

Podporové výztuhy

Návrh: plochá ocel 2x PL 8x80 mm x

Urþení tĜídy prĤĜezu c f

80 10 d 10 ... tĜída 2 8

- 39 (64)

1,0


x

Posouzení tuhosti výztuhy

A 168 8 120 8 2304 mm 2

I*

1 1 8 1683 120 83 3166,21 10 3 mm 4 12 12 3 170,50 10 mm 4 (viz 4.4.5.1)

Is

3166,21 10 3 mm 4 ! I * 170,50 10 3 mm 4 ... vyhoví

Is

Obr. 4.12: Podporové výztuhy x

Posouzení únosnosti výztuhy Lcr

O

0,75d 416,25

0,75 555

416,25 mm

2304 3166,21 10 3

11,23 20 o F

1,0

F E A A f y / J M 1 1,0 1 2304 235 / 1,15 470,82 kN

N b, Rd

PĜíþnou podporovou výztuhu posoudíme na zatížení:

o místní pĜíþnou silou v místČ výztuhy FSd: FSd

403,91kN N b , Rd


o tlakovou silou, vyvolanou pokritickým pĤsobením stojiny NSd:

N Sd

VSd Vbm, Rd

403,91 523,88 0 ... neprokazujeme

o ohybového momentu, vyvolaného pokritickým pĤsobením stojiny MSd:

M Sd

AV W W m d

10 1 D 2 D kde W ... prĤmČrné smykové napČtí v koncovém poli stojiny

W Wm Wm

403,91 103 8 555 f y UV , m 3 J m1

90,97 MPa 235 1 3 1,15

117,98 MPa t W

117,98MPa

90,97 MPa ... neprokazujeme

- 40 (64) -


4.4.6

Krþní svary

Krþní svary oznaþujeme svary, které pĜipojují pásnice nosníku ke stojinČ. Je možné je provést jako koutové nebo jako tupé. V našem pĜíkladČ budeme navrhovat oboustranné prĤbČžné (tzn. nepĜerušované) koutové svary. Návrh úþinné výšky svaru: a = 5 mm (dle [2], tab. 10.1) Provedeme posouzení prĤĜezu, ve kterém pĤsobí maximální posouvající síla VSd = 403,91 kN, normálová síla NSd = 121,52 kN a lokální zatížení (od kola jeĜábu) FSd = 172,88kN. x

smyková síla na jednotku délky:

Vz ,Sd S y

VII

Iy

403,91103 220 25 267,7 933,05 10 6

637,37 N mm 1

pĜíslušející podélné smykové napČtí: V II 2 a 1,0

W 1II x

l eff

k R 3 I f R / tw

kR

3,25 (viz 4.4.4.1)

tw

1,96 10 6 mm 4 (viz 4.4.4.1) 8 mm 1,96 10 6 8

l eff

3,25 3

W II2

N Sd 2 a l eff

203,36 mm

31,70 10 3 2 5 203,36

15,59 MPa

osamČlé zatížení od tlaku kola jeĜábu FSd vyvozuje pĜíþné lokální napČtí ıwe,d a smykové lokální napČtí Ĳloc. Fz l eff 2 a

V we ,d kde l eff

V we ,d W loc x

63,74 MPa

normálová síla (= podélné brzdné síly) vyvozuje taktéž podélné smykové napČtí. PĜedpokládáme (na stranu bezpeþnou), že se bude pĜenášet délkou svaru, na níž se rozkládá pĜíþné zatížení od kola jeĜábu leff.

I f R

x

637,37 10 3 2 5 1,0

203,36 mm

172,88 10 3 85,01 MPa 203,36 2 5 0,2 V we ,d 0,2 85,01 17,00 MPa

komponenty srovnávacího napČtí:

o W II

W 1II W II2 W loc

63,74 15,59 17,00

- 41 (64)

96,33 MPa


o VA x

WA

V we,d

85,01

2

60,11 MPa

2

srovnávací napČtí:

V eq

V A 2 3W A 2 3W II 2

60,112 3 60,112 3 96,33 2

205,65 MPa x

4.4.7

posudek:

V eq

205,65 MPa d

VA

60,11 MPa d

fu E w J Mw fu

J Mw

360 1,5

360 0,8 1,5

300 MPa ... vyhoví

240 MPa ... vyhoví

Posouzení na únavu

Konstrukþní prvky, které jsou vystaveny pĤsobení promČnného namáhání, je nezbytné posoudit na tzv. únavovou pevnost. Cílem tohoto posudku je zajistit (s pĜijatelnou pravdČpodobností), že se konstrukce v návrhové dobČ životnosti neporuší nebo nepoškodí v dĤsledku únavy. Rozhodujícími faktory pro urþení únavové pevnosti jsou rozkmit napČtí, poþet cyklĤ, vytížení konstrukce a zejména uspoĜádání detailĤ. 4.4.7.1 x

Vstupní parametry výpoþtu

J Ff … souþinitel únavového zatížení J Ff

x

1,0 je-li zatížení urþeno dle ýSN 730035

J Mf … souþinitel spolehlivosti únavové pevnosti J Mf 1,15 pro konstrukce pozemních staveb pĜi periodicky provádČných prohlídkách a údržbČ, avšak se závažnými dĤsledky únavového lomu

x

M t … redukþní souþinitel únavové pevnosti v dĤsledku tloušĢky materiálu

Mt x

1,0 pro t d 25 mm

M r … redukþní souþinitel pĜi posuzování nesvaĜovaných detailĤ nebo detailĤ žíhaných

M r 1,0 v ostatních pĜípadech x

Druh detailu: dle [2], pĜílohy H, tab. H1 až H5 se urþí kategorie detailu 'V c . Z [2] tab. 8.2 se na základČ kategorie detailu odeþte rozkmit normálového napČtí na mezi únavy pĜi konstantní amplitudČ 'V D a poþtu cyklĤ N D 5 10 6 a prahový rozkmit normálového napČtí 'V L pĜi poþtu cyklĤ N L

108 .

- 42 (64) -


x

Rozkmit napČtí od nahodilého zatížení jeĜáby.

x

Spektrum zatížení: PĜehled úrovní zatížení, jejich þetností, návrhová doba životnosti konstrukce. PĜedpoklady posouzení na únavu Ĝešeného pĜíkladu

4.4.7.2

Dále uvedené pĜedpoklady provozních podmínek dodává objednatel (investor) na základČ uvažované provozní technologie v objektu. x

Uvažovaná životnost konstrukce: 20let

x

PĜedpokládaný poþet pracovních dnĤ za rok: 260 dní

x

PĜedpokládaný poþet pracovních smČn za den: prĤmČrnČ 1,5

x

PĜedpokládané spektrum zatížení za 1 smČnu (souþet zatížení od obou jeĜábĤ): 40t :1x, 30t : 2x, 20t :10x, 10t : 20x, 4t : 40x, 2t : 50x

x

Výsledné spektrum zatížení:

40t : 1 1,5 260 20 7800 cyklĤ 30t : 2 1,5 260 20 20t : 10 1,5 260 20 10t : 20 1,5 260 20 4t : 40 1,5 260 20 2t : 50 1,5 260 20 4.4.7.3

15600 cyklĤ 78000 cyklĤ 156000 cyklĤ 312000 cyklĤ 390000 cyklĤ

Posouzení detailĤ na únavu

Výpoþet na únavu provedeme pro detail: pĜípoj jeĜábové kolejnice k hornímu pasu nosníku pomocí pĜerušovaných koutových svarĤ (Obr. 4.13).

Obr. 4.13: PĜípoj kolejnice k hornímu pásu pĜerušovanými koutovými svary

J Ff

1,0

J Mf

1,15

M t 1,0 M r 1,0 (viz 4.4.7.2) x

Kategorie detailu:

'V c ND

56 MPa (dle [2], pĜíloha H, þíslo detailu 12) 5 10 6

- 43 (64)


x

x

'V D

41 MPa

'V L

23 MPa

Spektrum zatížení Ni (viz 4.4.7.1) 40 t : n1

7800 cyklĤ

30 t : n 2

15600 cyklĤ

20 t : n3

78000 cyklĤ

10 t : n4

156000 cyklĤ

4 t : n5

312000 cyklĤ

2 t : n6

390000 cyklĤ

Rozkmit napČtí 'V i

o Extrémní ohybový moment od svislého zatížení kol jeĜábu: MV ,y

463,09 kNm (pro celkové zatížení 40t od obou jeĜábĤ)

Pro výpoþet MV,y od bĜemen hmotnosti 30t až 2t je nezbytné nejprve stanovit hodnoty svislého zatížení V jako souþet celkové tíhy jeĜábu a tíhy pĜíslušného bĜemene.

o PrĤĜezový modul v místČ posuzovaného detailu, tj. v místČ pĜípoje kolejnice k pásu nosníku: 3,33 10 6 mm 4

W y ,horní

o Rozkmit napČtí:

'V 2

463,09 10 6 139,07 MPa 3,33 10 6 113,62 MPa

'V 3

88,17 MPa

'V 4

62,72 MPa

'V 5

46,45 MPa

'V 6

42,42 MPa

'V 1

x

Urþení poþtu cyklĤ do porušení Ni: Výpoþet bude provádČn pro tzv. kĜivku „a“ s dvojím sklonem a prahovým rozkmitem napČtí pro N 10 8 cyklĤ. Podmínky pro výpoþet únavových kĜivek:

o Pro:

J Ff 'V i t

Ni

'V D M t M r

J Mf

§ 'V D M t M r · ¸ ND ¨ ¨ J J 'V ¸ Mf Ff i © ¹

- 44 (64) -

41 1,0 1,0 1,15 3

35,65 MPa


o Pro: 'V D M t M r

35,65MPa ! J Ft 'V 1 !

J Mf

§ 'V D M t M r · ¸ ND ¨ ¨ J J 'V ¸ Mf Ff i © ¹

Ni

o Pro:

J Ff 'V i d

'V L M t M r

J Mf

23 1 1 20 MPa 1,15

5

'V L M t M r

20 MPa

J Mf

f

Ni

Výpoþet Ni: 3

N1

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 6 ¨ ¸ © 1,15 1,0 139,07 ¹

N2

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 6 ¨ ¸ © 1,15 1,0 113,62 ¹

N3

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 6 ¨ ¸ © 1,15 1,0 88,17 ¹

N4

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 ¨ ¸ © 1,15 1,0 62,72 ¹

N5

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 ¨ ¸ © 1,15 1,0 46,45 ¹

N6

§ 41 1,0 1,0 · 5 10 ¨ ¸ © 1,15 1,0 42,42 ¹

84241,8 cyklĤ 3

154476,9 cyklĤ

3

330571,6 cyklĤ 3

6

918353,5 cyklĤ 3

6

2260845,6 cyklĤ 3

6

2968356,3 cyklĤ

PrĤbČh a tvar výše popsané kĜivky únavové pevnosti je uveden na Obr. 4.14. log

V

R kĜivka únavové pevnosti 1 m

m=3 mez únavy pĜi konstantní amplitudČ

V C V V

D

prahový rozkmit napČtí

m=5

a

L

c 6 2.10 5.10 8 N N D C

b

10 8 N L

Obr. 4.14: KĜivka únavové pevnosti pro normálová napČtí - 45 (64)

log N


x

Velikost dílþího poškození Di:

Di D1 D2 D3 D4 D5 D6 x

ni Ni 7800 0,093 84241,8 15600 0,101 154476,9 78000 0,236 330571,6 156000 0,170 918353,5 312000 0,138 2260845,6 390000 0,131 2968356,5

Posouzení detailu na únavu:

Dd

¦ Di d 1,0

Dd

0,093 0,101 0,236 0,170 0,138 0,131 0,869 1,0 ... vyhoví

Obdobným zpĤsobem se provede posouzení ostatních detailĤ konstrukce jeĜábové dráhy. Zejména se jedná o: x

PĜípoj pĜíþných výztuh k pásĤm

x

PĜípoj styþníkových plechĤ pĜíhradového vodorovného výztužného nosníku k hornímu pásu nosníku

x

Krþní koutové svary nepĜerušované

x

PĜípoj koncových nárazníkĤ k hornímu pasu

4.4.8

Mezní stav použitelnosti

Je tĜeba prokázat, že mezní prĤhyb nosníku jeĜábové dráhy od extrémního zatížení nepĜekroþí limitní hodnotu. PĜi stanovení prĤhybu nosníku jeĜábové dráhy vycházíme z charakteristických, tj. normových (nikoliv návrhových, tj. výpoþtových) hodnot zatížení. Celkový prĤhyb jeĜábového nosníku získáme superpozicí prĤhybĤ od zatížení stálého, užitného na lávce a svislého od kol jeĜábu. Pohyblivou soustavu umístíme na nosníku tak, že její výslednice leží uprostĜed rozpČtí nosníku (Obr. 4.15). PrĤhyb od pohyblivého zatížení stanovíme buć pomocí vhodného programového systému (napĜ. NEXIS) nebo s využitím pĜíþinkové þáry, pĜípadnČ sestavených vzorcĤ.

- 46 (64) -


x

PrĤhyb od stálého zatížení: fg

x

5 2,32 6000 4 384 2,1 10 5 933,05 10 6

0,20 mm

PrĤhyb od užitného zatížení na lávce: fq

x

5 qn L4 384 E I y

5 0,75 6000 4 384 2,1 105 933,05 10 6

0,06 mm

PrĤhyb od svislého pohyblivého zatížení:

V1,n 142,99 kN V2,n 144,07 kN Pro urþení prĤhybu od pohyblivého zatížení využijeme pĜíþinkovou þáru: fV

l3 Iy

¦ P K i

i

Obr. 4.15: Postavení soustavy, vyvozující extrémní prĤhyb nosníku

x1 l x2 l fV

2678 0,446 o K1 9,7522 10 4 6000 2680 0,447 o K 2 9,7584 10 4 6000 63 (144,07 9,7584 10 4 142,99 9,7522 10 4 ) 6,48 mm 6 933,05 10

x

Celkový prĤhyb: f celk

x

Mezní prĤhyb: f lim

x

Posouzení: f celk

f g f q fV

l 600

0,20 0,06 6,48 6,74 mm

6000 10 mm 600

6,74 mm f lim

- 47 (64)

10 mm ... vyhoví


5

Vodorovný výztužný nosník

5.1

VšeobecnČ

Vodorovný výztužný nosník je konstrukþní prvek, jež zajišĢuje (viz kap. 4.1) pĜenos pĜíþných vodorovných sil vyvozených jeĜáby tj. pĜíþné brzdné síly a síly od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu jeĜábĤ. KromČ této základní funkce lze vodorovný výztužný nosník využít taktéž jako podpĤrný prvek pro vynášení pochĤzné obslužné (revizní) lávky. Vodorovný výztužný nosník je uložen horizontálnČ i vertikálnČ v místČ horního pásu hlavního jeĜábového nosníku. Vodorovný výztužný nosník je tvoĜen pásovými pruty a výplní. VnitĜní pásový prut je reprezentován horním pásem hlavního nosníku jeĜábové dráhy, protČjší rovnobČžný (vnČjší) pás je uložen na hlavních sloupech objektu. Podle druhy výplnČ rozlišujeme vodorovný výztužný nosník jako plnostČnný nebo pĜíhradový. U plnostČnné alternativy jsou oba pásové pruty spojeny výstužným ocelovým (nejþastČji žebrovým) plechem, jež souþasnČ zastává funkci podlahy obslužné a revizní lávky. PĜíhradová varianta nosníku má provedenu pĜíhradovou výplĖ, sestávající z diagonál a svislic, jež zároveĖ tvoĜí oporu pro podlahu lávky. Podlaha lávky mĤže být provedena z žebrového plechu nebo lépe z pororoštu. VnČjší pás bývá nejþastČji navrhován z válcového prĤĜezu L, U nebo T (resp. úpalku I). Varianta pásu z dvojice válcovaných profilĤ L, spojených vzájemnČ vložkami, není z všeobecnČ známých problémĤ protikorozní ochrany vhodná. Pásový prut je podporován hlavními sloupy objektu. Jelikož je pás zatížen nejen vodorovnČ pĤsobícím zatížením (tj. ve své rovinČ), ale také pĜíþným zatížením od obslužné lávky, je nezbytné (pro hospodárný návrh) podepĜení tohoto pásu i v poli. Funkci podpor mohou plnit šikmé vzpČry, umístČné ve styþnících. Výhodná je rovnČž varianta se šikmým podpĤrným pĜíhradovým nosníkem, jež zvyšuje celkovou tuhost konstrukce jeĜábové dráhy. VýplĖové pruty (svislice a diagonály) se obvykle navrhují z rovnoramenných válcovaných tyþí L.

5.2

Koncepce návrhu vodorovného výztužného nosníku

Vodorovný výztužný nosník budeme Ĝešit jako pĜíhradový. Teoretická vzdálenost pásĤ vyplývá z celkového prostorového uspoĜádání objektu a þiní 600mm. Nosník je prostČ uložený na obou koncích na hlavní sloupy budovy. Pásový prut je dále ve svislém smČru podporován v poli šikmými vzpČrami ve vzdálenostech po 2,0m. VýplĖové pruty jsou tvoĜeny systémem diagonál a svislic. UspoĜádání vodorovného výztužného nosníku je patrné z Obr. 5.1. Styþníky vodorovného výztužného nosníku u horního pásu hlavního jeĜábového nosníku se obvykle posouvají mimo tČžištní osu pásu na jeho okraj. DĤvody jsou konstrukþní a pĜíznivČ se projevují výrazným zmenšením velikosti styþní-

- 48 (64) -


kových plechĤ. Posun styþníkĤ mimo tČžištní osu s sebou naopak pĜináší vznik pĜídavných ohybových momentĤ v pásu od excentricity pĤsobících sil. Jejich velikost je ovšem nevýznamná a obvykle se zanedbává.

Obr. 5.1. Geometrie vodorovného výztužného nosníku Vodorovný výztužný nosník je tĜeba navrhovat na pĜenos vodorovných zatížení od jeĜábĤ (pĜíþné brzdné síly a síla od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pojezdu jeĜábu), zatížení od lávky (nahodilé i stálé) i zatížení vlastní tíhy lávky.

5.3

Zatížení

Podrobný rozbor zatížení byl proveden v kapitole 3: Zatížení jeĜábové dráhy.

5.3.1 x

Zatížení stálé Vlastní tíha lávky (odhad) g1,n

x

JF

1,1

g1

0,50 1,1 0,55 kNm 1

Vlastní tíha vodorovného nosníku (odhad) g 2,n

5.3.2 x

0,50 kNm 1

JF

1,1

g2

0,50 1,1 0,55 kNm 1

Zatížení nahodilé Užitné na lávce qn

0,75 kNm 1

JF

1,4

q

x

0,50 kNm 1

0,75 1,4 1,05 kNm 1

Vodorovné pĜíþné zatížení od jeĜábĤ (pĜíþné síly Bt a síly od pĜíþení a jiných nerovnomČrností pĜi pojezdu jeĜábu na dráze Htp):

- 49 (64) -


Bt ,n Bt

10,23 kN 11,25 kN

H tp ,n H tp

37,60 kN 41,37 kN

Poznámka: Vodorovné pĜíþné zatížení od jeĜábĤ je nezbytné uvažovat ve všech kombinacích, tzn.: Bt Bt H tp Bt Bt H tp (vysvČtlení viz 4.2.5)

5.4

Výpoþet vnitĜních sil

Výpoþet vnitĜních sil od daných zatížení provedeme oddČlenČ pro jednotlivá zatížení a pro jednotlivé pruty. Výsledné hodnoty urþíme superpozicí dílþích úþinkĤ.

5.4.1

Pásový prut

Vodorovné zatížení (pĜíþné síly od jeĜábĤ) vyvozuje osovou sílu, jež mĤže nabývat kladných i záporných hodnot, neboĢ vodorovné pĜíþné síly od jeĜábĤ mohou pĤsobit v obou smČrech. Pásový prut je souþástí pĜíhradové prutové soustavy vodorovného nosníku. Velikost síly v prutu získáme buć za pomoci pĜíþinkové þáry nebo využitím softwaru pro statické Ĝešení prutových soustav. Ukážeme výpoþet osové síly pomocí pĜíþinkové þáry (viz Obr. 5.2). x

Urþíme výslednici soustav vodorovných sil Hi. Uvažujeme tĜi možné soustavy sil: Bt + Bt , Htp + Bt , Bt + Htp . ZohledĖujeme pouze ty síly, které pĤsobí v analyzovaném poli. H 1 11,25 11,25 22,50 kN H 2 11,25 41,37 52,62 kN H3

x

41,37 11,25 52,62 kN

Soustavu bĜemen (tj. kombinací sil Bt a Htp od obou jeĜábĤ) umístíme tak, aby vyvodila maximální osovou sílu v pásu. Tedy do stĜedu nosníku umístíme „kritické“ bĜemeno. „Kritické“ bĜemeno je to, jehož pĜi0,5l H þtením k bĜemenĤm pĜedcházejícím pĜekroþíme hodnotu H . l 2 Jelikož jsou oba jeĜáby zcela identické, lze konstatovat (s pĜihlédnutím k daným rozmČrĤm), že extrémní hodnotu osové síly získáme od kombinace Bt + Htp (respektive Htp + Bt , která je shodná).

- 50 (64) -


Htp

K

Htp

K

Htp

K

Bt

Pásový prut

K

Bt

K

Svislice

Bt

Bt

Diagonála D1

K K

Htp

K

Bt

Bt

Diagonála D2

K

K

Htp

Bt

Diagonála D3 K

K

Obr. 5.2: Výpoþet vnitĜních sil v prutech pomocí pĜíþinkových þar

- 51 (64)


x

PoĜadnice pĜíþinkové þáry pro stĜední („kritické“) bĜemeno (tj. Htp):

K1 x

1 6,0 4 0,6

2,5

PoĜadnice pĜíþinkové þáry zbývající stĜední bĜemeno (tj. Bt):

K2 x

1 l 4 h

2,5 2,358 1,965 3

Maximální osová síla v pásu (pĤsobící jako tlaková i tahová): N Sd

41,37 2,50 11,25 1,965 125,63 kN

Svislé zatížení (vlastní tíha vodorovného výztužného nosníku + lávky a nahodilé užitné zatížení na lávce) je ve tvaru rovnomČrného liniového spojitého zatížení. Ve svislém smČru pásový prut pĤsobí jako spojitý nosník – funkci krajních podpČr plní uchycení ke sloupĤm budovy, vnitĜní podpory jsou tvoĜeny šikmými vzpČrami. g,q [ kNm -1 ]

Obr. 5.3: Statické schéma vodorovného nosníku, pĜíþný Ĝez Svislé zatížení vyvozuje v pásu ohybový moment. Zatížení:

1 1 ( g1,n g 2,n ) (0,50 0,50) 0,50 kNm 1 2 2 g´ 0,50 1,1 0,55 kNm 1

gn´

1 1 1 qn 0,75 0,375 kNm 2 2 q´ 0,375 1,4 0,525 kNm 1

qn ´

Extrémní ohybový moment pĤsobí nad podporou: M y ,Sd

5.4.2

0,100 ( g´ q´) l 2

0,100 (0,55 0,525) 2,0 2

0,43 kNm 1

Svislice

Svislice jsou souþástí pĜíhradové soustavy vodorovného výztužného nosníku a jsou namáhány osovou silou. Velikost této síly získáme opČt pomocí pĜíþinkové þáry (viz obrázek). Do místa svislice umístíme „kritické“ bĜemeno soustavy (je ovšem tĜeba vyhodnotit všechny kombinace vodorovných pĜíþných sil Bt a Htp, tzn. Bt + Bt , Htp + Bt , Bt + Htp. V dalších výpoþtech je uvedena pouze rozhodující kombinace Htp+ Bt.

- 52 (64) -


41,37 kN ; K1

H tp

1,0

11,25 kN ; K 2

Bt

NV , Sd

0,358

41,37 1,0 11,25 0 ,358

45,70 kN

Vypoþtená osová síla mĤže být tahová i tlaková, neboĢ vodorovná pĜíþná zatížení mohou pĤsobit obČma smČry.

5.4.3

Diagonály

Diagonály jsou prvky vodorovného výztužného nosníku, jež jsou namáhány osovou silou. Její velikost lze získat výpoþtem pomocí pĜíþinkové þáry. Výpoþetní procedura je shodná s postupem, uvedeným v 5.4.2. Schéma pĜíþinkových þar pro diagonální prvky D1, D2 i D3 jsou uvedena na obrázku. V následujících výpoþtech vnitĜních sil je vyhodnocena pouze rozhodující kombinace vodorovných sil, tj. Htp+ Bt.

H tp Bt

41,37 kN 11,25 kN

Výpoþet poĜadnice pĜíþinkové þáry:

0,6 2 1,0 2

d cosD

1 cos D

K0 5.4.3.1 x

0,6 1,166

1,116

0,514 1 1,9455 0,514

Diagonála D1 Výpoþet poĜadnic pĜíþinkové þáry:

5 1,621 6 4,358 1,621 1,413 5 1,208 1,621 0,392 5

K1 1,9455 K2 K3 x

Výpoþet osové síly: N1,Sd

5.4.3.2 x

41,37 1,621 11,25 (1,413 0,392) 87,37 kN

Diagonála D2 Výpoþet poĜadnic pĜíþinkové þáry: 4 1,297 6 3,358 1,297 1,089 4

K1 1,9455 K2

- 53 (64)


K 3 1,297 x

0,208 4

0,067

Výpoþet osové síly: 41,37 1,297 11,25 (1,089 0,067 ) 66,66 kN

N 2,Sd

5.4.3.3 Diagonála D3 x

Výpoþet poĜadnic pĜíþinkové þáry: 3 0,9728 6 2,358 0,9728 0,765 3

K1 1,9455 K2 x

Výpoþet osové síly: 41,37 0,9728 11,25 0,765

N 3,Sd

48,85 kN

5.5

Návrh prĤĜezĤ – mezní stav únosnosti

5.5.1

Pásový prut

Pásový prut navrhneme prĤĜezu tvaru T z úpalku profilu IPE 200 (ocel S235). PrĤĜezové charakteristiky:

z

A 1340 mm 2

y

Iy

0,711 10 6 mm 4

Iz

0,732 10 6 mm 4

Wy

14,2 10 3 mm 3

Urþení tĜídy prĤĜezu: x

horní pás: 100 5,6 47 ,2 mm , t f 8,5 mm 2 47 ,2 c 5,55 10 İ 10 1 - 10 ... 1. tĜída 8,5 tf

c

x

stojina: d

85 8,5

d tw

76,5 5,9

76,5 mm , t w 13,66 15 İ

5,9 mm 15 1 - 15 ... 3. tĜída

Ztráta stability vzpČrným vyboþením: x

Lz

1000 mm (= vzdálenost styþníkĤ vodorovného nosníku)

- 54 (64) -


x

Ly

2000 mm (= vzdálenost šikmých vzpČr nosníku)

x

Oz

Lz

A 1340 1000 Iz 0,732 10 6

42,74

x

Oz

Oz O1

42,74 93,9

0,868

x

Oy

Ly

A Iy

x

Oy

Oy

0,455 o F z

86,96 93,9

O1

1340 0,711 10 6

86,96

0,926 o F y

0,585

2000

Ztráta stability klopením: Iy

0,711 10 6 mm 4 d I z

0,732 10 6 mm 4

... nosník je ohýbán v rovinČ menší tuhosti o F LT

1,0

Návrhové hodnoty vnitĜních sil:

N Sd M y ,Sd

125,63 kN 0,43 kNm

Podmínka posouzení:

k y M y,Sd N Sd d1 F y A f y /Ȗ M 1 W y f y /Ȗ M 1 ky

ky

1

1

P y N sd N y A fy

d 1,5

Py

O y 2E My 4 d 0,9

Py

0,926 2 1,4 4

1,11 125,63 10 3 0,585 1340 235

1,11

1,757 o k y

1,5

125,63 10 3 1,5 0,43 10 6 # 1,0 d 1,0 ... vyhoví 0,585 1340 235 / 1,15 14,2 10 3 235 / 1,15

5.5.2

Svislice

Svislice navrhneme z válcovaných rovnoramenných profilĤ L z oceli S235. Návrhová hodnota osové síly: NV ,Sd

45,40 kN (tah i tlak)

Posouzení provedeme na tlak s uvážením vzpČru. Navržený rozmČr: L40x40x5.

- 55 (64)


x

Výpoþet a ovČĜení únosnosti prvku:

A

379 mm 2

iK

7,81 mm

Lcr

z

600 mm

O

Lcr iK

600 7,81

O

O O1

76,82 93,9

h t

40 5

8 10 H

y

0,82 o F

! NV , Sd

0,65

10 1 10 ... tĜída 1, E A

F EA A fy J M1

N b , Rd

5.5.3

76,82

0,65 1 379 235 1,15

1 50,34 kN !


Diagonály

Diagonály navrhneme z válcovaných rovnoramenných profilĤ L z oceli S235. Posouzení provedeme na tlak s uvážením vzpČru. 5.5.3.1

Diagonála D1

Návrhová hodnota osové síly: N D1,Sd


Navržený rozmČr: L70x70x6 x

Výpoþet a ovČĜení únosnosti prutu:

A 815 mm 2 iK 13,8 mm 600 2 1000 2

Lcr

z

O

Lcr iK

1166 13,8

O

O O1

84,51 93,9

h t

70 6

11,67 15 H

y

N b , Rd

5.5.3.2

84,51 0,90 o F

F EA A fy J M1

! N D1, Sd

1166 mm

0,60

15 1 15 ... tĜída 3, E A 0,60 1 815 235 1,15


Diagonála D2

Návrhová hodnota osové síly: N D 2,Sd


- 56 (64) -

1

99,93 kN !


Navržený rozmČr: L60x60x6 x

Výpoþet a ovČĜení únosnosti prutu:

691 mm 2 11,8 mm

A iK Lcr

z

1166 mm

O

Lcr iK

O

O O1

98,91 1,05 o F 93,9

h t

60 6

10 d 10 H

10 1 10 ... tĜída 1, E A

F EA A fy J M1

0,511 1 691 235 1,15

y

N b, Rd

1166 11,8

! N D 2, Sd 5.5.3.3

98,91 0,511 1 72,16 kN !


Diagonála D3

Návrhová hodnota osové síly: N D 3,Sd

48,85kN (tah i tlak)

Navržený rozmČr: L 60x60x6 x

Výpoþet a ovČĜení únosnosti prutu (viz Diagonála D2): N D 3,Sd

5.6

48,55 kN N b, Rd


Posouzení prĤhybu – mezní stav použitelnosti

Vodorovný výztužný nosník je nezbytné posoudit taktéž z hlediska mezního stavu použitelnosti. Extrémní hodnota prĤhybu ve vodorovném smČru se stanoví z normových (tzn. charakteristických) hodnot vodorovného zatížení, tzn. ze sil Bt,n a Htp,n. PrĤhyb lze stanovit více zpĤsoby, napĜ. na základČ pĜíþinkových þar prĤhybu nebo Ĝešením za pomoci nČkterého z programových systémĤ pro výpoþet prutových soustav. V našem pĜípadČ bylo využito programového systému NEXIS. Zatížení:

Bt,n = 10,23 kN Htp,n= 37,60 kN

Postavení soustavy sil: je shodné s postavením pro výpoþet extrémní síly v pásu vodorovného výztužného nosníku (viz 5.4.1) OvČĜení prĤhybu: f max

4,31 mm f lim

L 1000

6000 1000

6,0 mm ... vyhoví

- 57 (64)


6

Brzdná ztužidla

6.1

Funkce brzdných ztužidel

Brzdné ztužidlo se navrhuje pro pĜenos podélných brzdných sil od jeĜábĤ do základĤ. Jedná se o konstrukþní prvek (þasto pĜíhradový), který je umístČn mezi dvČma sousedními hlavními sloupy budovy ve svislé rovinČ nosníku jeĜábové dráhy. Brzdná ztužidla obvykle umisĢujeme podle délky jeĜábové dráhy do stĜedu délky haly nebo do stĜedu jejího dilataþního úseku. Brzdná ztužidla jeĜábové dráhy mohou být funkþnČ spojena s pĜíþným stČnovým (vČtrovým) ztužidlem budovy. a)

b)

c)

Obr. 6.1: Základní uspoĜádání ztužidel Rozlišujeme 3 základní uspoĜádání ztužidel, zajišĢujících pĜenos vodorovných podélných sil a tuhost objektu v podélném smČru (Obr. 6.1): x

Je provedeno podélné stČnové ztužidlo na celou výšku sloupu, samostatné brzdné ztužidlo není navrženo. Podélné brzdné síly od jeĜábĤ se pĜenášejí prvky vodorovného výztužného nosníku do pĜíþného stČnového ztužidla objektu, tzn. pĜíþné stČnové ztužidlo i vodorovný výztužný nosník jsou dimenzovány taktéž na pĜenesení podélných brzdných sil od jeĜábĤ. Tato varianta uspoĜádání ztužidel se využívá v pĜípadČ jeĜábové dráhy s jeĜáby s malou nosností (viz Obr. 6.1 a).

x

Podélné stČnové ztužidlo je provedeno od horní úrovnČ špiþky sloupu po konzolu sloupu, v místČ dĜíku sloupu je ztužidlo “pĜevedeno“ do roviny nosníku jeĜábové dráhy a zabezpeþuje i pĜenos podélných brzdných sil od jeĜábĤ. Silové úþinky z prvkĤ pĜíþného stČnového ztužidla v místČ špiþky se do spodní þásti ztužidla pĜenesou prvky vodorovného výztužného nosníkem, který je tudíž zesílen (viz Obr. 6.1 b).

x

Podélné stČnové ztužidlo i brzdné ztužidlo jsou dvČ samonosné konstrukce s oddČlenými funkcemi. Je vhodné navrhnout tvarovČ shodná uspoĜádání obou ztužidel a jejich prvky vzájemnČ propojit, þímž dojde ke zkrácení vzpČrných délek (viz Obr. 6.1 c).

- 58 (64) -

Brzdná ztužidla

6.2

UspoĜádání brzdných ztužidel

Brzdná ztužidla mohou mít rĤzná tvarová uspoĜádání, která jsou uvedena na Obr. 6.2. a

b

c

d

e

g

f

Obr. 6.2: UspoĜádání podélných brzdných ztužidel x

Jednoduché kĜížové uspoĜádání - Obr. 6.2.a Ztužidlo lze navrhnout tak, že jeden prut pĜenáší tahovou sílu a druhý je namáhán vzpČrným tlakem. Jinou možností je pĜenesení silových úþinkĤ pouze prutem, který je namáhán na tah, zatímco tlaþený prut vyboþí. Nevýhodou kĜížového uspoĜádání ztužidel je nemožnost pĜíþného provozu v prostoru pole s tímto ztužidlem.

x

PĜíhradový brzdný portál - Obr. 6.2.b, c UvolĖuje prostor v poli pro pĜíþný provoz. Lze zvolit alternativu s pĜenášením silových úþinkĤ pouze taženými prvky (tlaþené vyboþí) nebo pruty pĜíhradové soustavy navrhnout na pĜenášení tahu i vzpČrného tlaku.

x

Samostatný brzdný portál - Obr. 6.2.d Je konstrukce, která s jeĜábovou dráhou nijak nespolupĤsobí ve svislém smČru. Vodorovné úþinky se z dráhy do brzdného portálu pĜenesou pomocí ložiska mezi dvČma zarážkami.

- 59 (64) -


Tato varianta brzdného ztužidla se využívá u jeĜábových drah s velkou nosností jeĜábĤ. x

Podélné brzdné síly od jeĜábĤ lze rovnČž pĜenést pĜímo sloupem objektu. PĜedpokladem je sloup tuhý v podélném smČru (Obr. 6.2.f, g)

6.3

Návrh brzdného ztužidla

Provedeme návrh samostatného brzdného ztužidla, které probíhá ve svislé rovinČ jeĜábového nosníku a je nezávislé na pĜíþném stČnovém ztužidle. Navrhneme ztužidlo v jednoduchém (kĜížovém) uspoĜádání, kdy pĤsobící zatížení je pĜenášeno pouze taženým prutem (tlaþený prut vyboþí). PĤsobící zatížení: síla B = extrémní vodorovná podélná síla (vČtší ze souþtu podélných brzdných sil B od obou jeĜábĤ a souþtu sil od nárazu jeĜábu na koncové nárazníky Hj od obou jeĜábĤ). B 2 H j 2 34,44 68,88 kN B

Obr. 6.3: Geometrické schéma ztužidel, navržený prĤĜez, detail kĜížení prutĤ Návrhová hodnota osové síly v prutu ztužidla: NSd = 63,38 kN (tlaková) Navržený prĤĜez: trubka kruhového prĤĜezu TR ø 152x4,5mm Urþení tĜídy prĤĜezu: d t

152 4,5

33,78 50 İ 2

50 1 50 ... 1. tĜída, E A

1

Posouzení prĤĜezu:

A 2090 mm 2 i 52,2 mm 6000 2 8100 2

Lcr

O

Lcr iK

O

O O1

N b, Rd

10080 52,2 193,10 93,9

10080 mm

193,1 d 200 ... vyhoví 2,056 o F

F EA A fy J M1

0,212

0,212 1 2090 235 1,15

- 60 (64) -

90,54 kN t N Sd


Kolejnice, nárazníky, lávka

7

Kolejnice, nárazníky, lávky

Jak již bylo uvedeno v kapitole 2, konstrukce jeĜábové dráhy je tvoĜena svislým (hlavním) nosníkem s kolejnicí, vodorovným výztužným nosníkem, brzdným ztužidlem a doplĖkovými prvky – nárazníky, obslužnými (revizními) lávkami se zábradlím, výstupy na dráhu, pĜíchytkami kolejnice, trolejovým vedením apod. V pĜedchozích kapitolách bylo pojednáno o hlavním svislém nosníku jeĜábové dráhy (kapitola 4), vodorovném výztužném nosníku (kapitola 5) a brzdných ztužidlech (kapitola 6). S ohledem na možný rozsah tohoto modulu bude o dalších výše uvedených þástech pojednáno pouze velmi struþnČ. PodrobnČjší informace o tČchto konstrukþních prvcích byly uvedeny v modulu UspoĜádání a konstrukþní Ĝešení prĤmyslových budov.

7.1

Kolejnice

Kolejnice jeĜábové dráhy tvoĜí styþný prvek mezi jeĜábem a nosníkem jeĜábové dráhy. Kolejnice jsou bezprostĜednČ namáhané jak tlaky kol, tak i vodorovnými podélnými a pĜíþnými silami. RozmČry kolejnic jeĜábové dráhy se volí podle druhu jeĜábu, pĜiþemž je tĜeba zohlednit maximální kolový tlak, skupinu jeĜábu a jeho pojezdovou rychlost. Výrobce (dodavatel) jeĜábu v technických podkladech k danému jeĜábu obvykle pĜedepisuje rozmČrové požadavky na použitý typ kolejnice – její minimální šíĜku a výšku.

v

v

v

Lze použít jednoduché kolejnice þtvercového, resp. obdélníkového prĤĜezu nebo speciální tvarované kolejnice typu JK a JKL. NejþastČji navrhované typy jeĜábových kolejnic jsou zachyceny na Obr. 7.1.

b

b

b

b

Obr. 7.1: Používané typy kolejnice(zleva obdélníková, JK, 2x JKL) Typ kolejnice je nezbytné volit z hlediska jejího opotĜebení pojezdy jeĜábu a s tím související možností její výmČny. Velmi dĤležitý konstrukþní detail tvoĜí pĜipojení kolejnice k jeĜábovému nosníku, neboĢ je tĜeba spojením bezpeþnČ pĜenést podélné i pĜíþné vodorovné síly. Jestliže prĤĜez kolejnice zahrneme do celkového prĤĜezu jeĜábového nosníku pĜi jeho návrhu, musí pĜipojení kolejnice pĜenést taktéž smykové síly. Kolejnice mohou být provedeny jako: x

Stykované, které jsou tvoĜeny vzájemnČ nespojenými dílci.

x

Bezstykové, které jsou tvoĜeny dílci kolejnic svaĜenými do jednoho celku, odpovídajícímu délce pojezdové dráhy.

- 61 (64) -


7.2

Nárazníky

Nárazníky jsou konstrukþními prvky, které fyzicky zabraĖují jeĜábĤm ve vyjetí z jeĜábové dráhy. Nárazníky se navrhují tak, aby bezpeþnČ zadržely jeĜáb jedoucí 50% jmenovitou pojezdovou rychlostí se zavČšeným bĜemenem, odpovídajícím 80% jmenovité hmotnosti. Nárazníky se pĜipojují k hlavnímu nosníku jeĜábové dráhy nejþastČji pomocí šroubových spojĤ, aby bylo možné poškozený nárazník jednoduše vymČnit. Rozlišujeme nárazníky pevné a pružné: x

Pevný nárazník vykazuje vysokou ohybovou tuhost. PĜi nárazu jeĜábu tak mĤže dojít jak k poškození jeĜábu, tak i vlastní jeĜábové dráhy.

x

Pružný nárazník je tvoĜen vodorovným nosníkem a svislým konzolovitČ vyloženým prvkem s osazeným þelem, do kterého naráží jeĜáb. ýelo nárazníku je tvoĜeno pryžovou podložku s krycí ocelovou deskou. PĜi nárazu jeĜábu dojde k plastickému pĜetvoĜení svislé þásti nárazníku (konzoly), jeĜábový most i konstrukce jeĜábové dráhy zĤstávají nepoškozeny. NČkteré jeĜábové mosty bývají osazeny pružnými nárazníky, tudíž není nutné koncové nárazníky dráhy vybavovat pružnými deskami.

Obr. 7.2. Typizované nárazníky jeĜábových drah: vlevo pevný, vpravo pružný Pro mostové jeĜáby, používané podle ýSN 27 0005 byla vytvoĜena Ĝada typizovaných pevných i pružných nárazníkĤ.

7.3

Lávky

Každý jeĜáb by mČl být pĜístupný (napĜ. pĜi poruše) v kterékoliv poloze na jeĜábové dráze. Z tohoto dĤvodu obvykle navrhujeme po celé délce jeĜábové dráhy alespoĖ u jedné vČtve prĤchozí obslužnou (revizní) lávku, u druhé vČtve revizní lávku v jednom (nejþastČji koncovém) poli dráhy, aby bylo možné provádČt údržbu, opravy a revize jeĜábu. Pokud je obsluha jeĜábu provádČna z Ĝídící kabiny na jeĜábovém mostu, slouží jeĜábové lávky taktéž pro pĜístup obsluhy do kabiny jeĜábu. Lávka se zpravidla umísĢuje na vodorovný výztužný nosník (plnostČnný nebo pĜíhradový), pokud má dostateþnou šíĜku.

- 62 (64) -

ZávČr, studijní prameny

8

ZávČr, studijní prameny

8.1

Shrnutí

Modul, který jste právČ prostudovali, byl zamČĜen konstrukci jeĜábové dráhy v prĤmyslových objektech. Jelikož se jedná o problematiku znaþnČ obsáhlou, která výraznČ pĜesahuje možnosti tohoto modulu, byl kladen dĤraz zejména na statickou stánku návrhu základních nosných prvkĤ konstrukce jeĜábové dráhy, a to svislého (hlavního) nosníku, vodorovného výztužného nosníku a brzdných ztužidel. Prakticky, krok po kroku, jste se seznámili s výpoþtem zatČžovacích úþinkĤ od mostových jeĜábĤ i s následným návrhem a posouzením výše uvedených základních nosných prvkĤ. V kapitole 7 Kolejnice, nárazníky, lávky byl uveden struþný popis ostatních þástí konstrukce jeĜábové dráhy. Komplexní obraz o daném problému, a to pĜedevším konstrukþním provedením detailĤ, lze získat studiem doporuþené literatury.

8.2 Kontrolní otázky 1. Jaké rozeznáváme základní druhy jeĜábĤ v prĤmyslových objektech? 2. Jaké rozlišujeme základní typy nosníkĤ jeĜábové dráhy? 3.

Které jsou základní souþásti konstrukce jeĜábové dráhy?

4. VysvČtlete zatížení, která jsou vyvozována jeĜáby a jak pĤsobí. 5. Která zatížení bychom dále zohledĖovali pĜi návrhu venkovní jeĜábové dráhy? 6. VysvČtlete, odlišnosti návrhu hlavního svislého nosníku jeĜábové dráhy se štíhlou stojinou (tzn. tĜídy 4). 7.

VysvČtlete základní princip posouzení jeĜábové dráhy na únavu.

8. VysvČtlete základní uspoĜádání ztužidel budovy s jeĜábovou dráhou, jejich výhody a nevýhody. 9. VysvČtlete princip a varianty návrhu kĜížového brzdného ztužidla jeĜábové dráhy. 10. Jaká rozlišujeme základní provedení pĜipojení jeĜábových kolejnic k hlavnímu jeĜábovému nosníku?

8.3 Studijní prameny U níže vypsaných technických standardĤ (norem) nejsou podchyceny a vypsány zmČny a doplĖky ani jejich platnost. Tyto informace je nutné vyhledat ve sborníku norem vydaném pro pĜíslušný rok ýeským normalizaþním institutem, Biskupský dvĤr 5, 110 02 Praha 1.

- 63 (64) -


8.3.1

Seznam použité literatury

[1]

ýSN 73 0035 Zatížení stavebních konstrukcí. Praha: ÚNM, 1988

[2]

ýSN 73 1401 Navrhování ocelových konstrukcí. Praha: ýSNI, 1998

[3]

ýSN 73 5130 JeĜábové dráhy. Praha: ýSNI, 1994

[4]

ýSN 27 0140 JeĜáby a zdvihadla, þást 1 až 6. Praha: ýSNI, 1986

[5]

ýSN 27 0103 Navrhování ocelových konstrukcí jeĜábĤ. Praha: Vydavatelství norem, 1989

[6]

ýSN 27 0200 Elektrické mostové jeĜáby nosnosti 5 - 50 t. Praha: ÚNM, 1978

[7]

ABUS JeĜábové systémy, výrobní program. Brno: ITECO s.r.o

[8]

Melcher, J., Straka, B. Kovové konstrukce. Konstrukce prĤmyslových budov. Praha: SNTL. 1985

[9]

Ferjenþík, P., Kalousek, V. Výberový pĜedmČt 2, Vybrané state z kovových konštrukcií II, Žeriavové dráhy. Bratislava: SVŠT, 1986

8.3.2

Seznam doplĖkové studijní literatury

[10]

Melcher, J., Straka, B. Kovové konstrukce. Konstrukce prĤmyslových budov. Praha: SNTL. 1985

[11]

Ferjenþík, P., Schun, J., Melcher, J., VoĜíšek, V., Chladný, E. Navr– hovanie oceĐových konštrukcií. 1. a 2. þasĢ. Bratislava: Alfa, Praha: SNTL. 1986

[12]

Marek, P. a kol. Kovové konstrukce pozemních staveb. Praha: SNTL. Bratislava: Alfa, 1985

- 64 (64) -

STAVEBNÍ KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Recommend Documents