Ветровая и снеговая нагрузки

 

Ветровую нагрузку на кран определяют по ГОСТ 1451—77. Различают ветровую нагрузку на кран в нерабочем и рабочем состояниях. Ветровая нагрузка в нерабочем состоянии должна учитываться при расчете металлических конструкций, механизмов поворота, передвижения, изменения вылета стрелы, осей и валов ходовых колес, противоугонных устройств и собственной устойчивости крана.

За ветровую нагрузку на кран в нерабочем состоянии принимается предельная нагрузка, на которую должны быть рассчитаны элементы крана.

Ветровая нагрузка на кран в рабочем состоянии должна быть учтена при расчете металлических конструкций и механизмов, тор­мозов, при определении мощности двигателей, собственной и грузовой устойчивости.

За ветровую нагрузку на кран в рабочем состоянии принимается предельная ветровая нагрузка, при которой обеспечивается эксплуатация крана с номинальным грузом.

Табл. 1.16. Расчетная площадь груза А _r в зависимости от его номинальной массы Q

Q, т	А r, м2	Q, т	А r, м2	Q, т	А r, м2
0,05	0,56	1,25	3,2	12,5
0,10	0,80	1,60	3,6	16,0
0,20	1,0	2,0	4,0	20,0
0,25	1,4	2,5	5,0	25,0
0,32	1,6	3,2	5,6	32,0
0,40	1,8	4,0	6,3	40,0
0,50	2,0	5,0	7,1	50,0
0,63	2,2	6,3	8,0	63,0
0,80	2,5	8,0	9,0	80,0
1,00	2,8	10,0	10,0	100,0

Ветровая нагрузка на кран определяется как сумма статический и динамических составляющих. Статическая составляющая, соответствующая установившейся скорости ветра, должна быть учтена во всех случаях. Динамическая составляющая, вызываемая пульсацией скорости ветра, учитывается только при расчете на прочность металлических конструкций и при проверке устойчивости кранов против опрокидывания.

Статическая составляющая ветровой нагрузки (Н)

F = pA,

(1.17)

где р — распределенная ветровая нагрузка на единицу расчетной площади элемента конструкции или груза, Па; А — расчетная пло­щадь элемента конструкции или груза, м².

За расчетную площадь конструкции принимают теневую площадь, т.е. площадь проекций всех элементов конструкции на ее наветренную плоскость.

Для предварительных расчетов можно принимать

A = A К k СПЛ,

(1.18)

где A _К — габаритная площадь элемента крана; k _СПЛ— коэффициент сплошности: для решетчатых ферм k _СПЛ» 0,3...0,4; для механизмов — k _СПЛ» 0,8... 1,0.

Расчетную площадь груза определяют по фактическим данным, а при их отсутствии — по табл. 1.16.

Ветровую нагрузку на груз принимают не менее 500 Н.

Распределенная ветровая нагрузка (Па):

p = q k c n,

(1.19)

где q — динамическое давление ветра, Па:

q = 0,5r u 2,

(1.20)

r —плотность воздуха: r = 1,225 кг/м³; u — скорость ветра в направлении, параллельном поверхности земли, на высоте 10 м, м/с; k — коэффициент, учитывающий изменение динамического давления по высоте Н над поверхностью земли: при высоте 10; 20; 40; 60; 100 м k соответственно равен 1; 1,25; 1,55; 1,75; 2,10. Для промежуточных высот значения коэффициента определяются линейной интерполяцией приведенных здесь данных. В пределах отдельных зон конструкции при высоте каждой зоны не более 10 м значение k допускается принимать постоянным. Для тросовых оттяжек и канатов полиспастов значение k допускается принимать постоянным и определять для уровня, соответствующего точке, расположенной на расстоянии 1/3 их длины от верхней точки их крепления к элементу крана. Для груза значение k принимают по максимальной высоте подъема груза; с — коэффициент аэродинамической силы (принимают по ГОСТ 1451—77). Примерные значения коэффициента с приводятся в табл. 1.17. Для груза с = 1,2; n — коэффициент перегрузки. Для нерабочего состояния при расчете конструкции крана; по методу предельных состояний n = 1,1; по методу допускаемых напряжений n = 1. Для рабочего состояния n = 1. При опреде­лении мощности приводных двигателей крановых механизмов n £ 0,7.

 

Табл. 1.17. Примерные значения коэффициента аэродинамической силы*

Элементы крановых конструкций	с
Пространственные фермы	1,8...3,5
Плоские фермы	1,1...1,9
Пролетные балки	0,9...1,85
Балки и стержни сложного поперечного сечения, составленные из труб с прокатными профилями	1,4
Отдельные стержни, канаты, кабели	0,7...1,2

* Значение зависит от формы и размеров поперечного сечения конструкции и его элементов, направления скорости ветра и др. (ГОСТ 1451—77)

 

В зависимости от районов установки кранов (ГОСТ 1451—77) принимают q = 270....1000 Па. Для нерабочего состояния, если район установки крана неизвестен, допускается принимать q — 450 Па. Для рабочего состояния строительных, монтажных, стреловых самоходных кранов общего назначения независимо от районов установки принимают q =125 Па. Для кранов, устанавливаемых на объектах, где исключена возможность перерыва в работе, принимают q = 500 Па.

Полная ветровая нагрузка на элемент конструкции крана в нерабочем состоянии (Н)

,

(1.21)

где р - распределенная ветровая нагрузка, определяемая по формуле (1.19), на соответствующую часть элемента крана, Па; A - расчетная площадь этой части элемента крана, равная габаритной площади без проемов, м².

Полная ветровая нагрузка на кран (т.е. на все элементы конструкции) в нерабочем состоянии

.

(1.22)

Полная ветровая нагрузка на элемент крана в рабочем состоянии (Н)

,

(1.23)

где р — распределенная ветровая нагрузка, определяемая по формуле (1.19), на соответствующую часть элемента крана, Па; А —расчетная площадь этой части элемента крана, м².

Ветровая нагрузка на все элементы конструкции крана в рабочем состоянии

.

(1.24)

Ветровая нагрузка на груз (Н)

,

(1.25)

где р ^р - распределенная ветровая нагрузка на груз в рабочем со­стоянии крана [см. (1.19)], Па; — расчетная площадь груза, м² (табл. 1.16).

Полная ветровая нагрузка на кран (т.е. на все его элементы и на груз) в рабочем состоянии

.

(1.26)

Динамическую составляющую ветровой нагрузки на строительные башенные краны следует определять по ГОСТ 13994—81, в остальных случаях — по нормам проектирования кранов данного типа.

Снеговая нагрузка определяется носом снега на площади горизонтальной проекции воспринимающей поверхности крапа. Для средней полосы СССР эта нагрузка принимается равной 1000 Па.

Нагрузка от льда при обледенении конструкции крана опреде­ляется по площади поверхности, подвергающейся обледенению, при толщине слоя льда 0,01...0,012 м и его плотности 900 кг/м³.