РАСЧЕТЫ МЕХАНИКИ И ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ


Башенный кран Q5015, г. Караганда, Республика Казахстан

     По заказу ЦЭМ компания НТЦ "АПМ" выполнила комплекс расчетных работ стационарного башенного крана Q5015.

     Цель работы: определить характеристики башенного крана для дальнейшей сертификации в соответствующих органах на предмет эксплуатации крана на территории Казахстане и Российской Федерации.

Расчетная модель металлоконструкции башенного крана создана специалистами НТЦ "АПМ" средствами комплекса APM WinMachine:

1. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
2. ГОСТ 1451-77* (2003) Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.
3. СНиП II-7-81* (2000) Строительство в сейсмических районах.
4. СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

Кран моделировался в полной сборке с помощью стержневых и пластинчатых (оболочечных) конечных элементов.

Общий вид крана

Общий вид модели крана в APM Structure3D

3D-модель противовеса и оголовка крана

3D-модель механизма поворота и узлов крепления противовеса и стрелы к оголовку

 

Приложение нагрузок проводилось поэтапно, путем создания загружений, каждое из которых отвечало за тот или иной силовой фактор.
Расчет проводился с учетом собственного веса конструкции, ветровой нагрузки, района сейсмичности установки, полезной нагрузки (нагрузка прикладывалась к стреле в четырех точках, моделирующих ролики тележки, в соответствии с переданным заказчиком графиком нагрузок).
Для расчета всех возможных вариантов влияния внешних факторов на конструкцию созданы 54 комбинации загружения. Основные части металлоконструкции крана с нагрузками для одной из комбинации загружений продемонстрированы на изображениях ниже.

Фрагмент модели противовеса и оголовка: n-ая комбинация загружений

Фрагмент модели башни: n-ая комбинация

Фрагмент модели стрелы: n-ая комбинация загружений

Максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу для одной из комбинации загружений

Максимальное перемещение для одной из комбинации загружений

Форма потери общей устойчивости для одной из наиболее опасной комбинации загружений

 

               При расчете определены максимальные эквивалентные напряжения и перемещения,  коэффициенты запаса прочности и общей устойчивости для соответствующих комбинаций загружений.

 

 Во время проведения расчета выявлена следующая особенность: в отдельных комбинациях загружения максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу превысило предел текучести материала, причем это превышение предела текучести наблюдается в одном и том же месте. 

Максимальное эквивалентное напряжение в стержне и распределение напряжения в его сечении

 

Сечение стержня представляет собой равнополочный уголок. Для уменьшения напряжений в этом стержне необходимо использовать составное сечение из двух равнополых уголков.

В результате сделаны следующие выводы:


     •  Из анализа результатов расчета следует, что условие общей устойчивости металлоконструкция крана выполняется. Минимальный коэффициент запаса превышает единицу и равен 3,08.
     •  Максимальной эквивалентное перемещение металлоконструкции крана составляет 2287мм.
     • Вместе с тем следует отметить, что уровень напряжений для моделей металлоконструкции крана рассчитанных на комбинации загружений, включающих сейсмическое воздействие, очень высок, в связи с чем было заменено сечение стержня и понижен возможный район установки крана с сейсмичностью до 8 баллов.
     •  Основываясь на результатах расчета НДС крана в нерабочем состоянии, можно сделать вывод о том, что необходимо также понизить номер ветрового района возможной установки крана. При понижении ветрового района до IV условие прочности выполняется с коэффициентом запаса 1,58.
     •   Также были даны рекомендации по использованию материалов в зависимости от возможных климатических районов установки крана.

© ООО НТЦ "АПМ" 2018. Все права защищены
Создание сайтов
Студия дизайна «Веб-Арена»