Posouzení svarových svarů jeřábových nosníků podle EN 1993-6

Odborný článek

Tento text byl přeložen Google překladačem

Zobrazit původní text

Nakonec se po příspěvku ke svaru kolejnic v mezním stavu únosnosti a v mezním stavu únavy sleduje příspěvek k posouzení svarů u jeřábových dráhových prutů. Program by měl zohlednit mezní stav únosnosti a mezní stav únavy.

Mezní stav únosnosti

Použitá zatížení způsobují vodorovná i svislá zatížení kol, která je třeba při posouzení zohlednit. Excentrické působení zatížení kol na svislé zatížení kol není při posouzení mezního stavu únosnosti zohledněno, a proto nedochází k přídavným krouticím momentům.

Obr. 01 - Web Welds as Double Fillet Weld

V následujícím textu uvádíme sadu vzorců pro výpočet napětí a posouzení.

Napětí v důsledku zatížení kola
$ \ begin {array} {l} \ max \; {\ mathrm \ sigma} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; + \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l } _ \ mathrm {eff}} \; \; \; \; \; \ max \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; + \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \\ {\ mathrm \ tau} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed }} \; - \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \; \; \; \; \; \; {\ mathrm \ sigma} _ \ perp \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ { \ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; - \; {\ mathrm H} _ \ mathrm {Ed}} {2 \; \ cdot \; \ sqrt2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \\ {\ mathrm \ tau} _ \ rovnoběžně \; = \; \ frac {{\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; \ cdot \; {\ mathrm S} _ \ mathrm y} {{\ mathrm l} _ \ mathrm y \; \ cdot \; 2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w} \ ; \; \; \; \; {\ mathrm \ tau} _ \ rovnoběžně \; = \; \ frac {{\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; \ cdot \; {\ mathrm S} _ \ mathrm y} {{\ mathrm l} _ \ mathrm y \; \ cdot \; 2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w} \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}} \; = \; \ sqrt {{\ mathrm \ sigma} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ rovnoběžně²} \; \; \; \; \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}} \; = \; \ sqrt {{\ mathrm \ sigma} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ perp² \; + \; 3 \; \ cdot \; {\ mathrm \ tau} _ \ rovnoběžně}} \ end {array} $ $

Návrh svaru
$ \ begin {array} {l} {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}} \; = \; \ frac {{\ mathrm f} _ \ mathrm u} {{\ mathrm \ beta} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm \ gamma} _ {\ mathrm M2}} \; \; \; \; \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}}} {{\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm v, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}}} \; \ leq \; 1,00 \\ { \ mathrm \ sigma} _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}} \; = \; \ frac {0.9 \; \ cdot \; {\ mathrm f} _ \ mathrm u} {{\ mathrm \ gamma} _ {\ mathrm M2}} \; \; \; \; \ frac {{\ mathrm \ sigma} _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Ed}}} {{\ mathrm \ sigma } _ {\ perp, \ mathrm w, \ mathrm {Rd}}} \; \ leq \; 1,00 \ end {array} $

Únosový stav

Na rozdíl od MSÚ se napětí vyplývající z vodorovných zatížení zanedbávají, a tak se zohlední pouze svislá zatížení kol. V závislosti na stávající třídě poškození a použité národní příloze se však musí zohlednit excentrické zatížení kola 1/4 šířky hlavy kolejnice. Vznikne tak přídavný krouticí moment, který se musí nejdříve převést pomocí svarů kolejnice a následně horní pásnicí, stojiny a nakonec stojiny.

Obr. 02 - Eccentric Wheel Load Application in FLS

Svary kolejnic musí tento krouticí moment přenášet téměř zcela. Na druhou stranu je třeba u svarů na stojině zohlednit vliv torzní tuhosti horní pásnice, protože to má rozhodující vliv na ohyb stojiny, a tím i napětí ve svaru.

Při stanovení torzní konstanty horní pásnice [2] vychází z horní pásnice pouze tehdy, pokud není kolejnice pevně ukotvena. Teprve v tomto případě se krouticí moment stanoví z kolejnice a pásnice. Další přístup je popsán v [5] , kdy se jednotlivé složky torzní tuhosti kolejnice a pásnice sčítají, a tak lze dosáhnout vyšší tuhosti horní pásnice. Tento přístup ovšem v [2] není uveden.

Pro posouzení stojinových svarů je třeba složit dvě složky napětí. Existují napětí v důsledku centrického zatížení kol a napětí v důsledku krouticího momentu. Plný krouticí moment M T je částečně absorbován horní pásnicí, a tak stojina komponenty M kvůli ohybu stojiny zůstává pro posouzení svaru.

Nakonec je třeba poznamenat, že tento výpočetní postup a označení se vztahují pouze na dvojité koutové svary mezi horní pásnicí a stojinou. Pokud mají být také svary na spodní pásnici a stojině provedeny jako koutové svary, jsou vlivy zatížení kol vzhledem ke stávající délce působících zatížení kol zanedbatelně malé. Rozhodující jsou přitom složky napětí v důsledku ohybového nebo smykového napětí a také minimální tloušťky.

V následujícím textu uvádíme sadu vzorců pro výpočet napětí a posouzení.

Napětí v důsledku centrického zatížení kol
$ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {cen}, \ mathrm {weld}} \; = \; \ frac {{\ mathrm F} _ {\ mathrm z , \ mathrm {Ed}}} {2 \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} $

Napětí v důsledku excentrického zatížení kol
$$ \ begin {array} {l} {\ mathrm M} _ \ mathrm T \; = \; {\ mathrm F} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; \ cdot \; \ frac { {\ mathrm b} _ \ mathrm {rail}} 4 \\\ mathrm \ beta \; = \; \ frac {\ mathrm \ pi \; \ cdot \; {\ mathrm h} _ \ mathrm w} {\ mathrm a} \\\; {\ mathrm I} _ {\ mathrm T, \ mathrm {chord}} \; = \; \ frac {{\ mathrm b} _ \ mathrm {cs} \; \ cdot \; {\ mathrm t} _ \ mathrm f³} 3 \\\ mathrm \ lambda \; = \; \ sqrt {\ frac {2,98 \; \ cdot \; {\ mathrm t} _ \ mathrm w³} {\ mathrm a \; \ cdot \; {\ mathrm I} _ \ mathrm T} \; \ cdot \; \ frac {\ sin \; \ mathrm h² \; (\ mathrm \ beta)} {\ sin \; \ mathrm h \; (2 \; \ cdot \; \ mathrm \ beta) \; - \; 2 \; \ cdot \; \ mathrm \ beta}} \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}} \; = \; \ frac6 {{\ mathrm t} _ \ mathrm w²} \; \ cdot \; {\ mathrm M} _ \ mathrm T \; \ cdot \; \ frac {\ mathrm \ lambda} 2 \; \ cdot \; \ tan \; \ mathrm h \; \ left (\ frac {\ mathrm \ lambda \; \ cdot \; \ mathrm a} 2 \ right) \\\; {\ mathrm M } _ \ mathrm {web} \; = \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}} \; \ cdot \; \ frac {{\ mathrm t} _ \ mathrm w² \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} 6 \\ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}, \ mathrm {weld}} \; = \; \ frac {{\ mathrm M} _ \ mathrm {web}} {({\ mathrm t} _ \ mathrm w \; + \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w) \; \ cdot \; {\ mathrm a} _ \ mathrm w \; \ cdot \; {\ mathrm l} _ \ mathrm {eff}} \ end {array} $

Výsledný napětí ve svaru
$ {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}} \; = \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {cen}, \ mathrm {weld}} \; + \; {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm z, \ mathrm {Ed}, \ mathrm {ecc}, \ mathrm {weld}} $

Posouzení
$ \ begin {array} {l} \ frac {{\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Ff} \; \ cdot \; \ trojúhelník {\ mathrm \ sigma} _ {\ mathrm E, 2}} {\ displaystyle \ frac {\ trojúhelník {\ mathrm \ sigma} _ \ mathrm c} {{\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Mf}}} \; <\; 1,00 \\\ frac {\ displaystyle {\ mathrm \ gamma } _ \ mathrm {Ff} \; \ cdot \; \ triangle {\ mathrm \ tau} _ {\ mathrm E, 2}} {\ displaystyle \ frac {\ trojúhelník {\ mathrm \ tau} _ \ mathrm c} { {\ mathrm \ gamma} _ \ mathrm {Mf}}} \; <\; 1,00 \ end {array} $

Shrnutí

Tři odborné články o různých svarech nosníků jeřábů toto téma podrobně vysvětlují. V praktickém provedení v jednotlivých případech je třeba rozhodnout, zda se má torzní tuhost horní pásnice použít jako součet jednotlivých prvků kolejnice a pásnice, nebo pásnice samostatně.

Literatura

[1] Seeßelberg, C. (2016). Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurokód (5. ed.). Berlín: Bauwerk.
[2] Eurokód 3: Posouzení ocelových konstrukcí - Část 6: Jeřábové nosné konstrukce; EN 1993-6: 2007 + AC: 2009
[3] Eurokód 1: Účinky na konstrukce - Část 3: Účinky jeřábů a strojních zařízení; EN 1991-3: 2006
[4]Eurokód 3: Posouzení ocelových konstrukcí - Část 1-9: Únava; EN 1993-1-9: 2005 + AC: 2009
[5]Petersen, C. (2013). Stahlbau , (4. ed.). Wiesbaden: Springer Vieweg.

Klíčová slova

Jeřábová přistávací dráha Švy s plstí Svar

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

Samostatné Ocelové konstrukce
CRANEWAY 8.xx

Samostatný program

Posouzení nosníků jeřábové dráhy

Cena za první licenci
1 480,00 USD