Vodorovná zatížení jeřábové dráhy od příčení mostových jeřábů

Odborný článek

V případě velkého rozpětí jeřábové dráhy bývá vodorovné zatížení od příčení jeřábu důležité pro posouzení. V tomto příspěvku si vysvětlíme vznik těchto sil a také ukážeme správné zadání v programu CRANEWAY. Popíšeme přitom teoretické pozadí i praktická hlediska.

Obecně

Při současném stavu techniky se používají dva systémy bočního vedení pojezdových kol jeřábu. V lehkém až středním provozu jeřábů se uplatňují nákolky. Pojezdová kola jsou v pohybu bočně usměrňována dotykem nákolku o kolejnici. Výhodou této metody je konstrukční jednoduchost. Kromě pojezdového kola s nákolkem a kolejnice jeřábové dráhy nejsou zapotřebí žádná další technická zařízení pro boční vedení jeřábu. Nevýhodou této metody je opotřebení kola i samotné kolejnice. Na obrázku 01 vidíme pojezdové kolo s nákolkem na kolejnici KS.

Obr. 01 - Vedení pomocí nákolků

Druhým řešením je použití bočních vodicích kladek. Vlastní pojezdové kolo jeřábu pak nemusí mít nákolek, a pokud odhlédneme od tření, může se volně pohybovat ze strany na stranu po kolejnici jeřábové dráhy. Pokud jsou kola přesto vybavena i nákolky, slouží pouze jako ochrana proti vykolejení. Nevyhnutelnému příčení jeřábu brání boční kladky, které se nacházejí buď u pojezdových kol jeřábu anebo před či za nápravami jeřábu. Výhodou tohoto řešení jsou podstatně menší vodicí síly. Boční vodicí kladky jsou totiž pružinou neustále tlačeny na jeřábovou kolejnici. Stejně tak opotřebení bočních vodicích kladek a pojezdového kola jeřábu je výrazně menší. Tento typ bočního vedení ovšem vyžaduje určitý prostor vedle kolejnice jeřábu a navíc je spojen s vyššími pořizovacími náklady. Na obrázku 02 je znázorněno vedení pomocí bočních vodicích kladek na kolejnici KS.

Obr. 02 - Boční vodicí kladky

Výpočet sil od příčení

Rozměrové odchylky, opotřebení a vůle vodicích prostředků způsobují příčení jeřábu. Úhel příčení α je přitom dán nápravami jeřábu a osou jeřábové dráhy (viz obr. 03).

Obr. 03 - Úhel příčení α

Na velikost vodorovných reakčních sil od příčení mají vliv různé okrajové podmínky. Kromě typu bočního vedení je rozhodující také poloha vodicích prostředků a systém pojezdu. Stejně tak mají na velikost příčivých sil vliv rozměry jeřábu, poloha celkového těžiště a součet všech kolových zatížení. Obrázek 04 znázorňuje čtyři návrhové varianty a výsledné vodorovné reakční síly s vyznačením směru.

Obr. 04 - Kombinace sil od příčení pro různé systémy pohonu a vedení kol

Výrobci jeřábů vždy uvádějí v technické specifikaci jeřábu boční vodicí síly. Pokud při návrhu nosníku jeřábové dráhy ještě není znám výrobce jeřábu, lze boční vodicí síly pro mostové jeřáby určit zjednodušeně podle EN 1991-3, kapitoly 2.7.4 [1] .

Příklad a zadání údajů v programu CRANEWAY

Společnost ABUS Kransysteme byla tak laskava a poskytla nám pro tento odborný článek technickou specifikaci dvoumostového jeřábu o nosnosti 10 t. Jeřáb je veden na jedné straně bočními vodicími kladkami. Na obr. 05 jsou v tabulce uvedeny účinky zatížení podle DIN EN 1991-3. Pod tabulkou pak vidíme schéma jeřábu při pohledu shora s šipkami zatížení a jejich označením.

Obr. 05 - Část technické specifikace jeřábu společnosti ABUS Kransysteme

Má-li být návrh hospodárný, je obzvlášť důležité uvažovat boční vodicí síly (a také ostatní vodorovné síly) ve správném směru a na správném nosníku. V programu CRANEWAY lze zatížení definovat pro nosník s maximálním kolovým zatížením a pro nosník s minimálním kolovým zatížením. Je třeba vzít v úvahu směr pohybu jeřábu a označení jeřábových kol, jakož i kladný směr příslušného zatížení na základě orientace šipky zatížení v grafickém znázornění. Na obr. 06 je znázorněna síla od příčení S s odpovídajícími vodorovnými silami HS pro jednotlivé nápravy jeřábu.

Obr. 06 - Vodorovná zatížení od příčení a zadání údajů v programu CRANEWAY

Zobrazené hodnoty se stanoví následovně.

Nosník s R-min:
S d = γ Q ⋅ S = 1,35 ⋅ 12,80 = 17,28 kN
H S, min, 2, d = γ Q ⋅ H S, min, 2 = 1,35 ⋅ 3,10 = 4,18 kN
H S, min, 1, d = γ Q ⋅ H S, min, 1 = 1,35 ⋅ -0,20 = -0,27 kN

Nosník s R-max:
H S, max, 2, d = γ ⋅ Q H S, max, 2 = 1,35 ⋅ 10,50 = 14,17 kN
H S, max, 1, d = γ Q ⋅ H S, max, 1 = 1,35 ⋅ -0,60 = -0,81 kN

Shrnutí

Silám od příčení jeřábu se u jeřábových drah nelze vyhnout. Pokud ovšem zvolíme správné boční vedení, lze pro konkrétní situace najít vždy ekonomické řešení. Předpokladem je ovšem správné zohlednění bočních vodicích sil. Tento článek má uživateli usnadnit práci s programem CRANEWAY.

Klíčová slova

příčení boční vedení nákolek

Literatura

[1]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 3: Actions induced by cranes and machinery; EN 1991‑3:2010‑12
[2]   Seeßelberg, C.: Kranbahnen - Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocode, 4. Auflage. Berlin: Beuth, 2014

Odkazy

Samostatné Ocelové konstrukce
CRANEWAY 8.xx

Samostatný program

Posouzení nosníků jeřábové dráhy

Cena za první licenci
1 480,00 USD