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2017-11-21

Progettazione di saldature di raccordi a nastro di travi per gru secondo EN 1993-6

Alla fine dell'argomento sulla verifica delle saldature sulle travi delle piste - dopo gli articoli tecnici sul cordone di saldatura della rotaia nello stato limite ultimo e lo stato limite di fatica - segue ora un articolo tecnico sulle saldature d'angolo dell'anima. Dabei sollen sowohl der Grenzzustand der Tragfähigkeit als auch der Grenzzustand der Ermüdung betrachtet werden.

Stato limite ultimo

I carichi applicati causano carichi delle ruote sia orizzontali che verticali che devono essere considerati nella verifica. Un'applicazione di carico eccentrico per ruota dei carichi verticali delle ruote non è considerata nella verifica allo stato limite ultimo, e quindi non si verifica nessun momento torcente aggiuntivo.

Saldature ad anima come saldature a doppio raccordo

Nel testo seguente è un set di formule per il calcolo delle tensioni e di progetto.

Tensioni dovute al carico della ruota

\begin{array}{l} \max σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \max τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} σ_{⊥} = \frac{F_{z, Ed} - H_{Ed}}{2 \cdot \sqrt{2} \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \\ τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} τ_{∥} = \frac{V_{Ed} \cdot S_{y}}{l_{y} \cdot 2 \cdot a_{w}} \\ σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} σ_{v, w, Ed} = \sqrt{σ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{⊥} ² 3 \cdot τ_{∥} ²} \end{array}

Formula 1

Progetto delle saldature

\begin{array}{l} σ_{v, w, Rd} = \frac{f_{u}}{β_{w} \cdot γ_{M 2}} \frac{σ_{v, w, Ed}}{σ_{v, w, Rd}} \leq 1, 00 \\ σ_{⊥, w, Rd} = \frac{0, 9 \cdot f_{u}}{γ_{M 2}} \frac{σ_{⊥, w, Ed}}{σ_{⊥, w, Rd}} \leq 1, 00 \end{array}

Formula 2

Stato limite di fatica

In contrasto con lo SLU, le tensioni risultanti dai carichi orizzontali sono trascurate; quindi, sono presi in considerazione solo i carichi verticali delle ruote. Tuttavia, a seconda della classe di danno esistente e dell'Appendice nazionale utilizzata, è necessario considerare il carico eccentrico della ruota di 1/4 della larghezza dello sportello della rotaia. Pertanto, si verifica un momento torcente aggiuntivo, che deve essere trasferito prima dalle saldature delle rotaie, quindi dall'ala superiore, dall'anima e infine dalle saldature dell'anima.

Exzentrischer Radlastangriff im GZE

Le saldature delle rotaie devono trasferire quasi interamente questo momento torcente. D'altra parte, l'effetto della rigidezza torsionale dell'ala superiore dovrebbe essere considerato per le saldature sull'anima poiché questo ha un'influenza cruciale sulla flessione dell'anima e quindi sulla tensione nella saldatura.

Nel determinare la costante torsionale dell'ala superiore, [2] assume solo l'ala superiore fintanto che la rotaia non è fissata rigidamente. Solo in quel caso il momento torcente è determinato dalla rotaia e dall'ala. Un altro approccio è descritto in [5] , dove le singole componenti di rigidezza torsionale della rotaia e dell'ala sono sommate in modo da poter ottenere una rigidezza maggiore dell'ala superiore. Tuttavia, questo approccio non è fornito in [2].

È necessario combinare due componenti di tensione per la progettazione dei cordoni di saldatura dell'anima. Ci sono le tensioni dovute al carico centrico della ruota e le tensioni dovute al momento torcente. L'intero momento torcente M_T è parzialmente assorbito dall'ala superiore; quindi, la componente M_anima dovuta alla flessione dell'anima rimane per la verifica della saldatura.

Infine, va notato che questa procedura di calcolo e descrizione si applica solo ai doppi cordoni di saldatura tra l'ala superiore e l'anima. Se anche le saldature sull'ala inferiore e sull'anima devono essere progettate come cordoni di saldatura, gli effetti di carico della ruota sono trascurabilmente piccoli a causa della lunghezza esistente dei carichi delle ruote applicati. In questo caso, determinano le componenti tensionali dovute alla flessione o alla tensione tangenziale, nonché gli spessori minimi.

Nel testo seguente è un set di formule per il calcolo delle tensioni e di progetto.

Tensioni dovute al carico centrico della ruota

σ_{z, Ed, cen, WELD} = \frac{F_{z, Ed}}{2 \cdot a_{w} \cdot l_{eff}}

Formula 3

Tensioni dovute al carico eccentrico della ruota

\begin{array}{l} M_{T} = F_{z, Ed} \cdot \frac{b_{Rail}}{4} \\ β = \frac{π \cdot h_{w}}{a} \\ I_{T, chord} = \frac{b_{cs} \cdot t_{f} ³}{3} \\ λ = \sqrt{\frac{2, 98 \cdot t_{w} ³}{a \cdot I_{T}} \cdot \frac{\sin h ² (β)}{\sin h (2 \cdot β) - 2 \cdot β}} \\ σ_{z, Ed, ecc} = \frac{6}{t_{w} ²} \cdot M_{T} \cdot \frac{λ}{2} \cdot \tan h (\frac{λ \cdot a}{2}) \\ M_{web} = σ_{z, Ed, ecc} \cdot \frac{t_{w} ² \cdot l_{eff}}{6} \\ σ_{z, Ed, ecc, WELD} = \frac{M_{web}}{(t_{w} a_{w}) \cdot a_{w} \cdot l_{eff}} \end{array}

Formula 4

Tensione risultante nella saldatura

σ_{z, Ed} = σ_{z, Ed, cen, WELD} σ_{z, Ed, ecc, WELD}

Formula 5

Progetto

\begin{array}{l} \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ σ_{E, 2}}{\frac{∆ σ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \\ \frac{γ_{Ff} \cdot ∆ τ_{E, 2}}{\frac{∆ τ_{c}}{γ_{Mf}}} < 1, 00 \end{array}

Formula 6

Sommario

I tre articoli tecnici sulle varie saldature di vie di corsa spiegano questo argomento in dettaglio. Nell'implementazione pratica nei singoli casi, si dovrebbe decidere in particolare se applicare la rigidezza torsionale dell'ala superiore come aggiunta dei singoli componenti della rotaia e dell'ala, o solo dell'ala.

Link

Programma di analisi e progettazione strutturale per gru e vie di corsa

Bibliografia

Seesselberg, C.: Kranbahnen: Bemessung und konstruktive Gestaltung nach Eurocodice, 5th Auflage. Berlin: Bauwerk, 2016
EC 3. (2009). Eurocodice 3: Verifica di strutture di acciaio - Parte 6: Kranbahnen; EN 1993-6:2007 + AC:2009
Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 3: Einwirkungen infolge von Kranen und Maschinen; DIN EN 1991-3:2010-12
EC 3. (2009). Eurocodice 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-9: Ermüdung; EN 1993-1-9:2005 + AC:2009
Petersen, C.: Stahlbau, 4. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2013

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Die Wirkung der Schiene als "statisch mittragend" oder "statisch nicht mittragend" wird in KRANBAHN über die Auswahlmöglichkeiten "Schiene-Flanschverbindung" in den Details festgelegt. Diese Einstellung steuert die Berechnung der Lasteinleitungslänge nach EN 1993-6, Tab. 5.1.

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In KRANBAHN 8 ist eine Bemessung von Hängekranen nach EN 1993-6 möglich. Für den Nachweis ist es nötig, die lokalen Biegespannungen im Unterflansch infolge Radlasten nach EN 1993-6, Kap. 5.8 zu ermitteln.

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Maximale vertikale Verformung Kranbahnträger mit starren Auflagern

Questo articolo descrive le diverse opzioni determinare i spostamenti generalizzati di vie di corsa per gru. Siccome nella pratica si utilizzano spesso le travi continue e i vincoli esterni laterali flessibili (ritegni allo sbandamento), questo articolo mostrerà come selezionare il metodo corretto.

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Caratteristiche del prodotto

Vie di corsa e analisi delle tensioni di saldature
Vie di corsa e verifica a fatica di saldature
Spostamenti generalizzati
Analisi di instabilità della piastra per l'introduzione del carico della ruota
Analisi di stabilità per instabilità flesso-torsionale secondo l'analisi del secondo ordine dell'instabilità torsionale (elemento FEA 1D)

Per la verifica secondo l'Eurocodice 3, sono disponibili le seguenti Appendici Nazionali:

DIN EN 1993-6/NA:2010-12 (Germania)
NBN EN 1993-6/ANB:2011-03 (Belgio)
SFS EN 1993-6/NA:2010-03 (Finlandia)
NF EN 1993-6/NA:2011-12 (Francia)
UNI EN 1993-6/NA:2011-02 (Italia)
LST EN 1993-6/NA:2010-12 (Lituania)
NEN EN 1993-6/NB:2012-05 (Paesi Bassi)
NS EN 1993-6/NA:2010-01 (Norvegia)
SS EN 1993-6/NA:2011-04 (Svezia)
CSN EN 1993-6/NA:2010-03 (Repubblica Ceca)
BS EN 1993-6/NA:2009-11 (Regno Unito)
CYS EN 1993-6/NA:2009-03 (Cipro)

Oltre alle Appendici nazionali sopra elencate, è anche possibile definire una AN specifica, applicando valori limite e parametri definiti dall'utente.

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Tutti i risultati sono organizzati in finestre ordinate per argomenti diversi. I valori di progetto sono illustrati nel grafico della sezione trasversale corrispondente. I dettagli di progetto coprono tutti i valori intermedi.

Analisi generale delle tensioni

CRANEWAY esegue l'analisi delle tensioni di una via di corsa calcolando le tensioni esistenti e confrontandole con le tensioni limite normali, di taglio e equivalenti limite. Anche le saldature sono sottoposte all'analisi generale delle tensioni per quanto riguarda le tensioni tangenziali parallele e verticali e la loro sovrapposizione.

Verifica a fatica

La verifica a fatica viene eseguita per un massimo di tre gru che operano contemporaneamente, in base al concetto di tensione nominale secondo EN 1993-1-9. Nel caso della verifica a fatica secondo DIN 4132, una curva di tensione dei passaggi della gru viene registrata per ogni punto di tensione e valutata secondo il metodo Rainflow.

Analisi di instabilità

L'analisi di instabilità considera l'introduzione locale dei carichi delle ruote secondo le norme EN 1993-6 o DIN 18800-3.

Spostamenti

L'analisi degli spostamenti viene eseguita separatamente per le direzioni verticale e orizzontale. Gli spostamenti relativi disponibili sono confrontati con i valori ammissibili. È possibile specificare i rapporti di deformazione ammissibili individualmente nei parametri di calcolo.

Analisi di instabilità flesso-torsionale

L'analisi di instabilità flesso-torsionale viene eseguita secondo l'analisi del secondo ordine per l'instabilità torsionale considerando le imperfezioni. L'analisi generale delle tensioni deve essere eseguita con un coefficiente di carico critico maggiore di 1.00. Di conseguenza, CRANEWAY visualizza il coefficiente di carico critico corrispondente per tutte le combinazioni di carico dell'analisi delle tensioni.

Reazioni vincolari

Il programma determina tutte le forze vincolari sulla base dei carichi caratteristici, compresi i fattori dinamici.

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Impostazioni dettagliate per il calcolo della via di corsa

Durante il calcolo, i carichi della gru vengono generati in distanze predefinite come casi di carico della via di corsa della gru. L'incremento di carico per le gru che si muovono attraverso la via di corsa della gru può essere impostato individualmente.

Il programma analizza tutte le combinazioni dei rispettivi stati limite (SLU, fatica, deformazione e forze vincolari) per ogni posizione della gru. Inoltre, ci sono opzioni di impostazione complete per la specifica del calcolo agli elementi finiti, come la lunghezza degli elementi finiti o i criteri di rottura.

Le forze interne della via di corsa di una gru sono calcolate su un modello strutturale con imperfezioni secondo l'analisi del secondo ordine per instabilità torsionale.

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I dati di geometria, materiale, sezione trasversale, azioni e imperfezioni sono inseriti in finestre di input chiaramente organizzate:

Geometria

Immissione dei dati rapida e conveniente
Definizione delle condizioni del vincolo esterno in base a vari tipi di vincolo (incernierato, carrello, incastro e definito dall'utente, nonché laterale sull'ala superiore o inferiore)
Specifica opzionale del vincolo di ingobbamento
Disposizione variabile di irrigidimenti rigidi e deformabili
Possibilità di inserire cerniere

Sezioni trasversali di CRANEWAY

Sezioni trasversali laminate a forma di I (I, IPE, IPEa, IPEo, IPEv, HE-B, HE-A, HE-AA, HL, HE-M, HE, HD, HP, IPB-S, IPB-SB, W, UB, UC e altre sezioni trasversali secondo AISC, ARBED, British Steel, Gost, TU, JIS, YB, GB e altri) combinabili con irrigidimento della sezione sull'ala superiore (angolari o sezioni a C) e sulla rotaia (SA, SF) o giunto con dimensioni definite dall'utente
Sezioni a I asimmetriche (tipo IU) combinabili anche con irrigidimenti sull'ala superiore e con rotaia o piatto

Azioni

È possibile considerare le azioni di un massimo di tre gru azionate contemporaneamente. È possibile selezionare una gru standard dalla libreria. È anche possibile inserire i dati manualmente:

Numero di gru e assi della gru (massimo 20 assi per gru), interassi, posizione dei respingenti della gru
Classificazione in classi di danno con coefficienti dinamici modificabili secondo EN 1993-6 e in classi di sollevamento e categorie di esposizione secondo DIN 4132
Carichi verticali e orizzontali delle ruote da peso proprio, carico del paranco, forze di massa dall'azionamento, e carichi da serpeggiamento
Carico assiale in direzione di marcia e forze del respingente con eccentricità definite dall'utente
Carichi secondari permanenti e variabili con eccentricità definite dall'utente

Imperfezioni

Il carico di imperfezione si applica in conformità con il primo modo di vibrazione naturale, in modo identico per tutte le combinazioni di carico da progettare, o individualmente per ogni combinazione di carico, poiché le forme modali possono variare a seconda del carico.
Comodi strumenti disponibili per ridimensionare le forme modali (determinazione dell'altezza dell'inclinazione e della controfreccia).

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Domande frequenti (FAQ)

Con il software CRANEWAY, è possibile conoscere gli spostamenti generalizzati per il ' SLE della trave mobile a livello dei vincoli esterni per una trave isostatica nel piano dell'anima?

Dove viene attivato il progetto a fatica nel programma CRANEWAY?

Come posso ottimizzare i tempi di calcolo in CRANEWAY?

Dove posso trovare le forze vincolari determinate per la trave di pista della gru? All'ala inferiore della trave della pista della gru o al centro di taglio della sezione trasversale?

È possibile regolare manualmente le categorie di dettaglio o un ciclo di tensioni delle categorie di dettaglio?

Come posso ottenere le forze interne calcolate in CRANEWAY per una posizione x speciale?

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