KRANSKE STAZE

Uvod

Kranske staze ili nosači dizalica su elementi koji se postavljaju neposredno ispod šina i služe kao noseća konstrukcija po kojoj se kreće dizalica. Njihovo oslanjanje vrši se direktno preko stubova ili preko konzola kod okvirnih glavnih nosača hala. Kod hala sa velikim razmakom stubova oslanjanje se može vršiti i preko ispusta iz krovne rešetke. Nosači dizalica najčešće su statičkog sistema proste grede, a takođe se izvode i kao kontinualni nosači, a retko kao Gerberovi nosači. Za preporuku je primena sistema proste grede zbog niza nesumljivih prednosti kao što su: jednostavnija statička analiza, jeftinija radionička izrada i lakša montaža. Najčešće konstruktivno rešenje za kranske staze je u vidu punog I nosača (valjanog ili formiranog zavarivanjem).

Konstruisanje kranskh staza

Ako su mostne dizalice manje nosivosti (manje od 10t), a rasponi kranskih staza oko 6.0 m, za kransku stazu se obično usvaja neki od valjanih I profila samostalno ili sa ojačanom gornjom nožicom, ili pak nesimetričan I profil oblikovan zavarivanjem od limova.

Oblici kranskih staza za lake dizalice

U slučaju kranskih staza većeg raspona i težih dizalica, usvajaju se zavareni limeni nosači I preseka sa horizontalnim nosačem (od rebrastog lima ili rešetkast) istog raspona, koji ima funkciju sprega protiv bočnih udara, a istovremeno služi i kao staza za opsluživanje dizalica.

Kranska staza sa horizontalnim spregom

Visina kranskih staza statičkog sistema proste grede iznosi H=L/10 do L/12 gde je L raspon kranske staze (razmak glavnih stubova), a izuzetno može iznositi L/15, u slučajevima kada ugib nije merodavan.

Pri konstrukcijskom oblikovanju punih limenih nosača posebnu pažnju treba obratiti na vezu gornje nožice i rebra. Obično se koristi K-šav ili neko rešenje sa ugaonim šavovima. Kod obostranog ugaonog šava nastaje veoma veliko dejstvo zareza, što kao posledicu ima niske dopuštene napone. Primenom obostranih ugaonih šavova postoji realna opasnost takve deformacije da se ploča gornje nožice osloni na ivice rebra, tako da je neophodno pojasnoj lameli dati preddeformaciju zagrevanjem. Da bi se bolje prihvatili lokalni pritisci točkova dizalica gornji deo rebra se može izvesti veće debljine ili sa dodatnim limovima i četiri ugaona šava.

Limeni nosači kranskih staza

Uticaj obostranih ugaonih šavova za vezu rebra I nožice

Pri većim rasponima kranskih staza opterećenih teškim dizalicama racionalnije su sandučaste ili rešetkaste kranske staze. Visina rešetkastih kranskih staza kreće se u intervalu H=L/7 do L/10. Gornji pojas rešetkaste kranske staze radi se od nekog krutog profila (T ili I profil) koji je opterećen ne samo na pritisak već i na lokalno savijanje od pritiska točka dizalice P. Momenat savijanja usled lokalnog savijanja gornjeg pojasa može se sračunati prema izrazu:

gde je d - dužina pojasnog štapa između čvorova

3

dPMlok

Sandučasta kranska staza

Rešetkaste kranske staze

Kranske staze za teške dizalice izvode se kao proste grede. Ugib takvih staza ne sme da prekorači vrednost od L/1000. Konstrukcija se sastoji od:

kranske staze, gornjeg horizontalnog sprega, sekundarnog nosača radi oslanjanja gornjeg horizontalnog sprega, donjeg horizontalnog sprega, poprečnog ukrućenja.

Princip konstruisanja kranske staze za teške dizalice

U slučaju višebrodnih hala, kod kojih uz središnje glavne stubove postoje sa obe strane kranske staze, onda one imaju zajedinčki spreg za bočne udare. U takvim slučajevima racionalno je oblikovati sandučasti, torziono krut nosač.

Dve blizne kranske staze kod višebrodnih hala

Tip kranske staze po Maas-u

Proračun punih limenih kranskih staza

Kranske staze su dinamički opterećene konstrukcije, pa o tome treba voditi računa tokom proračuna. Pri statičkom proračunu kranskih staza treba uzeti u obzir osnovna opterećenja, (sopstvena težina konstrukcije i vertikalni pritisci točkova dizlice pomnoženi dinamičkim koeficijentom φ), dopunska opterećenja (bočni udari i sile kočenja dizalice bez dinamičkog koeficijenta φ ) i izuzetna opterećenja (seizmičke sile i udari dizalice u odbojnik).

Zbog racionalnijeg utroška materijala treba varirati statičke karakteristike poprečnog preseka, što se obično postiže promenom širine pojasnih lamela. Na ovaj način se ostvaruje kontinualan kontakt šine sa gornjom nožicom kranske staze. Određivanje mesta promene poprečnog preseka vrši se na osnovu poznatog postupka pokrivanja anvelope momenata savijanja.

Osim opšte kontrle nosivosti poprečnog preseka i šavova potrebno je izvršiti i kontrolu pritisnutog pojasa (gornji pojas i kod sistema proste grede i kod sistema kontinualne grede, a donji pojas samo kod kontinualne grede) na bočno torziono izvijanje prema. Takođe je neophodno izvršiti kontrolu stabilnosti vertikalnog lima (rebra) kranske staze na izbočavanje ne zanemarujući pri tome uticaj lokalnog napona pritiska točka.

Ukrućivanje gornjeg dela vertikalnog lima za prijem lokalnih napona pritisaka od točka dizalica

Visinu poprečnog preseka kranske staze, za sistem proste grede, treba usvojiti približno h=L/10 do L/12, a kod kontinualnih nosača h se može usvojiti i nešto manje.

Širinu gornje pojasne lamele ne treba uzimati manje od 300 mm izuzetno 250 mm.

Debljine pojasnih lamela treba usvajiti do 40 mm. Debljina vertikalnog lima se obično usvaja u granicama h/150 do

h/200 gde je h visina vertikalnog lima kranske staze. Zbog velikih lokalnih pritisaka točkova dizalice često se ispod gornje nožice na visini od približno h/10 ugrađuje rebro veće debljine od 20 do 25 mm.

Pošto je kranska staza dinamički opterećena konstrukcija, mora se voditi računa o uticaju konstrukcijskog oblikovanja na trajnu jačinu zamora. Iz ovog razloga se kod sistema proste grede ugrađuju "pas" pločice za vezu poprečnog ukrućenja sa donjom zategnutom nožicom, a kod kontinualnog nosača i sa gornjim pojasom.

Ugrađivanje "pas" pločica a) za sistem proste grede b) za sistem kontinualne grede

Pri opštoj kontroli napona potrebno je proveriti i napon usled lokalnog pritiska točka na gornjoj ivici rebra nosača dizalice

Raspodela napona σy od lokalnog pritiska točka dizalice

Veličina sadejstvujuće širine b direktno zavisi od načina veze šine za gornji pojas kranske staze i iznosi:

kada je šina kruto zavarena za gornji pojas:

kada je šina slobodno oslonjena na gornji pojas:

gde je: Iu moment inercije zajedničkog preseka šine i

gornjeg pojasa nosača dizalice Ip moment inercije gornjeg pojasa Iš moment inercije šine.

3

r

u

t

I15,1

3,0

1b

3

r

šu

t

II15,1

3,0

1b

Načini veze šine:

a) kruto zavarena

b) slobodno oslonjena

Napon σy treba proveriti na spoju gornje nožice i rebra. Pri ovome se javlja i odgovarajući napon smicanja:

Prema švajcarskim preporukama za proračun kranskih staza

sadejstvujuća širina b može se dobiti iz izraza: gde je I momenat inercije ukupnog preseka sastavljenog od

gornjeg pojasa i šine kada je šina uključena u noseći presek nosača, a ako šina nije uključena u noseći presek nosača I je zbir momenata inercije gornjeg pojasa i šine.

yyz 2,0

3

rt

I2,3b

Dimenzionisanje jednozidnih kranskih staza je složen zadatak jer usled vertikalnih i horizontalnih sila koje se preko šine uvode u nosač nastaje koso savijanje i torzija u nosaču. Uticaj torzije se još dopunski povećava eventualnim ekscentričnim opterećenjem od točka. Zbog ekscentričnog delovanja opterećenja od bočnih udara dizalice Hb u kranskoj stazi se javlja torzioni momenat MT = Hb∙e. Može se aproksimirati da momenat savijanja od vertikalnih sila Mx prima ceo poprečni presek zajedno sa šinom, a gornji pojas kranske staze uz to treba proveriti i na momenat My od dejstva bočnih udara.

u tački 1 u tački 2

gde je Wy,p otporni momenat gornjeg pojasa, uz eventualno učešće rebra, oko y-y ose.

01

, / Myx

EdyEd f

W

M 0

22

/ Myz

z

y

yEd f

W

M

W

M

Pri većim rasponima kranskih staza, ne može se prijem horizontalnih sila ostvariti na ovakav način, pa se gornji pojas prihvata spregom za bočne udare. Sile bočnog udara Hb u ovom slučaju izazivaju momenat savijanja My :

U tom slučaju kontrola napona u gornjem pojasu kranske staze

sprovodi se prema izrazu: gde je: Ap površina poprečnog preseka gornjeg pojasa I eventualno dela

rebra kranske staze; Wy,p otporni momenat poprečnog preseka gornjeg pojasa i eventualno

dela rebra kranske staze.

0,

,max,

M

y

pz

z

y

Edy

p

EdEd

f

W

M

W

M

A

N

5

HM b

y

Dejstvo bočnih udara Hb na kranske staze sa spregom za bočne udare

Pri dimenzionisanju nosača dizalica obavezno se proverava i vrednost ugiba. Uobičajeno maksimalni ugib ne sme da prekorači vrednost L/600 do L/1000, što zavisi od tipa dizalice i njene korisne nosivosti.

Oslanjanje kranskih staza

Oslanjanje kranskih staza sistema proste grede

Bočno oslanjanje kranske staze na stub

Kranske šine

Točkovi sa vencem a) sa nepokretnom osovinom točka b) osovina se okreće zajedno sa točkom

Točkovi sa horizontalnim valjcima-vođicama

Poprečni preseci kranskih šina

Pri montaži šina moraju se ispoštovati sledeće tolerancije:

Visinsko odstupanje u poprečnom pravcu između šina Δh < LD/1000;

Visinska razlika kota gornje ivice šine između dva susedna oslonca Δh < l/1000;

Razmak osovina šina ΔLD < ±10 mm; Rastojanje osovine šine od osovine rebra

kranske staze Δe < tr ili 15 mm.

Veza kranske šine za kransku stazu

Veza šine pomoću patentiranih klema

Oblici izvođenja montažnih nastavaka šina

Odbojnici na kranskim stazama

Konstrukcija odbojnika na kraju kranske staze

Vrste odbojnika

Konstrukcija odbojnika zajedno sa nosačem i delom kranske staze na prepustu

Nosači jednošinskih dizalica (monorej staze)

Kod jednošinskih (monorej) kranskih staza mačka (vitlo) ide po donjem pojasu nosača, te je donji pojas osim globalnog savijanja opterećen i lokalnim savijanjem od točka. Kako je obično rastojanje točkova veoma malo, pri proračunu presečnih sila, može se računati da je nosač opterećen samo jednom koncentrisanom silom. Nosači monoreja najčešće se rade statičkog sistema proste grede, oslonjeni o krovne nosače, a mogu se izvoditi i kao kontinualni nosači. Najčešće se upotrebljavaju normalni valjani I profili.

Pri proračunu presečnih sila jedne monorej staze treba uzeti u razmatranje sledeća opterećenja:

linijsko jednakopodeljeno opterećenje od sopstvene težine monorej staze i instalacija dizalice g;

koncentrisano opterećenje P od mačke i tereta; horizontalno opterećenje Hb od bočnih udara; opterećenje u pravcu nosača od kočenja dizalice Hk.

Lokalno savijanje donje nožice od pritiska točka

2xyyx

2y

2xu 3

Postupci proračuna za obuhvatanje

lokalnog savijanja nožice monorej staza Analitičke izraze koje je izveo Ernst za normalne

napone u nožici, na osnovu modela od ukrštenih štapova, modifikovani su na osnovu sprovedene analize po teoriji ploča za uklještenu ivicu:

i za slobodnu ivicu: Gornji predznak važi za gornju ivicu, a donji

predznak za donju. U gornjim izrazima tα je debljina nožice na mestu priključka za rebro, a t1 na slobodnoj ivici. Pri konstantnoj delbjini nožice umesto tα i t1 uzima se srednja debljina nožice t. Formule predpostavljaju položaj opterećenja u blizini slobodne ivice (c/a = 0.85).

2yx2yt

´P84,0 ;

t

´P80,2

0 ;t

´P80,160,1 y2

1

x

Označavanje odstojanja na nožicama

Analitičke izraze za normalne napone od savijanja duž uklještenja nožica, koji su takođe zasnovani na modelu od ukrštenih štapova dao je Sahmel. U zavisnosti od odnosa položaja točkova c/a i dijagrama određuje se sadejstvujuća dužina nožice l te se onda za nju sračunava otporni momenat W jednog fiktivnog konzolnog nosača duž preseka nožica-rebro:

W

M ;RcM ;

6

tlW y

2

Određivanje efektivne dužine l

Za proračun Sahmel usvaja istu vrednost, mada jetakođe ispravno i:

Za nožicu promenljive debljine preporučuje se proračun sa zamenjujućom debljinom nožice na osnovu koje se sračunava otporni momenat zamenjujućeg konzolnog nosača:

Prema švajcarskim preporukama za proračun kranskih staza lokalno savijanje nožice monorej staza obuhvata se momentom savijanja P'a na odstojanju a od tačke delovanja pritiska točka. Ovaj momenat savijanja može se aproksimativno raspodeliti u pravcu rebra na dužini od 2.2a. Poprečni i podužni normalni naponi koji se javljaju usled raspodele momenta savijanja imaju isti intenzitet:

yyx 30,0

11 t

t

t24,024,1

xay

Određivanje efektivne dužine rebra

Načini veze monorej staze za glavnu noseću konstrukciju