projektovanje industrijskih hala

8. PROJEKTIRANJE INDUSTRIJSKIH HALA

8.1. Vrste dizalica 8.2. Tipovi hala obzirom na mogućnost transporta 8.3. Krovni vezači – rešetkasti nosači 8.4. Stupovi i nosači kranskih staza

8.4.1. Stupovi hale

8.4.2. Nosači kranskih staza

8.5. Vertikalna poprečna stabilizacija 8.6. Vertikalna uzdužna stabilizacija 8.7. Razni detalji i spojevi

329

8. Projektiranje industrijskih hala MK I

8.1. Vrste dizalica

a) Mosna dizalica

b) Ovješena dizalica

c) Ostali tipovi dizalica

Slika 8.1. Shematski prikaz vrsta dizalica

B. Peroš 330


8.2. Tipovi hala obzirom na mogućnosti transporta

Slika 8.2. Tipovi hala

B. Peroš 331


8.3. Krovni vezači – rešetkasti krovni nosači

B. Peroš

Slika 8.3. Tipovi rešetkastih krovnih nosača

Slika 8.4. Detalji čvorova rešetkastih nosača

332


Slika 8.5. Sekundarni rešetkasti nosači

B. Peroš 333


Slika 8.6. Detalji čvorova rešetkastih nosača – cijevni profili

B. Peroš 334


8.4. Stupovi i nosači kranskih staza

Industrijski objekti obično imaju dvojaku svrhu: prvo trebaju da zaštite prostor za rad,

te da sadrže sustav za dizanje i premještanje teških tereta iz jednog mjesta na drugo.

Projektiranje zaštitnog prostora, odnosno samog objekta je prilično rutinska stvar.

Međutim, dimenzioniranje transportnog sustava je složen i zahtjevan zadatak. U

stvari, mnogi industrijski objekti praćeni su problemima loše projektiranog ili

izvedenog nosivog sustava kranova.

Kapacitet kranova može se kretati od 1 do 300 kN. Obično susrećemo sljedeće

komponente kranskog sustava:

Slika 8.7. Poprečni presjek – hala s pokretnim dizalicama

B. Peroš 335


1. Kran, koji se sastoji iz mosta, vodilica, dizala, stroja za pogon i obično kabine.

2. Kranskih tračnica i sustava za pridržanje

3. Kranskih nosača

4. Stupova kranskih staza

5. Ukrućenja kranskih stupova

6. Temelja stupova

7. Branika

8. Električnih vodova

Orjentacijske karakteristike kranova date su u tabeli.

Tipičan presjek kroz objekt prikazan je na slici 8.8.

8.4.1. Stupovi hale

Slika 8.8. Primjeri pojačanja stupova

B. Peroš 336


Kod teških kranova često se pojačava dio stupa pod osloncima kranskih staza. Dva

primjera takvih pojačanja prikazana su na slici 8.8.

Kod stupova s vitkim hrptom rade se uzdužna ukrućenja hrpta.

Naročitu pažnju treba posvetiti upetosti stupova u temelje. Upetost utječe na dužinu

izvijanja, a time i na veličinu poprečnog presjeka stupova.

Pri dimenzioniranju stupova treba odrediti da li je vrh stupova pomičan pod

djelovanjem vertikalnog opterećenja. Vrh samostalnog stupa pod opterećenjem

kranova će se horizontalno pomaći. Ako je stup vezan horizontalnim sustavom u

visini krovišta tako da se pojedini stup ne može samostalno pomicati, tada imamo pridržani stup za praktičan proračun. Za slučaj kratkih hala (sa 3 ili manje polja), ili hala bez krovnih horizontalnih

ukrućenja, pojavit će se pomaci stupova pod vertikalnim opterećenjem, te govorimo o pomičnom sustavu stupova. Koeficijent izvijanja, K, znatno će se

razlikovati u ova dva slučaja (vidi tablicu).

Najčešće se susrećemo s tri vrste stupova:

a) stupove s kratkom konzolom za reakcije R≤250kN

b) stupove promjenjivog presjeka za reakcije R≤750kN, te

c) dvodijelne stupove za vrlo teške kranove.

Slika 8.9. Tipovi stupova ovisno o vrsti kranova

Glavna os stupa objekta obično leži okomito na poprečni presjek objekta. Ako imamo

odvojeni nosivi sustav za kransku stazu, tada je bolje da glavna os stupova ovog

sustava leži uzduž osi objekta (slika 8.10.).

B. Peroš 337


Slika 8.10. Odvojeni stupovi objekta i kranske staze

Tablica: Koeficijenti izvijanja K1 i K2

B. Peroš 338



B. Peroš 339



Poželjno je da baze stupova budu uzdignute iznad poda da bi se umanjilo djelovanje

korozije, te radi lakše kontrole konstrukcije.

D u ž i n e i z v i j a n j a stepenastih stupova ovise od nekoliko čimbenika:

1. Uvjeta pridržanja krajeva stupa,

2. Osnosa sila P1/P2

3. Odnosa momenata tromosti gornjeg i donjeg dijela stupa,

4. Odnosa dužine gornjeg i donjeg dijela stupa.

J. Anderson i J. Woodward (1972.) su teoretski riješili proračun efektivne dužine

izvijanja za gornji i donji dio stupa. U tablici su dani koeficijenti izvijanja K za gornji i

donji dio stupa na temelju gore navedenog teoretskog rada.

B. Peroš 340


8.4.2. Nosači kranskih staza

Glavni elementi kranskih staza su nosači na koje su pričvršćene tračnice. Ovi nosači

su izloženi vertikalnim opterećenjima s dinamičkim udarcima, bočnim opterećenjem,

te uzdužnim opterećenjem zbog trenja, kočenja te udaraca na branike.

Slika 8.11. Poprečni presjeci kranskih staza

B. Peroš 341


Bočne sile se obično preuzimaju povećanjem poprečne krutosti gornjeg pojasa

nosača [sl. 8.11 (b), (c), (e)] ili pak dodatnom horizontalnom konstrukcijom u obliku

dijafragme ili rešetke (slika 8.12.).

Slika 8.12 Poprečna ukrućenja kranskih staza

Limene dijafragme često služe kao pod hodnika uzduž kranskih staza. Kranski

nosači su opterećeni vertikalnim, poprečnim te uzdužnim silama. Dinamički udarci

uzimaju se prema uputama proizvođača, odnosno prema odgovarajućim propisima.

Ove veličine se obično kreću:

a) dinamički koeficijent: DF z 1-1,6 (ovisno o vrsti krana i elementu konstrukcije)

b) bočne sile z 1/7 do 1/10 od vertikalnog opterećenja

c) uzdužne sile z 1/7 od vertikalnog opterećenja

B. Peroš 342


Dinamički udarci su općenito manji za poprečno opterećenje.

Gornji pojas kranskog nosača treba pričvrstiti o stupove. Jedan detalj prikazan je na

slici 8.13.

Slika 8.13. Detalj pričvršćenja kranske staze o stup

B. Peroš 343


OGRANIČENJA DEFORMACIJA

Da bi se osigurao zadovoljavajući rad kranova potrebno je ograničiti deformacije

konstrukcije. Kranovi sa sljedećim ograničenjima pokazali su se uspješni u praksi:

a) vertikalni progib nosača krana: L/600 za lagane kranove,

L/800 za srednje kranove,

L/1000 za teške kranove.

b) bočni progib nosača krana: L/400

c) bočni pomak konstrukcije: H/240 (H je visina do kranske staze), ili maksimalno 25 mm

Nadvišenje nosača treba izvesti za nosače raspona preko 20 m. Nadvišenje, ako se

izvodi, jednako je progibu za stalni teret više ½ pokretnog opterećenja (bez

dinamičkih udaraca).

KONTROLA GNJEČENJA HRPTA

Slika 8.14. Kontrola hrpta

B. Peroš 344


Kontrola gnječenja hrpta može se uzeti prema slici 8.14. Naprezanje u hrptu treba

ograničiti prema:

vne tb

P σ75,0≤⋅

gdje je:

σv = granica razvlačenja materijala hrpta

BRANICI

Branici na tračnicama služe za zaustavljanje kranova na kraju staza.

Slika 8.15. Branici na kranskim stazama

KRANSKE TRAČNICE

Izbor tračnica kranskih staza ovisi o opterećenju krana. Nastavljanje tračnica najviše

se vrši vijcima. Zavareni spojevi omogućuju jednoličniji rad krana, ali nastavci su

skuplji za izvedbu, a i teže je zamijeniti oštećene tračnice. Zato se zavarene tračnice

upotrebljavaju na kratkim stazama ili gdje se očekuje da će tračnice nadživjeti

trajnost objekta.

Pričvršćenje tračnice o nosače može biti:

- kukastim vijcima ili - zaustavnim pločicama, koje opet mogu biti u »krutom« ili »plivajućem«

spoju.

B. Peroš 345


Slika 8.16. Pričvršćenje kranskih tračnica

Slika 8.17. Detalji šina

B. Peroš 346


'Plivajuće' pričvršćenje omogućava termalne i druge uzdužne pomake tračnica, što

smanjuje potrebne dilatacije. Za tračnice preko 120 m obično se zahtijevaju dilatacije

u nosivom sustavu, te se preporučuje upotreba 'plivajućeg' spoja.

Ako se traži da rad kranova bude miran, bez većih vibracija, tada se preporuča

postaviti tračnice na neoprenske ležajeve.

Da se spriječi »putovanje« tračnica uzduž

staze, katkada se pričvrste zavarivanjem o

nosivu konstrukciju na sredini tračnice.

Ne preporuča se da odstupanje osi tračnice i

nosača bude veće od 0,75 th (slika 8.18.).

Za dobar rad kranova preporučuju se sljedeća

najveća odstupanja kranskih tračnica: 8.18. Odstupanje osi nosača i tračnica

1.Horizontalna odstupanja

(a) odstupanje osi tračnica: 5 mm na dužini 12 m

odstupanje staze krana od

teoretskog položaja: 10 mm na dužini 12 m

(b) najveće vertikalno odstupanje

tračnica pri stupovima: 5 mm na dužini 12 m

najveće odstupanje od

teoretskog položaja: 10 mm na dužini 12 m

B. Peroš 347


2. Vertikalna razlika

(a) vrha tračnica u poprečnom

presjeku objekta: 4 mm za raspon tračnica do 30 m

6 mm za raspon tračnica preko 30 m.

DILATACIJE

Sprječavanje temperaturne deformacije objekta je nekorisno i neekonomično. Zato

se trebaju u objektu upotrijebiti takve veze koje će omogućiti rad konstrukcije bez

štete po njenu stabilnost i nosivost.

Dilatacije nisu potrebne, a ni poželjne u kranskim šinama te najčešće trebaju biti na

mjestima glavnih dilatacija u objektu.

Najveći razmak između dilatacija se ograničava na:

-120 m za ekstremne temperaturne razlike, te na

-150 m za blage razlike u temperaturama.

Dilatacije na vanjskim kranskim stazama trebaju biti na kraćim razmacima. Kranske

staze izloženije ekstremnim temperaturnim razlikama (kao npr. Topionice) treba

posebno razmatrati. Katkada je potrebno upotrijebiti toplinske štitove na izloženim

čeličnim elementima.

UKRUĆENJA

Kranske staze moraju se stabilizirati poprečno i uzdužno. Poprečna stabilizacija se

obično postiže upinjanjem baze stupova o podložnu konstrukciju, te pomoću krutih

veza s krovnim nosačima ili pomoću povezivanja stupova s krovnim nosačem u krutu

okvirnu konstrukciju.

Uzdužna ukrućenja mogu imati nekoliko oblika. Najjednostavnija su križna ukrućenja

(sl. 8.19. (a)). Preporuča se vitkost stupova ograničiti na λi ≤ 200, radi naglih

promjena smjera naprezanja u vezi s režimom rada kranova. Za elemente ukrućenja

treba izbjegavati okrugle šipke ili lagane kutnike. »Obješeni« štapovi ukrućenja

djeluju nesigurno.

B. Peroš 348


Slika 8.19. Nekoliko tipova ukrućenja kranskih konstrukcija

Ako treba omogućiti prolaz ispod kranskog nosača, tada se mogu primjeniti (b) ili (c)

sheme ukrućenja na slici 8.19.

Ukrućenja treba postaviti u centralno polje kranske staze.

Slika 8.20. Položaj ukrućenja kranske staze

Broj polja s ukrućenjima mora biti minimalan. Dužina pojedinog polja se mijenja s

temperaturom, te pod opterećenjem donja pojasnica nosača će se produžiti i stvoriti

dodatna naprezanja u konstrukciji.

B. Peroš 349


Primjer: Treba odrediti deformaciju konstrukcije na slici 8.21.

Slika 8.21.

Polje 2-3 je opterećeno tako da se produži donja pojasnica za 5 mm. Povišenje

temperature ∆T=17°C

Traži se relativan pomak vrha stupa 1 u odnosu na stup 4 (ako je stup 4 nepomičan)

mmLLL

t

ttt

7,4)76003(17000012,0

=⋅⋅⋅=⋅∆⋅= α

Ukupni horizontalni pomak:

mmH 7,97,40,5 =+=

Za postavljeno ukrućenje u polju 1-2, traženo izduženje vlačnog štapa u polju 1-2

iznosi:

mmHH

9,6cos)707,0(cos

==∆=∆

αα

za dužinu ukrućenja 10,75( 7602 ⋅= )m i površinu od 25 cm2. Sila u štapu od ovog

produženja bila bi:

kNP

LL

AEP

0,337

69,01075

2100025

=

⋅=∆=

Očito, ovom silom bila bi gotovo iskorištena sva nosivost ukrućenja, te ukrućenje ne

bi moglo nositi dodatne sile od rada kranova. Da bi se izbjegli problemi ovakve

prirode treba ukrućenja postaviti u sredini između dilatacija.

U stvarnosti »rad« konstrukcije kranske staze može se primijetiti na konstrukciji, kad

je kran daleko nekoliko polja.

B. Peroš 350


8.5. Vertikalna poprečna stabilizacija

Dvozglobni okvir

Okvir sa ukliještenim stupovima

Trozglobni okvir

Okvir s pendl stupovima

Glavni nosači na ukliještenim stupovima Glavni nosači na 'pendl' stupovima, poduži spreg ih stabilizira Glavni nosači na uklještenim stupovima (višedjelnim) – teške dizalice 'Pendl' stupovi iznad nosača dizalice – teške dizalice Trozglobni okvir iznad nosača dizalice – teške dizalice

B. Peroš 351


8.6. Vertikalna uzdužna stabilizacija

B. Peroš 352


B. Peroš 353


Varijante kočnog sprega

B. Peroš 354


8.7. Razni detalji i spojevi

B. Peroš 355


B. Peroš 356


B. Peroš 357


B. Peroš 358


B. Peroš 359


B. Peroš 360


B. Peroš 361


B. Peroš 362


B. Peroš 363


B. Peroš 364


B. Peroš 365

Documents

projektovanje industrijskih hala