Dimensionering av traverskranbanor
Transcription
Dimensionering av traverskranbanor
1 Dimensionering av traverskranbanor Wylliam Husson Stålbyggnadsdagen 2015 2 Regelverk Kranbana: SS-EN 1991-3, last av kranar och maskiner SS-EN 1993-6, Kranbanor + EKS10 (Nationella val, Boverket) Totalt: ca 100 sidor + hänvisningar till övriga eurokoddelar Travers: SS-EN 13001, lyftkranar Stålbyggnadsdagen 2015 3 Kranspecifikationer Lyftkapacitet och spännvidd, t.ex 45t x 24m Lyftklass (HC1-HC4), dvs. hur mjukt eller ryckigt Driftklass (S0-S9), dvs. hur ofta kranen används Karakteristiska laster och dynamikfaktorer Informationen erhålls normalt av kranleverantören Stålbyggnadsdagen 2015 4 Vad är så speciellt med kranbanor? Både vertikala och horisontella laster Kombinationer? Kritiska snitt? Fz Tryckta bärverksdelar + sidokrafter My Vippning ! Strängare toleranser Deformationer i bruksgränstillstånd ! Dynamiska och återkommande laster Utmattning ! Stålbyggnadsdagen 2015 My 5 Laster Vertikalt hjultryck av • Obelastad kran, Qc • Lyftlast, Qh Horisontalkrafter i banriktning • av kranåkning (drivkrafter), HL (normalt försumbart) Horisontalkrafter tvärs banan • av kranåkning (acceleration och bromsning), HT • av skevgång, HS Olyckslaster (buffertkraft), Provlast Stålbyggnadsdagen 2015 6 Dynamikfaktorer Enligt SS-EN 1991-3, avsnitt 2 Dynamikfaktor Inverkan av Används med Anmärkning φ Svängningar vid lyftning Qc 1,1 på säker sida φ Överföring av last från marken Qh lyftklass? φ Plötsligt släpp av nyttolast Qh kran med skopa eller magnet ? φ Åkning Qc och Qh toleranserna ? (normalt 1,0) φ Drivning HT typ av drivsystem ? φ Provlast Provlast statisk eller dynamisk? φ Stöt med buffert Buffertkraft minst 1,25 Stålbyggnadsdagen 2015 7 Lastgrupper Tabell 2.2 i SS-EN 1991-3 Stålbyggnadsdagen 2015 8 Lastkombinationer Vid samlyftning behandlas flera kranar som en enda kranlast Vid oberoende arbete ses laster från olika kranar som oberoende laster. Hur många kranar bör beaktas? Enligt EKS10: Laster från kranar ses som nyttiga laster och kombineras enl. SS-EN 1990 med hjälp av Bilaga A i SS-EN 1991-3 Stålbyggnadsdagen 2015 9 Dimensionerande snittstorheter 3D belastning, rörliga laster Avgörande snitt? Dimensionerande lastställning? Viss handledning i travershandboken 1. Anta ett kritiskt snitt 2. Använd influenslinjer Stålbyggnadsdagen 2015 10 Dimensionerande snittstorheter Lite effektivare: max moment kurvor (finns även i tabellerad form) kvar i nya handboken Mycket smidigare: dataprogram Stålbyggnadsdagen 2015 11 Brottgränstillstånd Tvärsnitt: • Tvärkraft • Tvåaxlig böjning i fält och vid upplag Global stabilitet: vippning Lokalt: • Lokala spänningar av hjultryck i livet • Livbuckling • Svetsar (anta kontakt mellan fläns och räls) Stålbyggnadsdagen 2015 12 Bärförmåga för tvärkraft Enl. SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.2.6 plastisk bärförmåga med skjuvarea Av För slanka liv (h/t > 72ε), beakta skjuvbuckling enl. SS-EN 1993-1-5 avsnitt 5 Inverkan på bärförmåga för moment? om försummas tvärkraften annars använd reducerad sträckgräns: −1 Stålbyggnadsdagen 2015 13 Tvåaxlig böjning Vertikal last moment i styv riktning Horisontal last moment i vek riktning Excentricitet vridning! bör beaktas enl. SS-EN 1993-6 Med räl utan gummimellanlägg antas att vertikallasten angriper i skjuvcentrum Och för horisontallasten? SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.2.7? Stålbyggnadsdagen 2015 14 Tvåaxlig böjning SS-EN 1993-6 avsnitt 5.6.2 (4) Stålbyggnadsdagen 2015 15 Tvåaxlig böjning Tvärsnittsklass 1 och 2, SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.2.9.1: Tvärsnittsklass 3, SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.2.9.2 : Stålbyggnadsdagen 2015 16 Global instabilitet (vippning) Enl. SS-EN 1993-6 avsnitt 6.3.2: välj en metod EKS10 Böjknäckning av fläns + 1/3 livets tryckzon Kontroll enl. SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.2.9 Stålbyggnadsdagen 2015 17 Global instabilitet (vippning) SS-EN 1993-6, Bilaga A får också användas: , ⁄ , + , ⁄ + ⁄ ≤1 Vippning och välvning! Omöjligt för hand, kan dock förenklas: , , ⁄ , + , , ⁄ ≤1 uf = upper flange = överfläns För vippning, använd ett dataprogram för att få fram Mcr t.ex. LTBeam (ladas ner grattis: https://www.cticm.com/content/ltbeam-version-1011) Stålbyggnadsdagen 2015 18 Global instabilitet (vippning) Stålbyggnadsdagen 2015 19 Global instabilitet (vippning) Stålbyggnadsdagen 2015 20 Global instabilitet (vippning) aaa Stålbyggnadsdagen 2015 21 Global instabilitet (vippning) Stålbyggnadsdagen 2015 22 Global instabilitet (vippning) SS-EN 1993-1-1 avsnitt 6.3.2, reduktionsfaktor för vippning (LT = lateral torsional) Böjmomentet varierar, reduktionsfaktorn får modifieras För punktlast får interaktionsfaktorn Cmz (ekvivalent konstant moment) tas som 0,9 , , ⁄ Stålbyggnadsdagen 2015 , + , , ⁄ ≤1 23 Lokala spänningar i livet Anta jämnt fördelad spänning: Stålbyggnadsdagen 2015 24 Lokala spänningar i livet Lokal ökning av skjuvspänningar: , , Stålbyggnadsdagen 2015 = 0,2 , 25 Lokala spänningar i livet Flyttvillkor för kritisk punkt överstöd: , ⁄ + , ⁄ − , ⁄ , ⁄ +3 , + ⁄ , ≤1 Stålbyggnadsdagen 2015 26 Transversalt belastat liv (stabilitet) Enl. SS-EN 1993-1-5, avsnitt 6: ? = Stålbyggnadsdagen 2015 27 Bruksgränstillstånd Upprepbart beteende (elastiskt vid karakteristisk last) Undvik andning i liv (begränsad slankhet enl. SS-EN 1993-6, avsnitt 7.4) Undvik svängningar i underfläns (enl. SS-EN 1993-6, avsnitt 7.6) Nedböjning ≤ ⁄600 eller 25 mm ∆ ≤ ⁄600 Deformationer i sidled ≤ ⁄600 ∆ ≤ 10 mm Stålbyggnadsdagen 2015 28 Utmattning, grunder Utmattning: upprepade spänningsvariationer leder till sprickbildning Lasthistoriken förenklas till en spänningskollektiv (Δσi ; ni) Används med Wöhler kurvor (S-N kurvor) Delskador: Di = ni / Ni Total skada: Dd =Σ Di ≤ 1 Kan förenklas ännu mer: Skadeekvivalent spänningsvidd ΔσE vid NE cykler Stålbyggnadsdagen 2015 29 Utmattning, grunder ∆ ∆ ⁄ Dimensioneringsvillkor: , ≤1 Ekvivalent spänningsvidd ΔσE,2 vid 2.106 cykler (beroende av kollektivet) Tillåten spänningsvidd Δσc vid 2.106 cykler, s.k. förbandsklass i SS-EN 1993-1-9 Stålbyggnadsdagen 2015 30 Utmattning av kranbanor Endast effekter av vertikala laster Förutsättning: och ∆ ≤ 1,5 ∆ ≤ 1,5 ⁄ 3 Vid flera oberoende kranar adderas delskadorna enl. SS-EN 1993-6 avsnitt 9.4.2. Välkommen förenkling i EKS10: största hjultryck x 1,10 Vid utmattningslast: ∆ ∆ ⁄ , och ≤1 ∆ ∆ ⁄ , ≤1 Vid kombinerade spänningsvidder (om inget annat anges): ∆ ∆ ⁄ för lasteffekter, γFf = 1,0 Stålbyggnadsdagen 2015 , + ∆ ∆ ⁄ , ≤1 31 Utmattning av kranbanor Använd en ekvivalent utmattningslast Qe = φfat λi Q max,i φfat = (1+φ)/2 (1: egentyngd, 2: lyftlast) λi = skadeekvivalensfaktor (lastkollektiv) Stålbyggnadsdagen 2015 32 Utmattning av kranbanor Förbandsklass, Δσc, enl. Tabell 8.1 till 8.9 i SS-EN 1993-1-9 (akta belastningsart) Partialkoefficienter för bärförmåga, SS-EN 1993-6 SS-EN 1993-1-9: Stålbyggnadsdagen 2015 33 Utmattning, kontrollpunkter rälinfästningar (σx) halssvets, stumsvetsar (σz, σx, τ) både i fält och vid stöd svets (σz, σx, τ) liv (σz, τ) kälsvetsar (σx) plåt (σx) fläns (σx) Stålbyggnadsdagen 2015 34 Utmattning, längsgående kälsvets 1. Max och min moment momentvidd för ekvivalent utmattningslast 2. Normalspänning i flänsens överkant, ΔσE,2 3. Förbandsklass, Δσc, enl. SS-EN 1993-1-9, tabell 8.2: Stålbyggnadsdagen 2015 35 Utmattning, rälklammer Vilken förbandsklass? Detalj 1 i Tabell 8.4 Detalj 6 i Tabell 8.5 Stålbyggnadsdagen 2015 36 Utmattning, rälklammer Detalj 1 i Tabell 8.5 Tysk tolkning [U.Kuhlmann, Stahlbau 2003]: Stålbyggnadsdagen 2015 37 Utmattning, halssvets Kontrolleras för kombinerad: • Normalspänning, σz (koncentrerad kraft + livböjning i klass S3-S9) • Skjuvspänning, (tvärkraft inkl. lokal ökning) • Normalspänning i längsled, σx (böjmoment i styv riktning) Två kritiska fall för skjuvspänningen 1. Samtidigt skjuvspänningsvidd i fält (1 lastcykel/hjul/arbetscykel) 2. Maximal skjuvspänningsvidd vid stöd (1 lastcykel/arbetscykel) Stålbyggnadsdagen 2015 38 Utmattning, halssvets Samtidigt skjuvspänningsvidd i fält 1:a spänningsvidd 2:a spänningsvidd större skadeekvivalensfaktorn / normalspänning: × skjuvspänning: Stålbyggnadsdagen 2015 × / 39 Utmattning, halssvets Max skjuvspänningsvidd i fält Max skjuvspänning ingen skjuvspänning Stålbyggnadsdagen 2015 40 Tack! Trevlig stålbyggnadsdag! Wylliam Husson [email protected] 070-378 66 11 Stålbyggnadsdagen 2015