Breviar de calcul - grinda

Breviar de calcul

1. Grinda principala

Date initiale:

F=2000 daN- semisarcina

l=1900 cm- lungimea grinzii principale;

a=20 cm- distanta intre rolele de rulare ale caruciorului electropalanului;

b=940 cm- distanta intre rola caruciorului electropalanului si capatul grinzii principale rezemate pe grinda de capat.

Ecutiile de moment, pe intervale (conform fig.1), sunt:

unde am notat: Q-reactiune in reazem Q=3805 daN, q-incarcarea distribuita q=190 daN/m, m(x)-momentul produs de incarcarea unitara aplicata la jumatatea grinzii.

Momentul maxim este:

Se impune tensiunea admisibila σ_a=1200 daN/cm².

Grinda principala este simplu rezemata la capete, avand incarcarea conform schemei statice din fig. 1. Modulul de rezistenta necesar al sectiunii din conditia de rezistenta este:

Sageata maxima se calculeaza cu metoda Mohr-Maxwell d_m si se impune constructiv f_m, astfel:

Daca se considera incarcarile concentrate la jumatatea grinzii si se neglijaza incarcarea distribuita, din conditia de sageata maxima impusa, avem momentul de inertie necesar:

Se alege profilul HEA600, care are caracteristicile:

Tensiunea maxima reala este:

Sageata maxima este:

Daca se ia in consideratie si greutate proprie a grinzii q = 1,9 kg/cm, tensiunea maxima si sageata maxima vor fi:

Nota: se constata ca sageata reala nu depaseste limita impusa constructiv d_m>3,16 cm, deci profilul HEA 600 corespunde.

Dac[ se considera profilul HEB600:

Ecutiile de moment, pe intervale (conform fig.1), sunt:

unde am notat: Q-reactiune in reazem Q=4090 daN, q-incarcarea distribuita q=220 daN/m, m(x)-momentul produs de incarcarea unitara aplicata la jumatatea grinzii.

Momentul maxim este:

Se impune tensiunea admisibila σ_a=1200 daN/cm².

Grinda principala este simplu rezemata la capete, avand incarcarea conform schemei statice din fig. 1. Modulul de rezistenta necesar al sectiunii din conditia de rezistenta este:

Sageata maxima se calculeaza cu metoda Mohr-Maxwell d_m si se impune constructiv f_m, astfel:

Daca se considera incarcarile concentrate la jumatatea grinzii si se neglijaza incarcarea distribuita, din conditia de sageata maxima impusa, avem momentul de inertie necesar:

Se alege profilul HEB600, care are caracteristicile:

Tensiunea maxima reala este:

Sageata maxima este:

Daca se ia in consideratie si greutate proprie a grinzii q = 2,2 kg/cm, tensiunea maxima si sageata maxima vor fi:

Nota: se constata ca sageata reala nu depaseste limita impusa constructiv d_m>3,16 cm, deci si profilul HEB 600 corespunde.

In final alegem un profil HEA 600 pentru grinda principala.

Solicitarea de incovoiere la capetele grinzii este neglijabila, in consecinta sudura de asamblare la placa grinzii de capat se impune constructiv (sudura de colt de grosime d = 0,3s = 0,3 3 = 0,9cm).

2. Grinda de capat

Grinda ce capat are schema de calcul in fig. 2. Forta de apasare medie a grinzii de capat este:

Momentul maxim este:

unde L=270cm- distanta intre axele rolelor grinzii de capat

Modulul necesar al sectiunii grinzii este:

Din conditia de sageata maxima impusa, daca se considera incarcarea Q aplicata concentrat la jumatatea grinzii de capat, momentul de inertie necesar este:

Se impune un laminat teava patrata 250x150x8 care are caracteristicile: a = 150 mm, b=250mm, g = 8 mm, m = 48 kg/m, A=62 cm², I = 5220 cm⁴, W = 418 cm³.

Tensiunea efectiva maxima este:

Se verifica grinda de capat la tamponarea cu citeza v=1 m/s, sageata tampoanelor fiind de e=3 mm. Considerand masa podului m=5000 kg, din conservarea energiei se calculeaza constanta elastica k necesara pt. tampoane si acceleratia maxima a la tamponare:

Forta de inertie maxima F_i, momentul de incovoiere M_i produs de aceasta in grinda de capat si tensiunea maxima suplimentara indusa sunt:

e=43- excentricitatea (distanta intre axa grinzii principale si grinda de capat)

Se constata ca tensiunea suplimentara s_s este foarte mica, deci tamponarea nu va produce deteriorari ale grinzii de capat.

Rotile grinzii de capat au diametrul d = 140 mm, iar calea de rulare are latimea δ = 50 mm. Daca palanul este plasat la una din extremitatile grinzii reactiunea pe capatul respectiv este:

Tensiunea efectiva maxima este in cheson (cand palanul este la o extremitate) este:

Se verifica la strivire roata grinzii de capat. Presiunea de contact pe roata este:

s-au folosit notatiile: d=14 cm diametrul rotii, d=5 cm latimea sinei de rulare, s_K-tensiunea de contact (valoarea admisibila se considera a fi de 7500 daN/cm²).

Se predimensioneaza suruburile de prindere a grinzii principale din conditia de forfecare pe doua dintre cele patru suruburi (se propune folosirea a 4 suruburi de prindere a grinzii principale pe grinda de capat). Fortele de forfecare rezulta din forta maxima (de patinare) pe una din rolele motoare a grinzii de capat care (se presupune) ca produce moment pe celalalt capat al grinzii principale, astfel:

Nu se poate aplica astfel de solutie, momentul fiind preluat de frecarea dintre suprafetele de strangere. Forta de strangere necesara in cele 4 suruburi (asezate in colturile unui patrat cu latura l_o=10 cm, deci la distanta e=0,707l_o=0,707 10=7 cm) este:

p = 222 daN/cm

Se constata ca suruburile sunt prea groase si se adopta schema de prindere cu 8 suruburi dispuse astfel: 4 suruburi in colturile dreptunghiului 10x25 cm, iar celelalte 4 suruburi 10x15 cm. Distantele la centrul de presiune al suprafetei de strangere sunt:

Forta de strangere pe surub (se considera egala pe toate cele 8 suruburi) si diametrul surubului sunt:

Se predimensioneaza arborii rolelor grinzii de capat; schema de calcul fiind data in fig. 3. Momentul maxim este:

l_a=13cm- lungime fus

p=275daN/cm-incarcare uniforma pe fus

F=2879 daN - forta pe fus

Modulul de rezistenta necesar si diametrul arborelui sunt (tensiunea admisibila se impune s_a=3000 daN/cm²):

Se veifica la forfecare arborele:

A= 0,25pd² = 4,96 cm²,  T=0,5F=1439 daN, t=T/A=290 daN/cm².

Se verifica tensiunea superficiala de strivire intre fus si roata:

unde F=3570 daN- forta pe fus

Se considera tensiunile limita admise: t = 1500 daN/cm², s_k = 8000 daN/cm².

Fig. 4. Schema de inadire a grinzii principale

a-     decuparea capetelor ce se vor suda cap-cap;

b-     sudarea cap-cap;

c-     sudarea ecliselor laterale si pe talpi

3. Inadirea grinzii principale

Din motive constructive (grinda este prea lunga) este necesara inadirea acesteia la distanta l_i=4 m de capat (la ambele capete). Inadirea se va face cu eclise laterale si pe talpi din tabla de 15 mm grosime. De asemenea grinda se va decupa si suda initial cap la cap, conform schemei din fig. 4. Dimensiunile ecliselor se aleg constructiv: eclisa 1 (pe talpi) 15x280x300 mm, eclisa 2 (pe inima) 15x300x400 mm.

Momentul in sectiunea de inadire (la x=400 cm) este: M₁₂(400)=1,7 10⁶ daNcm. Se verifica la incovoiere sectiunea prin eclise, considerandu-se numai portanta ecliselor (conform sectiunii din fig.5); momentul de inertie I_e si modulul de rezistenta W_e al sectiunii respective sunt:

Tensiunea maxima datorata incovoierii in aceasta sectiune este:

Pentru calculul cordoanelor de sudura ale ecliselor se va repartiza momentul incovoietor M_i proportional cu rigiditatea ecliselor, astfel:

Forta longitudinala ce solicita eclisa de pe talpa si tensiunea de forfecare a sudurii sunt:

Sudura de pe eclisa 2 este solicitata de momentul M₂ la rasucire; modulul de rezistenta polar al cordoanelor de pe embele fete ale inimii si tensiunea in acestea sunt;

ANSAMBLUL GENERAL al constructiei metalice al podului rulant

Masa constructiei: 4705kg

Conditii de mediu: functionare in interiorul halei, temperatura (-10^oC +40^oC), umiditate relativa mediu max.80%.

Actionare: de la sol prin telecomanda cu cablu

Dispozitiv de siguranta: limitator cursa si opritor

Elemente de rezistenta: grinda (profil HEA600).

Desene

Ansamblu general: formate A1 (desen nr. S120.00);

Desene componente, 1 format A3 (S120.01), 1 formate A4 S120.02).

Lista elementelor de rezistenta

Lista sudurilor de rezistenta