DPN II – Predavanja – 5. del (Žerjavi - Definicija in zahteve

1

UL - FKKT

KKTS - LASOK

1

Delovne priprave in naprave II

Boris Jerman

Varnost žerjavov

Žerjavi

Žerjavi so transportne naprave (stroji), namenjene transportu kosovnega blaga.

Vsak žerjav sestoji iz velike, na več načinov premične jeklene konstrukcije z ustreznimi mehanizmi, pogonskimi stroji in krmiljem.

Nosilne konstrukcije žerjavov:• so obsežne konstrukcije;• so pestrih oblik;• imajo široko paleto obremenitev;• zahtevajo kontrolo po mnogih različnih kriterijih dimenzioniranja;• so zahtevne s stališča vgrajene in dodane varnosti.

2

2

Žerjavi

Žerjavi so podvženi nizu predpisov (in standardov).Veliko jih obravnava NKŽ, ki zagotavlja velik del t.i. vgrajene varnosti.

Razlogi za to se skrivajo v veliki teži bremen, zaradi česar bi ob odpovedi NKŽ nastala:• velika navarnost za okolico (tveganje);• možnost velike škode.

Za strojne konstrukcije, ki nimajo lastnih predpisov se velikokrat uporabljajo kar predpisi za žerjave.

3

Žerjavi

Predpisi za žerjave zajemajo sledeča področja:• snovanje;• izdelavo;• kontrolo izdelave;• predajo kupcu;• obratovanje;• vzdrževanje.

Vsebujejo zahteve za:• vgrajeno in• dodano varnost

4

3

Žerjavi

Za nosilno konstrukcijo žerjava je obvezna izdelava celotne tehnične dokumentacije, ki zajema (1/2):• popoln statični izračun:• drugi potrebni izračuni;• delavniška dokumentacija (se ne izroča kupcu);• tehnolška dokumentacija (se ne izroča kupcu);• atesti o uporabljenem materialu (ki atest potrebuje);• atesti varilcev;• atesti za vgrajeno opremo;• potrdila o strokovnem izpitu (odgovorne osebe, konstrukterji, ...);• ...

5

Žerjavi

Za nosilno konstrukcijo žerjava je obvezna izdelava celotne tehnične dokumentacije, ki zajema (2/2):• navodila za uporabo žerjava;• navodila za vzdrževanje in pregledovanje;• spisek rezervnih delov;• ES izjava o skladnosti (CE);• primopredajni zapisnik in odločba o obratovanju.

Kopijo vse te dokumentacije dobi tudi kupec. Vsa dokumentacija mora biti arhivirana pri proizvajalcu.

Žerjav mora imeti Matično knjigo žerjava in Knjigo vzdrževanja.

6

4

Žerjavi

Notranja kontrola pri proizvajalcu:a) procesa snovanja;b) proizvodnega procesa.

Kontrolira se:• statika in drugi izračuni;• vhodni materiali;• kupljene komponente;• električne komponente;• mehanizmi.

Notranja kontrola: zelo koristna; izvajati jo morajo izkušeni projektanti; zagotovljen mora biti čas in denar zanjo.

7

Nekateri predpisi in standardi o snovanju NKŽ

Predpisi:• Pravilnik o varnosti strojev, Uradni list RS, št. 25/06, Ur.l. RS, št.

75/2008;• Seznam standardov, katerih uporaba ustvari domnevo o

skladnosti strojev z zahtevami Pravilnika o varnosti strojev, Uradni list RS, št. 56/2009;

• Pravilnik o varnosti in zdravju pri uporabi delovne opreme, Ur.l. RS, št. 101/2004

8

5


Standardi:• F.E.M. 1.001 (10.1998). Rules for the design of hoisting

appliances, 8 booklets;

• SIST EN 13001-1:2005 Varnost dvigala (žerjava) – Konstrukcija, splošno – 1. del: Splošna načela in zahteve;

• SIST EN 13001-2:2005 Varnost dvigala (žerjava) – Konstrukcija, splošno – 2. del: Bremenski učinki;

• SIST EN 1993-1-1 do 1-12 (2005 do 2007): Projektiranje jeklenih konstrukcij;

• ...

9


Drugi standardi: • JUS M.D1.050 (1968) – Žerjavi (Kranovi)

• DIN 15018-1 - Cranes; steel structures; verification and analyses• DIN 15018-2 - Cranes; steel structures; principles of design and

construction • DIN 15018-3 - Cranes; principles relating to steel structures; design

of cranes on vehicles• DIN 15019-1 - Cranes; Stability for All Cranes Except Non-rail

Mounted Mobile Cranes and Except Floating Cranes • DIN 15019-2 - Cranes; Stability for Non Rail-mounted Mobile

Cranes; Test Loading and Calculation

10

6

Obremenitve žerjavov

Največje koristno breme:• izhaja iz deklarirane nosilnosti posameznega

žerjava;• vse, kar visi na nosilni vrvi:

• kavelj � breme in pomožna bremenska sredstva;

• prijemalo � breme in prijemalo;• lahko je konstantno, ne glede na položaj obesišča

bremena (za vse dvakrat podprte strukture);• lahko je spremenljivo glede na položaj obesišča

bremena (pri žerjavih z ročico).

11


Lastna teža vseh delov žerjava:• lastna teža vseh nepremičnih in premičnih delov žerjava;• premične mase potrebno upoštevati v vseh relevantnih položajih

(tako, kot pri bremenu): skrajne lege, lege z največjim upogibnim momentom, ... .

12

7


Vztrajnostne (inercialne) sile:• so posledica premikanja (pospeševanje) mas (lastna teža in breme);

• delijo se v več skupin:a) vertikalne vztrajnostne sile;b) horizontalne vztrajnostne sile;c) vztraj. sile zaradi bočnih udarcev koles ob tirnice;d) vztraj. sile zaradi udarcev ob končne omejilnike;e) vztraj. sile zaradi kolizije s sosdnjimi objekti.

13


Sile, ki izvirajo iz klimatskih okoliščin

14

a) Veter;b) Potres;c) Sneg;d) Temperatura.

8


a) Veter (žerjavi, ki obratujejo na odprtem):

15

Dogovorjene mejne hitrosti vetra in mejni zastojni tlaki:

Tip žerjava oz. dvogalne naprave Vw.mej

[m/s]/[km/h]qw.mej

[N/m2]

Na veter zelo občutljivi žerjavi, ki niso namenjeni neprekinjenemu obratovanju.

14 / 50 125

Žerjavi, ki ne sodijo v 1. ali 3. skupino (večina žerjavov)

20 / 72 250

Žerjavi, ki morajo obratovati čim bolj nemoteno, tudi pri večjih vetrovih (npr. luški žerjavi)

28 / 100 500



16

Največja obremenitev:

qw.ork ... največji zastojni tlak pri orkanskem vetru.

Gornjo obremenitev je potrebno upoštevati, ko žerjav NE obratuje več in breme ni prisotno.

Rotacijski žerjavi morajo imeti, ko ne obratujejo, zavoro vrtenja nadgradnje SPROŠČENO.

9



17

Največja obremenitev: Tri vetrovne cone (I, II, III), določene za vsako državo po zemljepisni legi in po velikosti zastojnega tlaka:

III. cona: vsi celinski kraji z nadmorsko višino hnm ≥ 500 m in primorje.

I. in II. cona: ostali deli države.



18

“Orkanski” zastojni tlaki (obrem.) v odvisnosti od Lege in Hi.nt:

Hi.nt [m] Qw.ork [N/m2]

I II III

<10 450 700 1100

10 – (30) 600 900 1300

30 – (60) 700 1050 1500

60 – 100 800 1200 1700

10


b) Potres (žerjavi, ki obratujejo v posebnih okoljih):

19

Sila na maso mi pri potresu:

Za posamezno državo obstaja zemljevid potresnih con. Glede na potresno cono lokacije žerjava in glede na namen oz. umestitev žerjava, se določi projektne pospeške:

Npr. za 9. potresno cono velja:• za običajne namene: apotres = 0,12 g; g ... težnostni pospešek• za posebne namene: apotres < g.

Projektne pospeške se lahko določa iz izmerjenih potresnih akcelerogramov in simulacij, ki upoštevajo ustrezno časovno periodo.


b) Potres (žerjavi, ki obratujejo v posebnih okoljih):

20

Opomba: 0,12 g je zelo majhen pospešek, zaradi česar se za potresna nosilnost za žerjave za običajne potrebe ne preverja.

Kontrola se izvaja za žerjave v jedrskih objektih (npr. polarni žerjav v zadrževalnem hramu jedrskega reaktorja) in včasih v kemijskih obratih.

Koeficient b popisuje odzivnost konstrukcije in je večji pri bolj elastičnih konstrukcijah.

11


c) Sneg:

21

Vpliv snega na NKŽ se običajno ne upošteva, ker je obremenitev zanemarljiva glede na nosilnost elementov (npr. ročica žerjava, stebri in stolp žerjava).

Izjeme so večji ploski elementi, kot je npr. streha strojnice. V teh primerih se upošteva obremenitev iz gradbeniških predpisov in standardov.

Vrednosti za projektno obremenitev s snegom so spet odvisne od geografske lege, nadmorske višine itd. in se za Slovenijo običajno gibljejo od q=125 kg/m2 navzgor.


d) Temperaturne obremenitve:

22

Sprememba temperature jeklenih elementov povzroči spremembo njihove prostornine. Pri enoosnih nosilnih elementih se največ spremeni dolžina.

Če je raztezanje (krčenje) neovirano, se pojavijo deformacije, drugače pa tudi temperaturne napetosti.

12


23

Kombinacije obremenitev, ki delujejo sočasno

a) 1. obremenitveni slučaj. Simbolna enačba:

b) 2. obremenitveni slučaj. Simbolna enačba:

c) 3. obremenitveni slučaj. Simbolne enačbe. Možne razne kombinacije. Npr.:


24

Normalne dopustne napetosti (deterministični pristop):

Upoštevanje obremenitev pri utrujanju:

Za preračun na utrujanje se običajno upošteva le kombinacije obremenitev I. obremenitvenega slučaja.

Veter in sneg se pojavita premalokrat, da bi jih bilo potrebno upoštevati. Običajno velja to tudi za temperaturne obremenitve.

13


25

Uničena roka žerjava:

Žerjav v ladjedelnici Sermetal - Brazilija se je porušil zaradi:- odsotnosti vzdrževanja in- napačna uporaba stroja

Vrste žerjavov

26

Portalni žerjav – delo na zunanji deponiji

14

Vrste žerjavov

27

Mostni žerjav s kabino za žerjavista - sodobni žerjavi imajo tudi daljinsko vodenje s tal

Vrste žerjavov

28Gradbeni žerjav

15

Vrste žerjavov

29

Pristaniški žerjav: a) starejši z ročičnim mehanizmom,b) novejši, z mostom

Mostni žerjavi – sestavni deli in preračun

30

16

Presek glavnega nosilca

31

Notranje sile in momenti

32

Maksimalni upogibni moment se pojavi, ko je dvojica sil iz sredine zamaknjena za a/4 od sredine (L/2).

a

L/2 a/4

Mmax

17

Napetostno stanje v prerezu glavnega nosilca

33

Von Mises-ova enačba za večosno napetostno stanje

��,�

��,�

��,�

��,�

��,� ∙ ��,�

��,� ∙ ��

��

��

� 1

(npr. v točki 1 opazovanega prereza).

Vir slike: Diplomska naloga visokošolskega strokovnega študija, Miran Jančar, Dvonosilčni mostni žerjav, Ljubljana 2013.

Documents

DPN II – Predavanja – 5. del (Žerjavi - Definicija in zahteve