Расчет башенного крана в APM WinMachine
Стационарный башенный кран
Расчет стационарного башенного крана проводился по заказу ТОО «Центрэнергомеханизация».
НТЦ «АПМ» выполнила комплекс расчетных работ стационарного башенного крана. Кран включает в себя 10 секций по 3 метра с максимальной длиной 50м.
Цель работы: определить характеристики башенного крана для дальнейшей сертификации в соответствующих органах на предмет эксплуатации крана на территории Казахстана и Российской Федерации.
Расчет выполнялся согласно требованиям:
- СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
- ГОСТ 1451-77* (2003) Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.
- СНиП II-7-81* (2000) Строительство в сейсмических районах.
- СНиП II-23-81* Стальные конструкции.
Анализ проводился в программном комплексе APM WinMachine.
Расчетная модель
Модель металлоконструкции башенного крана была создана в соответствии со сборочными и деталировочными чертежами, представленными Заказчиком, с помощью стержневых и пластинчатых (оболочечных) конечных элементов.
Связи между элементами конструкции жесткие. Соединения секций стрелы и противовеса к оголовку моделировались связями с одной вращательной степенью свободы. Связи в основании 7.5 метровой секции башни абсолютно жесткие (опоры), степеней свободы относительно соответствующих осей глобальной системы координат не имеют.
Связи в модели конструкции - центральные, т.е. связь осуществляется через центры тяжестей сечений соответствующих элементов.
При создании расчетной модели сварные швы в явном виде не моделировались.
Приложение нагрузок проводилось поэтапно, путем создания загружений, каждое из которых отвечало за тот или иной силовой фактор.
Металлоконструкция крана моделировалась только несущими элементами. В связи с этим номинальный вес крана «набирался» увеличением плотности соответствующих узлов.
В расчете также учитывался вес отдельных узлов крана (монтажной секции, кабины и т.д.) в статическом расчете моделируемых силами в соответствующих узлах, а для расчета с сейсмическим воздействием – массами.
Ветровая нагрузка в расчете учитывалась в соответствии с ГОСТ 1451-77* (2003).
Сейсмическая нагрузка в расчете учитывалась в соответствии со СНиП II-7-81* (2000).
Полезная нагрузка прикладывалась к стреле в четырех точках моделирующих ролики тележки в соответствии с графиком нагрузок переданных Заказчиком.
Для основного сочетания нагрузок вес полезного груза моделировался сосредоточенными силами в узлах, а для учета сейсмических нагрузок – сосредоточенными массами.
Результаты расчета
При расчете максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу в ряде комбинаций загружений превысило предел текучести материала. Причем это превышение предела текучести наблюдается в одном и том же месте.
Кроме того, в комбинациях загружений с сейсмической нагрузкой коэффициент запаса прочности не превышает рекомендуемый.
В следствии этого необходимо было провести расчеты при замене сечений, в которых не выполняются условия прочности, а также необходимо уменьшить сейсмичность района установки крана.
Итоги выполненного проекта
Из анализа результатов расчета следует, что условие общей устойчивости металлоконструкция крана выполняется.
Уровень напряжений, рассчитанных во всех комбинациях загружений, включающих сейсмическое воздействие, очень высок, в связи с чем были даны соответствующие рекомендации по замене сечений и уменьшении расчетных нагрузок.
Таким образом программный комплекс APM WinMachine обладает всеми необходимыми инструментами для расчета башенных кранов.
