21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Грузоподъемные мачты с оттяжками

10.07.2016

Конструирование и расчет сквозных стержней с решеткой в пересекающихся плоскостях проиллюстрируем на примерах проектирования стрел и грузоподъемных мачт с оттяжками.
Для монтажа строительных конструкций, кранового оборудования, мостовых кранов и т. п. нередко применяют отдельные грузоподъемные мачты, сдвоенные мачты-шевры или мачты со стрелами (дерик-краны).
Мачты представляют сплошную или решетчатую пространственную конструкцию. Верхний конец мачт раскрепляют оттяжками, составляющими с горизонтом угол не более 45°. Обычно ставят от 4 до 8 оттяжек (четное число), а в трехгранных мачтах — 3. Нижний конец вертикальных мачт может быть защемлен, а наклонных закреплен шарнирно. Для удобства перемещения мачты нижнюю ее поверхность делают гладкой, нередко с загнутыми вверх краями — типа салазок. Нижний конец мачт должен быть надежно раскреплен для устранения возможности сдвига его под влиянием усилия в грузовом тросе, идущем от отводного ролика к лебедке.
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Грузоподъемные мачты с оттяжками

Различают мачты сквозные или решетчатые (рис. VI—24) и сплошные, чаще всего трубчатые (рис. VI—25). Высота первых доходит до 60 м (редко больше), а грузоподъемность — до 250 г; высоту вторых обычно ограничивают 30 м, а грузоподъемность — 50—100 т (у более высоких мачт грузоподъемность меньше). Трубчатые мачты проще в изготовлении и монтаже и удобнее в эксплуатации, чем решетчатые. Дальнейшим развитием трубчатых мачт являются двуногие мачты — шевры. Их можно устанавливать без боковых вант, что важно при работе на стесненных площадках.
Ствол решетчатых мачт собирают из секций (монтажных марок), представляющих решетчатые призмы длиной 6—9 м. В центрально сжатых мачтах, а также в сжато-изгибаемых с небольшим влиянием момента обе крайние секции выполняют в виде усеченных пирамид, обращенных меньшими основаниями наружу. При значительных изгибающих моментах расстояния между поясами уменьшают лишь в нижней секции — у опорного шарнира.
Во время подъема грузов мачта может занимать вертикальное или наклонное положение.
К нагрузкам, учитываемым при расчете мачт, относятся: вес поднимаемого груза P с коэффициентом динамичности kдин в необходимых случаях; вес такелажного оборудования — балки, канаты, подвески, траверсы и т. п. — Pп; сумма усилий сбегающих ветвей неподвижных блоков полиспаста Ргр; собственный вес мачты gh (100-250 кг/м сквозного стержня со стороной поперечного сечения 0,5—1,0 м) и вес оголовка; составляющие усилия в оттяжках — Рот (для вертикальных мачт — вертикальные, составляющие); давление ветра рвет на мачту с оттяжками и на поднимаемый груз. Ветровую нагрузку относят к дополнительным сочетаниям. Она равномерно распределена по длине ствола и сосредоточена в оголовке (от давления ветра на груз, такелажное оборудование и др.).
Расчетные схемы мачт в процессе эксплуатации представлены на рисунке VI—26. Кроме того, ствол мачты должен быть проверен на прочность и устойчивость при подъеме самой, мачты. При этом должны быть проверены не только пояса, но и элементы решетки.
Первая расчетная схема (рис. VI—26,а) — мачта вертикальная и нагрузка приложена симметрично. Устойчивость ствола проверяют на усилие
Грузоподъемные мачты с оттяжками

где G' — вес оголовка и половины ствола мачты;
4Pот sin α — вертикальные составляющие усилий в четырех оттяжках, наклоненных к горизонту под углом α.
Усилия в оттяжках назначают в зависимости от грузоподъемности и высоты мачты, например при высоте 20 м и грузоподъемности от 20 до 100 т Pот = 1,25-2 т, а при высоте 30 м и той же грузоподъемности Pот = 2-2,5 т и т. д.
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Вторая расчетная схема — мачта вертикальная, нагрузка односторонняя. В этом случае, кроме силы N, сжимающей ствол мачты, будет действовать изгибающий момент (рис. VI—26,б), величина которого в верхнем конце мачты:
Грузоподъемные мачты с оттяжками

а ниже в стволе мачты на расстоянии z от уровня крепления верха оттяжек (плоскости «паука»):
Грузоподъемные мачты с оттяжками

где а — эксцентриситет приложения сил Р, Pп и Pгр;
P'от sin α и P'от сos α — вертикальная и горизонтальная составляющие дополнительного усилия в задней оттяжке;
а' и h' — эксцентриситеты приложения усилия задней оттяжки. Усилия в оттяжках назначают так же, как в центрально нагруженных мачтах. При подъеме груза в задней оттяжке, расположенной со стороны, противоположной грузу, возникает дополнительное растягивающее усилие, которое определяют по формуле (рис. VI—26,6):
Грузоподъемные мачты с оттяжками

где b — плечо усилия в задней оттяжке относительно опорного шарнира мачты.
Трос к отводному ролику (усилие Pгр) часто проходит внутри ствола мачты, что уменьшает значение силы Р'от и момента М, то есть идет в запас прочности.
Третья расчетная схема — мачта наклонена к горизонту под углом р; боковые оттяжки (ванты) и мачта расположены в одной плоскости; угол между осью мачты и боковыми оттяжками (90°—α); задняя оттяжка наклонена к горизонту под углом γ (рис. VI—26,в).
В этом случае ствол мачты будет сжат составляющими вертикальных нагрузок — поднимаемым грузом Pkдин весом подвеса и такелажного оборудования Pп, собственным весом оголовка Gог и ствола мачты G=gh; усилием Pгр сбегающей ветви неподвижного полиспаста, составляющими усилий двух боковых оттяжек 2Рот sin α и составляющей усилия в задней оттяжке P'от (зависит от угла между мачтой и этой оттяжкой).
Кроме того, ствол мачты будет подвержен действию изгибающих моментов от поднимаемого груза и такелажного оборудования, от усилия в сбегающей ветви полиспаста, от усилия в задней оттяжке и от собственного веса мачты.
Силу натяжения двух боковых оттяжек Pот назначают так же, как в центрально сжатых мачтах.
Усилие в задней оттяжке весьма значительно. Его можно определить из уравнения моментов всех сил, действующих, на мачту, относительно оси опорного шарнира ее:
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Сбегающая ветвь полиспаста идет параллельно оси мачты.
Если боковые оттяжки расположены в вертикальной плоскости, проходящей через вершину мачты, а не в наклонной плоскости, то в числитель формулы (VI—45) нужно добавить момент от вертикальной составляющей усилий в этих двух оттяжках — 2Pот sin α (h+h')cos β, где h' — расстояние по оси мачты от места крепления траверсы до места крепления «паука».
Плечо 6 находят, задавшись расстоянием от низа мачты до низа задней оттяжки; обычно это расстояние принимают около высоты мачты.
Усилие N, сжимающее ствол мачты, а также усилие Р'от в задней оттяжке (для проверки) удобно находить графически, условно предполагая, что все силы приложены в вершине мачты и пересекаются в одной точке на оси мачты. Усилие N можно также найти из уравнения моментов относительно точки закрепления нижнего конца задней оттяжки.
Изгибающий момент в вершине мачты (в месте крепления траверсы):
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Изгибающий момент в сечении ствола на расстоянии 1/3 длины его от вершины:
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Если изгибающий момент от внешних сил, действующий на мачты, стрелы и другие аналогичные конструкции, имеет постоянное направление, то такие конструкции следует опирать не строго центрированно, а с эксцентриситетом, создающим конструктивный момент обратного направления. Таким приемом можно существенно уменьшить расход стали и вес конструкции. Пример эксцентричного опирания мачты на фундамент показан на рисунке VI—27. Там же показаны конструкции опорной части мачты и оголовка.
Оттяжки к оголовку мачты крепят наглухо или через вертикальный цилиндрический шарнир, обеспечивающий возможность поворота мачты около ее вертикальной оси без перестановки оттяжек. Головка для крепления оттяжек («паук») испытывает изгибающие моменты в вертикальных плоскостях от вертикальных составляющих усилий в оттяжках и растяжение от горизонтальных составляющих тех же усилий. Наиболее тяжелые условия работы «паука» при несимметричном загружении мачты у задней оттяжки. Траверсу оголовка рассматривают как консоль, подверженную изгибающему моменту и перерезывающей силе от веса поднимаемого груза, такелажного оборудования и усилия в сбегающей нити неподвижного полиспаста, приходящихся на один конец траверсы. Кроме нормальных и скалывающих напряжений, в сплошностенчатой траверсе необходимо проверить приведенные напряжения. Вертикальные стенки траверсы над мачтой нужно усилить ребрами жесткости.
Грузоподъемные мачты с оттяжками

Для удобства производства работ и большей точности установки оси для подвески полиспаста концы оси закрепляют в точеных отверстиях специальных накладок. Последние приваривают или крепят болтами к стенкам траверсы снаружи после установки оси и тщательной проверки их положения. В стенках траверсы вырезают отверстия несколько большего диаметра, чем диаметр оси полиспаста. Для расчета ось рассматривают как однопролетную балку, свободно закрепленную в указанных накладках.