056

Trg topolivaca 4 Kragujevac tel./fax. 034/ 502 542 PIB:106386506 Matični broj: 61412115 61412115 Žiro račun :310-202711-76 :310-202711-76

NOSEĆA ČELIČNA KONSTRUKCIJA ZA N 1 KLIZNI VISEĆI MANIPULATOR º

Crtež broj 056/2011 STRUKTURALNA PROVERA NUMERIČKOM METODOM

Korisnik:

“ZINI” srl -

Sommariva del Bosco

Klijent:

Dalmec SpA

Fabrika:

FAS Kragujevac (Srbija)

Broj porudžbenice FIAT-a Dalmec-u:986 od 12.05.2011 i 21065002 od 19.06.2012 Broj porudžbenica za Dalmec:

97-45478 oodd 1188.10.2011, 97 97-46921 oodd 2211.05,2012 i 97-47143 od26.03.2012

Broj ugovora Dalmec-a:

11.0222

Broj ugovora Zini-a:

D48/11 od06.11.2011

Serijski broj:

1139919

2

SADRŽAJ 1. Opšti deo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2. Namena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

3. Geometrija sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

4. Numerički model i analiza operećenja . . . . . . . .

11

5. Analiza rezultata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

6. Opterećenje u čvorovima . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

7. Provera deformacija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

8. Zaključak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3

1. OPŠTI DEO

4

Trg topolivaca 4 Kragujevac tel./fax. 034/ 502 542 PIB:106386506 Matični broj: 61412115 Žiro račun :310-202711-76

U skladu sa odredbama Zakona o planiranju i izgradnji, ("Sl.glasnik RS",br. 72/2009) i na osnovu Pravilnika o stručnoj spremi i praksi lica koja izrađuju i vrše tehničku kontrolu investiciono-tehničke dokumentacije,donosim sledeće

REŠENJE

kojim se određuje za odgovornog projektanta:

•

Elizabeta Jovanović,dipl.inž.maš.

Odgovorno lice

5


POTVRDA

Kojom se potvrđuje da:

•

Elizabeta Jovanović,dipl.inž.maš., lic.br. 333H599 09

Ispunjava propisane uslove u pogledu stručne spreme i prakse. Imenovani ima radno iskustvo u svojoj struci preko tri godine na poslovima rukovođenja izradom tehničke dokumentacije, položen stručni ispit i poseduju odgovarajuće licence, čime ispunjava uslove saglasno navedenom zakonu.

Odgovorno lice

6


IZJAVA PROJEKTANTA IZJAVA O PRIMENJENIM PROPISIMA Za izradu Projekta primenjeni su važeći normativni dokumenti (propisi,pravilnici i standardi):

-

Zakon o planiranju i izgradnji ( Službeni glasnik RS 72/2009) - Pravilnik o tehničkim normativima za noseće čelične konstrukcije (Službeni list SFRJ, br.61/1986), - Pravilnik o tehničkim propisima o kvalitetu zavarenih spojeva za noseće čelične konstrukcije(Službeni list SFRJ, br. 41/1964), - Pravilnik o tehničkim normativima i uslovima za montažu čeličnih konstrukcija (Službeni list SFRJ, br. 29/1970), - Pravilnik o tehničkim merama i uslovima za zaštitu čeličnih konstrukcija od korozije (Službeni list SFRJ, br. 32/1970), -

-

EVROKOD 3 - Standard za proračun čeličnih konstrukcija, Standardi iz grupe SRPS U.E7 Zakon o zaštiti na radu ("Službeni glasnik SRS", br. 42/91, 53/93, 67/93, 48/94 i 42/98),

Odgovorni projektant Projekta

Elizabeta Jovanović,dipl.inž.maš.

7

2. NAMENA Svrha ove analize je provera napona metalne structure sačinjene od kutijastih prfila tipa 80x80x4 i 40x40x3 kao i od profila IPE 160. Neke od greda tipa IPE 160 profila koji nose stazu dugački su 24m. Na ovim stazama se kreće manipulator kapaciteta 20 kg i težine 275 kg. Svi elementi su medjusobno spojeni čeličnim zavrtnjima (vijcima) i pločama. Statička analiza će uzimati u obzir različite uslove rada tako da će ona dati realne podatke o ukupnom ponašanju sistema. Ekvivalentni napon će biti odredjen za svaku šemu opterećenja posebno prema Von Mises-u i uporedjen sa dozvoljenim naponom.

2. GEOMETRIJA SISTEMA 8

Geometrija sistema prikazana je na slikama 1,2 i 3

Slika 1- pogled odozgo

Slika 2 – uzdužni presek

9

Slika 3 – poprečni presek

10

Prema detaljima sa slika 1-3, profil IPE 160 stegama je povezan za postojeći profil tipa IPE 220 odnosno INP 160. Savijanje postojećih profila predstavlja ograničenje u opterećenju sistema. Za IPE 160 profile direktno je povezana, pločama i zavrtnjima (koji čine stegu) vertikalna cev 80x80x4 koje nose uzdužni profil IPE 160. Sistem je tako kompletno povezan cevima. Takodje, staze su povezane za ovu strukturu pločama i zavrtnjevima, u dužini od 24m i njihova težina je oko 4800N svake (slika 4); manipulator koji se kreće po njima i ima maksimalni kapacitet od 200N i težinu od 2750N.

Slika 4- detalj vešanja staze na noseću strukturu

Staze, čija sopstvena težina je rasporedjena kontinualno, su opterećene parcijano. Na svakom pojedinom segmentu manipulator se kreće podužno, opterećujući tokom vremena kretanja celu strukturu duž pravca svog kretanja, što ne utiče na rukovanje teretom.(slika 5)

Slika 5- detalj kačenja manipulatora

11

4. NUMERIČKI MODEL I ANALIZA OPTEREĆENJA Pre nego što izgradimo model konačnih elemenata sistema,razvijamo CAD model (slika 6). IPE 160

80x80x4

40x40x3

IPE 160

Slika 6 – CAD model sistema

Kada smo modelirali pojedinačne komponente sistema, razvijamo numeričku metodu. Radi pojednostavljenja analize, zavrtnji nisu modelirani: veze izmedju različitih sastavnih delova sistema kreirane su povezivanjem kontaktnih zona sa elementima aproksimirajući ekvivalentnu krutost. Sistem je, kao što je već pomenuto, okačen u pet poprečnih tačaka o postojeće grede. Posmatrana su opterećenja od nepokretnih elemenata (sopstvena težina) i pokretnog tereta.

Tabela I

Nepokretno opterećenje Težina uzdužnih staza=4800x2N

Pokretno opterećenje Težina manipulatora=2750N Nosivost manipulatora=200N

Ukupno nepokretno opterećenje=9600N

Ukupno pokretno opterećenje=2950N 12

•

Šema rasporeda delovanja nepokretnog opterećenja

Težina sistema izražena je dejstvom sile zemljine teže (sopstvena težina). Opterećenje je rasporedjeno osno duž sistema vezano za donji IPE 160 profil.

Slika 7 – raspored delovanja nepokretnog opterećenja na sistem

•

Šema rasporeda delovanja pokretnog opterećenja

Analizirane su tri konfiguracije manipulatora smeštenog na pozicije A, B i C staze,kako je prikazano na slici 8. Za svaku od ovih konfiguracija uzeto je u obzir opterećenja koje odgovara maksimalnom radijusu okretanja;u šematizaciji opterećenja biće posmatran i obrtni moment od sopstvene mase (slika 9).

A

B

C

Slika 8 – različite pozicije delovanje pokretnog opterećenja

13

Opterećenja su pozicionirana na mestima veza staze za strukturu

Slika 9 – delovanje pokretnog opterećenja

Korišćeni materijal je čelik Č.0361 prema SRPS EN 100025, tj. SR 235 prema EN ISO 10025-2. Karakteristike materijala date su u tabeli II.

-

Modul elastičnosti

E=210000 N/mm2

-

Modul klizanja

-

Koeficijent klizanja

ν=0,3

-

Koeficijent toplotnog linearnog širenja

α=12x10-6/°C-1

G=E/[2(1+ν)] N/mm2

(za temperature do 100°C) -

Gustina

ρ=7850

14

kg/m3

Za čelike, prema standardu SRPS EN 10025, SRPS EN 10210 I SRPS EN 10219-1, za proračun mogu se koristiti nominalne vrednosti napona i to granica razvlačenja σ r i granica kidanja σ t,čije vrednosti su prikazane u tabeli II.

Tabela II. Karakteristike materijala

Oznaka čelika S 235 S 275 S 355 S 450

Nominalna debljina elemenata t≤40mm 40mm≤t≤80mm 2 2 σ r (N/mm ) σ t (N/mm ) σ r (N/mm2) σ t (N/mm2) 235 360 215 360 275 430 255 410 355 510 335 470 440 550 420 550

Tabela III. Faktori uvećanja opterećenja Koeficije nt γF Stalna opterećenja Stalna ne strukturalna opterećenja Promenljiva opterećenja

povoljna nepovoljna povoljna nepovoljna

γG1 γG2

povoljna nepovoljna

γQi

EQU 0,9 1,1 0,0 1,5

A1 STR 1,0 1,3 0,0 1,5

A2 GEO 1,0 1,0 0,0 1,3

0,0 1,5

0,0 1,5

0,0 1,3

U našem slučaju, debljine su manje od 40mm, pa je granica razvlačenja 235 Mpa, a dopušteni napon 360 Mpa. Tehničkim standarima za čelične konstrukcije predvidjeno je da se računska opterećenja uvećavaju korekcionim faktorima:

U našem slučaju, s obzirom na krajnje ograničenje stanja i prisustvo nepovoljnih opterećenja faktor je 1,5 za sopstveno opterećenje i konstantno 15

preopterećenje i 1,3 za promenljivo opterećenje. Von Mizesov napon u poredjenju sa granicom tečenja podeljen je faktorom sigurnosti γM0 (tabela III). Tabela IV. Faktor sigurnosti za granicu tečenja Otpornost preseka klase1-2-3-4 Otpornost nestabilnih članova Otpornost nestabilnih članova mostova i železnica Otpornost u pogledu lomova,kritičnih preseka (oslabljenih rupama)

γM0=1,05 γM1=1,05 γM1=1,10 γM2=1,25

U našem slučaju faktor je jednak 1,05. Uzimajući u obzir sve faktore kranica tečenja mora biti podeljena sa 1,05. Dozvoljeni napon je jednak 235/1,05=223Mpa. Nadalje, sprovodimo verifikaciju zasnovanu na SLE sistemu I posebno proveru deformacija elemenata (profila), kombinujući opterećenja prema sledećem izrazu:

gde je G stalno opterećenje strukture, kao što su sopstvena težina i fiksna opterećenja, dok Qk označava promenljiva opterećenja. U ovom slučaju, obzirom na korišćenje objekta, a sa ciljem povećanja bezbednosti, posmatrana je kombinacija skoro stalnog opterećenja, sa uveličavajućim koeficijentom ψk=1,00 što je takodje i prema uputstvima Eurocod-a. Model sistema, sa svim opterećenjima i ograničenjima, prikazan je na slici 10. Fiksna veza

16

IPE 220 i IPE 160 80x80x4

INP 160

Pozicija opeterćenja

40x40x3 Slika 10 – simulacija modela i fiksnih veza

5. ANALIZA REZULTATA

•

Slučaj 1: Manipulator je na poziciji A na stazi (slika 11)

A Slika 11- manipulator na poziciji A

Maksimalni pritisak jednak je 153,76 Mpa (slika 12), i to na vezi gornjeg IPE 160 profila. Na slici 13 prikazujemo detalj zone maksimalnog pritiska na profil.

17

Slika 12 – dijagram ekvivalentnog napona profila

18

Slika 13 – dijagram ekvivalentnog napona profila:konkretna zona maksimalnog napona

Na slici 14 prikazan je dijagram pomeranja, maksimalna vrednost je približno 20,97 mm, što odgovara pomeranju IPE 160 profila na koji se oslanja staza blizu zone opterećenja.

19

Slika 14- dijagram ekvivalentnih pomeranja •

Slučaj 2: Manipulator je na poziciji B na stazi (slika 15)

B Slika 15- manipulator na poziciji B



20



21

Slika 18- dijagram ekvivalentnih pomeranja •

Slučaj 3: Manipulator je na poziciji C na stazi (slika 19)

C Slika 19- manipulator na poziciji C



22



23

Slika 22- dijagram ekvivalentnih pomeranja

6. OPTEREĆENJE U ČVOROVIMA Na slici 23 prikazana su opterećenja u čvorovima za svaku pojedinačnu kombinaciju.

Slika 23 – dijagram čvorova sa oznakama

Tabela IV. Korišćena kombinacija opterećenja Sluča j Slučaj opterećenja 1 Slučaj opterećenja 2 Slučaj opterećenja 3 Slučaj opterećenja 4 Čvor 6 Kombinacija 1 Kombinacija 2

1 SLU-1 1.30 1.50 0.00 0.00

Fx (N) -531 -359

2 SLU-2 1.30 0.00 1.50 0.00

Fy (N) 2999 1991

3 SLU-3 1.30 0.00 0.00 1.50

Fz (N) -159 -20 24

5 SLE-1 1.00 1.00 0.00 0.00

Mx (Nmm) 0 0

6 SLE-2 1.00 0.00 1.00 0.00

My (Nmm) 0 0

7 SLE-3 1.00 0.00 0.00 1.00

Mz (Nmm) 0 0

Kombinacija 3

-371

2090

-37

0

0

0

Čvor 5

Fx (N) 530 364 368

Fy (N) 3054 2368 2331

Fz (N) 18 -98 -36

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) -923 -855 -555

Fy (N) 5684 5158 3120

Fz (N) 107 -115 3

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) 916 856 569

Fy (N) 4976 4836 3741

Fz (N) -84 74 -39

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) -595 -822 -822

Fy (N) 3306 4884 4884

Fz (N) 1 -104 105

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) 602 804 804

Fy (N) 3981 4683 4683

Fz (N) 38 -53 52

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) -546

Fy (N) 3121

Fz (N) 8

Mx (Nmm) 0

My (Nmm) 0

Mz (Nmm) 0

Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 19 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 16 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 45 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 36 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 46 Kombinacija 1

25

Kombinacija 2 Kombinacija 3

-555 -855

3121 5158

-4 114

0 0

0 0

0 0

Čvor 37

Fx (N) 545 569 856

Fy (N) 3540 3742 4836

Fz (N) -4 38 -74

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) -354 -345 -334

Fy (N) 2138 2096 1997

Fz (N) 33 37 23

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Fx (N) 355 344 339

Fy (N) 2416 2338 2376

Fz (N) 42 37 99

Mx (Nmm) 0 0 0

My (Nmm) 0 0 0

Mz (Nmm) 0 0 0

Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 47 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3 Čvor 38 Kombinacija 1 Kombinacija 2 Kombinacija 3

7. PROVERA DEFORMACIJA U cilju provere deformabilnosti strukture iz ove analize, kako je navedeno u odeljku 4,maksimalna pomeranja će se naći u sledećem profilu,i to pomeranje se smatra najkritičnijim:

Nosač 1 – L = 5500 mm - Δymax = 8,52 mm – komb. 3 Provera: Nosač 1 – Δylim = L/600 = 5500 / 600 = 9,16 mm - Δy max = 8,52 mm < Δylim ok Kao što je lako primetiti, u svim ispitivanim slučajevima, LSE provera kao i deformacija savijanja elemenata uvek ostaju u okviru dozvoljenih granica, predvidjenih usvojenim standardima. 26

8. ZAKLJUČAK Testiran za različite konfiguracije opterećenja sistema, maksimalni napon, u smislu ekvivalentnog napona ne prelazi 153,67 MPa, tako da sistem ostaje u okvirima granice elastičnosti, pa se može zaključiti da je noseća struktura pravilno dimenzionisana.

Odgovorni projektant

Elizabeta Jovanović, dipl. inž. maš.

27

056

Recommend Documents