projektovanje industrijskih hala

8. PROJEKTIRANJE INDUSTRIJSKIH HALA

8.1. Vrste dizalica 8.2. Tipovi hala obzirom na mogućnost transporta 8.3. Krovni vezači – rešetkasti nosači 8.4. Stupovi i nosači kranskih staza 8.4.1. Stupovi hale 8.4.2. Nosači kranskih staza 8.5. Vertikalna poprečna stabilizacija 8.6. Vertikalna uzdužna stabilizacija 8.7. Razni detalji i spojevi

329

MK I

8. Projektiranje industrijskih hala

8.1. Vrste dizalica a) Mosna dizalica

b) Ovješena dizalica

c) Ostali tipovi dizalica

Slika 8.1. Shematski prikaz vrsta dizalica

B. Peroš

330

MK I


8.2. Tipovi hala obzirom na mogućnosti transporta

Slika 8.2. Tipovi hala

B. Peroš

331

MK I


8.3. Krovni vezači – rešetkasti krovni nosači

Slika 8.3. Tipovi rešetkastih krovnih nosača

Slika 8.4. Detalji čvorova rešetkastih nosača

B. Peroš

332

MK I


Slika 8.5. Sekundarni rešetkasti nosači

B. Peroš

333


MK I

Slika 8.6. Detalji čvorova rešetkastih nosača – cijevni profili

B. Peroš

334


MK I

8.4. Stupovi i nosači kranskih staza Industrijski objekti obično imaju dvojaku svrhu: prvo trebaju da zaštite prostor za rad, te da sadrže sustav za dizanje i premještanje teških tereta iz jednog mjesta na drugo. Projektiranje zaštitnog prostora, odnosno samog objekta je prilično rutinska stvar. Međutim, dimenzioniranje transportnog sustava je složen i zahtjevan zadatak. U stvari, mnogi industrijski objekti praćeni su problemima loše projektiranog ili izvedenog nosivog sustava kranova. Kapacitet kranova može se kretati od 1 do 300 kN. Obično susrećemo sljedeće komponente kranskog sustava:

Slika 8.7. Poprečni presjek – hala s pokretnim dizalicama

B. Peroš

335

MK I


1. Kran, koji se sastoji iz mosta, vodilica, dizala, stroja za pogon i obično kabine. 2. Kranskih tračnica i sustava za pridržanje 3. Kranskih nosača 4. Stupova kranskih staza 5. Ukrućenja kranskih stupova 6. Temelja stupova 7. Branika 8. Električnih vodova Orjentacijske karakteristike kranova date su u tabeli. Tipičan presjek kroz objekt prikazan je na slici 8.8.

8.4.1. Stupovi hale

Slika 8.8. Primjeri pojačanja stupova

B. Peroš

336

MK I


Kod teških kranova često se pojačava dio stupa pod osloncima kranskih staza. Dva primjera takvih pojačanja prikazana su na slici 8.8. Kod stupova s vitkim hrptom rade se uzdužna ukrućenja hrpta. Naročitu pažnju treba posvetiti upetosti stupova u temelje. Upetost utječe na dužinu izvijanja, a time i na veličinu poprečnog presjeka stupova. Pri dimenzioniranju stupova treba odrediti da li je vrh stupova pomičan pod djelovanjem vertikalnog opterećenja. Vrh samostalnog stupa pod opterećenjem kranova će se horizontalno pomaći. Ako je stup vezan horizontalnim sustavom u visini krovišta tako da se pojedini stup ne može samostalno pomicati, tada imamo pridržani stup za praktičan proračun. Za slučaj kratkih hala (sa 3 ili manje polja), ili hala bez krovnih horizontalnih ukrućenja, pojavit će se pomaci stupova pod vertikalnim opterećenjem, te govorimo o pomičnom sustavu stupova. Koeficijent izvijanja, K, znatno će se razlikovati u ova dva slučaja (vidi tablicu). Najčešće se susrećemo s tri vrste stupova: a) stupove s kratkom konzolom za reakcije R≤250kN b) stupove promjenjivog presjeka za reakcije R≤750kN, te c) dvodijelne stupove za vrlo teške kranove.

Slika 8.9. Tipovi stupova ovisno o vrsti kranova

Glavna os stupa objekta obično leži okomito na poprečni presjek objekta. Ako imamo odvojeni nosivi sustav za kransku stazu, tada je bolje da glavna os stupova ovog sustava leži uzduž osi objekta (slika 8.10.).

B. Peroš

337

MK I


Slika 8.10. Odvojeni stupovi objekta i kranske staze

Tablica: Koeficijenti izvijanja K1 i K2

B. Peroš

338

MK I



B. Peroš

339

MK I



Poželjno je da baze stupova budu uzdignute iznad poda da bi se umanjilo djelovanje korozije, te radi lakše kontrole konstrukcije. D u ž i n e i z v i j a n j a stepenastih stupova ovise od nekoliko čimbenika: 1. Uvjeta pridržanja krajeva stupa, 2. Osnosa sila P1/P2 3. Odnosa momenata tromosti gornjeg i donjeg dijela stupa, 4. Odnosa dužine gornjeg i donjeg dijela stupa. J. Anderson i J. Woodward (1972.) su teoretski riješili proračun efektivne dužine izvijanja za gornji i donji dio stupa. U tablici su dani koeficijenti izvijanja K za gornji i donji dio stupa na temelju gore navedenog teoretskog rada.

B. Peroš

340

MK I


8.4.2. Nosači kranskih staza

Glavni elementi kranskih staza su nosači na koje su pričvršćene tračnice. Ovi nosači su izloženi vertikalnim opterećenjima s dinamičkim udarcima, bočnim opterećenjem, te uzdužnim opterećenjem zbog trenja, kočenja te udaraca na branike.

Slika 8.11. Poprečni presjeci kranskih staza

B. Peroš

341

MK I


Bočne sile se obično preuzimaju povećanjem poprečne krutosti gornjeg pojasa nosača [sl. 8.11 (b), (c), (e)] ili pak dodatnom horizontalnom konstrukcijom u obliku dijafragme ili rešetke (slika 8.12.).

Slika 8.12 Poprečna ukrućenja kranskih staza

Limene dijafragme često služe kao pod hodnika uzduž kranskih staza. Kranski nosači su opterećeni vertikalnim, poprečnim te uzdužnim silama. Dinamički udarci uzimaju se prema uputama proizvođača, odnosno prema odgovarajućim propisima. Ove veličine se obično kreću: a) dinamički koeficijent: DF z

1-1,6 (ovisno o vrsti krana i elementu konstrukcije)

b) bočne sile

z

1/7 do 1/10 od vertikalnog opterećenja

c) uzdužne sile

z

1/7 od vertikalnog opterećenja

B. Peroš

342

MK I


Dinamički udarci su općenito manji za poprečno opterećenje. Gornji pojas kranskog nosača treba pričvrstiti o stupove. Jedan detalj prikazan je na slici 8.13.

Slika 8.13. Detalj pričvršćenja kranske staze o stup

B. Peroš

343

MK I


OGRANIČENJA DEFORMACIJA Da bi se osigurao zadovoljavajući rad kranova potrebno je ograničiti deformacije konstrukcije. Kranovi sa sljedećim ograničenjima pokazali su se uspješni u praksi: a) vertikalni progib nosača krana: L/600 za lagane kranove, L/800 za srednje kranove, L/1000 za teške kranove. b) bočni progib nosača krana: L/400 c) bočni pomak konstrukcije: H/240 (H je visina do kranske staze), ili maksimalno 25 mm Nadvišenje nosača treba izvesti za nosače raspona preko 20 m. Nadvišenje, ako se izvodi, jednako je progibu za stalni teret više ½ pokretnog opterećenja (bez dinamičkih udaraca). KONTROLA GNJEČENJA HRPTA

Slika 8.14. Kontrola hrpta

B. Peroš

344

MK I


Kontrola gnječenja hrpta može se uzeti prema slici 8.14. Naprezanje u hrptu treba ograničiti prema: P ≤ 0,75σ v be ⋅ t n

gdje je: σv = granica razvlačenja materijala hrpta BRANICI Branici na tračnicama služe za zaustavljanje kranova na kraju staza.

Slika 8.15. Branici na kranskim stazama

KRANSKE TRAČNICE Izbor tračnica kranskih staza ovisi o opterećenju krana. Nastavljanje tračnica najviše se vrši vijcima. Zavareni spojevi omogućuju jednoličniji rad krana, ali nastavci su skuplji za izvedbu, a i teže je zamijeniti oštećene tračnice. Zato se zavarene tračnice upotrebljavaju na kratkim stazama ili gdje se očekuje da će tračnice nadživjeti trajnost objekta. Pričvršćenje tračnice o nosače može biti: -

B. Peroš

kukastim vijcima ili zaustavnim pločicama, koje opet mogu biti u »krutom« ili »plivajućem« spoju.

345

MK I


Slika 8.16. Pričvršćenje kranskih tračnica

Slika 8.17. Detalji šina

B. Peroš

346

MK I


'Plivajuće' pričvršćenje omogućava termalne i druge uzdužne pomake tračnica, što smanjuje potrebne dilatacije. Za tračnice preko 120 m obično se zahtijevaju dilatacije u nosivom sustavu, te se preporučuje upotreba 'plivajućeg' spoja. Ako se traži da rad kranova bude miran, bez većih vibracija, tada se preporuča postaviti tračnice na neoprenske ležajeve. Da se spriječi »putovanje« tračnica uzduž staze, katkada se pričvrste zavarivanjem o nosivu konstrukciju na sredini tračnice. Ne preporuča se da odstupanje osi tračnice i nosača bude veće od 0,75 th (slika 8.18.). Za dobar rad kranova preporučuju se sljedeća najveća odstupanja kranskih tračnica: 8.18. Odstupanje osi nosača i tračnica

1.Horizontalna odstupanja (a) odstupanje osi tračnica:

5 mm na dužini 12 m

odstupanje staze krana od teoretskog položaja:


(b) najveće vertikalno odstupanje tračnica pri stupovima:


najveće odstupanje od teoretskog položaja:

B. Peroš


347

MK I


2. Vertikalna razlika (a) vrha tračnica u poprečnom presjeku objekta:

4 mm za raspon tračnica do 30 m 6 mm za raspon tračnica preko 30 m.

DILATACIJE Sprječavanje temperaturne deformacije objekta je nekorisno i neekonomično. Zato se trebaju u objektu upotrijebiti takve veze koje će omogućiti rad konstrukcije bez štete po njenu stabilnost i nosivost. Dilatacije nisu potrebne, a ni poželjne u kranskim šinama te najčešće trebaju biti na mjestima glavnih dilatacija u objektu. Najveći razmak između dilatacija se ograničava na: -120 m za ekstremne temperaturne razlike, te na -150 m za blage razlike u temperaturama. Dilatacije na vanjskim kranskim stazama trebaju biti na kraćim razmacima. Kranske staze izloženije ekstremnim temperaturnim razlikama (kao npr. Topionice) treba posebno razmatrati. Katkada je potrebno upotrijebiti toplinske štitove na izloženim čeličnim elementima. UKRUĆENJA Kranske staze moraju se stabilizirati poprečno i uzdužno. Poprečna stabilizacija se obično postiže upinjanjem baze stupova o podložnu konstrukciju, te pomoću krutih veza s krovnim nosačima ili pomoću povezivanja stupova s krovnim nosačem u krutu okvirnu konstrukciju. Uzdužna ukrućenja mogu imati nekoliko oblika. Najjednostavnija su križna ukrućenja (sl. 8.19. (a)). Preporuča se vitkost stupova ograničiti na λi

≤ 200, radi naglih

promjena smjera naprezanja u vezi s režimom rada kranova. Za elemente ukrućenja treba izbjegavati okrugle šipke ili lagane kutnike. »Obješeni« štapovi ukrućenja djeluju nesigurno.

B. Peroš

348

MK I


Slika 8.19. Nekoliko tipova ukrućenja kranskih konstrukcija

Ako treba omogućiti prolaz ispod kranskog nosača, tada se mogu primjeniti (b) ili (c) sheme ukrućenja na slici 8.19. Ukrućenja treba postaviti u centralno polje kranske staze.

Slika 8.20. Položaj ukrućenja kranske staze

Broj polja s ukrućenjima mora biti minimalan. Dužina pojedinog polja se mijenja s temperaturom, te pod opterećenjem donja pojasnica nosača će se produžiti i stvoriti dodatna naprezanja u konstrukciji.

B. Peroš

349

MK I


Primjer: Treba odrediti deformaciju konstrukcije na slici 8.21.

Slika 8.21.

Polje 2-3 je opterećeno tako da se produži donja pojasnica za 5 mm. Povišenje temperature ∆T=17°C Traži se relativan pomak vrha stupa 1 u odnosu na stup 4 (ako je stup 4 nepomičan) Lt = α t ⋅ ∆ t ⋅ L = 0,000012 ⋅ 17 ⋅ (3 ⋅ 7600) Lt = 4,7 mm Ukupni horizontalni pomak: H = 5,0 + 4,7 = 9,7 mm

Za postavljeno ukrućenje u polju 1-2, traženo izduženje vlačnog štapa u polju 1-2 iznosi: ∆ = H cos α ∆ = (0,707 H ) cos α = 6,9mm

za dužinu ukrućenja 10,75( = 2 ⋅ 760 )m i površinu od 25 cm2. Sila u štapu od ovog produženja bila bi: AE 25 ⋅ 21000 ∆L = 0,69 L 1075 P = 337,0kN

P=

Očito, ovom silom bila bi gotovo iskorištena sva nosivost ukrućenja, te ukrućenje ne bi moglo nositi dodatne sile od rada kranova. Da bi se izbjegli problemi ovakve prirode treba ukrućenja postaviti u sredini između dilatacija. U stvarnosti »rad« konstrukcije kranske staze može se primijetiti na konstrukciji, kad je kran daleko nekoliko polja.

B. Peroš

350

MK I


8.5. Vertikalna poprečna stabilizacija

Dvozglobni okvir Okvir sa ukliještenim stupovima Trozglobni okvir Okvir s pendl stupovima Glavni nosači na ukliještenim stupovima Glavni nosači na 'pendl' stupovima, poduži spreg ih stabilizira Glavni nosači na uklještenim stupovima (višedjelnim) – teške dizalice 'Pendl' stupovi iznad nosača dizalice – teške dizalice Trozglobni okvir iznad nosača dizalice – teške dizalice

B. Peroš

351


MK I

8.6. Vertikalna uzdužna stabilizacija

B. Peroš

352


B. Peroš

MK I

353


MK I

Varijante kočnog sprega

B. Peroš

354


MK I

8.7. Razni detalji i spojevi

B. Peroš

355


B. Peroš

MK I

356


B. Peroš

MK I

357


B. Peroš

MK I

358


B. Peroš

MK I

359


B. Peroš

MK I

360


B. Peroš

MK I

361


B. Peroš

MK I

362


B. Peroš

MK I

363


B. Peroš

MK I

364


B. Peroš

MK I

365

projektovanje industrijskih hala

Recommend Documents