EN
Grundvallarsambandið milli spannlengdar og Stjörnubúnaður Stöðugleiki
Staðbundin jafnvægi, almennt stífleikamál og hliðræn snúðbrotavænt áhrif spannlengdar
Lengd spennunnar leikur mikilvægan hlutverk við ákvörðun þriggja lykilþátta stöðugleika við hönnun yfirborðslyfta. Byrjum á staðbundinni jafnvægi. Þegar spennan fer framhjá umtalsvert 20 metrum verður að halda hlutunum í jafnvægi mjög erfitt fljótt. Stærðfræðin bakvið þetta sýnir að beygimoment hækka samkvæmt þessari formúlu: M = wL²/8, þar sem L er lengd spennunnar. Að tvöfalda spennuna þýðir fjórfaldan álag á þessar bjálkur. Í tengslum við stífni, gera lengri spennur heildarbygginguna minna stíf. Venjulega sjáum við um 15–25 prósentu lækkun á stífni fyrir hvern viðbættan 10 metra spennu, sem þýðir meiri hætta á óæskilegum hreyfingum þegar álag er sett á bygginguna. Að lokum er til um snúning (torsion). Með I-bjálkum gerist eitthvað hættulegt þegar spennan nálgast um 30 metra. Bjálkarnir verða mikið meira viðhugsanlegir til að snúa því stífni þeirra gegn snúningi lækkar undir þá markvörðu sem nauðsynleg er til að halda stöðugleika. Þetta getur leitt til óstjórnuðs snúningar á þrýstiflensum í rekstri, sem gæti valdið alvarlegum uppbyggingarskekkjum ef ekki er rétt bætt við í hönnuninni.
Samræmi við staðlana: ISO 8686-1 og kröfur CMAA 74 fyrir stöðugleiksklasa byggða á spenna
Alþjóðlegu staðlaheimurinn hefur ganski strangar reglur um hvernig hönnun lyftukrana þarf að breyta eftir spönnunum. Taktu til dæmis ISO 8686-1, sem flokkar krana í mismunandi flokka frá B1 upp í B5. Þessir flokkar byrja við spönnun undir 15 metra og fara upp yfir 35 metra. Á meðan við ferum í gegnum þessa flokka verða kröfurnar einnig strangari. Þykktari flensplötur verða nauðsynlegar og hámarksloðunarmörk fellast átökulega. Til dæmis er minnkun um 18% á því sem B4-flokkskránar með spönnun á milli 30 og 35 metra geta unnið miðað við B2-flokkslíkningar í því sem varðar vinna-loðun. Ef við skoðum annan staðal, CMAA 74, grein 4.5, er hún sérstaklega nákvæm um hluti eins og hliðsstuðla og millibil stífandi ef spönnunin fer yfir 25 metra. Allt þetta kemur niður á einfaldan reglubundinn ráðgjöf í atvinnulífinu: á hverjum um það bil 5 metrum sem spönnunin aukast þurfa verkfræðingar annað hvort að skipta yfir á betri steypustálsvirkni eins og ASTM A992 í stað venjulegs A36-steypustáls, eða bæta við aukastuðlum eins og sterkari rásakerfi. Ef þessar leiðbeiningar eru ekki fylgdir geta alvarleg vandamál orðið þar sem flest reglugerðir setja mark á brotnun á L/600 samkvæmt ASME B30-stöndum þegar í fullri getu.
Þyngdardreifing og gírðarviðbrögð í gegnum aukin spönn yfirhengisvélta
Ferningslaga aukning á beygimómentum og brotun eftir 20 m — verkfræðilegar afleiðingar
Þegar spennur fara yfir 20 metra verða hlutirnir fljótt flóknaðir. Bending moments byrja að vaxa ferningslega, en brotmyndun eykst á kúbískan hátt. Hvað þýðir þetta í raunveruleika? Ef við tvöfum lengd spennunnar, fer lóðrétt brotmyndun upp um þrjú sinnum. Slík hegðun hræður mjög mikla útmattun í stálbeinum og gerir það mikið erfiðara að halda nákvæmri staðsetningu á hleðslu. Og svo er til viðbót vandamálið þegar skríður eru í gangi ekki í miðjunni, sem veldur enn meiri vandamálum með hliðréttri snúningstöglunni. Til að leysa allt þetta þurfa verkfræðingar að innleiða nokkrar uppbyggingarstyrkjanir. Stífur á milli veggja ættu að vera settar í fjarlægðum ekki lengri en 1,2 metrar eftir beinunni. Flensplötur verða að vera að minnsta kosti 40 mm þykktar til að standa áþrýstingnum. Mikilvægast er að spennurnar ekki fara yfir 140 MPa við endurteknar lyftuoperatörur, annars er hætta á brotlagningu á heildarkerfinu með tímanum.
Samanburður á afköstum beina: AISC-ASD vs. Eurocode 3 undir skilyrðum lengra spenna
Vettvangsmælingar staðfestir að geislar sem hafa verið hannaðir samkvæmt Eurocode 3 minnka brot um 12–18% miðað við jafngildar AISC-ASD útfærslur undir þyngd á 25 tonnum, sérstaklega við spanna yfir 30 metra.
Hættur við óstöðugleika í kerfum með langspánu yfirborðslyftum
Niðurgangur náttúrulegrar tíðni, heimtusvæði og rekstrarviðeigandi aðgerðir við spanna yfir 32 metra
Náttúruleg tíðni bygginga hefur tilhalds að lækka frekar hratt þegar spennur verða lengri, oft um þrítugsfall þegar hækkar frá 20 metrum til 40 metra. Það sem þetta þýðir í raunveruleikanum er að öryggisbil fyrir örugga rekstur er miklu minna. Þegar hreyfingar á lyftum eða rullum passa við náttúrulegan rythm byggingar (venjulega á bilinu 1,5–2,5 herz fyrir lyftur yfir 30 metra) kemur fram það sem kallað er gæðahvörf. Þetta veldur því að óþægilegar hliðrhreyfingar verða miklu meira áberandi en venjulega. Og þessi auknar skjálftur geta með tímanum skaðað mikilvægar hluta eins og sveiflur og steypujárnsgjár. Þó eru til leiðir til að leysa þennan vandamál...
- Notkunartíðnizónur , með því að setja takmark á hraða til að forðast samsvörun á tíðnisviði;
- Virkar dempunarkerfi , svo sem stilltar massadempur sem dempa skjálfta í rauntíma;
- Eftirlit með byggingarheilsu , með því að nota hröðunarplóta til að greina upphaflegar breytingar á tíðni á meðan á hlaðningu og afláðningu stendur.
Þessar stefnur minnka samanlagt dynjuskiptingu um rúmlega 40 % í raunverulegum notkunum. Auk þess þarf snúningstönnun á skrufuðum tengingum á lyftum með spenna yfir 32 metra að vera framkvæmd hverju 500 starfshérum til að viðhalda dempifærslu.
Hönnunarviðskipti og raunhæfar afvötnunarstefnur fyrir ofangöngulyftur með lengri spennu
Lengri spennur felur í sér óundviknanleg viðskipti milli uppbyggingarfærsla, öryggisákvæða og efnahagslegs framkvæmdarhæfis. Yfir 30 metra hækkar steinþyngd upp í 40 % fyrir jafngildar þyngdaraðstæður – vegna CMAA 74–ákvæða um hámarksdynjuskiptingu og reglum um stýringu á snúningssjálfstæði. Til að halda áfram lóðréttu dynjuskiptingu (<20 mm/m) og koma í veg fyrir hliðrásarsprengingu eru sannreyndar uppbyggingarlausnir eftirfarandi:
- Tvöfaldar bjálkastillingar með sterkvum endaflugum;
- Viðbótarsupportdálkar í miðjum spennunnar;
- Smiðjaðir kassubjálkar með breytilegri þykkt sem bæta styrk-til-þyngdarhlutfalli.
Í rekstursmáli minnka andstæðukerfis mótsælis sveigju hliðráningaröfl um 60 % við lyftu, en ávísun með áspennumælir gerir kleift að framkvæma forspárbundna viðhald – þar sem mikilítil deyfing er uppgötvuð áður en hún þróast í alvarleg vandamál.
Spurningar
Hver er áhrif spánarlengdar á hönnun yfirbyggingalyfta?
Spánarlengd ákvarðar ákvarðandi á staðgildi, stífni og snúðbrot. Langari spánar leiða til aukinna beygimóta, minni stífni og aukinnar viðkvæmni fyrir snúð, sem krefst nákvæmrar hönnunarviðbótar.
Hverjar reglur stjórna hönnun lyfta byggðar á spánarlengd?
ISO 8686-1 og CMAA 74 veita leiðbeiningar sem byggja á spánarlengd. Þessar reglur ákvarða flokkun, hámarksáspennu og hönnunarviðbætur sem nauðsynlegar eru til að tryggja stöðugleika og samræmi við reglurnar.
Hvernig eykst beygimót með aukinni spánarlengd?
Beygimoment hækka kvadratískt með aukinni spenna, sem áhrifar brotna sem hækka í þriðja veldinu og áhrifar afstaða bjálkans og krefst sérstakra uppbyggingarstyrkja.
Hverjar eru samanburðarfrávísanir AISC-ASD og Eurocode 3?
Eurocode 3 leyfir að hámarka þyngd með því að nota dýnamískt líkan, en AISC-ASD notar varúðarþætti sem eru ofvarðir, sem hefur í för með sér aukningu á efni í tonnum. Eurocode 3 minnkar brotn, sem bætir árangri við lengri spennur.
Hverjar eru hættur dýnamískrar stöðugleika í langspenna kranum?
Dýnamískar stöðugleikavandamál innihalda niðurgang náttúrulegrar tíðni sem leidir til skjálftasamræmis. Starfsfrelsi tíðnisvæða, dæmfniskerfi og uppbyggingarstjórnun hjálpa til við að lágmarka þessar hættur og minnka brotn.