CC BY
40
РАЗДЕЛ I. ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 624.04
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО КРАНА, ОБОРУДОВАННОГО ГРУНТОВЫМИ ЯКОРЯМИ
И.С. Бычков
ФГБОУ ВО «СибАДИ», г. Омск, Россия
Аннотация. Строительные грузоподъемные кран подвергаются множеству различных внешних факторов, которые влияют на стабильность и безопасность работы. Современные решения не обеспечивают достаточную устойчивость и безопасность работы. Для устранения угрозы со стороны различных факторов предложены новые опорные элементы. Для оценки влияния грунтовых якорей на устойчивость грузоподъемного крана, проведен теоретический эксперимент, с различными допущениями. Определен коэффициент грузовой устойчивости с грунтовыми якорями и сравнен с коэффициент грузовой устойчивости со стандартными аутригерами.
Ключевые слова: грунтовый якорь, устойчивость, кран, аутригер.
ВВЕДЕНИЕ
Грузоподъемный кран во время проведения строительных работы является объектом повышенной опасности, очень многие внешние факторы влияют на стабильность. Так же при работе вблизи линий электропередач возникает опасность поражения людей электрическим током [1].
Динамическая нагруженность является определяющим фактором при работе грузоподъемного крана. Перегрузка крана ведет к потере устойчивости и опрокидыванию. Это связано с недостаточностью соблюдения соответствия силовых параметров подъемных механизмов с весовыми параметрами поднимаемого груза, а также проваливание грунта в местах опор [2].
На сегодняшний день основное решение устойчивости, это увеличение опорной площади грузоподъемного крана за счет выдвижных опор, что является не самым эффективным решением. Заземление же решается в виде погруженных в грунт электродов, жестко связанных с базовым шасси машины. Все извест-
ные устройства обладают следующими недостатками: для своего размещения они требуют значительных земельных площадей, при их сооружении выполняются большие объемы земляных работ, монтаж производится вручную, большие трудности возникают при их демонтаже. Перечисленные недостатки затрудняют их применение для временного заземления мобильной грузоподъемной машины.
Для решения проблем предложены грунтовые якоря (рисунок 1) [3].
? ?
Рис. 1. Автокран с грунтовыми якорями,
вид сзади
— —
Рис. 2. Автокран с аутригерами
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ
Для оценки устойчивости крана с грунтовыми якорями рассмотрен случай без учета дополнительных нагрузок и уклона поверхности, тогда коэффициент грузовой устойчивости долженб ыть >1,15[4]:
К=1™>1Д5,
м„
( 1)
Рис. 3. Схема сил с грунтовыми якорями
но ребра опрокидывания; Ао - опрокидывающие моменты относительноребраопрокиды-вания.
Оценка устойчивости проведена на примере автомобильного кранаКС-35715 [5]
Для оценки устойчивости крана принято: -вылет стрелы 6 м., массагруза 6 т [4]. Тогда, с уч етом схемы сил(рис.2), по формуле1 получим
где Ауд - удерживающий момент относитель-
К _ А • Н Кут _ сГ12'
(2)
Таблица 1
ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СЦЕПЛЕНИЯ С1 И УГЛА ВНУТРЕННЕ ГО ТРЕНИ Я <И> ДЛЯ ГРУНТОВ [И]
Наименование грунтов Показатель текучести Обозначения характеристик Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном
грунтов 0,45 0,55 0,Р5 0,75 0,И5 0,95 1,05
Супеси 0</ь<0,25 с± ф 21 С0 17 29 15 27 13 24 - - -
0,25</ь <0,75 С1 ф 19 2И 15 2Р 1С 24 11 21 9 1И - -
0</ь <0,25 С1 ф 47 2П С7 25 С1 24 25 23 22 22 19 20 -
Суглинки 0,25</ь<0,5 С1 ф С9 24 С4 23 со см см см 2С 21 1И 19 15 17 -
0, 5</ь<0,75 ф - - 25 19 20 1И 1Р 1Р 14 14 12 12
С1 ф - И1 21 <30 о со см 54 19 47 1И 41 1П СП 14
Глины 0,25</ь<0,5 Сг ф - - 57 1И 50 17 4С 1Р С7 14 С2 11
0,5</ь<0,75 ф - - 45 15 41 14 СП 122 СС 10 29 7
Таблица 2
ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПАРАМЕТРАХ ГРУНТА
Тип грунта Предел текучести Коэффициент пористости Сила выдергивания, Коэффициент устойчивости с Коэффициент устойчивости
кН грунтовыми якорями с аутригерами
0,45 68,825 3,832
0,2 0,55 57,262 3,427
0,65 43,999 2,963
0,75 31,216 2,516
0,45 47,301 3,079
0,55 34,275 2,623
Твердые супеси 0,4 0,65 26,116 2,337
0,75 19,151 2,093 1,42
0,85 14,625 1,935
0,45 45,115 3,002
0,55 32,089 2,546
0,6 0,65 23,930 2,261
0,75 16,965 2,017
0,85 12,440 1,858
0,75 15,570 1,968
0,45 62,745 3,619
0,55 50,218 3,181
Твердые 0,2 0,65 41,366 2,871
суглинки 0,75 35,117 2,652
0,85 30,885 2,504
0,95 25,512 2,316
0,45 40,877 2,854
Мягко- 0,55 34,772 2,640 1,42
пластич- 0,4 0,65 28,667 2,426
ные суг- 0,75 24,222 2,271
линки 0,85 18,725 2,078
0,95 15,878 1,979
Текуче- 0,65 16,309 1,994
пластич- 0,6 0,75 13,617 1,900
ные суг- 0,85 11,334 1,820
линки 0,95 9,451 1,754
0,55 54,856 3,343
0,65 44,737 2,989
Твердые 0,2 0,75 36,839 2,713
глины 0,85 32,102 2,547
0,95 28,200 2,410
1,05 24,154 2,268
Мяг- 0,65 30,235 2,481 1,42
копла- 0,4 0,75 27,045 2,370
стичные 0,85 23,701 2,253
глины 0,95 19,313 2,099
Теку-чепла- 0,65 17,085 2,021
стичные глины 0,6 0,75 15,570 1,968
гдеСм - сила тяжести автокрана, Сг - сила тяжести фуза, 1.1 - расстояние от центра машины до аутригера, 12 - расстояние от груза до аутригера.
Исходя из геометриче1ких и технологических параметров атофана, сила тяжести а в-токрана равна 161,21 кН; сил а тяжест и груза- кН;расстояниеот центра машины до аутриге ра - 2^5 ми расстояние от грузадо аутригера — м.
Тогда
Каут 1,42.
При расчете устойчивости автокрана с грунтовыми якорями принято, что они установлены на автокран в тех же местах, что и аутригеры. Расчетная схсма автокрана с грунтовыми якор2ми предстсвлена на рис. 3.
Силы на вдавливание и выдергива ние грунтовых якорей рассчитывались по формуле [(5]
^сс,св _ Ус[(>1 ■ С1 + а2 • уг ■ Нг)А + и ■ Н;(Н - £))], (3)
где у - коэффициинт унловиЙ работы якоря, зпэ;вас;^и4а1^ от вида нагрузки,деаствующей на якорь, и грунтовых условуй [65]; а1> а2 - без-размернаю коэффициенты; С1 - расчетн ое значение сцепления фунта в раб7-
чей зоне, кПа \8\]; у"[р -с опредненное расчетнон знгач-5ние удельного веса грунтов, залега ющих выше лопасти якоря (пру водонасыщынныи грунтах с- учетом взв2шивающего действиы воды), к^/1\-:] Н1 - глyбинaзaиeгуния лопа-ст-1 яко|эя от природного рельефа, а пр5 планировке территории срезкой - от уровИя планировки, м; ы4 - проекция площади лопасти [6], I«2; и - пе|эиметр пс\перечного ствола
яко|эя, ил; Н - расчетное cíoпfэc^тnE^.оe5P^нe грун-".гэ 1га боковой поверхности ствола фунтового якоря, кПа [П]; Н - высота от верхней лопасти ятэря до г|0л/итг^, М0 £> -диаметр лопа-
стиякоря-м.
Коэффициенты, у!азанные в формуле С, зависят от показателя т0кучести, утт ннyтpeн-него трения и типа грунта [7]. Вли0ния коэффициента пористости, типа грунта т предела текучести на xapaктepиртЕки грунтов приведе-нывтаблиц- 1.
Исходи из взаимосЕзяз^1) paзлионыЕ параметров грунта, основные параметрю, принятые для расчета, это: тип грунта, юказатель грунтаикоэффициентпористости.
Пр4екцияплощади логп£1^"типри расчёте на выдергивание, определяется по формуле [6]
ы^ё) 2-]Т©2<
(4)
где - диаметра ствола якоря, м.
При расчёте на вдавливание, определяется ноформуле [5]
(5)
Принято допущение: силы на вдавливание аутригера и грунтового якоря равны.
Для расчёта приняты следующие параметры грунтового якоря: диаметр лопасти якоря - 0,25 м; диа метр ствола якоря - 0,065 м; длина стволаякоря - 2м.
0огра с учетом допущений и схемы силы (рис.3) коэффициент устойчивости с грунтовыми якорями будет определяться по формуле
Кгя _
2Рсв-г3
сг-г2 '
(П)
где - расстояние между грунтовыми якорями, ¿3=41,01^5.
Результаты расчетовсведены в таблицу 2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование грунтовых якорей при работе грузоподъемных кранов существенно повышают их устойчивость, кроме того грунтовые якоря могут служить естественным заземлением крана при работе в аварийных условиях иливблизи линийэлектропередач.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Применение манипуляторов в строительстве [Текст] С Н. А. Туровская >> Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых. -Омск: СибАДИ, 2004. - Вып. 2. Ч. 1 Общие и комплексные проблемы техни-ческихиприкладныхнаук. -C;Ю4-90;
2.Гоголь М. И., Турышева Е. С., Игнатьев Г. В. Повышение уровня надежности срабатывания ограничителя грузоподъемности СС Моло-дойученый. - 201P;-№2; - с. 91-94.
С.Система заземления и повышения устойчивости мобильной грузоподъемной машины с винтовыми опорами [Текст] С В. С. Щербаков, М. С. Корытов, Н. А. Камуз СС Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорож-нойакадемии. - 2010.- Вып.2 (1П);-с. 5-И;
4.Правила устройства и безопасной экс-
плуатации подъемников (вышек) [Текст]: ПБ 10-611-03* - Введ. 11.06.2003 - М.: ПИО ОБТ, 2003. - 39 с.
5. Кран стреловой автомобильный КС-35715 [Текст]: КС-35715.00.000 РЭ - Иваново: ОАО «Автокран» - 274 с.
6. Нормы проектирования фундаментов из винтовых свай [Текст]: СТО 56947007-
29.120.95-050-2010. - Введ. 18.06.2010 - М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2010 - № 429, - с. 33.
7. Основные здания и сооружения [Текст]: СНиП 2.02.01-83* - Введ. 09.12.1985 - М.: ФГУП ЦПП, 2006. - 46 с.
8. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация [Текст]. - Введ. 01.01.2013 - М.: СТИ, 2013 -42 с.
EVALUATION OF THE STABILITY OF A CRANE EQUIPPED WITH GROUND ANCHORS
I.S. Bychkov
Annotation. Construction cranes are subject to a variety of external factors that affect stability and safety. Modern solutions do not provide sufficient stability and safety. To eliminate the threat from various factors, new support elements have been proposed. To assess the effect of soil anchors on the stability of a crane, a theoretical experiment was conducted, with various assumptions. The coefficient of cargo stability with ground anchors is determined and compared with the load stability factor with standard outriggers.
Key words: ground anchor, stability, crane, outrigger.
REFERENCES
1. Gurovskaya N. A Primenenie manipulyator-ov v stroitel'stve [Application of manipulators in construction]. Sbornik trudov SibADI «Obshchie i kompleksnye problemy tekhnicheskih i prikladnyh nauk» [Proc. Of the SibADI «General and complex problems of technical and applied sciences»], 2004, no. 2, pp. 84-90.
2. Gogol M.I., Turysheva E.S., Ignatyev G.V. Povyshenie urovnya nadezhnosti srabatyvaniya ogranichitelya gruzopod"emnosti [Increase of the reliability level of the tripping of the load limiter]. Young scientist. 2017.no 2. Pp. 91-94.
3. Shcherbakov V.S., Korytov M.S., Kamuz N.A. Sistema zazemleniya i povysheniya usto-jchivosti mobil'noj gruzopod"emnoj mashiny s vinto-vymi oporami [System of grounding and increasing the stability of a mobile load-lifting machine with screw supports]. Vestnik SibADI, 2010, no. 16, pp 5-8.
4. Pravila ustrojstva i bezopasnoj ehkspluata-cii pod"emnikov (vyshek) [Rules for the installation and safe operation of lifts (towers)]. PB 10611-03, 2003. 39 p.
5. Kran strelovoj avtomobil'nyj KS-35715 [Crane boom car KS-35715]. KS-35715.00.000 RE. 274 p.
6. Normy proektirovaniya fundamentov iz vintovyh svaj [Norms for the design of foundations of screw piles]. STO 56947007-29.120.95-0502010. p.33
7. Osnovnye zdaniya i sooruzheniya [Main buildings and structures]. SNiP 2.02.01-83* 46 p.
8. Grunty. Klassifikaciya [Soils. Classification] GOST 25100-2011. 42 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Бычков Илья Сергеевич (Россия, г. Омск) -аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов и Электротехника» ФГБОУ ВПО «СибАДИ» (644080 г. Омск, пр. Мира, 5 e-mail: dairdray@gmail.com).
Ilya Bychkov (Russia, Omsk) - graduate student of "Automation of production processes and Electrical Engineering" VPO "SibADI" (644080, Omsk, Mira, 5 e-mail: unique007@ yandex.ru.).
Ill III II III III II III III III II III III III II III III II III III III II III III II III III III II III III II III III III II III III II III III III II III MM
