despre proiectarea grinzilor pentru poduri rulante

Ch. Seesselberg-Grinzi de rulare

1/11 FRILO-Magazin

DESPRE PROIECTAREA GRINZILOR PENTRU PODURI RULANTE (traducere din limba germană a articolului

Zum Entwurf von Kranbahntraeger Prof.Dr.Ing.Christoph Seesselberg Fachhochschule Muenchen)

1. Introducere Deşi foarte complex, calculul grinzilor pentru podurile rulante nu mai este deloc laborios de când sunt disponibile programe de calcul (de ex.S9) cu care se poate efectua conform normelor, verificarea la Starea Limită a capacităţii portante ultime inclusiv siguranţa la oboseală şi a exploatării normale. La aceste grinzi însă calculul este numai o faţă a medaliei. Proiectarea acestor grinzi şi a detaliilor aferente necesită din partea proiectantului de rezistenţă o anumită experienţă în alcătuirea elementelor supuse la solicitări dinamice care elemente să satisfacă şi cerinţele fenomenului de oboseală. Cunoaşterea corectă a normelor respective este tot atât de importantă ca buna percepere a forţelor în mişcare. Să presupunem că sunt cunoscute atât încărcarea dată de podul(urile) rulant(e) cât şi deschiderea grinzii şi că există proiectul structurii. În cele ce urmează descriem cum se alege sistemul static,secţiunea grinzii şi a şinei de rulare, cum se proiectează rosturile şi rezemarea lor. Vom prezenta şi câteva soluţii reprezentative care în practică au corespuns aşteptărilor. Din motive de spaţiu nu am menţionat şi alte variante posibile; ele pot fi consultate în materialele din bibliografie, poz.7,9,10 şi 11. 2. Sistemul static al grinzii podului rulant. Ca opţiuni avem grinda cu o singură sau cu mai multe deschideri. Mai întâi vom analiza momentele încovoietoare ce apar într-o grindă de rulare dintr-o hală cu şase travei cu lungimea 6xl.Pe grindă circulă un pod rulant cu două roţi la 0.6xl distanţă, încărcate egal. Grinda ar putea fi alcătuită în variantele 6 tronsoane separate a o deschidere (fiecare), 3 tronsoane a două deschideri,2 tronsoane a trei deschideri şi continuă pe şase. Am calculat momentele încovoietoare (maxime) pentru fiecare variantă; ele sunt redate în figura 1 ca procente din momentul maxim ce apare în varianta o deschidere.

Momente Maxime in % din Mmax

grinda cu 1 deschidere

Grinzi cu

Camp Reazem 6x1 deschideri 100% - 3x2 deschideri 84% -71% 2x3 deschideri 83% -69% 1x6 deschideri 83% -69% Abb1 (Fig.1) Comparaţie Momente Încovoietoare la o

grindă cu 6 deschideri. Comparaţia variantelor. a) Grinzile cu o deschidere au cele mai mari Momente

şi de aceea necesită cel mai mult material.Au însă şi avantaje: nu provoacă reacţiuni negative la reazăme, nu sunt sensibile la tasări diferenţiate şi se montează cel mai uşor.

b) Grinzile cu două deschideri se pot fabrica dintr-o singură bucată ( laminatele pot ajunge la 18m lungime) excluzând înnădirile rezistente la momente încovoietoare. Acestea sunt considerabil mai mici decât la grinda cu o deschidere dar insignifiant mai mari ca în variantele cu mai multe deschideri. Această variantă s-a dovedit a fi în cazurile uzuale o soluţie economică ce merită justificat a fi recomandată.Un desavantaj ar putea fi considerat cel mult,faptul că încărcările pe reazemele învecinate sunt mult diferite.


2/11 FRILO-Magazin

c) Grinda continuă pe mai multe deschideri,necesită

mai multe înnădiri rezistente la momente (ce costă). Însă în cazul unui regim intensiv de exploatare, deformata lină fără puncte de frîngere ar putea fi un avantaj important pentru că reduce mult zgomotul.

3. Secţiunea grinzii de rulare În Figura 2 este reprezentat un set de tipuri de secţiuni posibile. Cum vă veţi putea decide în alegerea tipului potrivit, depinde printre altele, de mărimea încărcărilor verticale şi orizontale date de roţile podului rulant şi de mărimea deschiderii între reazeme dar şi de capacitatea uzinei constructoare.

Abb2 (Fig.2) a) Profil I laminat b)Profil I din table sudate c) Profil I întărit d) Grindă contravântuită orizontal

a) Profile I laminate. Ce gamă de profile laminate sunt potrivite pentru o grindă sub şina podului rulant? Figura 4 (Abb.4) cuprinde diagrame ce permit o comparaţie a capacităţii portante a unei astfel de grindă într-un caz ales de exemplu,caz arătat în colţul din stânga sus.

Din diagrame se poate afla aria minimă necesară a secţiunii transversale a profilului pentru o anumită încărcare dată de pod şi un anume tip de profil. Nota Bene: Nu în puţine cazuri, cerinţele unei exploatări normale exclud la această gamă de profile folosirea completă şi a capacităţii lor de rezistenţă

• Profilele HEA şi HEB mici şi mijlocii până la o

înălţime în jur de 50 cm. sunt de asemenea foarte potrivite.

• Folosirea unor profile mai înalte poate fi neeconomică dat fiind că lăţimea tălpilor nu poate depăşi 30 cm din care cauză ele au un raport lz / ly mic. Atunci când din calcul rezultă un profil laminat mai înalt de 50 cm. esta indicat să se verifice dacă o secţiune din table sudate ar fi o soluţie mai economicoasă.

• Profilele din gama IPE fără întărirea tălpii de sus nu sunt recomandate pentru grinzi de rulare din cauză că au rigiditate transversală redusă.

• Profilele HEM mici şi mijlocii sunt de regulă neeconomicoase din cauza secţiunii lor transversale compacte. În schimb inima lor are o mare rezistenţă la voalare iar momentul lor de inerţie la torsiune are valori mari. Profilele din gama HEM sunt totuşi folosite atunci când din motive de gabarit este exclusă folosirea profilelor înalte din gama HEA sau HEB.

• Profilele mari din gama HEM

Figura 4 (Abb.4)


3/11 FRILO-Magazin

îşi găsesc întrebuinţare atunci când pe de o parte profilele din gama HEA sau HEB nu mai oferă capacitatea portantă necesară iar pe de altă parte profilele din table sudate trebuie evitate din motive tehnice de uzinare. b) Profile I sudate din trei table. Profilele I simple cu o axă de simetrie,constau din trei table (Abb5=Fig5).Acest tip de secţiune transversală cu 6 dimensiuni variabile (3 lăţimi şi 3 grosimi de tablă) poate fi foarte bine adaptat la solicitările ce vor apare. De aceea secţiunile compuse din trei table cu dimensiuni optime,au în majoritatea cazurilor o capacitate portantă cu mai mult de 60% decât profilul I laminat cu aceeaşi arie transversală. Din motive de siguranţă la oboseală, cordonul de sudură a inimii cu talpa de sus trebuie proiectat ca sudură în T cu marginea inimii în K. În cazul când se doreşte executarea a două cordoane de sudură în colţ nu trebuie să existe nici un spaţiu între cele două table. Cordoanele de sudură de la talpa de jos nefiind supuse la solicitări locale se permite executarea sudurii de colţ.

Abb.5-Fig.5 Profil I din table sudate.

Fig.6: Execuţia sudurii de sus la un profil I sudat Linii de forţă a) Suduri în colţ şi fără contact: nerecomandate,

direct,inimă-talpă (rău). b) Sudură în K : recomandată c) Sudură în colţ (fotografie).

Studii efectuate de autor cu algoritmi matematici de optimizare au arătat că aplicarea următoarelor reguli constructive poate duce la găsirea unor secţiuni de greutate minimă: -Înălţimea grinzii poate fi aleasă fără restricţii în cadrul unor limite relativ depărtate fără ca acest lucru să aibă o influenţă decisivă în privinţa greutăţii ei minime. Acest rezultat aproape surprinzător este explicat în detaliu în cartea autorului[10]. La podurile rulante din grupa de funcţionare grea, raportul înălţime/ deschidere grindă poate fi 1/15<H/L<1/8 iar la grupa medie 1/25<H/L<1/10. -Talpa de sus a grinzilor din grupa de solicitare până la B3, trebuie să fie -în ipoteza că există loc suficient - cât mai late posibil (la limita b/t permisă) pentru a obţine o cât mai mare rigitate transversală a grizii. Începând cu grupa B4,este important următorul lucru: deoarece la verificarea rezistenţei în exploatare,trebuie să se ia în considerare excentricitatea cu care roţile încarcă grinda ceea ce duce la necesitatea ca talpa să aibă o rigiditate ridicată la torsiune, ar trebui să se prevadă o talpă superioară ceva mai compactă. -Talpa de jos preia foarte puţin din forţa orizontală ce acţionează la nivelul şinei de rulare.De aceea ea poate de regulă să fie mai slabă decât cea de sus. Cu cât este ea mai slabă faţă de aceasta cu atât mai mult urcă centrul de greutate şi centrul forţelor tăietoare al întregii secţiuni ceea ce la rîndul lor are un efect favorabil asupra mult solicitatei tălpii de sus. -Talpa de jos este bine dimensionată dacă atunci când acţionează cea mai defavorabilă combinaţie de forţe,în fibra de la faţa inferioară a tălpii efortul ajunge la valoarea limită admisă. De regulă însă,este suficient ca aria secţiunii tălpii de jos să fie cel mult jumătate din aria tălpii de sus. -Grosimea tablei pentru inimă va fi suficientă pentru ca inima să poată prelua eforturile din acţiunea directă a roţilor podului odată cu efortul din încovoiere.

Abb.7 Voalarea inimii


4/11 FRILO-Magazin

În plus, proiectarea inimii trebuie să garanteze că ea posedă suficientă siguranţă la voalare locală sub acţiunea directă a roţii respective iar începând cu grupa B4, suficientă rezistenţă la oboseală ce poate apare datorită excentricităţii cu care acţionează roata. Tabla inimii mai poate fi subţiată dacă nici una din cele trei cerinţe de mai nu a ajuns deja la limită. -Calitatea oţelului:întrebuinţarea oţelului S355 în locul oţelului S235 poate fi economicoasă dacă stabilirea secţiunii transversale nu depinde nici de săgeata limită nici de siguranţa la oboseală. c) Profil I laminat întărit cu oţel cornier. Întărit cu oţel cornier cu aripi egale sau inegale, profilul I laminat este tot de bun ca grinda de rulare din trei table sudate. Ca profil de bază se consideră mai întâi unul din gama IPE sau din gama HEA ori HEB sau chiar HEM. Cornierele măresc considerabil capacitatea portantă a profilului de bază şi datorită faptului că o talpă în formă de U cu aripile în jos are centrul de torsiune deasupra ei astfel că momentul de torsiune dat de forţa orizontală va fi mai mic.Cornierele se aleg în aşa fel ca la stadiul limită ultim să se atingă efortul unitar limită în ambele tălpi. Sudurile de îmbinare a cornierelor trebuie să fie continue.

Abb.8=Fig.8 Profil laminat întărit cu oţel cornier. d) Grinzi contravântuite orizontal Când fie deschiderea fie forţa transversală este mare, se poate uneori ca talpa de sus a grinzilor descrise mai sus, să nu fie suficientă să preia ea singură solicitările orizontale. În acest caz, se poate căpăta destulă rigiditate transversală prin introducerea unei contravântuiri în planul orizontal al tălpii, de cele mai multe ori ca o grindă cu zăbrele.Talpa exterioară reazămă pe talpa de jos a grinzii de rulare prin intermediul unei contrafişe.(Abb.9) Se poate adăuga peste ea şi un grătar de circulaţie. Când sunt două grinzi paralele, contravântuirea se realizează prin cuplarea ambelor (cu diagonale ca în Abb.9 jos). Din motive de oboseală poate apare ca nepotrivită sudarea de tălpile grinzii de rulare, raţională fiind

montarea lor în zona de sus a inimii.

Abb.9: Sus: Grindă cu contravântuire orizontală; Jos:grinzi învecinate contravântuite. Rigidizări transversale. De obicei acestea sunt suficiente numai în zona reazemelor. Uneori inimi înalte din tablă relativ subţire, necesită astfel de rigidizări şi în câmp. La un regim de exploatare uşor şi mediu ( Grupele de Funcţionare B1,B2,B3 eventual şi B4) aceste rigidizări se prind de tălpi şi de ambele feţe ale inimii prin sudură de colţ. Prinderea acestor rigizări ( ca şi a altor piese) de talpa de sus prin orice fel de sudură, este interzisă la poduri rulante cu regim greu şi foarte greu (GF B5 şi B6) din motive de oboseală a materialului (vezi şi DIN4132, Cap.5.3.3) Piese auxiliare. Este posibil uneori ca piesele auxiliare să intre obligatoriu în componenţa unei grinzi de rulare deşi nu au nimic de a face cu rolul acesteia de purtător al căii de rulare. Un astfel de exemplu îl constituie consolele (cârligele) pentru susţinerea tăvii cu cablurile de alimentare cu energie electrică (vezi Abb.8). La proiectarea prinderii unor astfel de piese auxiliare, trebuie neapărat să se dea atenţie fenomenului de oboseală. Consolele din Abb.8 sunt prinse cu şuruburi – un mod raţional de a proceda. În alt caz, o astfel de consolă sudată de talpa de sus a unei grinzi pentru un


5/11 FRILO-Magazin

pod rulant în regim sever B6, a avut o consecinţă scump plătită, cordoanele de sudură slăbind în mod nepermis rezistenţa tălpii la oboseală. 4. Şinele şi rosturile lor. 4.1. Forme şi prinderi uzuale. 4.1.1.Şine din oţel lat. Secţiunea transversală a acestora este dreptunghiulară,de cele mai multe ori cu muchiile de sus rotunjite (Abb.10). Prinderea de grindă se execută cu două suduri de colţ, deci oţelul şinei trebuie să fie sudabil. Oţelul marca S355 este preferat faţă de oţelul marca S235, datorită unei rezistenţe la uzură mai mari. Dimensiunile obişnuite ale şinelor disponibile: Lăţimea ciupercii k x Inălţimea h = 50x30 mm sau 60x40 mm. Aceste şine se folosesc la sarcini pe roată mici/mijlocii şi dacă nu, se pune problema înlocuirii. Conform DIN 18800 sudura de colţ este limitată de 2<aw<0,7*min t şi de

aw ≥ tmax -0,5mm .

Deoarece aici t= h şină > 30mm, din a doua condiţie rezultă aw= 5mm. In principiu este de dorit,în scopul realizării unei cât mai mici concentrări de eforturi (în germană efect de crestare) să se prevadă prinderea şinei cu cordoane continui. Din motive de cost însă, se mai prevăd şi se mai execută încă suduri de colţ discontinui(Fig.9 dreapta, 11 şi 12). În următoarele situaţii, se recomandă în mod expres prinderea oţelului lat cu cordoane continui: - Când grinda de rulare este încadrată în Grupa B5 sau B6. - Când există pericolul de corodare (datorită umezelii sau atmosferii agresive chimic) a intradosului. - Când conlucrarea oţelului lat cu secţiunea grinzii este considerată în calculul de rezistenţă. La suduri de colţ discontinui, cordoanele, cu L≥ min {6 cm;6*aw}, pot fi vecine ca în Fig.11 stânga. O variantă ca în Fig.11 dreapta este de asemenea posibilă.

Abb.10 : (a) oţel lat pentru şină ;

(b) idem sudat de un profil laminat-imagine foto ; (c) Fisură într-o sudură de colţ greşit proiectată şi executată cu defect (spaţiu sub şină)

4.1.2. Şină de pod rulant de Tip A (cu talpă) conform DIN 536-1 Şinele de Tip A (Fig.13) au ciuperca lată de la 45mm la 150mm pentru care motiv sunt etichetate cu denumirile A45÷A150. Ca material se foloseşte un oţel rezistent la abraziune cu rezistenţă mare la rupere. Şinele de Tip A sunt de folosit la roţi atât cu buză de bandaj cât şi (la cele) fără şi care dau încărcări medii sau mari.

Şinele de Tip A se prind nerigid (flotant) de grindă, cu dispozitive mecanice (cleme metalice cu şurub) pentru care motiv se pot schimba mult mai uşor decât oţelul lat. În practică se întâlnesc de cele mai multe ori cleme ce permit corecţii în plan (laterale) alcătuite dintr-o piesă sau mai multe (Abb.14). Distanţa intre două cleme variază de la 500 mm la şinele mici la 800 mm la şinele mari.

Abb.11: Exemple de cordoane discontinui (vedere în planul orizontal)


6/11 FRILO-Magazin

Abb.12 foto: Şină din oţel lat sudată din loc în loc. Abb.13: Secţiune transversală prin şina de rulare Tip A. Abb.14: Prinderea unei şine de Tip A cu cleme reglabile. Şine pe pat elastic. Pentru că prinderea şinei cu cleme nu o solidarizează perfect cu grinda, este posibil ca în timpul exploatării, la rostul de contact, cele două piese să lucreze în sens opus. Intercalarea unui strat elastic de cel puţin 6mm grosime (din cauciuc de duritate Shore≥90, cu caneluri în lung) este indicată mai ales la poduri rulante cu regim de funcţionare greu sau foarte greu. Efectele benefice ale acestui substrat adăugat la şină,sunt: - Exploatarea podului rulant se face fără şocuri devenind mai puţin zgomotoasă şi cu uzare mai mică. - Creşte frecarea între şină şi talpă ceea ce reduce uzarea lor (prin efectul de rîndea). - Lungimea pe care se repartizează încărcarea directă a roţii se poate mări în calcul cu cca. 1/3, ceea ce înseamnă o reducere de cca. 25% a efortului unitar dat de această încărcare. 4.2 Rosturile şinei. Aceste rosturi ar trebui astfel executate încât pe de o parte să asigure un nivel sonor scăzut când podul trece peste ele iar pe de alta să facă posibile dilatarea în lung a şinei. Rost deschis (la şine din oţel lat sau din profil laminat). Rostul perpendicular (Abb.15a) este cel mai simplu de executat. Spaţiul dintre şine provoacă încărcări dinamice –şocuri-şi favorizează uzarea şinelor. De multe ori nu se poate evita deformarea sau ruperea muchilor

ceea ce afectează în rău nivelul sonor la trecerea podului rulant. Din acest motiv astfel de înnădire se foloseşte numai la un regim de funcţionare uşor adică la poduri puţin folosite.

Un rost oblic ca în Fig.15b unde şina a fost tăiată la 450 este clar mai bun decât unul perpendicular. Trecerea neîntreruptă de la o şină la alta face ca podul să aibă un mers mai bun. Urmele vizibile ale traversării rostului oblic din Foto Abb.16-stânga- arată însă că nu se poate evita o anumită întrerupere a mersului lin, chiar şi în acest caz. Colţurile şinei se pot rupe din care motiv uneori şina se şanfrenează puţin şi pe verticală. Totuşi acest tip de rost este cel mai folosit. Când sunt necesare şi rosturi de dilatare –la căi de rulare lungi- ele pot fi alcătuite în trepte ca în Fig.15c ori Fig.16 dreapta. Meritele rostului în trepte din p.d.v. al calităţii mersului podului rulant, nu sunt la fel de bune ca ale rostului oblic. Ele se mai pot îmbunătăţi făcând oblice treptele ca in Fig.15c. În regim greu de exploatare,capetele rostului în trepte se pot distruge relativ repede. Porţiunea de şină din oţel lat în consolă ce trece peste rostul prin grindă, nu trebuie sudată ci numai asigurată să nu se deplaseze lateral (de ex. cu tacheţi ca în Fig.15c).


7/11 FRILO-Magazin

Când şina este din profil laminat se reduce distanţa între cleme la cca 25 cm. Capătul în consolă a profilului laminat trebuie să treacă printre doi tacheţi, ca în

Fig.16 dreapta. Capătul celălalt trebuie prins de grindă cu cleme situate cât mai aproape posibil de rostul vertical.

Abb.15: Rosturi deschise la şinele din oţel lat. a- Rost perpendicular b- Rost oblic c- Rost în trepte d- Rost oblic în şină aproape de rostul articulat din grinda de rulare.

Nu se sudează porţiunea în consolă. Knagge= tachet

Abb.16: Rost oblic la şină Tip A

Abb.17: Un caz de avarie: prea multă uzare laterală a ciupercii şinei.

-dreapta- Secţiune prin şina deteriorată


8/11 FRILO-Magazin

Rostul sudat (la şine din oţel lat sau din profil laminat). Rostul în şină poate fi îmbunătăţit prin sudarea cap la cap a rostului perpendicular. În grupele de funcţionare intensivă -B5 şi B6-a devenit ceva obişnuit. Un rost complet umplut cu sudură asigură în comparaţie cu cel deschis, cel mai uniform mers posibil al podului rulant dar este evident mai scump. Pentru că şinele sunt din oţel de rezistenţe superioare dar cu mai puţine calităţi de sudabilitate, devine necesar ca execuţia sudurii cap la cap să fie deosebit de îngrijită; trebuie evitate micile fisuri care pot apare de obicei la răcire. Trebuie deci asigurată contracţia liberă iar lucrările de sudură încredinţate unei firme specializate. 4.3 Uzarea şi deteriorarea şinei Şinele şi bandajele de roţi sunt supuse în timpul exploatării podului rulant,unei uzări din cauza frecării. La roţile al căror bandaj au o buză de ghidare,uzarea este mai pronunţată decât la cele cu dispozitive de ghidare cu role. Această uzare poate deveni foarte mare când execuţia, montajul sau materialele sunt defectuoase.În cazul de avarie din Fig.17 a fost nevoie

să se schimbe întreaga şină. Avaria s-a produs deoarece din motive până acum nelămurite- buzele bandajelor de pe ambele părţi ale podului erau concomitent în contact cu şina. Acest lucru a accentuat tocirea feţelor laterale ale ciupercii. Materialul negru prăfos care se vede în Fig.17 -stânga-a rezultat din tocirea şinei. În Fig.17-mijloc se văd inima şi ciuperca şinei deteriorate. Placa verticală lipită de partea de sus a şinei arată cât material s-a pierdut. Fig.17-dreapta arată o secţiune transversală prin şina avariată. 5. Rosturile prin grinda de rulare. Rosturile in grinzile de rulare sunt prevăzute cu preferinţă în dreptul reazemelor. Aşa se evită ca elementele acestor rosturi să transmită forţe transversale.

Abb.18: Execuţia adecvată a unui rost fără continuitate. a) Rost fără continuitate pe reazem şi fără

transmitere de forţe transversale. Când se adoptă soluţia din Fig.18 trebuie luate în considerare următoarele: - Pe ambele laturi ale rostului, forţele orizontale trebuie dirijate spre stâlp. Dacă rostul este alcătuit –necorespunzător- ca în Fig.19, forţele transversale de la grinda din partea dreaptă se transmit la cealaltă,datorită poziţiei neadecvate a şuruburilor din plăcile frontale. - Între cele două grinzi trebuie să existe un spaţiu mic pentru a permite frîngerea deformatei grinzii încărcate. -Nu se recomandă plăci frontale scurte ca în Fig.19.

-Şuruburile cu care se leagă uneori cele două plăci frontale, sunt gândite de cele mai multe ori pentru a transmite forţele orizontale ce apar în lungul grinzilor, de ex. din lovirea tamponului de capăt. Dat fiind că aceste forţe pot fi transmise mai departe şi de reazeme, aceste şuruburi nu sunt chiar necesare. Plăcile frontale fiind însă flexibile, aceste şuruburi nu împiedică prea mult rotirea capătului de grindă drept pentru care nu sunt considerate dăunătoare. - Rosturile din şină şi cel din grindă trebuie decalate, altfel capătul ar rămâne fără reazem.


9/11 FRILO-Magazin

Abb.19: Alcătuirea neadecvată a unui rost fără continuitate.

Rigidizarea verticală se duce până jos. Se completează cu nervuri de rigidizare când este cazul.

Uneori se poate vedea în alcătuirea rostului că plăcile frontale sunt înlocuite de eclise, ca în Fig. 20. O astfel de soluţie nu se recomandă pentru că: - Eclisele şi şirul de şuruburi nu sunt potrivite la un rost gândit ca articulat. Inima este supusă suplimentar la efortul ce apare din împiedicarea deformării ei libere, efort ce poate provoca cedarea locală în urma oboselii. - Inima nu se poate rigidiza = pericol de voalare la acţiunea directă a roţii.

b) Rosturi de continuitate cu plăci frontale pe reazeme.

La aceste rosturi ce pot transmite momente încovoietoare, uzinarea şi montajul sunt mai scumpe decât la cele articulate. Ele sunt acţionate dinamic de momente pe ambele direcţii din care cauză se pot folosi cu anumite condiţii. Plăcile frontale nu pot fi extinse în sus din cauza şinei. Soluţia nu trebuie să favorizeze fenomenul d oboseală la partea tensionată (crestături cât mai puţine). Este raţional să fie folosite şuruburi pretensionate.

Abb.20: Soluţie necorespunzătoare a rostului fără nervuri de rigidizare a inimii.

c) Rosturi în câmpul grinzii cu continutatea

asigurată de plăci frontale. Când se mută rostul de la reazem spre punctul de moment nul din câmp, descreşte considerabil momentul încovoietor ce trebuie transmis mai departe. Acum însă în loc de momentele mari ce trebuiau transmise de


10/11 FRILO-Magazin

rostul de pe reazem, apar forţe transversale de semn schimbător. Sub efectul acestora, plăcile frontale trebuie să conlucreze. Această cerinţă se îndeplineşte folosind şuruburi de înaltă rezistenţă pretensionate şi plăci metalice suficient de rugoase: se recomandă îmbinări de tip GV. Deşi DIN 4132 Cap.4.5.1 permite şi îmbinări de tip SLP, acestea nu sunt recomandabile pentru că pot prelua sarcini reduse din cauza oboselii şi pentru că la şantier este dificil a realiza îmbinări păsuite. Dacă se adoptă totuşi acest tip, şuruburile trebuie să fie pretensionate. 6. Reazeme. Sunt posibile rezemări pe stâlpi respectiv console, pe oţel sau pe beton iar în cazuri excepţionale, pe lemn dacă podul are capacitate mică de ridicare. Din principiu, la reazem grinda trebuie întărită cu nervuri de rigidizare a inimii. Însă tocmai la secţiuni mici de grindă se renunţă uşor la ele din motive economice. Lucrul acesta este permis dacă se verifică că inima are suficientă rezistenţă la voalare. Figura 21 (Abb.21) arată o soluţie normală,de recomandat la un reazem pentru poduri rulante uşoare şi medii. De acordat atenţia cuvenită la următoarele aspecte: - Sarcina verticală de la roţile podului trebuie transmisă la consolă prin contact direct. - Inima este prinsă de stâlpul halei cu tije filetate. Acestea se plasează cât mai sus posibil pentru a transmite cât mai bine forţele orizontale de la pod, forţe ce pot fi tensiuni sau compresiuni (verificare la flambaj!). Se mai poate intercala între stâlp şi inimă un ştuţ de ţeavă ce poate prelua compresiunea astfel ca tija să lucreze numai la tensiune. Se prevede câte o tijă de fiecare parte a axului stâlpului spre e evita solicitarea suplimentară a acestuia cu un moment de torsiune indus de excentricitatea forţelor orizntale. -Talpa de jos a grinzii de rulare se prinde de reazem cu şuruburi pentru a asigura în primul rînd poziţia ei, fixă. Când este posibil să apară şi reacţiuni negative (în sus), ele trebuie gândite corespunzător. - Momentele de torsiune sunt echivalate cu un cuplu de forţe orizontale egale ce se descarcă ca forţe în lungul tijelor şi ca forţe tăietoare în şuruburi.

- Se practică goluri ovalizate la partea de sus a consolei, perpendiculare pe direcţia de mers a podului, pentru ca împreună cu tijele filetate să permită ajustarea facilă a poziţiei grinzii de rulare.

Abb.21: Rezemarea grinzii de rulare pe o consolă metalică.

B-B Gaură ovalizată - La montaj trebuie pregătite din timp fururi din table de diverse grosimi cu găuri ovalizate pentru a aduce grinzile la acelaşi nivel. Grinda de rulare se pune de multe ori pe console din beton armat. Figura 23 (Abb.23) arată o soluţie posibilă în acest caz. Toleranţa în beton armat este mult prea mare pentru o grindă de rulare; de aceea montajul acesteia din urmă trebuie să prevadă mijloacele potrivite de compensare. 7. Reabilitarea grinzilor de rulare. Deseori este necesar ca instalaţii de ridicat existente de mult timp să fie înlocuite cu poduri rulante de capacitate mai mare sau să fie dotate cu încă un pod rulant. De regulă se cere ca reabilitarea să se facă fără a înlocui grinda de rulare. Dar ce posibilităţi există? -Când podul rulant existent are bandajul roţilor cu buză de ghidare,acesta se poate înlocui cu un sistem de ghidare cu role laterale, ceea ce reduce mărimea forţelor orizontale cu cca. 60%. Această reducere creează o rezervă de rezistenţă ce poate poate permite mărirea încărcării pe roată.

Abb.22: Stânga: prindere eficientă de stâlp cu tije orizontale filetate

Dreapta: Prinderea cu eclise orizontale sudate de talpa de sus nu sunt recomandate


11/11 FRILO-Magazin

- Sudarea oţelului cornier de talpa de sus a

profilului I poate pune în lucru o rezervă considerabilă de

Abb.23:Grindă de rulare rezemată pe consolă din beton armat - Sudarea oţelului cornier de talpa de sus a profilului I poate pune în lucru o rezervă considerabilă de capacitate portantă. În caz extrem când pe o parte nu este spaţiu disponibil, se poate lua în considerare şi întărirea secţiunii numai pe cealaltă parte. - Se mai poate lua în calcul şi comanda computerizată a podurilor. Acest mod de comandă poate interzice de ex. accesul concomitent a două poduri rulante într-o anumită zonă a halei. Deasemeni mai poate fi exclusă apropierea podurilor sub o anumită distanţă. Se pot evita deci printre altele, cazuri de încărcare deosebit de periculoase. Mai pot apare probleme la halele ale căror poduri şi grinzi de rulare au fost gândite după vechiul DIN 120 (acum DIN 15018) în vigoare prin anii 70 ai secolului trecut. DIN 120 prescria încărcări orizontale mai mici decât DIN 15018. Când se introduc noi poduri rulante este normal ca stâlpii existenţi să fie verificaţi dacă rezistă la aceste forţe orizontale mai mari. În cazul cel mai defavorabil s-ar putea să fie necesară consolidarea atât a stâlpului cât şi a fundaţiei. 8. Recapitulare. În acest articol au fost adunate câteva soluţii constructive privind grinda de rulare a podului rulant. Este de importanţă deosebită ca aceste căi de rulare să fie astfel concepute, uzinate şi montate pentru ca să fie posibilă o exploatare cu cât mai puţine şocuri respectiv cu mai puţină uzare. O soluţie gândită pentru a rezista oboselii este o condiţie prealabilă că instalaţia de ridicat cu pod rulant va putea fi exploatată mult timp fără perturbări majore. Cea mai mare parte din acest articol va fi încă valabilă şi după intrarea în vigoare a standardului european. Nou apăruta carte a autorului în editura Bauwerk Verlag Berlin, intitulată „Căi de rulare-dimensionare şi alcătuire constructivă” –preţ 39 Euro- tratează şi alte teme,

prezintă detalii şi indicaţii privitor la alcătuirea, calculul static şi dimensionarea după DIN şi EUROCOD.

Bibliografie (text prescurtat). [1] DIN 4132 ed.02/1981 [2] DIN 18800 Constructii metalice [3]Anpassungsrichtlinie zu DIN 18800 [4]BGV D6 Securitatea muncii. [5]VDI-Richtlinie 3576 Şine. [6]RIW Maschinenbau GmbH. [7]v.Berg,D Macarale. [8]Osterrieder,P ;grinzi laminate. [9]Petersen,C. ;Constructii metalice. [10]Seesselberg,Ch. ;Cai de rulare [11] Warkenthin,W. ;Structuri avansate. Despre autorul acestui articol. Prof.Dr.-Ing. Christof Seeßelberg, Şcoala Tehnică Superioară (Facultatea Tehnică)-München. Traducere: G.Perianu, i.c.d. 25 iulie 2008

despre proiectarea grinzilor pentru poduri rulante

Documents