STAVEBNÍ KOVOVÉ KONSTRUKCE I

Transkript

1 YSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ BRN FAKULTA STAEBNÍ KOOÉ KONSTRUKCE I MODUL BO0-MO KONSTRUKCE JEÁBOÉ DRÁHY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOANOU FORMOU STUDIA

2 Jazková korektura nebla provedena, za jazkovou stránku odpovídá autor. Prof. Ing. Jindich Melcher, DrSc. Ing. Milan Šmak, Ph.D.

3 Obsah Obsah Úvod...7. Cíle...7. Požadované znalosti...7. Doba potebná ke studiu...7. Klíová slova Metodický návod na práci s textem...8 Jeábová dráha...9. Úvod...9. Jeáb...9. Jeábová dráha..... šeobecn..... Konstrukce jeábové dráh.... Návrh jeábové dráh ešený píklad... Zatížení jeábové dráh...5. šeobecn...5. Zatížení stálé Kolejnice jeábové dráh Hlavní nosník jeábové dráh..... odorovný výztužný nosník a obslužná lávka.... Zatížení nahodilé Užitné zatížení na lávce Svislé zatížení od kol jeábu Podélné brzdné síl Píné brzdné síl Síla od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu na jeábové dráze Síla od nárazu jeábu na koncové nárazník dráh.... Rekapitulace zatížení... Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh.... Pedpoklad posouzení.... ýpoet vnitních sil..... Svislé zatížení od kol jeáb Extrémní ohbový moment M Extrémní posouvající síla z Stálé zatížení..... Užitné zatížení na lávce..... Podélná brzdná síla odorovné píné síl Zatížení B t +B t Zatížení H tp +B t Zatížení B t + H tp Rekapitulace vnitních sil () -

4 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh..7 Kombinace úink vnitních sil Návrh prezu, prezové charakteristik Prezové charakteristik Urení tíd prezu Posouzení nosníku..... Dostatené podepení tlaeného pásu stojinou..... Namáhání smkem Postavení A max : Postavení M max :..... Namáhání ohbem a osovou silou Horní pásnice Dolní pásnice..... Píné namáhání mimo výztuh Lokální únosnost stojin v tlaku Lokální únosnost pi borcení stojin Lokální stabilita stojin Rovinné namáhání ve stojin nosníku Píné výztuh nitní výztuh Podporové výztuh Krní svar Posouzení na únavu stupní parametr výpotu Pedpoklad posouzení na únavu ešeného píkladu Posouzení detail na únavu Mezní stav použitelnosti... 5 odorovný výztužný nosník šeobecn Koncepce návrhu vodorovného výztužného nosníku Zatížení Zatížení stálé Zatížení nahodilé ýpoet vnitních sil Pásový prut Svislice Diagonál Diagonála D Diagonála D Diagonála D Návrh prez mezní stav únosnosti Pásový prut Svislice Diagonál Diagonála D () -

5 Obsah Diagonála D Diagonála D Posouzení prhbu mezní stav použitelnosti...57 Brzdná ztužidla Funkce brzdných ztužidel Uspoádání brzdných ztužidel Návrh brzdného ztužidla Kolejnice, nárazník, lávk Kolejnice Nárazník Lávk... 8 Závr, studijní pramen Shrnutí Kontrolní otázk Studijní pramen Seznam použité literatur Seznam doplkové studijní literatur ()

6 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh - () -

7 Úvod Úvod. Cíle Modul, který se chstáte studovat, je zamen na konstrukci jeábové dráh v prmslových objektech. sedmi kapitolách se postupn seznámíte se základními tp používaných jeáb i jejich podprných konstrukcí, tzn. jeábových drah. Je podrobn proveden rozbor zatížení, které psobí na tuto konstrukci i výpoet vnitních sil od jednotlivých zatžovacích úink. Praktick, krok po kroku, si na kontrétním ešení ukážeme pesný postup návrhu a posouzení základních nosných prvk konstrukce jeábové dráh, tj. svislého (hlavního) nosníku, vodorovného výztžného nosníku i brzdných ztužidel. Cílem tohoto modulu je ted seznámit vás student se základními problém a postup návrhu hlavních konstrukních prvk jeábové dráh, a to zejména s jeho statickým ešením. Modul je koncipován tak, abste po jeho nastudování dokázali realizovat návrh hlavních nosných prvk konstrukce jeábové dráh v prmslových objektech, osazené mostovými jeáb bžných nosností.. Požadované znalosti Student b ml mít osvojené znalosti z teoretických pedmt pedchozího studia, tzn. pedevším stavební mechanik, konstrukcí a dopravních staveb a nutn z všech modul pedmtu Prvk kovových konstrukcí. Pedpokladem je i prostudování modulu Uspoádání a konstrukní ešení prmslových budov.. Doba potebná ke studiu Doba nutná k prostudování kapitol, a 7 iní pibližn jednu hodinu. Dkladné osvojení kapitol (Zatížení jeábové dráh) zabere pibližn ti hodin. K nastudování nejobsáhlejších kapitol íslo (Hlavní nosník jeábové dráh) a íslo 5 (odorovný výztužný nosník) je nezbtné poítat s dobou cca 5- hodin, resp. hodin u kapitol 5. Celková doba k nastudování a osvojení modulu iní cca 5 hodin.. Klíová slova Jeáb, mostový jeáb, koka, jeábová dráha, svislý (hlavní) nosník, vodorovný výztužný nosník, brzdné ztužidlo, obslužná lávka, svislé zatížení od kol jeábu, pohblivé zatížení, síla od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu jeábu, podélná brzdná síla, píná brzdná síla, dnamický souinitel, Winklerovo kriterium, lokální únosnost stojin, píné výztuh, krní svar, únava, bezstková kolejnice, stkovaná kolejnice, tuhý nárazník, pružný nárazník. - 7 () -

8 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh.5 Metodický návod na práci s textem Ped zahájením studia tohoto modulu doporuujeme, ab ml student dkladn osvojené informace, týkající se prostorového uspoádání a konstrukního ešení prmslových objekt, tzn. modul BO0-MO Uspoádání a konstrukní ešení prmslových budov. Jednotlivé kapitol tohoto modulu jsou azen v logickém sledu, stejn jako se provádí návrh prvk konstrukce jeábové dráh. Ke každé následující kapitole modulu lze pistoupit až po zvládnutí pedloženého problému. Studium jednotlivých kapitol je vhodné (a taktéž žádoucí) rozšíit doplkovou literaturou. e výpotech, naznaených v kapitolách až tohoto modulu nejsou uvádn obecné vztah u základních postup, které musí studující tohoto modulu již nezbtn ovládat. Napíklad se zde jedná o výpoet ohbového momentu i posouvající síl na prostém nosníku v uritém ezu, výpoet naptí od ohbu, tlaku nebo tahu, pípadn urení tíd prezu. - 8 () -

9 Jeábová dráha Jeábová dráha. Úvod Konstrukce jeábové dráh je tvoena souborem prvk, umožujících vkonávat práci jeáb, kterou je manipulace s pedmt nebo jejich pemísování v pedem vmezeném prostoru. Zdvihací zaízení obecn (tzn. zdvihadla, jeáb a výtah) tvoí základní vbavení naprosté vtšin prmslových objekt výrobních, montážních, skladovacích i technologických. Uplatnní nacházejí tato zaízení i v mnoha jiných oborech lidské innosti, kde vvstává nutnost manipulace s tžkými nebo objemnými pedmt. Praktick se vužívá široká škála rzných zdvihacích zaízení (jeáb), jež pro svoji práci nezbtn potebují více i mén nároné podprné konstrukce. dalších kapitolách tohoto textu se zamíme pouze na jeáb a jejich podprné konstrukce (tj. jeábové dráh), jež nacházejí uplatnní v prmslových objektech.. Jeáb Jeáb jsou zaízení, náležející (spolen se zdvihadl a výtah) do skupin zdvihacích zaízení. Slouží pro plošné pemisování pedmt (tj. bemen) v horizontálním i vertikálním smru v pedem vmezené oblasti nejastji v uzavených prostorách (halách), ale také na nezastešených venkovních plochách. Rozeznáváme adu rzných druh jeáb: podvsné kladkostroje s runím nebo motorovým pohonem, otoné jeáb, mostové jeáb, podvsné mostové jeáb, stohovací jeáb, konzolové jeáb, jeáb portálové, pípadn poloportálové. Nkteré z výše uvedených tp jsou zachcen na Obr... Pro pohon je- áb se nejastji vužívají elektromotor. Použití konkrétního druhu jeábu se ídí zejména technologickými požadavk daného provozu, hmotností i velikostí pemisovaných bemen, pepravními vzdálenostmi (ve vodorovném i svislém smru) i prostorovým uspoádáním pracovního prostoru. Nejastji navrhovaným a používaným tpem jeáb v prmslových halách nebo nádvoích prmslových objekt jsou jeáb mostové. Mostový jeáb se skládá z plnostnného jeábového mostu (díve se asto vužívalo též píhradového), který se pohbuje po jeábové dráze. Po jeábu (mostu) pojíždí jeábový vozík (koka), který nese zdvíhací zaízení a umožuje zavšení bemene. Mostové jeáb mají rznou nosnost cca od t do ádov stovek tun u speciálních tžkých jeáb. Nejastji se mžeme setkat s elektrickými mostovými jeáb o nosnostech 5 až 50t. Tto jeáb mohou být osazen jedním nebo dvma zdvíhacími zaízeními, tzv. hlavním a pomocným zdvihem. - 9 () -

10 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Podle úelu použití rozeznáváme mostové jeáb standardní (tj. s hákem), dále drapákové, magnetové, hutní atd. ízení (obsluha) jeáb se provádí bu se zem zavšeným ovladaem, dálkovým ovládáním (rádiovým nebo infra) nebo z ídící kabin, umístné na jeábovém mostu. podvsný kladkostroj otoný jeáb mostový jeáb podvsný mostový jeáb konzolový jeáb portálový jeáb Obr..: Používané druh jeáb: podvsný kladkostroj, jeáb otoný, mostový, podvsný mostový, konzolový, portálový - 0 () -

11 Jeábová dráha Elektrické mostové jeáb se rozdlují, v závislosti na provozních podmínkách (tj. potu pracovních ckl, pomrném vtížení, dnamických úincích), do dílích skupin na: jeáb pro lehký provoz, stední provoz, tžký provoz a velmi tžký provoz. Nosnost jeáb je odstupována, standardní nosnosti jeáb iní t; t; t; t; 5t;,t; 8t; 0t;,5t; t; 0t; 5t; t; 0t; 50t; t; 80t; 00t. Rozptí mostových jeáb (tj. rozchod kol jeábového mostu) je tpizováno v modulovém sstému tak, ab blo možné i dodatené osazení nebo výmna jeáb ve stávajících objektech. Obvklá rozptí jeáb se pohbují v rozmezí od m do m. Jmenovité parametr jeábu (tzn. nosnost, výška zdvihu, rchlost pojezdu mostu, rchlost zdvihu bemene, rozmr jeábu) jsou uveden v technických podkladech dodavatele (výrobce) jeábu. Jeáb rzných výrobc mají tto charakteristik, v závislosti na použité technice, více i mén odlišné.. Jeábová dráha.. šeobecn Jeábová dráha je nosná konstrukce, která slouží k pojezdu jeáb, kladkostroj nebo koek rzného tpu. Jeábová dráha pro mostové jeáb sestává ze dvou vtví. Je tvoena svislým (hlavním) nosníkem jeábové dráh s kolejnicí, vodorovným výztužným nosníkem, brzdným ztužidlem a doplkovými prvk nárazník, obslužnými (revizními) lávkami se zábradlím, výstup na dráhu, píchtkami kolejnice, trolejovým vedením apod. Jeábová dráha se mže taktéž zastávat pouze ze samostatného nosníku s kolejnicí s element pro pohb kladkostroje nebo podvsné kok, pípadn ze samostatné kolejnice s doplk, uložené na nosném podkladu. Podle konkrétního tpu jeábu mohou nkteré z výše uvedených prvk chbt... Konstrukce jeábové dráh Ze statického hlediska rozlišujeme tto tp nosník jeábové dráh (Obr..): Prosté nosník - Obr...a) Spojité nosník - Obr...b) Spojité kloubové nosník Rámové nosník - Obr...c), d) Prosté nosník: pro jednoduchost konstrukního ešení, montáže a necitlivosti na pokles podpr se jedná o nejvíce navrhovaný tp nosníku jeábové dráh. Spojité nosník: ve srovnání s prostými nosník vkazují menší spotebu oceli, menší prhb a mohou mít menší konstrukní výšku. Naopak vžadují složitjší konstrukní ešení, komplikovanjší výrobu a montáž a jsou citlivé na pokles podpr. oblasti nad podporou je nutné realizovat zesílení dolního pásu nosníku. - ()

12 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Spojité nosník s kloub (tzv. Gerberov): navrhují se velmi ojedinle. Rámové jeábové dráh: ve srovnání s výše popsanými tp nosník vkazují menší spotebu oceli, lepší provozní podmínk, není nutná realizace brzdných ztužidel. Naopak vžadují náronjší konstrukní ešení a montáž, jsou citlivé na pokles podpr, je teba zvtšení rozmr základ a komplikovanjší patka. a) b) c) d) Obr..: Druh nosník jeábové dráh: a) prostý, b) spojitý, c), d) rámový. Návrh jeábové dráh ešený píklad následujících kapitolách tohoto modulu se budeme zabývat návrhem základních prvk konstrukce jeábové dráh, sloužící pro pojezd elektrických mostových jeáb nosnosti 0t. Podrobn zde bude proveden výpoet zatížení, psobícího na jeábovou dráhu, návrh hlavního nosníku jeábové dráh (mezilehlého pole), vodorovného výztužného nosníku, nárazník a brzdného ztužidla. Jako základní materiál je uvažována ocel S5. Specifikace navrhované jeábové dráh: Na dráze jsou osazen tpov shodné elektrické mostové jeáb o nosnosti 0t v jednohákovém provedení bez ídící kabin. Schéma jeáb Obr... Rozptí jeábu:,8m Svislý (hlavní) nosník jeábové dráh: plnostnný prez I (svaovaný jednoose smetrický), navržen jako soustava prostých nosník na rozptí,0m odorovný výztužný nosník: píhradový o teoretické výšce 00mm. Na krajích je uložen na hlavní sloup budov, ve tetinách je podporován šikmými vzprami Prchozí lávka: šíka 500mm, pochzná plocha z pozinkovaného pororoštu. Lávka je uložena na vodorovném výztužném nosníku. Brzdná ztužidla: kížová ve stedním poli dráh Jeábová kolejnice: obdélníková šík 0mm a výšk 0mm. - () -

13 Jeábová dráha Obr..: Schéma použitého tpu mostového jeábu, parametr - ()

14 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Obr..: Schéma mostového jeábu se dvma hák dle SN () -

15 Zatížení jeábové dráh Zatížení jeábové dráh Jeáb zatžují jeábovou dráhu statick, dnamick a na únavu. Charakteristik zatížení jeábové dráh vcházejí z hodnot sil statických (vodorovných i svislých). Dnamické úink jeábové dráh jsou vjáden zvtšením statických hodnot zatížení kol dnamickým souinitelem.. šeobecn Zatížení jeábové dráh analzujeme v souladu s dokumentem SN Zatížení stavebních konstrukcí []. Pehled zatížení: Stálé: vlastní tíha konstrukce jeábové dráh: o svislého hlavního nosníku jeábové dráh o kolejnice o vodorovného výztužného nosníku, lávk, zábradlí. Nahodilé: užitné zatížení na lávce svislé zatížení od kol jeábu podélná brzdná síla píná brzdná síla síla od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu jeábu síla od nárazu jeábu na koncové nárazník dráh.. Zatížení stálé Do skupin stálého zatížení náležejí t zatžovací úink, jež nejsou promnné v ase z hlediska svojí velikosti, poloh, smslu nebo smru. Jeábovou dráhu navrhujeme jako soustavu vzájemn nezávislých prostých nosník. lastní tíhu jeábového mostu tudíž nelze považovat za stálé zatížení, nebo pi pejezdu jeábu mimo posuzované pole nejsou jeábem žádné úink vvozován. Mezi stálé zatížení náleží vlastní tíha jeábové kolejnice, hlavního nosníku je- ábové dráh, vodorovného výztužného nosníku a lávk v. zábradlí... Kolejnice jeábové dráh olba tpu a rozmr kolejnice závisí na konkrétním druhu jeábu; doporuené tp jsou uveden v podkladech výrobce (dodavatele) jeábu. Dle tpového podkladu navrhneme obdélníkovou kolejnici šík 0mm a výšk 0mm. - 5 () -

16 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh g g,n F 0, 00, 078, 5 09, knm, 09,, 0, knm -.. Hlavní nosník jeábové dráh Jedná se o prostý nosník na rozptí l, 0m. Navrhneme jednoose smetrický svaovaný nosník tvaru I s rozmr, jak je uvedeno na Obr..: - A mm g g,n F, 0,,,, knm 78, 5, knm - - Obr..: Pedbžný návrh prezu nosníku jeábové dráh.. odorovný výztužný nosník a obslužná lávka Souástí jeábové dráh mže být prchozí obslužná revizní lávka. Konstrukn je výhodné provedení vodorovného výztužného nosníku jako píhradového nosníku s vertikálami, nebo bude tvoit podprnou konstrukci pro lávku. lastní tíhu vodorovného nosníku, lávk a zábradlí na lávce v této fázi výpotu pouze odhadneme. g g,n F 0, knm, - 0,,, knm - g [knm ] - Poznámka: veškeré stálé zatížení psobící na hlavním nosníku jeábové dráh blo uvažováno jako zatížení rovnomrn spojité (liniové). Obr..: Stálé zatížení - () -

17 Zatížení jeábové dráh. Zatížení nahodilé Do skupin nahodilých zatížení patí t zatžovací úink, jež jsou v ase promnné svojí velikostí, polohou, smslem nebo smrem. Zatížení uvažujeme v souladu s ustanoveními, uvedenými v []... Užitné zatížení na lávce souladu s [] uvažujeme šíku lávk 500mm. Dle [], tab., po.. 5b iní - normové zatížení lávk 50, knm. q n F 5, 0, 5 0, 75 knm, q 0, 75,, 05 knm Poznámka: Jedná se o rovnomrné spojité zatížení liniové. - q [knm ] - - Obr..: Užitné zatížení na lávce.. Svislé zatížení od kol jeábu Jedná se o zatížení kol jeábu od vlastní hmotnosti konstrukce jeábu, kok i bemene s uvážením dnamických úink svislých setrvaných sil pi zdvihání a spouštní bemene a pi pojíždní jeábu. Z technických podklad dodavatele jeábu bl získán následující hodnot svislých zatížení kol jeáb: R R R R, max, max, min, min 0, 97 kn 9, 99 kn 0, 7 kn 0, kn S pihlédnutím k rozmrovým parametrm jeáb lze sestavit následující zatžovací schéma (Obr..): Obr..: Zatžovací schéma nosník od svislého zatížení od kol jeáb - 7 ()

18 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Jedná se o soustavu dvojic osamlých sil (= zatížení kol jeábu), které se pohbují nezávisle po jeábové dráze. Psobí v míst dotku kol jeábu a kolejnice. Pro vvození extrémních úink budou jeáb uvažován jako spažené. Charakteristické hodnot zatížení (dle [], l. 8): i,max, n i,min, n R R i,max i,min kde dnamický souinitel. Hodnota se urí dle [], tab. 0 pro následující parametr: Kolejnice stkovaná b 0000,5 m 50 ( b nosnost jeábu, m hmotnost jeábu s kokou) v z 0, 08 m s - režim jeábu stední v x 0, 7 m s,0, max, max, min, min - (= rchlost zdvihu bemen) (= rchlost pojezdu jeábu na dráze) 0, 97,, 07 kn 9, 99,, 99 kn 0, 7,, 8 kn 0,, 8, kn Návrhové hodnot zatížení: i, max i, min i, max,n i, min,n F F kde F.. souinitel zatížení. Hodnota se urí dle [], tab. 9 pro následující parametr: Osazení zaízení proti petížení jeábu b,5 (b a m viz výše) m F, max, max, min, min,, 07, 7, 88 kn, 99, 759, kn, 8, 0, kn 8,, 9, 8 kn - 8 () -

19 Zatížení jeábové dráh Poznámka: Pro návrh nosných prvk jeábové dráh jsou nezbtné maximální hodnot svislých zatížení od kol jeábu,max a,max. Minimální hodnot svislých zatížení od kol jeábu,min a,min se vužijí pi návrhu sloup objektu... Podélné brzdné síl Jedná se o setrvané síl, vznikající pi rozjezdu a brzdní jeábu (mostu). Síl mohou psobit v obou smrech na pojíždné hran kolejnic. kde n B 0, n n souet svislých zatížení brzdných nebo hnaných kol jeábu na všetované vtvi jeábové dráh, uvažované charakteristickými hodnotami. našem píkladu je pohánná (a brzdná) jedna náprava jeábu ( R ). B n F 0,, 07, kn,(dle[], l.5b) B,, 5, 85 kn.. Píné brzdné síl Jedná se o setrvané síl, vznikající pi rozjezdu a brzdní jeábové kok s bemenem. Psobení sil se uvažuje v obou smrech v míst dotku kola jeábu a kolejnice. Bt, n 0, 05 cn kde cn... zatížení kol jeábu od hmotnosti kok s bemenem v krajní poloze, uvažované charakteristickými hodnotami (Obr..5). Obr..5: Urení cn P, 7 00, 0, 7 kn, 7(, 8 0, 958 ) cn 0, 50 kn, 8 B F B t,n t 0, 05 0, 50 0, kn (dle[]., l.5b) 0,,, 5 kn - 9 ()

20 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh..5 Síla od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu na jeábové dráze Jedná se o síl, vznikající pojezdem jeábu na dráze, psobí v míst dotku kol. U jeáb s oboustrannými nákolk na kolech a motorickým pohonem platí: H tp n kde souinitel dle Obr.., urený v závislosti na rozchodu kol s a rozvoru kol a jeábu. n s 800 7, a 50 0,... souet svislých maximálních zatížení všech kol na jedné vtvi jeábové dráh, uvažované charakteristickými hodnotami Obr..: Souinitel H F H tp,n tp Poznámka: Síla 0, (, 07, 99 ) 7, 0 kn,(dle[], l.5b) 7, 0, 7, kn H tp psobí v míst dotku kol, a to na obou vtvích jeábové dráh. Na každé vtvi pouze u jednoho kola. Obr..7: Rekapitulace a smsl všech zatížení, vvozovaných jeáb - 0 () -

21 Zatížení jeábové dráh.. Síla od nárazu jeábu na koncové nárazník dráh Tato síla vzniká pi nárazu jeábového mostu na koncové nárazník dráh. Síla H j se stanoví na základ tchto podmínek: Jeáb se pohbuje rchlostí rovnající se 50% jmenovité rchlosti. Je zavšeno bemeno, rovnající se 80% jmenovitého bemena. odorovný úinek voln zavšeného bemena se neuvažuje. Sílu H j lze získat z technických podklad daného jeábu (nap. u tpizovaných, díve navrhovaných jeáb podle SN ) nebo mžeme pro její výpoet aplikovat nkteré z dostupných postup, nap. následující vztah: H j, n 0, mv l kde m pepotená hmotnost jeábu v t m m m h k m h ( v) s x s m hmotnost jeábového mostu m hmotnost kok m (v) nosnost jeábu x nejmenší vodorovná vzdálenost závsného lana kok s bemenem od os kolejnice jeábové dráh s rozchod kol jeábu k h souinitel k k h h 0 pi volném zavšení bemene pi tuhém zavšení bemene v h rchlost pojezdu jeábu v okamžiku nárazu Dl nejvtší možné stlaení pružin nárazníku. Sílu od nárazu jeábového mostu na koncové nárazník dráh H j pevezmeme z technických podklad jeábu: H F H j,n j, 0 kn,,,, kn. Rekapitulace zatížení eškerá zatížení, psobící na konstrukci jeábové dráh (tzn. vlastní tíha všech ástí konstrukce jeábové dráh, nahodilé užitné z pochzné lávk, nahodilá zatížení od pojíždných jeáb na dráze) pehledn sestavíme do následující tabulk: - ()

22 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh stálé nahodilé Druh zatížení oznaení charakteristická hodnota F návrhová hodnota kolejnice jeábové dráh g 0,9 knm -, 0, knm - hlavní nosník jeábové dráh g, knm -,, knm - vodorovný nosník, lávka g,00 knm -,,0 knm - celkem g, knm -,55 knm - užitné na lávce q 0,75 knm -,,05 knm - svislé zatížení od kol jeábu, max,07 kn, 7,88 kn, max,99 kn, 7,59 kn podélná brzdná síla B, kn, 5,85 kn píná brzdná síla B t 0, kn,,5 kn síla od píení a jiných nerovnomrnostní pi pojezdu jeábové dráh H tp 7,0 kn,,7 kn síla od nárazu na koncové nárazník H j,0 kn,, kn Tab..: Rekapitulace zatížení, psobících na jeábovou dráhu - () -

23 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh. Pedpoklad posouzení Hlavní svislý nosník (dále jen hlavní nosník ) ze statického hlediska psobí jako prostý nosník o rozptí l, 0m. Podpor nosníku tvoí hlavní ložiska na podporách ocelových sloup budov. Nosník je navržen jako svaovaný, plnostnný, konstantního prezu po celé délce. Hlavní nosník jeábové dráh zabezpeí pouze penos svislého zatížení. Penesení vodorovného píného zatížení zajistí (píhradový) vodorovný výztužný nosník jeábové dráh. odorovné podélné síl pevezmou brzdná ztužidla. Poznámka: Horní pás hlavního nosníku jeábové dráh (a ást jeho stn) je souasn pásovým prutem vodorovného výztužného nosníku. Hlavní nosník jeábové dráh navrhneme jako jednoose smetrický prez I - horní pas má z výše uvedených dvod vtší plochu (resp. tloušku), než pás dolní.. ýpoet vnitních sil Pro posouzení nosníku jako celku i posouzení dílích detail je nutné stanovit textrémní namáhání nosníku. Nejprve oddlen analzujeme úink jednotlivých zatížení, psobících na nosník (viz kapitola ), následn provedeme jejich souet (superpozici) dle pravidel uvedených v []. Poznámka: nitní sil jsou v dalším textu doplkov znaen indexem podle daného zatížení (nap. M g, = ohbový moment ve svislé rovin od stálého zatížení). Reakce jsou dále oznaován jako A (= reakce v levé podpoe), resp. B (= reakce v pravé podpoe), spolu s píslušným indexem (viz výše)... Svislé zatížení od kol jeáb Svislé zatížení od kol jeáb je rozhodujícím zatížením pro celý nosník jeábové dráh, nebo vvolává (ze všech zatížení) nejvšší namáhání nosníku. vozuje ohbový moment a posouvající sílu ve svislé rovin. Místa na nosníku (resp. ez) s extrém tchto sil budou nejvíce namáhanými míst nosníku úink všech ostatních zatížení budeme uvažovat v tchto ezech. Zatžovací schéma od sil a je patrné z Obr... Obr..: Zatžovací schéma nosníku od svislého zatížení kol jeáb - () -

24 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh, max, max 7, 88 kn 759, kn... Extrémní ohbový moment M Pro urení extrémního ohbového momentu na jeábovém nosníku od soustav pohblivého zatížení použijeme Winklerova kritéria. Postup: ýslednice soustav svislých bemen: R ( 7, 88 7, 59 ) 88, 9 kn Psobišt výslednice soustav 759, ( 5,, 9 ) 7, 88, 79 a, 7 m 88, 9 Aritmetické stední bemeno: P < >0,5 R našem pípad se jedná o jedno ze dvou stedních bemen. Postavení soustav, vvozující extrémní ohbový moment: sted nosníku plí vzdálenost mezi výslednicí R a aritmetick stedním bemenem. Poznámka: pi tomto postavení se ob krajní bemena dostanou mimo posuzované pole nosníku (tzn. krajní kola jeáb vjedou mimo analzovaný nosník). Je tudíž nezbtné celý výše uvedený postup opakovat, tentokrát pouze s tmi kol, jež zstávají na analzovaném nosníku (tj. se stedními bemen): ýslednice soustav: R 7, 88 7, 59, 7 kn Psobišt výslednice soustav: 7, 880, a 0, m, 7 Aritmetické stední bemeno: R, 7 7, 88 kn 7, kn Extrémní hodnota ohbového momentu bude vvozována pi výše popsaném postavení soustav pod aritmetick stedním bemenem. Reakce: A B v v 7, 88, 8 759,, 8 8, kn 759,, 58 7, 88,, 0 kn Ohbový moment: M,, 0, 8, 09 knm - () -

25 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Poznámka: Postavení soustav bemen, pi kterém je vvozován extrémní ohbový moment, budeme nadále oznaovat jako postavení M max. Obr..: Postavení soustav M max, vvozující extrémní hodnotu ohbového momentu M... Extrémní posouvající síla z Extrémní posouvající sílu na nosníku (tzn. reakci) od pohblivé soustav bemen uríme na základ vhodnocení rzných postavení (Obr..). Rozhodující postavení soustav, pi kterém bude vvozena extrémní reakce, budeme nadále oznaovat jako postavení A max. a) b) c) d) Obr..: Postavení soustav, vvozující extrémní svislou posouvající sílu potené hodnot reakcí od jednotlivých, výše zobrazených postavení jeáb: - 5 ()

26 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Postavení a) A Postavení c) B Postavení d) B Postavení b) A 7, 88(, 08 ) 759,, 85 8, 0 kn 759, (, 08 ) 7, 885, 58 89, kn 759, (, 08 ) 7, 88, 85, 85 kn 7, 88(, 08 ) 759, 5, 58 89, 7 kn...extrémní pos. síla z.. Stálé zatížení Stálé zatížení vvozuje ohbový moment a posouvající sílu ve svislé rovin. Tto vnitní síl budeme analzovat v rozhodujících místech (ezech) na nosníku dle svislého zatížení od kol jeábu (tzn. v míst aritmetick stedního bemene od svislého zatížení a v pravé podpoe)., 55 Posouvající síla: B g 7, 5 kn Ohbový moment:.. Užitné zatížení na lávce, 55, M g, 7, 5,, knm Užitné zatížení na lávce má stejný tvar, jako zatížení stálé. Pro urení extrémních vnitních sil platí stejná pravidla jako pro zatížení stálé., 05 Posouvající síla: B q, 5 kn Ohbový moment:.. Podélná brzdná síla, 05, M q, 5,,, 7 knm Podélné brzdné síl psobí ve smru podélné os nosníku v míst kontakt kol jeábu s kolejnicí. Penášejí se hlavním nosníkem jeábové dráh do brzdných ztužidel. Jelikož je hlavní nosník uložen v míst dolního pásu, podélné brzdné síl psobí excentrick a vvozují (krom normálové síl) taktéž pídavný ohbový moment ve svislé rovin. Normálová síla: N B 5, 85, 70 kn Ohbový moment: Excentricita: je vzdálenost mezi psobícím zatížením (tj. horní úrovn kolejnice) a uložením nosníku (resp. ložiska s rektifikací) na sloup. Pibližn budeme uvažovat: e mm, 7 0, Reakce: B B, 8 kn - () -

27 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh, 700, Ohbový moment: M B,, 0, 9 knm Obr..: liv podélné brzdné síl B..5 odorovné píné síl Jak již blo uvedeno v kapitole. Pedpoklad výpotu, veškeré vodorovné píné zatížení se penáší vodorovným výztužným nosníkem. Tento nosník navrhneme jako píhradový. Jeho teoretická výška vplývá z celkového prostorového uspoádání objektu. našem pípadiní 00mm. odorovný výztužný nosník sestává z pásových a výplových prvk. Jeden pásový prut je osazen mezi hlavními sloup objektu, druhý je tvoen horním pásem hlavního nosníku jeábové dráh. Uspoádání vodorovného výztužného nosníku je patrné z Obr..5. Obr..5: Uspoádání vodorovného výztužného nosníku Zatžovací soustava vodorovného píného zatížení je tvoena vodorovnými pínými silami, tj. pínou brzdnou silou B t a silou od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu H tp, a to od obou jeáb. Dle [], l. 5ab se neuvažují síl H tp u obou jeáb souasn. Je nezbtné ted vhodnotit zatžovací schémata: Píné brzdné síl Bt u obou jeáb (dále oznaeno Bt + B t ). Síla od píení H tp u prvního jeábu, píná brzdná síla Bt u druhého je- ábu (dále oznaeno Htp + B t ). - 7 ()

28 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Píná brzdná síla Bt u prvního jeábu, síla od píení H tp u jeábu druhého (dále oznaeno Bt + H tp ). Pohblivou soustavu bemen budeme uvažovat v poloze, jež vvozuje extrémní ohbový moment od svislého zatížení kol jeábu, tzn. v postavení M max. odorovná píná zatížení budou v horním pásu hlavního nosníku jeábové dráh vvozovat osovou sílu N Bt+Htp a dále ohbový moment ve vodorovné rovin M z, Bt+Htp, který vznikne pi psobení vodorovné píné síl mimo stník píhradového nosníku. elikost osové síl v pásovém prutu píhradového vodorovného nosníku N Bt+Htp lze urit více zpsob nap. pomocí píinkové ár nebo z momentu k pidruženému momentovému stedu (který podlíme teoretickou výškou nosníku), pípadn lze tto síl stanovit ešením nkterým z celé ad programových sstém. dalším textu bude aplikován výpoet osové síl v pásu s vužitím momentu k pidruženému momentovému stedu c. Bt Bt c Bt Htp c Htp Bt c Obr..: Urení osové síl v pásu nosníku od vodorovného píného zatížení..5. Zatížení B t +B t Zatížení: B t, 5 kn, 5(, 8, 8 ) Reakce: A, 85 kn Moment k pidruženému momentovému stedu (c): M c, 85, 50, 8 0, knm - 8 () -

29 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh 0, Osová síla v pásu: N Bt Htp 50, kn 0,..5. Zatížení H tp +B t Zatížení: H tp, 7 kn ; B t, 5 kn Osová síla v pásu (obdobn jako..5.): N, kn Bt Htp..5. Zatížení B t + H tp Zatížení: B t, 5 kn ; H tp, 7 Osová síla v pásu (obdobn jako..5.): N, 5 kn... extrémní hodnota osové síl od píných sil Bt Htp kn Ohbový moment ve vodorovné rovin: pás pokládáme za spojitý nosník na pružných podporách (= stník vodorovného nosníku). Zatížení (v tomto pípad síla H tp ) psobí uprosted mezi stník. Pibližn platí: H tp l 7,, 0 M z,bthtp 0, 8 0, 8 8, 7 knm.. Rekapitulace vnitních sil zatížení M [knm] M z [knm] N [kn] z [kn] stálé, 0 0 7,5 užitné na lávce,7 0 0,5 svislé zatížení od kol postavení M max, , jeábu postavení A max ,7 podélná brzdná síla 0,9 0,7,8 vodorovné píné síl 0 8,7, Kombinace úink vnitních sil Pro posouzení nosníku jako celku i jeho dílích ástí je teba uvážit vzájemná psobení jednotlivých zatížení tak, ab blo dosaženo nejnepíznivjších úink na nosník od obou jeáb. Kombinace K: stálé zatížení; užitné na lávce; svislé zatížení od kol jeáb; podélné brzdné síl Kombinace K: stálé zatížení; užitné na lávce; svislé zatížení od kol jeáb; vodorovné píné síl kombinace M [knm] M z [knm] N [kn] z [kn] K 89,9 0,70 0,9 K 79, 8,7,5 00,5-9 ()

30 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh. Návrh prezu, prezové charakteristik Je navržen jednoose smetrický svaovaný prez I (viz Obr.7)... Prezové charakteristik A 0 mm I I z W W W W W 9, 950 0, 0 9, 050, horní okraj, dolní okraj, horní okraj stn, dolní okraj stn z mm, 0, 90, 0, 0 mm mm mm mm mm mm.. Urení tíd prezu Obr..7: Navržený prez nosníku horní pás: 0 c 0 mm t 5 mm f c t f 0 5, I.tída stojina: 89, 90 70, 0 dolní, 0, 0 55, 0,5 0,5,0 55, d 555 m t w d t horní w 8 m ,9...tída 89, 90, 0 70, 0, 0, 0 MPa (tlak) 55, MPa (tah) 9, 8 5 /( ) 5 /( 0,5 ) - 0 () -

31 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh. Posouzení nosníku této kapitole bude provedeno posouzení hlavního nosníku jeábové dráh jako celku i posouzení jeho dílích ástí v souladu s SN 70 Navrhování ocelových konstrukcí (998) []... Dostatené podepení tlaeného pásu stojinou Stojina nosníku musí zabezpeit dostatené podepení tlaeným pásnicím, ab nedošlo ke vtlaení pásnice do prezu. d t w k k 0, E f A A (... pásnice tíd- viz..) 555, 0 9, 9 0, 8 5 w fc , vhoví.. Namáhání smkem... Postavení A max : Pro posouzení nosníku pi namáhání smkem je rozhodující postavení A max, pi kterém psobí extrémní posouvací síla. Návrhová smková síla: z, 0, 9 kn d 555 štíhlost: w 9, 8 t 8 w a 000 stranový pomr:, 80 d 555 mezní štíhlost stojin: 0, 5 0, 900,7 90 0,7,80 f, 7, Obr..8: Pole stojin nosníku, vmezené pínými výztuhami podmínka posouzení: w 9,8, únosnost stojin: 7,... kompaktní stojina - ()

32 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh pl,rd A w 0, 9 kn f 5 /M / 5, 5, 8 kn... vhoví z,... Postavení M max : z, z, pl, Rd 7,88 kn 7,88 0, 0,50...vliv smku na 5,8.. Namáhání ohbem a osovou silou únosnost se zanedbává Pro posouzení nosníku na namáhání ohbem a osovou silou je rozhodující postavení M max, kd vznikají od daných zatížení extrémní ohbové moment a normálové síl. liv smku na ohbovou únosnost se zanedbává (viz výše).... Horní pásnice Pi posouzení nosníku na úink kombinovaného namáhání (N, M, M z ) je teba zohlednit vliv možné ztrát stabilit nosníku pi psobení normálové tlakové síl (vzpr) a ohbového momentu (klopení). Ztráta stabilit klopením: polomr setrvanosti konvenního tlaeného pásu (= pásnice nosníku a pilehlá ást stojin, zahrnující / její ploch): b I A 05 9,508 0 mm i w z z 555 9,50 mm 50 9, , mm 9,508 9, 0 zabezpeení pásu nosníku proti vboení: mm L z 000 mm(= vzdálenost stník vodorovného výztužného nosníku) i 059, 85,0 mm L 000 mm... klopení nenastává, 0 0 z z LT Ztráta stabilit vzprným vboením: L z 000 mm(= vzdálenost stník vodorovného výztužného nosníku) L 000 mm (= vzdálenost podpor nosníku) A 0 z Lz 000 9,0 0 I 9,950 z - () -

33 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh 0, 0,0 9,9 9,0 z z z 0, 0 9, I A L 989 0, 0,5 9,9,0 Kombinované namáhání kombinace K: Návrhové hodnot vnitních sil: / , min M z z z M, M z,, f W M k / f W M k / f A N M knm, M kn, N kde:,00 5 0,0 0,70 0, 0,9 0,, 0,0 0,9,5, ,989 0,70 0,0 0,0, 0,5 0,9,5 z z Mz z z z sd z z M sd k f A N k k f A N k vhoví...,0 0,70 0 5/,5 0, 0 89,9,00 5/,5 0 0,989 0,70 Kombinované namáhání kombinace K: Návrhové hodnot vnitních sil: knm, M kn, M kn, N z,, ()

34 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh k k z 0, 05, 0, 0 0, , 5, 0, , 0, 0 79, 0,0098,7 0 0, / 5,, 0 5/ 5, 0,0 5/,5 0,87,0... Dolní pásnice... vhoví, 009 Dolní pásnice není vstavena psobení ohbového momentu ve vodorovné rovin, nebo dolní pás není souástí vodorovného výztužného nosníku. hodnocujeme tudíž pouze úink od kombinace K. Jelikož je dolní pásnice tažená, neuvažujeme ztrátu stabilit nosníku jako celku (tzn. vzpr a klopení). Návrhové hodnot vnitních sil, posouzení: N M N N N M k Rd,0,70 98,7, 70 kn c, Rd z, Rd 89, 9 knm k z M M A f / W f, c, Rd M 0 /,0 0 5/,5 98,7 kn M 0,90 89,9 0,8,0...vhoví 59,70.. Píné namáhání mimo výztuh 5/,5 59,70 knm Hlavní nosník JD je pojíždn jeáb, tudíž nelze zabránit, ab svislé zatížení nepsobilo mimo píné výztuh.... Lokální únosnost stojin v tlaku Pedpoklad posouzení: Jeábová kolejnice je navržena obdélníkového prezu 0x0mm a je pipojena k hornímu pásu nosníku pomocí perušovaných svar. Pi výpotu budeme pedpokládat, že bhem provozu dojde k opotebení kolejnice cca 0%, tzn. zavedeme rozmr kolejnice 0xmm. Posouzení: F R, Rd kde F... návrhové píné zatížení (=,max = 7,88 kn) R,Rd... návrhová lokální únosnost stojin v tlaku R s t f, Rd w / M 0 - () -

35 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Obr..9: Horní pás jeábového nosníku s kolejnicí s k I f, Ed M 0 kr I / t f R w f,5 (kolejnice je uložená pímo na pásnici)... moment setrvanosti a pivaené jeábové kolejnice A mm z R f R cg 0 5, prezu horního pásu nosníku,0 mm I 0 W f R f, Ed I 9,050 7,5 05,90 mm... normálovénaptí v tžisti pásnice:,90 o pro kombinaci K: 0 mm 058,5 M, N 89,90,70 0 f, Ed,, 58 MPa W A,9 0 0 o pro kombinaci K: 79,0,50 8,7 0 f, Ed, 8, 7 MPa,90 0 0,0, Rd,90 8,7,5,5 s,75 mm 8 5 R,758 5/,5 87,59 kn F 7,88 kn... vhoví... Lokální únosnost pi borcení stojin Posouzení: F R kde R s, Rd S,Rd... návrhová únosnost stojin pi lokálním borcení prutu - 5 ()

36 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh R s,rd 0 f s h I s f k t w 7 mm ( h 0 5 Rs, Rd ,97 kn F s 0, 00 t w k 8, 0 7,88 kn s I t f w... výška mm 7 8,0 0, vhoví 0, f / 5 kolejnice) 0, M /,5 F 7,88 kn R 0,5 kn kde: s, Rd... vhoví w f M 0 7,97 M, 89,90 w, 8 MPa W, 0,8, Lokální stabilita stojin Posouzení: F R kde R, b, Rd b Rd...stabilitní únosnost stojin. Jedná se o vzprnou únosnost "fiktivního prutu"- ásti stojin šík iní cca 75% výšk stojin. S s b eff. zprná délka L cr beff Obr..0: Šíka fiktivního prutu b eff efektivní šíka: beff h ss , 0 mm prezové charakteristik fiktivního prutu: A 0,0 8 8 mm I 0,0 8 5,780 mm - () -

37 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh štíhlost fiktivního prutu: 0,,9 9,9 80,5 80,5 0 5,78 8,5, ,75 0,75 A cr cr I A L mm d L únosnost fiktivního prutu: vhoví... 7, /,5 8 0, /, kn F kn, f A N M A Rd b... Rovinné namáhání ve stojin nosníku Postavení M max : Návrhové hodnot vnitních sil: (viz..) 5,8 7,88, kn kn Rd pl 0,0 0, 5,8 7,88, Rd pl, /, 0 0, 0, 0, 0, M Ed M Ed z M Ed x M Ed z M Ed x f f f f f MPa t s s MPa A N W M w s Ed z Ed z Ed x Ed x 5,7 8, ,88 návrhové píné normálové naptí... 9, 0 0,5 0, 0 79, v posuzovaném bod. návrhové podélné normálové naptí... kde,,,,, vhoví..., 0, 5,5,0, 5,5 5,7 5,5 9, 5,5 5,7 5,5 9,, ,05 7, ,88 návrhové smkové naptí... MPa t I S w Ed Ed - 7 ()

38 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Postavení A max : Návrhové hodnot vnitních sil: pl 0,9 kn, Rd 5,8 kn (viz..) pl, Rd 0,9 0,77 0,0 5,8 z, Ed f M 0, f Ed / M 0, 7,880 z, Ed 5, 7 MPa 8 Ed I 5,7,5 5 s s t 7,75 s S t..5 Píné výztuh w w 79,,5, 0,8, 5 0, ,5 79,MPa 9, vhoví Stojinu nosníku vztužujeme pomocí píných oboustranných výztuh. Z konstrukních dvod jsou píné výztuh umístn v místech stník vodorovného výztužného nosníku a v místech podpor. ýztuh jsou namáhán tlakovými silami (= posouvající síl na jeábovém nosníku ve svislém smru). Návrh a posouzení píných výztuh provádíme oddlen pro výztuh vnitní a výztuh podporové...5. nitní výztuh Návrh: plochá ocel x PL 5x0 mm Urení tíd prezu: c t f 0, tída Obr..: nitní výztuh Poznámka: pro posouzení výztuh se do prezu zapoítává taktéž spolupsobící ásti stojin 5.t w na ob stran od výztuh (viz Obr..). Platí i pro podporové výztuh. - 8 () -

39 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Posouzení tuhosti výztuh: A mm I I s * s s 0, d t w d t w a d S S , , 88,05 0 mm I * 0, 5558 Podmínka : I s 70,500 mm 88, 050 mm Posouzení únosnosti výztuh: Únosnost výztuh: L N cr I 0,75d 0,75 555,5 mm,5 b, Rd 88,05 0, 9,9 A 50 A f 0, 0,98 /, M * 70, 500 mm... vhoví 0, /,5 50, kn N Píné výztuh posuzujeme na zatížení: bm, Rd o místní pínou silou v míst výztuh F : F 7,88 kn N, 50, kn b Rd... vhoví o tlakovou silou, vvolanou pokritickým psobením stojin N : N kde : pl,rd, m bm, Rd bm, Rd 5, 8 kn (viz..) 7,88 5,88 0, w 5,88 5,88 kn..5. Podporové výztuh Návrh: plochá ocel x PL 8x80 mm Urení tíd prezu c f tída 8 pl, Rd, m 7,,0 9,8... neprokazujeme, m,0-9 ()

40 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh Posouzení tuhosti výztuh A mm I I I s * s 88 70,500,0 mm 08 mm,0 (viz..5.) I * 70,500 mm mm... vhoví Obr..: Podporové výztuh Posouzení únosnosti výztuh L N cr 0,75d 0,75 555,5 mm,5 b, Rd A 0,0 A f / M, 0,0,0 0 5 /,5 70,8 kn Pínou podporovou výztuhu posoudíme na zatížení: o místní pínou silou v míst výztuh F : F 0,9kN N, 70,8kN b Rd... vhoví o tlakovou silou, vvolanou pokritickým psobením stojin N : o M N bm, Rd 0,95, neprokazujeme ohbového momentu, vvolaného pokritickým psobením stojin M : A 0 kde... prmrnésmkovénaptí m d 0,90 90,97 MPa 8555 f, m 5 m 7,98MPa,5 m m 7,98 MPa 90,97MPa v koncovém poli stojin... neprokazujeme - 0 () -

41 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh.. Krní svar Krní svar oznaujeme svar, které pipojují pásnice nosníku ke stojin. Je možné je provést jako koutové nebo jako tupé. našem píklad budeme navrhovat oboustranné prbžné (tzn. neperušované) koutové svar. Návrh úinné výšk svaru: a = 5 mm (dle [], tab. 0.) Provedeme posouzení prezu, ve kterém psobí maximální posouvající síla = 0,9 kn, normálová síla N =,5 kn a lokální zatížení (od kola jeábu) F = 7,88kN. smková síla na jednotku délk: II z, I S 0,90 057,7 7,7 N mm 9,050 píslušející podélné smkové naptí: 7,7 0 II, 7 II a,0 5,0 MPa normálová síla (= podélné brzdné síl) vvozuje taktéž podélné smkové naptí. Pedpokládáme (na stranu bezpenou), že se bude penášet délkou svaru, na níž se rozkládá píné zatížení od kola jeábu l eff. l k I t l eff R f R w eff II k R,5 8 mm,5 I N a l f R,9 0 eff / t w (viz...) mm,9 0 8 (viz...) 0, mm,70 0 5,59 MPa 5 0, osamlé zatížení od tlaku kola jeábu F vvozuje píné lokální naptí we,d a smkové lokální naptí loc. we, d kde l we, loc eff l eff Fz a 0, mm 7,88 0 d 85,0 MPa 0, 5 0, 0, 85,0 7,00 MPa we, d komponent srovnávacího naptí: o II II II loc,7 5,59 7,00 9, MPa - ()

42 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh o srovnávací naptí: we, d 85,0 0, MPa eq 05,5 MPa II 0, 0, 9, posudek: eq 05,5 MPa f 0, MPa u Mw w f u Mw 0 00 MPa 0,8,5 0 0 MPa,5... vhoví... vhoví..7 Posouzení na únavu Konstrukní prvk, které jsou vstaven psobení promnného namáhání, je nezbtné posoudit na tzv. únavovou pevnost. Cílem tohoto posudku je zajistit (s pijatelnou pravdpodobností), že se konstrukce v návrhové dob životnosti neporuší nebo nepoškodí v dsledku únav. Rozhodujícími faktor pro urení únavové pevnosti jsou rozkmit naptí, poet ckl, vtížení konstrukce a zejména uspoádání detail...7. stupní parametr výpotu Ff souinitel únavového zatížení,0 je-li zatížení ureno dle SN 7005 Ff Mf souinitel spolehlivosti únavové pevnosti Mf,5 pro konstrukce pozemních staveb pi periodick provádných prohlídkách a údržb, avšak se závažnými dsledk únavového lomu t redukní souinitel únavové pevnosti v dsledku tloušk materiálu,0 pro t 5 mm t r redukní souinitel pi posuzování nesvaovaných detail nebo detail žíhaných,0 v ostatních pípadech r Druh detailu: dle [], píloh H, tab. H až H5 se urí kategorie detailu c. Z [] tab. 8. se na základ kategorie detailu odete rozkmit normálového naptí na mezi únav pi konstantní amplitud D a potu ckl N D 5 0 a prahový rozkmit normálového naptí L pi po- 8 tu ckl 0. N L - () -

43 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Rozkmit naptí od nahodilého zatížení jeáb. Spektrum zatížení: Pehled úrovní zatížení, jejich etností, návrhová doba životnosti konstrukce...7. Pedpoklad posouzení na únavu ešeného píkladu Dále uvedené pedpoklad provozních podmínek dodává objednatel (investor) na základ uvažované provozní technologie v objektu. Uvažovaná životnost konstrukce: 0let Pedpokládaný poet pracovních dn za rok: 0 dní Pedpokládaný poet pracovních smn za den: prmrn,5 Pedpokládané spektrum zatížení za smnu (souet zatížení od obou jeáb): 0t :x, 0t : x, 0t :0x, 0t : 0x, t : 0x, t : 50x ýsledné spektrum zatížení: 0t : 0t : 0t : 0t : t : t :, ckl, ckl 0, ckl 0, ckl 0, ckl 50, ckl..7. Posouzení detail na únavu ýpoet na únavu provedeme pro detail: pípoj jeábové kolejnice k hornímu pasu nosníku pomocí perušovaných koutových svar (Obr..). Obr..: Pípoj kolejnice k hornímu pásu perušovanými koutovými svar Ff Mf,0,5,0 t,0 (viz..7.) r Kategorie detailu: 5 MPa (dle[], píloha H, íslo detailu) N D c 50 - ()

44 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh D L MPa MPa Spektrum zatížení N i (viz..7.) 0t : n 0t : n t : n t : n 5 0t : n 0t : n 7800 ckl 500 ckl ckl 5000 ckl 000 ckl ckl Rozkmit naptí i o o o Extrémní ohbový moment od svislého zatížení kol jeábu: M,, 09 knm (pro celkové zatížení 0t od obou jeáb) Pro výpoet M, od bemen hmotnosti 0t až t je nezbtné nejprve stanovit hodnot svislého zatížení jako souet celkové tíh jeábu a tíh píslušného bemene. Prezový modul v míst posuzovaného detailu, tj. v míst pípoje kolejnice k pásu nosníku:,,0 mm W horní Rozkmit naptí:,09 0 9,07 MPa,0, MPa 88,7 MPa 5,7 MPa,5 MPa, MPa Urení potu ckl do porušení N i : ýpoet bude provádn pro tzv. kivku a s dvojím sklonem a prahovým rozkmitem naptí pro N 0 8 ckl. Podmínk pro výpoet únavových kivek: D t r,0,0 o Pro: Ff i 5, 5 MPa,5 Mf D t r N i N D Mf Ff i - () -

45 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh o Pro: D t r L t r 5,5MPa Ft 0 MPa,5 Mf D t r N i N D Mf Ff i L t r o Pro: Ff i 0MPa Mf 5 Mf N i ýpoet N i : N N N N N N ,0,0,5,0 9,07,0,0,5,0,,0,0,5,0 88,7,0,0,5,0,7,0,0,5,0,5,0,0,5,0, 8,8 ckl 57,9 ckl 057, ckl 985,5 ckl 085, ckl 985, ckl Prbh a tvar výše popsané kivk únavové pevnosti je uveden na Obr... log R kivka únavové pevnosti m m= C mez únav pi konstantní amplitud D L m=5 prahový rozkmit naptí a c b N C N D N L log N Obr..: Kivka únavové pevnosti pro normálová naptí - 5 ()

46 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh elikost dílího poškození D i : ni Di N 7800 D 0,09 8,8 D D D D D 5 i , , , , ,5 0,0 0, 0,70 0,8 0, Posouzení detailu na únavu: Dd Di,0 D 0,09 0,0 0, 0,70 0,8 0, 0,89,0... vhoví d Obdobným zpsobem se provede posouzení ostatních detail konstrukce jeábové dráh. Zejména se jedná o: Pípoj píných výztuh k pásm Pípoj stníkových plech píhradového vodorovného výztužného nosníku k hornímu pásu nosníku Krní koutové svar neperušované Pípoj koncových nárazník k hornímu pasu..8 Mezní stav použitelnosti Je teba prokázat, že mezní prhb nosníku jeábové dráh od extrémního zatížení nepekroí limitní hodnotu. Pi stanovení prhbu nosníku jeábové dráh vcházíme z charakteristických, tj. normových (nikoliv návrhových, tj. výpotových) hodnot zatížení. Celkový prhb jeábového nosníku získáme superpozicí prhb od zatížení stálého, užitného na lávce a svislého od kol jeábu. Pohblivou soustavu umístíme na nosníku tak, že její výslednice leží uprosted rozptí nosníku (Obr..5). Prhb od pohblivého zatížení stanovíme bu pomocí vhodného programového sstému (nap. NEXIS) nebo s vužitím píinkové ár, pípadn sestavených vzorc. - () -

47 Hlavní (svislý) nosník jeábové dráh Prhb od stálého zatížení: 5 qn L 5,000 f g 0, 0 mm 5 8 E I 8, 0 9,050 Prhb od užitného zatížení na lávce: 5 0,75000 f q 0, 0 mm 5 8, 0 9,050 Prhb od svislého pohblivého zatížení:, n, n,99 kn,07 kn Pro urení prhbu od pohblivého zatížení vužijeme píinkovou áru: f l I P i i Obr..5: Postavení soustav, vvozující extrémní prhb nosníku x l x l 78 0, 9, ,7 9, f (,079,7580,999,750 ), 8 mm 9,050 Celkový prhb: f f f f 0,0 0,0,8, mm celk g q 7 l 000 Mezní prhb: flim 0 mm Posouzení:,7 mm flim 0 mm... vhoví f celk - 7 ()

48 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh 5 odorovný výztužný nosník 5. šeobecn odorovný výztužný nosník je konstrukní prvek, jež zajišuje (viz kap..) penos píných vodorovných sil vvozených jeáb tj. píné brzdné síl a síl od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu jeáb. Krom této základní funkce lze vodorovný výztužný nosník vužít taktéž jako podprný prvek pro vnášení pochzné obslužné (revizní) lávk. odorovný výztužný nosník je uložen horizontáln i vertikáln v míst horního pásu hlavního jeábového nosníku. odorovný výztužný nosník je tvoen pásovými prut a výplní. nitní pásový prut je reprezentován horním pásem hlavního nosníku jeábové dráh, protjší rovnobžný (vnjší) pás je uložen na hlavních sloupech objektu. Podle druh výpln rozlišujeme vodorovný výztužný nosník jako plnostnný nebo píhradový. U plnostnné alternativ jsou oba pásové prut spojen výstužným ocelovým (nejastji žebrovým) plechem, jež souasn zastává funkci podlah obslužné a revizní lávk. Píhradová varianta nosníku má provedenu píhradovou výpl, sestávající z diagonál a svislic, jež zárove tvoí oporu pro podlahu lávk. Podlaha lávk mže být provedena z žebrového plechu nebo lépe z pororoštu. njší pás bývá nejastji navrhován z válcového prezu L, U nebo T (resp. úpalku I). arianta pásu z dvojice válcovaných profil L, spojených vzájemn vložkami, není z všeobecn známých problém protikorozní ochran vhodná. Pásový prut je podporován hlavními sloup objektu. Jelikož je pás zatížen nejen vodorovn psobícím zatížením (tj. ve své rovin), ale také píným zatížením od obslužné lávk, je nezbtné (pro hospodárný návrh) podepení tohoto pásu i v poli. Funkci podpor mohou plnit šikmé vzpr, umístné ve stnících. ýhodná je rovnž varianta se šikmým podprným píhradovým nosníkem, jež zvšuje celkovou tuhost konstrukce jeábové dráh. ýplové prut (svislice a diagonál) se obvkle navrhují z rovnoramenných válcovaných tí L. 5. Koncepce návrhu vodorovného výztužného nosníku odorovný výztužný nosník budeme ešit jako píhradový. Teoretická vzdálenost pás vplývá z celkového prostorového uspoádání objektu a iní 00mm. Nosník je prost uložený na obou koncích na hlavní sloup budov. Pásový prut je dále ve svislém smru podporován v poli šikmými vzprami ve vzdálenostech po,0m. ýplové prut jsou tvoen sstémem diagonál a svislic. Uspoádání vodorovného výztužného nosníku je patrné z Obr. 5.. Stník vodorovného výztužného nosníku u horního pásu hlavního jeábového nosníku se obvkle posouvají mimo tžištní osu pásu na jeho okraj. Dvod jsou konstrukní a pízniv se projevují výrazným zmenšením velikosti stní- - 8 () -

49 odorovný výztužný nosník kových plech. Posun stník mimo tžištní osu s sebou naopak pináší vznik pídavných ohbových moment v pásu od excentricit psobících sil. Jejich velikost je ovšem nevýznamná a obvkle se zanedbává. Obr. 5.. Geometrie vodorovného výztužného nosníku odorovný výztužný nosník je teba navrhovat na penos vodorovných zatížení od jeáb (píné brzdné síl a síla od píení a jiných nerovnomrností pojezdu jeábu), zatížení od lávk (nahodilé i stálé) i zatížení vlastní tíh lávk. 5. Zatížení Podrobný rozbor zatížení bl proveden v kapitole : Zatížení jeábové dráh. 5.. Zatížení stálé lastní tíha lávk (odhad) g g, n F 0,50kNm, 0,50, 0,55kNm lastní tíha vodorovného nosníku (odhad) g g, n F 0,50kNm, 0,50, 0,55kNm 5.. Zatížení nahodilé Užitné na lávce q n F 0,75 knm, q 0,75,,05 knm odorovné píné zatížení od jeáb (píné síl B t a síl od píení a jiných nerovnomrností pi pojezdu jeábu na dráze H tp ): - 9 () -

50 Kovové konstrukce I BO0-M0 Konstrukce jeábové dráh B B,5kN t H H t, n tp, n tp 0,kN 7,0kN,7kN Poznámka: odorovné píné zatížení od jeáb je nezbtné uvažovat ve všech kombinacích, tzn.: B B t H t tp t B B H t tp (vsvtlení viz..5) 5. ýpoet vnitních sil ýpoet vnitních sil od daných zatížení provedeme oddlen pro jednotlivá zatížení a pro jednotlivé prut. ýsledné hodnot uríme superpozicí dílích úink. 5.. Pásový prut odorovné zatížení (píné síl od jeáb) vvozuje osovou sílu, jež mže nabývat kladných i záporných hodnot, nebo vodorovné píné síl od je- áb mohou psobit v obou smrech. Pásový prut je souástí píhradové prutové soustav vodorovného nosníku. elikost síl v prutu získáme bu za pomoci píinkové ár nebo vužitím softwaru pro statické ešení prutových soustav. Ukážeme výpoet osové síl pomocí píinkové ár (viz Obr. 5.). Uríme výslednici soustav vodorovných sil H i. Uvažujeme ti možné soustav sil: B t + B t,h tp + B t, B t + H tp. Zohledujeme pouze t síl, které psobí v analzovaném poli. H H H,5,5,50kN,5,7 5,kN,7,5 5,kN Soustavu bemen (tj. kombinací sil B t a H tp od obou jeáb) umístíme tak, ab vvodila maximální osovou sílu v pásu. Ted do stedu nosníku umístíme kritické bemeno. Kritické bemeno je to, jehož pi- 0,5l H tením k bemenm pedcházejícím pekroíme hodnotu H. l Jelikož jsou oba jeáb zcela identické, lze konstatovat (s pihlédnutím k daným rozmrm), že extrémní hodnotu osové síl získáme od kombinace B t + H tp (respektive H tp + B t, která je shodná) () -