Страница 9: ДСТУ-Н Б EN 1991-3:20ХХ. Дії на конструкції. Частина 3. Дії, що викликані кранами та обладнанням (60206)

Рисунок

3.1 –

Гармонійна сила

Figure

3.1 –

Harmonic force

3.4.3 Моделювання взаємодії конструкцій та обладнання

3.4.3 Modelling of the machinery-structure interaction

(1)P Система коливань, що складається з обладнання та будівельної конструкції, повинна моделюватися так, щоб збудження, кількість мас, властивості жорсткості і демпфування були достатньою мірою враховані в розрахунках фактичної динамічної поведінки.

(1)Р The vibration system composed of the machine and the structure shall be modelled such that the excitations, the mass quantities, stiffness properties and the damping are sufficiently taken into account to determine the actual dynamic behaviour.

(2) Модель може бути лінійно пружною з концентрованими або розподіленими масами, що пов'язані з пружинами і спираються на пружини.

(2) The model may be linear elastic with concentrated or distributed masses connected with springs and supported by springs.

(3) Загальний центр тяжіння системи (наприклад, фундаменту і машини) повинен знаходитися якомога ближче до тієї ж вертикальної лінії, що і центр площі фундаменту, дотичного до ґрунту. У будь-якому випадку ексцентриситет розподілу мас не повинен перевищувати 5 % довжин сторони контакту. Крім того, центр тяжіння системи, що складається з машини і фундаменту, повинен знаходитися, якщо це можливо, нижче вершини фундаментного блоку.

(3) The common centre of gravity of the system (for instance of the foundation and machine) should be located as near as possible to the same vertical line as the centroid of the foundation area in contact with the soil. In any case the eccentricity in the distribution of masses should not exceed 5 % of the length of the side of the contact area. In addition, the centre of gravity of the machine and foundation system should if possible be below the top of the foundation block.

(4) В цілому необхідно розглянути три можливі ступені свободи для перетворень і три можливі ступені свободи для ротацій; проте, як правило, немає необхідності в застосуванні просторової моделі.

(4) In general the three possible degrees of freedom for translations and the three degrees of freedom for rotations should be considered; it is however in general not necessary to apply a three dimensional model.

(5) Властивості підтримувального середовища в конструкції фундаменту мають бути конвертовані у виразах моделі (властивостях пружин, коефіцієнтах загасання і тому подібне). Необхідними властивостями є:

- для ґрунтів: динамічний -модуль і коефіцієнти згасання;

- для паль: динамічні пружинні постійні у вертикальному і горизонтальному напрямах;

- для пружин: пружинні постійні у вертикальному і горизонтальному напрямах і для гумових пружин - дані про загасання.

(5) The properties of the supporting medium of the foundation structure should be converted in terms of the model (springs, damping constants etc.). The required properties are:

– for soils: dynamic -modulus and damping constants;

– for piles: dynamic spring constants in vertical and horizontal directions

– for springs: spring constants in horizontal and vertical directions and for rubber springs the damping data.

3.5 Характеристичні значення

3.5 Characteristic values

(1) Від виготівника обладнання має бути отриманий повний огляд статичних і динамічних сил для різних розрахункових станів разом з усіма іншими даними про устаткування, такими як контурні креслення, вага нерухомих і рухомих частин, швидкості, балансування тощо.

(1) A complete survey of the static and dynamic forces for the various design situations should be obtained from the machine manufacturer together with all other machine data such as outline drawings, weights of static and moving parts, speeds, balancing etc.

(2) Від виробника обладнання мають бути отримані наступні дані:

- схема навантаження обладнання з вказівкою місця прикладання, величини і напрями усіх навантажень, включаючи динамічні навантаження;

- швидкість обладнання;

- критичні значення швидкостей обладнання;

- габаритні розміри фундаменту;

- момент інерції компонентів обладнання;

- деталізація вставок і закладення арматури;

- розташування трубопроводів, каналів тощо, а також їх опорні елементи;

- температура в різних зонах під час експлуатації;

- допустимі зміщення точок прикладення навантаження на машинне устаткування в процесі нормальної експлуатації.

(2) The following data should be obtained from the machine manufacturer:

– loading diagram of the machine showing the location, magnitude and direction of all loads including dynamic loads;

– speed of the machine;

– critical speeds of the machine;

– outline dimensions of the foundation;

– mass moment of inertia of the machine components;

– details of inserts and embedments;

– layout of piping, ducting etc, and their supporting details;

– temperatures in various zones during operation;

– allowable displacements at the machine bearing points during normal operation.

(3) В простих випадках динамічні сили (вільні сили) діють на деталі обладнання, що обертаються, розраховуються наступним чином:

(3) In simple cases, the dynamic forces (free forces) for rotating machine parts may be determined as follows:

(3.1)

де

where:

незалежна сила ротора;

is the free force of the rotor;

маса ротора;

is the mass of the rotor;

кругова (кутова) частота ротора (рад/сек);

is the circular frequency of the rotor (rad/s);

ексцентриситет маси ротора;

is the eccentricity of the rotor mass;

точність балансування ротора, виражена як амплітуда швидкості.

is the accuracy of balancing of the rotor, expressed as a velocity amplitude.

(4) Для точності балансування необхідно розглянути наступні стани:

(4) For the accuracy of balancing, the following situations should be considered:

- стійкий стан:

– persistent situation:

обладнання добре збалансоване. Проте з часом рівновага понижується до рівня, ледве прийнятного для нормальної експлуатації. Встановлена на обладнанні система попередження гарантує, що у разі перевищення певної межі, оператор буде попереджений. До моменту досягнення цієї межі не може статися ніяких коливань, що завдають збитку конструкції і оточенню, і виконуються вимоги до рівня вібрацій.

the machine is well balanced. However, with time the balance of the machines decreases to a degree that is just acceptable for normal operation. A warning system on the machine ensures that the operator is warned in case of exceeding a certain limit. Up to that state of balance no detrimental vibration may occur to the structure and the surroundings and the requirements concerning the vibration level are to be fulfilled.

- тимчасовий стан:

– accidental situation:

балансування повністю порушене випадковою подією: система супроводу гарантує виключення машини. Конструкція має бути досить міцною, щоб протистояти динамічним силам.

the balance is completely disturbed by an accidental event: the monitoring system ensures the switch off of the machine. The structure is to be strong enough to withstand the dynamic forces.

(5) В простих випадках ефект взаємодії в результаті збудження машини масою обертання і динамічна поведінка конструкції можуть виражатися через еквівалентну статичну силу:

(5) In simple cases the interaction effect from the excitation of a machine with a rotating mass and the dynamic behaviour of the structure may be expressed by a static equivalent force:

(3.2)

де

where:

незалежна сила ротора;

is the free force of the rotor;

динамічний коефіцієнт, який залежить від відношення власної частоти (чи ) конструкції до частоти збуджуючої сили (чи ) і коефіцієнта загасання .

is the dynamic factor which depends on the ratio of the natural frequency (or ) of the structure to the frequency of the exciting force (or ) and the damping ratio .

(6) Для сил (вільних сил поворотного устаткування), що гармонійно змінюються, коефіцієнт посилення можна обчислити наступним чином:

(6) For harmonically varying forces (free forces of rotating equipment) the magnification factor may be calculated in the following way:

a) при незначному загасанні або стані далекому від резонансу

a) for small damping or far from resonance

(3.3)

б) у разі виникнення резонансу при коефіцієнті загасання

b) in case of resonance and a damping ratio

(3.4)

(7) Якщо діаграма змін в часі моменту короткого замикання не вказана виготівником, можна використовувати наступний вираз:

(7) If the time history of the short circuit moment is not indicated by the manufacturer, the following expression may be used:

(3.5)

де

where:

номінальний момент, результуючий з ефективної потужності;

is the nominal moment resulting from the effective power;

кутова частота електричного ланцюга, рад/сек;

is the angular frequency of the electric circuit (rad/s);

час, сек.

is the time (s).

(8) Для власних частот у діапазоні від розрахункові частоти електричного ланцюга мають бути ідентичними цим власним частотам.

(8) For natural frequencies in the range 0,95 Ω_N to 1,05 the calculated frequencies of the electric circuit should be identical with these natural frequencies.

(9) В якості спрощення, еквівалентний статичний момент може бути обчислений наступним чином:

(9) As a simplification, an equivalent static moment may be calculated in the following way:

(3.6)

де

where:

пікове значення моменту короткого замикання .

is the peak value of the circuit moment .

(10) Якщо виготівником не вказано значення , можна скористатися наступним значенням:

(10) If no indication on is given from the manufacturer the following value may be used:

(3.7)

3.6 Критерії експлуатаційної придатності

3.6 Serviceability criteria

(1) Критерії експлуатаційної придатності, як правило, пов'язані зі змінами коливань :

(1) Serviceability criteria are, in general, related to vibration movements of:

a) вісі обладнання і його підшипників;

б) екстремальних точок конструкції і обладнання.

a) the axis of the machine and its bearings;

b) extreme points of the structure and the machinery.

(2) Характеристиками цих змін є:

(2) Characteristics of the movements are:

- амплітуда зміщення ;

– the displacement amplitude ;

(3)P При розрахунку амплітуд цієї системи повинні враховуватися поступальні вібрації і ротаційні вібрації, викликані динамічними силами і моментами, а також область властивостей жорсткості фундаменту і опорного середовища (ґрунт, палі).

(3)Р In calculating the amplitudes of the system, the translational vibrations as well as the rotational vibrations caused by the dynamic forces and moments shall be taken into account and also the range of the stiffness properties of the foundation and the supporting medium (soil, piles).

(4) В простому випадку в системі з підпружинюванням маси однією пружиною (див. рисунок 3.2), амплітуди зміщення можуть бути обчислені наступним чином:

(4) In the simple case of a one mass spring system, see Figure 3.2, the displacement amplitudes may be calculated as follows:

(3.8)

де:

where:

жорсткість пружини у системі.

is the spring constant of the system.

Рисунок

3.2 –

Підпружинювання маси однією пружиною

Figure

3.2 –

Mass spring system

A.1 Загальні положення

A.1 General

(1) Цей додаток містить правила поєднання часткових коефіцієнтів дії ( -коефіцієнти) і поєднання навантажень від кранів на балки підкранових шляхів з постійними діями, квазістатичними повітряними потоками, снігопадами і температурною дією, а також з тими, що відповідають -факторам.

(1) This annex gives rules on partial factors for actions ( factors), and on combinations of crane loads on runway beams with permanent actions, quasistatic wind, snow and temperature actions and on the relevant factors.

(2) Якщо необхідно розглянути інші дії (наприклад, осідання ґрунту, викликане гірськими розробками), ці поєднання слід доповнити і врахувати при розрахунках. Також такі поєднання слід доповнювати і враховувати при виконанні робіт.

(2) If other actions need to be considered (for instance mining subsidence) the combinations should be supplemented to take them into account. The combinations should also be supplemented and adapted for the execution phases.

(3) Під час комбінування групи кранових навантажень з іншими діями ця група кранових навантажень повинна розглядатися як одна дія.

(3) When combining a group of crane loads together with other actions, the group of crane loads should be considered as a single action.

(4) При розгляді поєднання дій внаслідок кранових навантажень і інших дій необхідно розрізняти наступні випадки:

(4) When considering combinations of actions due to crane loads with other actions the following cases should be distinguished:

- підкранові шляхи поза будівлями;

- підкранові шляхи усередині будівель, де кліматичним діям протистоять будівлі і конструктивні елементи будівель, які можуть бути навантажені прямо побічно чи опосередковано навантаженнями кранів.

– runways outside buildings;

– runways inside buildings where climatic actions are resisted by the buildings and structural elements of the buildings may also be loaded directly or indirectly by crane loads.

(5) Для підкранових шляхів поза будівлями характеристична дія вітру на конструкцію крану і на підйомне устаткування може бути оцінена відповідно до EN 1991-1-4 як характеристична сила .

(5) For runways outside buildings the characteristic wind action on the crane structure and on the hoisting equipment may be assessed in accordance with EN 1991-1-4 as a characteristic force .

(6) При розгляді поєднання дій вантажів, що піднімаються, з дією вітру, необхідно також врахувати максимальну силу вітру, сумісну з експлуатацією крану. Ця сила асоціюється із швидкістю вітру рівною 20 м/сек. Контрольна зона підйому вантажу повинна визначатися для кожного окремого випадку.

(6) When considering combinations of hoist loads with wind action, the maximum wind force compatible with crane operations should also be considered. This force is associated with a wind speed equal to 20 m/s. The reference area for the hoist load should be determined for each specific case.

(7) У випадку підкранових шляхів розташованих усередині будівель діями вітру і сніговими навантаженнями на конструкцію крану можна нехтувати; проте, що стосується конструктивних частин будівлі, які піддаються дії вітру, снігу і крановим навантаженням, необхідно розглянути відповідні поєднання навантажень.

(7) For runways inside buildings, wind actions and snow loads on the crane structure may be neglected; however in structural parts of the building that are loaded by wind, snow and crane loads the appropriate load combinations should be considered.

A.2 Граничні стани

A.2 Ultimate limit states

A.2.1 Поєднання дій

A.2.1 Combinations of actions

(1) Для кожного випадку критичного навантаження розрахункові значення ефектів дій повинні визначатися за допомогою поєднання значень одночасних дій, відповідно до EN 1990.

(1) For each critical load case, the design values of the effects of actions should be determined by combining the values of actions which occur simultaneously in accordance with EN 1990.

(2) Якщо розгляду підлягає тимчасова дія, відпадає необхідності в розгляді будь-якої іншої одночасної тимчасової дії, так само як і дії вітру або снігу.

(2) Where an accidental action is to be considered no other accidental action nor wind nor snow action need be considered to occur simultaneously.

A.2.2 Часткові коефіцієнти

A.2.2 Partial factors

(1) Для перевірки граничного стану за ІІ групою на підставі міцності конструкційного матеріалу чи ґрунту, необхідно визначити часткові коефіцієнти дій для граничних станів за ІІ групою в розрахунковому стійкому, перехідному і тимчасовому стані. Для випадку урівноваженості (EQU) див. нижче пункт (2).

(1) For ULS verifications governed by the strength of structural material or of the ground, the partial factors on actions for ultimate limit states in the persistent, transient and accidental design situations should be defined. For case EQU, see (2) below.

Примітка. Значення -коефіцієнтів можуть бути задані в національному додатку. Для проектування підкранових балок рекомендуються значення , наведені в таблиці A.1. Вони включають випадки порушення нормальних умов експлуатації (STR) і геотехнічного проектування (GEO), вказані для будівель в 6.4.1(1) EN 1990.

NOTE: The values of the -factors may be set in the National Annex. For the design of runway beams the  -values given in Table A.1 are recommended. They cover cases STR and GEO specified for buildings in 6.4.1(1) of EN 1990.