Расчет стального каната на прочность
Обновлено: 05.05.2024
где Р - разрывное усилие (предел прочности) каната в целом, Н; принимаемое по таблице V.I ; S - наибольшее допускаемое усилие в канате на растяжение, Н; К - коэффициент запаса прочности, выбираемый в зависимости от назначения каната (троса):
Примечание. Первая цифра в маркировке каната указывает диаметр в мм, последняя - временное сопротивление разрыву в кгс/мм 2 .
К - для подъемных канатов с ручным приводом составляет 4.5;
Пеньковые канаты (ГОСТ 483-75) диаметром до 28 мм обычно применяют для оттяжек или подъема грузов массой до 200 кг. Для пеньковых канатов разрывное усилие также должно удовлетворять условию I формула V.2.
Стальные канаты Долговечность работы стальных канатов зависит от диаметров блоков, которые они огибают: чем меньше диаметр барабанов и блоков, тем короче срок службы каната.
Стальные канаты изготовляются из стальных проволок диаметром от 0.4 до 1.8 мм; проволоки скручиваются между собой в пряди, а пряди свиваются вокруг сердечника. Материал проволок характеризуется: временным сопротивлением разрыву, равным нагрузке, при которой проволока сечением 1 мм 2 разрушается, и механическими свойствами проволоки. Конструкция каната определяется количеством прядей в канате и количеством проволок в каждой пряди; цифра 6 - количество прядей в канате; цифра 19 или 37 - количество проволок в каждой пряди каната.
канат 6 × 19 + 1 канат 6 × 37 + 1
Рисунок 5.1 - Сечение стальных канатов: канат 6×19 + 1 и канат 6 × 37 + 1
Свивка каната бывает крестовая и односторонняя.
Для определения шага свивки каната на одной из прядей наносят метку а, отсчитав от неё вдоль оси каната столько прядей, сколько их в сечении каната (например, шесть), получают метку б.Расстояние между этими метками и является шагом свивки каната.
Если на длине одного шага свивки каната будет обнаружено большее количество обрывов проволок, чем указано в таблице, то такой канат бракуется по правилам. Следует, что канаты крестовой свивки выдерживают больше разрывов проволок, чем канаты односторонней свивки.
Диаметр каната измеряют штангенциркулем по наибольшему расстоянию между прядями каната.
Рисунок 5.3 - Измерение диаметра каната: 1 - правильно; 2 – неправильно
Схемы правильного распределения веса груза на стропах и выбор угла между стропами при безопасном подъёме груза
Стропы – отрезки канатов, соединённые в кольца или снабженные специальными подвесными приспособлениями, обеспечивающими быстрое, удобное и безопасное закрепление грузов.
Траверсы применяют для подъема укрупнённых узлов воздуховодов длиной 10 ÷ 12 м. и более. При использовании траверсы исключаются большие продольные нагрузки, и уменьшается высота от крюка до поднимаемого узла см. рис. 1 . К траверсе груз стропится, как правило, параллельными стропами или траверсами
Для применения двух - и четырехветвевых строп необходимо выполнить их расчет. Расчету подлежат канаты, из которых выполнен строп. Каждая ветвь стропа (рисунок 1) подвергается растягивающему усилию, а следовательно, и необходимый диаметр каната стропа зависит от веса поднимаемого груза, числа ветвей и угла наклона их к вертикали. От правильности выбора угла наклона строп зависит усилие распределяемое на каждый канат. Как видно из рисунка 1 наилучшим является угол строповки от 0° до 60° между стропами, но более 90°.
Рисунок 1 - Схема расположения нагрузок в стропах.
При подвешивании груза к вертикально расположенному канату усилие в нем будет равно весу поднимаемого груза. Если груз будет подвешен к двум вертикальным канатам, то усилие в каждом из них будет равно Р/2. Это усилие применяют в приспособлении для поднятия воздуховодов – траверсе. При наклоне ветвей стропа на угол 60° усилие в каждом канате будет равно 0,575·Р, при наклоне на угол 180° - 2,85·Р. Из приведенных на рисунке 1 схем видно, что для уменьшения нагрузки ветви стропа необходимо по возможности приближать к вертикальному положению.
Расчет стальных канатов. Формула. Нормы отбраковки канатов.
Стальные канаты согласно Госгортехнадзору, рассчитываются по формуле:
S = P/K,
S – самое большое усилие на канат, кг;
P – разрывное усилие каната, кг;
K – табличный коэффициент запаса прочности, выбирается из таблицы 1. (для грузовых и тяговых канатов, а также оттяжек (расчалок).
Когда проверяют канаты на прочность, их разрывное усилие берется из сертификата, а в случае его отсутствия определяется практически, путем лабораторного испытания. В этом случае расчет каната ведется по суммарному усилию разрыва отдельных проволок, умноженному на 0,83.
Размеры барабанов для каната.
Самый меньший диаметр барабана или блока, который допускается огибать стальным канатом рассчитывается по формуле:
D ≥ d(с – 1),
D – наименьший диаметр канавки огибаемого барабана или блока, мм;
d – диаметр каната, мм;
e – коэффициент, который зависит от типа грузоподъемной машины и режима её работы. (выбирается по таблице 2. см. ниже)
Диаметр уравнительного блока нужно принимать на 40% меньше диаметра барабанов и блоков.
Более детально про виды, типы свивок, вес стальных канатов Вы можете узнать в статье: Характеристики стальных канатов. Канат двойной свивки типа ТК, ЛК-Р.
Таблица 1.
Наименьшие допустимые значения коэффициентов запаса прочности К.
Уход за стальными канатами. Смазка канатов.
Нельзя допускать резких переломов, «жучков», сплющивания каната из-за падения предметов или защемления его. Необходимо постоянно смазывать канаты специальной мазью не содержащей влаги, это мази с таким составом по весу:
- — масляный гудрон — 68%;
- — битум марки 3 — 10%;
- — канифоль – 10%;
- — технический вазелин – 7%;
- — графит – 3%;
- — озокерит – 2%.
Также возможно смазывать стальные канаты вязким минеральным маслом по типу вискозина.
Периодичность смазки стальных канатов.
Период смазки зависит от того находится он в работе или просто хранится на складе:
- — при работе – через каждые 1,5 месяца;
- — при хранении на складе – через 6 месяцев.
Расход смазки.
Расход смазки зависит от того новый канат или б/у. Если канат новый, то расход составляет 0,3 кг на 100 п.м. каната, а если б/у – 0,45 кг на 100 п.м. каната.
Идеально было бы не допускать канаты трению о кирпичные здания и металлоконструкции, соприкосновения их с электросварочными проводами.
Хранить желательно в сухих, закрытых помещения, хорошо смазанными (с периодичностью смазки описанной выше), в бухтах и на деревянном настиле.
Таблица 2.
Наименьшие допустимые коэффициенты запаса прочности e.
Выбраковка стальных канатов.
В таблице 3 приведены данные согласно которым происходит отбраковка грузовых канатов по количеству обрывов проволок. При подсчете обрыв толстой проволоки принимается за 1.7, а тонкой — за 1.0. В табл. 3 приведены значения для трех типов каната 6 × 19 = 114, 6 × 37 = 222, 6 × 61 = 366. Если необходимо подсчитать отбраковку каната, которого нет в табл. 3, то данные этой таблицы нужно умножить на отношение числа проволок в наружных слоях прядей искомого каната и ближайшее значение по табл. 3. Это число берется самое близкое по количеству проволок и прядей в сечении.
К дальнейшей работе канат не допускается, если обнаружилась оборванная пряжа.
Таблица 3.
Нормы отбраковки грузовых канатов.
Таблица 4.
Коэффициент уменьшения допускаемого числа обрывов проволок при наличии поверхностного износа и коррозии проволок каната.
Расчет стального каната на прочность
Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
РЕКОМЕНДАЦИИ
по выбору типов и расчету прочности стальных канатов, применяемых в строительных металлических конструкциях
Директор института В.В.Ларионов
В рекомендациях содержатся вспомогательные данные для проектирования к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
Рекомендации направлены на повышение надежности и долговечности, снижение металлоемкости конструкции, повышение качества проектирования и производительности труда проектировщиков.
В рекомендациях содержится информация по основным параметрам стальных канатов для строительных конструкций, даны указания по рациональному выбору типов канатов и их параметров, приведены таблицы характеристик рекомендуемых типов канатов, указания по расчету канатов на прочность и деформативность.
Рекомендации предназначены преимущественно для инженерно-технических работников проектных организаций и могут быть использованы при подготовке специалистов в высших и средних технических учебных заведениях строительного профиля.
ПРЕДИСЛОВИЕ
"Рекомендации по расчету прочности стальных канатов, применяемых в строительных металлических конструкциях" впервые были разработаны и выпущены в ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова в 1982 г. применительно к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
Основные положения рекомендаций были включены в "Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)", М., ЦНИИСК им. Кучеренко, 1989 г.
С момента разработки указанных выше рекомендаций многократно вносились изменения в СНиП II-23-81*. Вышли новые СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы", в которых содержатся полезные сведения по канатам для мостов и методики их расчета. Накоплен опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений с элементами из стальных канатов.
В связи с этим стала очевидной необходимость разработки и издания новой, уточненной редакции рекомендаций, которая существенно дополнена сведениями о типах и характеристиках стальных канатов применительно к использованию в строительных металлических конструкциях.
В дальнейшем предполагается периодические* издание поправок к рекомендациям (или новых редакций) в связи с изменениями нормативных документов.
* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
Текст, таблицы 1, 9, 10, 11, 12 составлены М.М.Кравцовым, таблица 2 - Б.В.Остроумовым и В.И.Кинахом, остальные таблицы - Е.Е.Артюховой. Оформление материала и подготовка к изданию выполнена Е.Е.Артюховой.
1. Общие положения
1.1. Канаты используют в элементах конструкций, воспринимающих исключительно растягивающие усилия. При этом не требуется развитие сечений по условиям устойчивости и создается возможность эффективного применения сталей высокой прочности с полным использованием несущей способности материала, снижением расхода металла и уменьшением собственного веса конструкции. Вместе с тем, из-за малого диаметра элементов, образующих канат, особое внимание должно быть обращено на защиту от коррозии.
2. Характеристики и основные параметры стальных канатов
2.1. Канатная проволока
2.1.1. Канаты формируют из высокопрочной стальной проволоки с размером сечения до 5-7 мм, получаемой из заготовок диаметром до 10-12 мм путем прокатки и многократного волочения через фильеры (отверстия в пластинках из твердого сплава) с применением термической обработки. В процессе изготовления проволоки предел прочности повышается в 2-4 раза, однако пластические свойства существенно снижаются.
2.1.2. По форме поперечного сечения различают канатную проволоку круглого и фасонного (зетобразного, иксобразного или трапециевидного) сечения.
2.1.3. По виду поверхности различают проволоку: светлую (без покрытия), оцинкованную трех групп в зависимости от поверхностной плотности цинка; с толстым слоем цинка для особо жестких в коррозионном отношении условий работы (ОЖ), со слоем цинка средней толщины для жестких условий работы (Ж), со слоем цинка небольшой толщины для средних условий работы (С).
По специальным техническим условиям готовят проволоку с покрытием слоем алюминия или полимерных материалов.
2.1.4. Временное сопротивление разрыву проволоки характеризуется маркировочной группой от 1078 до 2352 МПа (110-240 кгс/мм).
2.1.5. Механические свойства проволоки, преимущественно, по однородности и пластическим свойствам характеризуются марками ВК (высокого качества), В и I, которые отличаются заданным разбегом временного сопротивления проволок (меньшим - для групп ВК и большим - для групп В и I) числом перегибов и скручиваний проволоки до разрушения - наибольшими для группы ВК и меньшими - для групп В и I.
2.2. Классификация канатов
2.2.1. По конструкции различают канаты (пучки) из параллельных проволок и витые канаты. Промышленностью в СССР изготовляются только витые канаты; канаты из параллельных проволок готовят только при строительстве отдельных крупных объектов (преимущественно, мостов) непосредственно на монтаже или на припостроечном полигоне.
2.2.2. По виду поперечного сечения различают круглые и плоские витые канаты.
2.2.3. По типу свивки круглые витые канаты подразделяются на следующие типы: канаты одинарной свивки (спиральные) с расположением проволок в концентрических кольцевых слоях, двойной и тройной свивки (многопрядные). Канаты двойной свивки образованы из спиральных канатов (прядей): одна прядь (сердечник) располагается в центре, а остальные - в концентрических слоях по спиральным линиям. Канаты тройной свивки состоят из свитых канатов двойной свивки (стренг).
2.2.4. По точности изготовления различают канаты нормальной (без обозначения) и повышенной (Т) точности.
2.2.5. Спиральные канаты могут быть образованы только из круглых проволок; закрытые спиральные канаты отличаются использованием в одном или нескольких внешних слоев фасонных проволок зетобразного, трапециевидного или иксобразного сечения.
2.2.6. По виду сердечника различают витые канаты с металлическим (МС) и органическим (ос) сердечником, а также с сердечником из искусственных материалов (ис) и из металлической проволоки малой прочности (мсм).
2.2.7. По типу свивки канатов одинарной свивки (в т.ч. прядей) различают канаты с точечным касанием проволоки между слоями (ТК) и с линейным касанием (ЛК), а также различные модификации с одинаковым (ЛК-О) и разным (ЛК-Р) диаметром проволок по слоям, с проволоками заполнения (ЛК-З), с сочетанием слоев проволок одинаковых и разных диаметров (ЛК-РО), с комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК).
2.2.8. По направлению свивки различают канаты правой (без обозначения) и левой (Л) свивки.
По сочетанию направлений свивки многопрядных канатов и их элементов различают: канаты крестовой свивки (без обозначения), в которых направления свивки каната и составляющих его прядей и стренг противоположны; канаты односторонней свивки (О), в которых одинаковы направления свивки каната и наружных слоев прядей; канаты комбинированной свивки (К) с чередующимися направлениями свивки прядей.
2.2.9. По способу свивки различают: канаты нераскручивающиеся (Н), в которых пряди (для многопрядных канатов) или проволоки (для спиральных канатов) сохраняют свое положение после снятия перевязок или заварки с конца каната; канаты раскручивающиеся (Р), не обладающие указанными выше качествами.
2.2.10. По степени крутимости различают канаты крутящиеся (без обозначения) с одинаковым направлением всех прядей и стренги малокрутящиеся (МК) - многослойные канаты с противоположным направлением свивки в слоях.
2.2.11. По временному сопротивлению разрыву (маркировочной группе), механическим свойствам (групп ВК, В и I) и виду покрытия проволок канаты различают по соответствующим характеристикам канатной проволоки, из которой образован канат (см. выше).
2.2.12. По назначению различают канаты грузолюдские (ГЛ) только марки В, а также грузовые.
2.2.13. Конструкция, основные характеристики и диаметры канатов приведены в соответствующих стандартах на сортамент канатов; имеются стандарты - технические условия на канаты и на канатную проволоку.
Условное обозначение каната должно отвечать требованиям соответствующего сортаментного стандарта и включать: диаметр каната, назначение, марку, вид покрытия, направление свивки, сочетание направлений свивки, способ свивки, степень крутимости, маркировочную группу, номер стандарта на сортамент.
2.2.14. Стандартами - техническими условиями предусмотрена возможность предъявления потребителем некоторых дополнительных требований.
В процессе изготовления проволоки, пряди и канаты покрываются смазкой, в определенной степени способствующей антикоррозионной защите. Могут быть предъявлены требования по типу смазки, по поставке канатов со смазанной или с несмазанной наружной поверхностью.
Может быть регламентирован шаг свивки проволок в прядях и прядей в канате; шаг свивки численно характеризуется кратностью - отношением длины шага свивки проволоки (пряди) к диаметру пряди (каната).
Потребителем устанавливается и длина каната.
3. Выбор типов канатов и их параметров
3.1. При выборе типов и параметров канатов в первую очередь необходимо учитывать требования эксплуатации сооружения; должны быть учтены также условия возведения и экономические требования.
3.2. По условиям защиты от коррозии, в металлических конструкциях постоянных сооружений не следует применять канаты с проволокой диаметром менее 2,4 мм (в мостах - 2,6 мм), для менее ответственных сооружений, как исключение, не менее 2 мм; это ограничение не относится к проволокам заполнения и сердечника. Во всех случаях следует использовать канаты из проволоки максимально возможного диаметра.
3.3. В конструкциях следует применять только канаты с проволокой, имеющей металлическое (цинковое или алюминиевое) покрытие; применение светлой (неоцинкованной) проволоки для металлических конструкций постоянных сооружений не допускается.
Выбор типа металлического покрытия по толщине (ОЖ, Ж или С) производится в зависимости от степени агрессивного воздействия по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии", обязательное приложение II. При высокой степени агрессивности предусматривают дополнительную защиту канатов лакокрасочными покрытиями или полимерными пленками, которые, как правило, наносят на монтаже.
3.4. В целях экономии металла следует использовать канаты максимальных по прочности маркировочных групп сортаментного стандарта, но не более 1764 МПа (180 кгс/мм), поскольку оцинкованная проволока высокой прочности при агрессивных воздействиях среды может проявлять склонность к хрупкому коррозионному разрушению под напряжением ("водородная хрупкость").
3.5. Канаты из параллельных проволок отличаются высокой прочностью, продольной жесткостью (модуль упругости каната близок к модулю упругости проволоки). Ползучесть при эксплуатации практически отсутствует, поэтому нет необходимости в предварительной вытяжке. К недостаткам этих канатов можно отнести повышенную изгибную жесткость, осложняющую перевозку, монтаж и устройство перегибов в опорных узлах.
Из-за отсутствия в стране налаженного промышленного производства канаты из параллельных проволок могут быть рекомендованы лишь для особо ответственных сооружений с большим объемом потребления (свыше 500-1000 т), с получением по импорту или с изготовлением на месте монтажа.
3.6. В остальных случаях в строительных конструкциях применяют круглые витые канаты грузовые (Г) одинарной (спиральные) и двойной свивки нормальной точности. Канаты тройной свивки из-за повышенной деформативности мало пригодны для использования в качестве несущих элементов.
Из-за неравномерного распределения усилий между проволоками и их взаимного проскальзывания, разрывное усилие витого каната в целом (определенное при испытаниях образцов каната на разрывной машине) ниже суммарного разрывного усилия проволок, составляющих канат; по той же причине модуль упругости каната значительно ниже модуля упругости материала проволок.
Величина этого снижения для спиральных канатов невелика (порядка 5% - по прочности и 15% - по жесткости). Поэтому спиральные канаты лучше отвечают условиям эксплуатации в строительных конструкциях. Необходимо учитывать, что диаметр спиральных оцинкованных канатов из круглых проволок, выпускаемых в стране, не превышает 18,5 мм.
3.7. Закрытые спиральные канаты обладают повышенной коррозионной стойкостью благодаря наличию фасонных проволок во внешних слоях и могут быть рекомендованы для широкого применения в строительных конструкциях, особенно при необходимости формирования элементов с большими расчетными усилиями (50 т и более) и при отсутствии промежуточных перегибов по длине каната. Необходимо учитывать, однако, повышенную по сравнению с многопрядными канатами сложность выполнения работ по устройству концевых закреплений и по монтажу. Вопросы поставки закрытых канатов из оцинкованной проволоки должны быть согласованы с изготовителем.
3.8. Канаты двойной свивки для элементов постоянных сооружений следует применять только из круглых прядей с металлическим сердечником, поскольку наличие органического сердечника ведет к снижению продольной жесткости и коррозионной стойкости каната. Снижение разрывного усилия каната в целом по сравнению с суммарным разрывным усилием всех проволок достигает 15-20%, а уменьшение модуля упругости каната по сравнению с модулем упругости проволок - 25-35%.
3.9. Предпочтительно использование канатов с линейным касанием проволок (ЛК) и их модификаций, в которых уменьшены контактные напряжения между проволоками и деформации ползучести по сравнению с канатами, имеющими точечное (ТК) касание проволок.
3.10. Нераскручивающиеся канаты (Н) удобнее при изготовлении канатных элементов и монтаже, чем раскручивающиеся. Некоторые специалисты отмечают снижение агрегатной прочности нераскручивающихся канатов по сравнению с раскручивающимися, однако это снижение не имеет практического значения, тем более, что имеются данные о повышенной выносливости нераскручивающихся канатов.
В случае применения раскручивающиеся канатов необходимо предусматривать удлиненные обвязки мягкой проволокой по концам канатов у анкеров.
3.11. Как правило, не имеют значения для канатов в строительных конструкциях направления свивки и их сочетания. В тех случаях, когда анкерные закрепления не могут воспринимать крутящие моменты, следует использовать канаты крестовой или комбинированной (К) свивки, малокрутящиеся (МК).
Элементы конструкций в виде пучков или групп канатов следует формировать из равного числа канатов правой и левой свивки.
3.12. Для элементов конструкций, воспринимающих вибрационные и динамические воздействия, а также для статически нагруженных элементов особо ответственных сооружений следует применять канаты марок ВК и В по механическим свойствам; в остальных случаях могут быть использованы канаты марки I.
3.13. Для повышения продольной жесткости и уменьшения деформаций ползучести следует предусматривать канаты с максимальными величинами кратности свивки, что должно быть согласовано с изготовителем. Некоторые технические условия на канаты, специально предназначенные для строительных конструкций, содержат прямые указания об изготовлении канатов с увеличенной кратностью свивки.
3.14. При эксплуатации сооружений в районах с низкими расчетными температурами (ниже минус 40°), либо в районах с высокими летними расчетными температурами следует предусматривать по согласованию с поставщиком применение, соответственно, морозостойких и тугоплавких канатных смазок.
3.15. Требования к канатам для оттяжек антенных сооружений и элементов антенных полотен регламентированы п.16.3 СНиП II-23-81* "Стальные конструкции". При назначении групп покрытий необходимо учитывать новые обозначения групп покрытия - ОЖ вместо ЖС, Ж вместо СС. Требования к канатам для стальных конструкций мостов регламентированы п.4.4 СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы".
При использовании в конструкциях небольших количеств канатов (до 15-20 т) необходимо учитывать возможность варьирования типов канатов по требованиям заказчика и изготовителя. Требования к канатам для особо ответственных сооружений при большом объеме применения должны быть предварительно согласованы с изготовителем.
3.17. В некоторых случаях целесообразна разработка специальных технических условий для канатов конкретных объектов с учетом специфических условий эксплуатации и строительства; такие технические условия были составлены, например, для канатов Останкинской телебашни, мостов через р.Амударью у Сазакино и Келифа, Шексну в Череповце, Южного моста через Днепр в Киеве и др. При этом могут быть предъявлены требования к канатам, выходящие за рамки указаний соответствующих стандартов.
3.18. При составлении заказа на канаты следует учитывать возможность раскроя на элементы требуемой длины с запасом по 1-3 м на каждый конец элемента и 5-10 м на полную длину отрезка каната на каждом транспортном барабане. Необходимо учитывать ограничения длины каната на транспортном барабане, приведенные в соответствующих стандартах, а также приплаты за мерность, предусмотренные в прейскурантах.
3.19. При изготовлении канатных элементов из витых канатов обязательно выполнение предварительной вытяжки в соответствии с п.п.4.43 и 4.44, а также испытаний готовых канатных элементов в соответствии с п.4.122 СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".
Выбор канатов, барабанов и блоков
Cranes. Selection of wire ropes, drums and sheaves
Дата введения 2017-04-01
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2015 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "РАТТЕ" (АО "РАТТЕ")
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 28 декабря 2015 г. N 83-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Минэкономики Республики Армения
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 июня 2016 г. N 500-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33710-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2017 г.
5 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ISO 16625:2013* "Краны и тали - Выбор канатов, барабанов и блоков" ("Cranes and hoists - Selection of wire ropes, drums and sheaves", NEQ)
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Настоящий стандарт устанавливает требования к выбору канатов, блоков и барабанов грузоподъемных кранов по классификации международного стандарта ISO 4306-1:2007 Cranes - Vocabulary - Part 1: General (Краны - Словарь. Часть 1. Общие термины) с учетом нормативных положений, содержащихся в международном стандарте ISO 16625:2013 Cranes and hoists - Selection of wire ropes, drums and sheaves (Краны и тали - Выбор канатов, барабанов и блоков). Применение положений данного стандарта на добровольной основе может быть использовано при подтверждении и оценке соответствия грузоподъемных кранов требованиям Технического регламента Таможенного союза "О безопасности машин и оборудования" (ТР ТС 010/2011).
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает критерии выбора канатов, минимальные коэффициенты запаса прочности каната в зависимости от назначения и режима работы механизма, типа каната, типа барабана и показывает, как они используются при определении минимального разрывного усилия стального каната.
Настоящий стандарт устанавливает критерии выбора барабанов и блоков для различных типов механизмов в зависимости от типа канатов, режимов их работы, типов барабанов (наматывающих устройств) и показывает, как они используются при определении минимальных расчетных диаметров барабанов и блоков, работающих с выбранным стальным канатом.
Настоящий стандарт распространяется на все виды грузоподъемных кранов в соответствии с [1], а также на плавучие и оффшорные краны. Положения стандарта могут быть использованы при выборе канатов, барабанов и блоков других грузоподъемных механизмов.
В приложении А даны требования и рекомендации для выбора канатов, блоков и барабанов не вошедшие в основные разделы настоящего стандарта.
Невыполнение требований настоящего стандарта может привести к увеличению риска использования кранов или к сокращению срока их службы.
Этот стандарт применим ко всем новым кранам, изготовленным после истечения одного года после его утверждения. Стандарт не имеет целью требовать замены или модернизации существующего оборудования.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:
ГОСТ 3241-91 Канаты стальные. Технические условия
ГОСТ 25835-87* Краны грузоподъемные. Классификация механизмов по режимам работы
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 25835-83. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 32576.1-2015 Краны грузоподъемные. Средства доступа, ограждения и защиты. Часть 1. Общие положения
ГОСТ 33166.1-2014 Краны грузоподъемные. Требования к механизмам. Часть 1. Общие положения
ГОСТ 33709.1-2015 Краны грузоподъемные. Словарь. Часть 1. Общие положения
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 3241, ГОСТ 25835, ГОСТ 33166.1, ГОСТ 33709.1, [1] и [2], а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 стандартный канат: Канат односторонней или крестовой свивки в соответствии с ГОСТ 3241 и [3] (для отличия от некрутящихся канатов).
3.2 зона перехлеста: Часть каната (зона на канате) переходящая с одного слоя каната на другой при многослойной навивке каната на барабан.
4 Выбор каната
4.1 Тип и конструкция
При выборе каната следует руководствоваться [4] с учетом области применения и/или назначения. Номинальный диаметр каната, его тип, конструкцию, минимальное разрывное усилие и назначение каната, устанавливает производитель каната.
4.2 Коэффициент использования каната
При отсутствии прямых указаний в нормативной документации, для конкретного типа крана или лебедки коэффициенты использования должны быть выбраны из таблиц 1, 2 и 3 настоящего стандарта, в зависимости от режима работы механизма, а также назначения и/или типа каната.
Таблица 1 - Минимальные значения коэффициентов использования для всех видов кранов, кроме стреловых самоходных кранов
Рекомендации Рекомендации по выбору типов и расчету прочности стальных канатов, применяемых в строительных металлических конструкциях
УТВЕРЖДАЮ:
Директор института
В.В. Ларионов
«__» ________1991 г.
РЕКОМЕНДАЦИИ
по выбору типов и расчету прочности стальных
канатов, применяемых в строительных металлических
конструкциях
Все замечания и предложения просим направлять по адресу: 117393, г . Москва, ул. архитектора Власова, д. 49, отдел ОПРИС-1.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения
2. Характеристики и основные параметры стальных канатов
3. Выбор типов канатов и их параметров
4. Рекомендуемый сортамент стальных канатов для использования в металлических строительных конструкциях
5. Рекомендации по расчету канатов на прочность.
"Рекомендации по расчету прочности стальных канатов, применяемых в строительных металлических конструкциях" впервые были разработаны и выпущены в ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова в 1982 г . применительно к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
Основные положения рекомендаций были включены в " Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)", М., ЦНИИСК им. Кучеренко, 1989 г .
В дальнейшем предполагается периодические издания поправок к рекомендациям (или новых редакций) в связи с изменениями нормативных документов.
Текст, таблицы 1, 9, 10, 11, 12 составлены М.М. Кравцовым, таблица 2 - Б.В. Остроумовым и В.И. Кинахом, остальные таблицы - Е.Е. Артюховой. Оформление материала и подготовка к изданию выполнена Е.Е. Артюховой.
2.1.1. Канаты формируют из высокопрочной стальной проволоки с размером сечения до 5- 7 мм , получаемой из заготовок диаметром до 10- 12 мм путем прокатки и многократного волочения через фильеры (отверстия в пластинках из твердого сплава) с применением термической обработки, В процессе изготовления проволоки предел прочности повышается в 2-4 раза, однако пластические свойства существенно снижаются.
2.1.3. По виду поверхности различают проволоку: светлую (без покрытия), оцинкованную трех групп в зависимости от поверхностной плотности цинка: с толстым слоем цинка для особо жестких в коррозионном отношении условий работы (ОЖ), со слоем цинка средней толщины для жестких условий работы (Ж), со слоем цинка небольшой толщины для средних условий работы (С).
2.1.4. Временное сопротивление разрыву проволоки характеризуется маркировочной группой от 1078 до 2352 MПa (110-240 кгс/ мм 2 ).
2.1.5. Механические свойства проволоки, преимущественно, по однородности и пластическим свойством характеризуются марками ВК (высокого качества), В и I, которые отличаются заданным разбегом временного сопротивления проволок (меньшим - для групп ВК и большим - для групп В и I) числом перегибов и скручиваний проволоки до разрушения - наибольшими для группы ВК и меньшими - для групп В и I.
2.2.6. По виду сердечника различают витые канаты с металлическим (МС) и органическим (ос) сердечником, а также с сердечником из искусственных материалов (ис) и из металлической про волоки малой прочности (мсм).
2.2.7. По типу свивки канатов одинарной свивки (в т.ч. прядей) различают канаты с точечным касанием проволоки между слоями (ТК) и о линейным касанием (ЛК), а также различные: модификации с одинаковым (ЛК-О) и разным (ЛК-Р) диаметром проволок по слоям, о проволоками заполнения (ЛК-3), с сочетанием слоев проволок одинаковых и разных диаметров (ЛК-ПО), с комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК).
2.2.10. По степени крутимости различают канаты крутящиеся (без обозначения) с одинаковым направлением всех прядей и стренг и малокрутящиеся (МК) - многослойные канаты с противоположным направлением свивки в слоях.
2.2.11. По временному сопротивлению разрыву (маркировочной группе), механическим свойствам (групп ВК, В и I) и виду покрытия проволок канаты различают по соответствующим характеристикам канатной проволоки, из которой образован канат (см. выше.).
В процессе изготовления проволоки, пряди и канаты покрываются смазкой, в определенной степени, способствующей антикоррозионной защите. Могут быть предъявлены требования по типу смазки, по поставке канатов со смазанной или с несмазанной наружной поверхностью.
3.1 При выборе типов и параметров канатов в первую очередь необходимо учитывать требования эксплуатации сооружения; должны быть учтены также условия возведения и экономические требования.
3.2. По условиям защиты от коррозии, в металлических конструкциях постоянных сооружений не следует применять канаты с проволокой диаметром менее 2,4 мм (в мостах - 2,6 мм ), для менее ответственных сооружений, как исключение, не менее 2 мм ; это ограничение не относится к проволокам заполнения и сердечника. Во всех случаях следует использовать канаты из проволоки максимально возможного диаметра.
3.4. В целях экономии металла следует использовать канаты максимальных по прочности маркировочных групп сортаментного стандарта, но не более 1764 МПа (180 кгс/мм 2 ), поскольку оцинкованная проволока высокой прочности при агрессивных воздействиях среды может проявлять склонность к хрупкому коррозионному разрушению под напряжением ("водородная хрупкость").
Величина этого снижения для спиральных канатов невелика (порядка 5 % - по прочности и 15 % - по жесткости). Поэтому спиральные канаты лучше отвечают условиям эксплуатации в строительных конструкциях. Необходимо учитывать, что диаметр спиральных оцинкованных канатов из круглых проволок, выпускаемых в стране, не превышает 18,5 мм .
3.8. Канаты двойной свивки для элементов постоянных сооружений следует применять только из круглых прядей с металлическим сердечником, поскольку наличие органического сердечника ведет к снижению продольной жесткости и коррозионной стойкости каната. Снижение разрывного усилия каната в целом по сравнению с суммарным разрывным усилием всех проволок достигает 15-20 %, а уменьшение модуля упругости каната по сравнению с модулем упругости проволок - 25-35 %.
3.9. Предпочтительно использование канатов с линейным касанием проволок (Ж) и их модификаций, в которых уменьшены контактные напряжения между проволоками и деформации ползучести по сравнению с канатами, имеющими точечное (ТК) касание проволок.
3.10. Нераскручивающиеся канаты (Н) удобнее при изготовлении канатных элементов и монтаже, чем раскручивающиеся. Некоторые специалисты отмечают снижение агрегатной прочности нераскручивающихся канатов по сравнению с раскручивающимися, однако это снижение не имеет практического значения, тем более что имеются данные о повышенной выносливости нераскручивающихся канатов.
В случае применения раскручивающихся канатов необходимо предусматривать удлиненные обвязки мягкой проволокой по концам канатов у анкеров.
3.11. Как правило, не имеют значения для канатов в строительных конструкциях направления свивки и их сочетания. В тех случаях, когда анкерные закрепления не могут воспринимать крутящие моменты, следует использовать канаты крестовой или комбинированной (К) свивки, малокрутящиеся (Ж).
3.13. Для повышения продольной жесткости и уменьшения де формаций ползучести следует предусматривать канаты с максимальными величинами кратности свивки, что должно быть согласовано с изготовителем. Некоторые технические условия на канаты, специально предназначенные для строительных конструкций, содержат прямые указания об изготовлении канатов с увеличенной кратностью свивки.
3.15. Требования к канатам для оттяжек антенных сооружений и элементов антенных полотен регламентированы п. 16.3 СНиП II-23-81* "Стальные конструкции". При назначении групп покрытий необходимо учитывать новые обозначения групп покрытия - ОЖ вместо ЖС, Ж вместо СС. Требования к канатам для стальных конструкций мостов регламентированы п. 4.4 СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы".
3.17. В некоторых случаях целесообразна разработка специальных технических условий для канатов конкретных объектов с учетом специфических условий эксплуатации и строительства; такие технические условия были составлены, например, для канатов Останкинской телебашни, мостов через р. Амударью у Сазакино и Келифа, Шексну в Череповце, Южного моста через Днепр в Киеве и др.
При этом могут быть предъявлены требования к канатам, выходящие за рамки указаний соответствующих стандартов.
3.18. При составлении заказа на канаты следует учитывать возможность раскроя на элементы требуемой длины с запасом по 1- 3 м на каждый конец элемента и 5- 10 м на полную длину отрезка каната на каждом транспортном барабане. Необходимо учитывать ограничения длины каната на транспортном барабане, приведенные в соответствующих стандартах, а также приплаты за мерность, предусмотренные в прейскурантах.
3.19. Ори изготовлении канатных элементов из витых канатов обязательно выполнение предварительной вытяжки в соответствии с п.п. 4.43 и 4.44, а также испытаний готовых канатных элементов в соответствии с п.4.122 СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".
4. Рекомендуемый сортамент стальных канатов для использования в металлических строительных конструкциях
В таблице 1 приведен перечень государственных стандартов и технических условий на стальные канаты и канатную проволоку, рекомендуемых для использования в металлических строительных конструкциях в соответствии с положениями раздела 3.
В таблице 2 дан сокращенный сортамент стальных канатов для мачтовых сооружений объектов связи.
В таблицах 3 ÷8 приведен сортамент свальных канатов, рекомендуемых для использования в строительных металлических конструкциях, таблицы 3 ÷ 5 - канаты двойной свивки, таблицы 6 ÷8 - закрытые несущие канаты.
Таблица 1
Стандарты и технические условия на стальные канаты, рекомендуемые для применения в металлических строительных конструкциях
Читайте также: