Запас прочности каната стального

Обновлено: 11.05.2024

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".

Статьи по ремонту

Разрывное усилие каната: характеристики прочности тросов

Стальные тросы являются широко распространенным видом приспособлений, используемых в строительстве, транспорте и других областях, где существует необходимость поднятия грузов. Производители выпускают большое количество канатов, различающихся типом, конструкцией, используемыми материалами и условиями эксплуатации, что следует учитывать при выборе грузонесущего инвентаря.

Базовые характеристики

Все грузонесущие приспособления производятся в соответствии с государственными требованиями или европейскими нормами. Большая часть информации об изделии зашифрована в его маркировке, а также содержится в паспорте.

Основополагающим критерием выбора троса является его прочность, определяющая максимальный вес, который изделие выдерживает при подъеме. Это свойство зависит от сочетания многих факторов, включающих:

материал изготовления,
сечение проволоки,
наличие или отсутствие покрытия на проволочной поверхности,
тип свивки,
диаметр изделия,
диаметр отдельных проволок.

Основным свойством, по которому определяется прочность строп, является разрывное усилие каната.

Расчет параметров прочности

Сила, которую необходимо приложить, чтобы изделие разорвалось, и называется разрывным усилием каната. Данная характеристика всегда указывается в паспорте или сертификате изделия и не должна быть меньше, чем требуют условия ГОСТа, по которому оно изготовлено.

Показатель рассчитывается двумя способами:

Прикладыванием усилия, достаточного для разрыва всего изделия;
Разрывом каждой проволоки отдельно и суммированием показателей (временного сопротивления).

Временным сопротивлением называют максимальное механическое напряжение, при превышении которого происходит разрушение материала.

Второй способ менее надежен: суммарное усилие, необходимое для разрыва всех проволок, выше, чем для целого грузонесущего приспособления соответствующего диаметра.

При прочих равных условиях разрывное усилие возрастает пропорционально диаметру изделия.

Величина характеристики определяется экспериментальным методом на разрывной машине, чье максимальное усилие не превышает предполагаемое разрывное, более чем в 5 раз. Для определения параметра берется участок стропа длиной не менее 20 диаметров изделия, но не меньше 25 см. Испытание считается пройденным, если разрыв произошел ближе 5 см от места прикрепления и совпадает с указанным в ГОСТе.

Величиной, определяющей допустимую нагрузку на грузонесущий инвентарь и каждую из его ветвей, является коэффициент запаса прочности. Параметр показывает: во сколько раз разрывное усилие превосходит допустимое тяговое.

Характеристики, отображаемые в маркировке

Все основные параметры грузонесущих элементов указываются в их маркировке соответствующими обозначениями.

Канаты могут иметь органический (ОС) или металлический (МС) сердечник, правое или левое (Л) направление свивки прядей, одностороннее (О) или двустороннее плетение, быть раскручивающимися и нераскручивающимися (Н), рихтованными (Р) или нерихтованными, с цинковым покрытием для особо жесткий (ОЖ), жестких (Ж) или средне агрессивных (С) условий работы или без покрытия, изготовленными с нормальной или высокой (Т) точностью.

По механическим характеристикам инвентарь делится на марки:

высокого качества (ВК),
обыкновенного качества (В).

А по назначению изделия разделяются на:

грузолюдские (ГЛ), служащие для транспортировки людей и грузов;
грузовые (Г), созданные только для переноса грузов.

Кроме вышеперечисленных параметров, в маркировке указывается диаметр приспособления, временное сопротивление проволок (Н/мм2), ГОСТ (ТУ), по которому оно изготовлено.

Подбирать трос следует, обращая особое внимание на прочность, чтобы изделие долго и надежно выполняло свои функции в транспортировке грузов.

Как выбрать стальной канат

Говоря о том, где используются стальные канаты, можно указать на следующие сферы:

Для подъема и перемещения грузов и людей;
В качестве силовых элементов конструкций (арматуры, несущих элементов, растяжек);
В качестве малонагруженных элементов (ограждений, элементов грозозащиты и т.д.);
Для передачи усилий между органами управления и исполнительными элементами в различных механизмах.

Применение стальных канатов не ограничивается подъемно-транспортным оборудованием, а довольно широко и разнообразно

Конструкция стальных канатов

Конструктивно стальной канат представляет собой изделие, свитое из стальных проволок небольшого диаметра. В нем можно выделить две основных части:

Сердечник – центральная часть, выступает в качестве опоры для внешних слоев и амортизатора;
Внешний слой (слои) – принимает на себя нагрузки и обеспечивает необходимую прочность.

Существуют следующие типы конструкций тросов:

Общего назначения – из проволок круглого сечения;
Закрытые – из проволок круглого сечения, но с одним или несколькими внешними слоями из фасонной проволоки (клиновидной, z-образной, x-образной). Они, прижимаясь друг к другу, образуют защитную оболочку;
Из проволок круглого сечения с последующим пластическим обжатием – проволоки деформируются и прижимаются друг к другу, создавая подобие защитной оболочки;
Из проволок круглого сечения и пластически обжатые с наружной полимерной оболочкой.

Стальные тросы могут свиваться из отдельных проволок или целых прядей, в последнем случае достигается увеличение диаметра изделия с повышением его усилия на разрыв. В качестве сердечника может использоваться прядь из стальной проволоки или органического материала (натурального или синтетического). С целью защиты от коррозии готовое изделие покрывается специальной консистентной смазкой.

Какие бывают стальные канаты? Типы свивки.

Классификация стальных канатов построена на конструктивных признаках, параметрах и применении:

Конструкция – из круглых проволок и с оболочкой из фасонных проволок (закрытые);
Назначение – грузовые и грузолюдские;
Форма поперечного сечения – круглые и плоские;
Форма поперечного сечения прядей – круглые и фасоннопрядные (треугольные);
Свивка прядей – ТК (точечное касание проволок разных слоев, слои намотаны под разными углами), ЛК (линейное касание проволок разных слоев, слои намотаны под одним углом), ЛК-О (свивка ЛК из проволок одинакового диаметра), ЛК-Р (свивка ЛК, внешний слой пряди свит из проволок разного диаметра), ЛК-З (свивка ЛК с проволоками заполнения), ЛК-РО (свивка ЛК, имеются слои из проволок как одинакового, так и разного диаметра), ТЛК (комбинированное точечно-линейное касание проволок), ПК (полосовое касание проволок);
Способ свивки – раскручивающиеся (проволоки не подвергаются предварительной деформации) и нераскручивающиеся (проволоки предварительно деформированы) пряди;
Степень уравновешенности – рихтованные (выпрямляется при размотке) и нерихтованные (теряют прямолинейность);
Направление свивки – правая и левая;
Направление свивки элементов канатов двойной и тройной свивки – крестовая, односторонняя и комбинированная свивка;
Механические свойства – ВК (высокое качество), В (повышенное качество), 1 (обыкновенное качество);
Точность изготовления – нормальной и повышенной точности;
Покрытие проволок – без покрытия и цинкование типов С (для средних агрессивных условий), Ж (жестких агрессивных условий), ОЖ (особо жестких агрессивных условий);
Покрытие каната – без покрытия и с полимерным покрытием;
Материал сердечника – с металлическим сердечником, с органическим сердечником из натуральных или синтетических волокон, с органическим сердечником из твердого полимера, с комбинированным металлорганическим сердечником.

Конструкция, виды свивки и особенности различных марок стальных тросов прописаны в соответствующих ГОСТ

Расшифровка стальных канатов

Маркировка выпускаемых в России стальных канатов установлена соответствующими ГОСТ, она состоит из ряда символов:

Слово «Канат» - обозначение изделия;
Диаметр каната в мм;
Назначение (Г – грузовой, ГЛ – грузолюдской);
Механические свойства (марка ВК, В или 1);
Тип покрытия проволок в канате или всего каната (нет обозначения – без покрытия, С, Ж, ОЖ – с цинковым покрытием для различных условий, П – с полимерным покрытием);
Направление свивки (Л – левой, нет обозначения – правой);
Сочетание направлений свивки (О – односторонней, К – комбинированной, нет обозначения – крестовой);
Способ свивки (Н – нераскручивающийся, нет обозначения – раскручивающийся);
Степень уравновешенности (Р – рихтованный, нет обозначения – нерихтованный);
Точность изготовления (Т – повышенной точности, нет обозначения – нормальной точности);
Маркировочная группа (в Н/мм2);
ГОСТ, которому соответствует изделие.

Например, обозначение Канат 6,5-Г-В-С-Н-Т-1860 ГОСТ 3070-88 имеет стальной канат диаметром 6,5 мм грузового назначения повышенного качества из проволок с цинковым покрытием по группе С, правой крестовой свивки, нераскручивающийся, нерихтованный, повышенной прочности, маркировочной группы 1860 Н/мм2 (190 кгс/мм2), изготовленный по ГОСТ 3070-88.

Характеристики

К основным характеристикам стальных канатов относятся:

Конструкция;
Покрытие;
Направление и тип свивки;
Тип сердечника;
Диаметр;
Диаметр проволоки в слоях;
Диаметр проволоки в сердечнике;
Площадь сечения всех проволок и каната в целом;
Масса;
Разрывное усилие (разрывная нагрузка) – обычно указывается отдельно для всех проволок и изделия в целом.

Данные параметры указываются в ГОСТ на конкретный тип изделия и сопроводительных документах. Другие характеристики, в том числе допустимая нагрузка, вычисляются при подборе троса для оборудования.

Грузоподъемность стальных канатов

Грузоподъемность стальных канатов и оборудования, в котором они применяются, прямо зависит от их расчетного усилия на разрыв и допустимой нагрузки. Согласно действующим нормативным документам, допустимая нагрузка, которой может подвергаться трос, должна быть в 2-7 и более раз ниже его усилия на разрыв (данное число является коэффициентом запаса прочности). Грузоподъемность стальных канатов в целом соответствует допустимой нагрузке, но часто занижается с целью повышения надежности и безопасности.

Производителями изделий из стальных канатов обычно предлагается таблица грузоподъемности в зависимости от диаметра, которая помогает найти необходимый для решения конкретных задач строп, трос для талей и т.д.

Размеры

Основные размеры стальных канатов зависят от типа, конструкции и назначения изделия:

Длина;
Для канатов круглого сечения без полимерной оболочки – диаметр;
Для канатов плоского сечения – ширина и толщина;
Для тросов круглого сечения с полимерной оболочкой – номинальный диаметр и диаметр по оболочке.

Круглые канаты выпускаются диаметром от 0,65 до 72 мм и более. Тросы в полимерной оболочке имеют минимальную толщину оболочки от 0,5 до 3,0 мм и более (в маркировке изделия указывается только номинальный диаметр). Плоские канаты имеют отношение ширины к высоте примерно 6:1, в соответствии с ГОСТ 3091-80 они при высоте от 11,5 до 19,5 мм могут иметь ширину от 72 до 119 мм.

Длина может быть произвольной по требованию потребителей.

Общий вес стального каната зависит от его габаритов, конструкции, используемых материалов и наличия смазки. При близких значениях диаметра тросы с органическим сердечником на 10 – 15% легче аналогичных изделий с металлическим сердечником, а закрытые канаты на 50 – 55% тяжелее тросов других типов близкого диаметра.

Для изделия каждого типа в соответствующих ГОСТ приводится таблица веса, в соответствии с которой определяется расчетная или ориентировочная масса стального каната. Обычно вес указывается для 1000 м смазанного троса (реже – для 100 м), что позволяет быстро произвести расчет веса отрезка. Масса брутто изделия согласно ГОСТ 3241-91 указывается на ярлыке.

Диаметр стальных канатов

В России и за рубежом выпускаются стальные канаты диаметром от 0,65 до 72 мм и более. Наиболее популярные тросы имеют следующие диаметры:

ГОСТ 3090-73 – от 30,5 до 35,5 мм; – от 6,3 до 72,0 мм; – от 5,9 до 72,0 мм;
Группа стандартов DIN EN 12385-4 – от 1,5 до 40,0 мм в зависимости от стандарта (DIN 3055 – от 1,5 до 8,0 мм, DIN 3060 – от 2,5 до 20,0 мм, DIN 3064 – от 12,0 до 40,0 мм и т.д.)

В зависимости от типа диаметр стальных канатов измеряется по одинаково удаленным от центра проволокам или прядям, по защитной оболочке или в любом месте (для тросов закрытого типа).

Натяжение

В процессе эксплуатации стальной канат должен испытывать нагрузки, не приводящие к его разрушению – они называются допустимыми или рабочими. С целью обеспечения безопасности допустимая нагрузка стальных кантов должна быть в 2 – 7 раз меньше разрывной. Допустимая нагрузка стальных канатов указывается в паспорте оборудования, разрывная – в документах на трос, а запас прочности регламентируется общепромышленными и отраслевыми документами.

При выполнении отдельных операций необходимо контролировать натяжение стальных канатов, чтобы не превысить допустимой нагрузки. Это осуществляется как путем обстукивания троса или стропов, так и с помощью динамометров.

Какова величина запаса прочности стальных канатов?

Одним из основных параметров каната является его разрывная нагрузка, однако во избежание аварий максимальная нагрузка на трос должна быть в несколько раз меньше разрывной. Число, показывающее, во сколько раз натяжение троса при эксплуатации меньше определенной для него разрывной нагрузки, является коэффициентом запаса прочности стального каната.

При подборе комплектующих для подъемной техники следует определить, какова величина запаса прочности стальных канатов, и отвечает ли она предъявляемым требованиям. Это коэффициент зависит от области применения:

Талевые канаты должны иметь запас прочности 2,5 – 3;
В отдельных случаях допускается двухкратный запас прочности;
Канатные стропы должны иметь запас прочности до 6 – 7 и выше.

Конкретные значения определяются в соответствии с регламентами, инструкцией по эксплуатации оборудования и иными документами.

Разрывные усилия

Одной из основных эксплуатационных характеристик стального каната является его разрывное усилие – оно показывает, какое усилие необходимо приложить к изделию для его разрушения. Разрывные усилия стальных канатов зависят в первую очередь от их диаметра, но свой вклад делают конструкция, тип используемой проволоки и т.д. Данный параметр установлен для каждого типа тросов, он прописан в соответствующих ГОСТ – в документах представлена таблица разрывного усилия стальных канатов в зависимости от диаметра и маркировочных групп.

Именно разрывное усилие является одной из основных отправных точек при подборе каната для конкретного оборудования или снаряжения

Правила эксплуатации

Правила эксплуатации стальных канатов устанавливаются общетехническими и отраслевыми стандартами. Правила могут несколько отличаться для тросов различных видов, но есть несколько общих требований:

Канаты должны регулярно подвергаться осмотру и браковке;
Тросы подъемно-транспортных машин должны регулярно смазываться;
Необходимо оберегать канаты от воздействия агрессивных сред, сварочного оборудования, чрезмерных нагрузок и т.д.;
Не допускается изгиб, кручение и другие деформации канатов свыше установленных норм;
Для каждого типа оборудования или выполняемой операции необходимо использовать тот тип, марку и диаметр каната, что прописан в инструкции или соответствующих документах.

При соблюдении правил эксплуатации стальные канаты будут надежно и безопасно работать весь установленный срок службы.

Требования к стальным канатам

К стальным канатам предъявляются следующие требования:

Технические – устанавливают конструктивные особенности изделий, их производство, характеристики, механические свойства, допуски и отклонения, а также маркировку и особенности перевозки;
Эксплуатационные – устанавливают порядок эксплуатации канатов, требования безопасности, способы контроля состояния изделий и т.д.

Технические требования к стальным канатам прописаны в ГОСТ 3241-91 (для обычных), ГОСТ 18899-73 (для закрытых), ГОСТ Р 58386-2019 (для арматурных в полимерной оболочке) и др.

Крепление стальных канатов

В зависимости от применения и условий работы каната выбираются различные способы крепления:

Посредством сформированной на конце петли на палец или анкер;
Непосредственная фиксация в барабане или других элементах подъемно-транспортных машин;
Временная фиксация с помощью узлов и петель.

В первом случае крепление стальных канатов осуществляется петлей, которая изготавливается на конце троса с помощью зажимов, заплетки, клиновой и гильзо-клиновой втулок, втулки с заливкой. Для защиты от износа в петлю вставляется коуш. Во втором случае используются клинья или прижимные планки, которые жестко прижимают конец троса к барабану. В третьем – вяжутся специальные узлы или петли, которые фиксируются зажимами.

Нормы браковки

Стропы должны регулярно подвергаться контролю с целью браковки поврежденных и не годных для эксплуатации изделий

Стропальщиками – перед каждым применением;
Лицами, ответственными за безопасность производства работ – раз в 10 дней;
Если оборудование используется редко – непосредственно перед выдачей и использованием.

Имеются следующие признаки браковки стропов из стальных канатов:

Наличие изломов, перегибов, перекручивания и узлов на тросах;
Испорчена либо утеряна бирка;
Количество визуально наблюдаемых обрывов проволок троса выше установленных норм (контроль осуществляется по таблицам браковки конкретных типов стропов);
Износ троса вследствие коррозии на 7%;
Износ троса вследствие повреждения сердечника на 10%;
Износ проволок внешних слоев на 40%;
Разрыв прядей (даже одной);
Выдавливание сердечника;
Высокотемпературное повреждение троса (оплавление, сварка);
Деформации и повреждения коуша, втулок, крюка;
Отсутствие предохранительных замков.

При обнаружении повреждений, деформаций или чрезмерного износа строп согласно правилам браковки изымается и отправляется на ремонт или утилизацию.

Хранение

Тросы могут храниться в условиях, соответствующих категории 5 по ГОСТ 15150. Согласно данному документу, а также ГОСТ 3241-91, хранение стального каната возможно в следующих условиях:

В неотапливаемых помещениях с высокой влажностью;
В шахтах и почве;
В трюмах судов и помещениях, где возможно длительное нахождение воды.

При этом необходимо соблюдать несколько мер по обеспечению надежной сохранности изделий:

Трос, направленный на хранение, должен подвергнуться осмотру и смазке участков, потерявших защитную смазку;
В случае хранения изделия на барабане его ось должна располагаться параллельно полу;
При долгосрочном хранении изделия должны как минимум раз в полгода подвергаться осмотру и, при необходимости, смазке.

Соблюдение требований стандартов обеспечивает надежное хранение стального троса в течение многих лет без потери его характеристик.

Технические и дорожные условия

Технические условия на стальные тросы, изготавливаемые в России, прописаны в целом ряде документов:

ГОСТ 3241-91 – общего назначения;
ГОСТ 18899-73 – несущие закрытого типа;
ГОСТ Р 53772-2010 – арматурные;
ГОСТ Р 58386-2019 – защищенные арматурные в оболочке;
И другие.

В этих же документах указаны и дорожные условия, при которых допускается транспортировка канатов. Для изделий общего назначения условия транспортировки просты: их можно перевозить любым транспортом открытого и закрытого типа. При этом необходимо соблюдать нормы по загрузке и креплению, предусмотренные для конкретного типа транспортных средств.

Какой маркировочной группы должны быть стальные канаты?

Маркировочная группа стального каната определяется двумя факторами:

Натяжение троса в ходе эксплуатации;
Установленный запас прочности для конкретного оборудования или области применения.

Например, стальной канат одинарной свивки типа ЛК-О (структура 1+6) диаметром 10,5 мм маркировочной группы 1370 (140) имеет усилие на разрыв 81,55 кН (около 8,3 т) – его можно использовать для изготовления стропов с натяжением одной ветви 13,6 кН (около 1,38 т), что отвечает требованию о шестикратном запасе прочности. В то же время этот канат можно использовать в талях грузоподъемностью до 2,8 т, что отвечает трехкратному запасу прочности.

Выбор стальных канатов

При выборе стальных канатов необходимо руководствоваться:

Требованиями, предъявляемыми к тросу в инструкции или паспорте оборудования, стандартами и иными документами;
Характеристиками конкретного каната;
Нормами охраны труда и безопасности.

В случае замены поврежденного или изношенного каната новый не должен отличаться по типу, марке и характеристикам от старого (если обратное не указано в инструкции). Также не допускается использовать тросы с меньшим диаметром или другого типа, с меньшим разрывным усилием и другими параметрами.

При возникновении сложностей с подбором стального каната на помощь придут наши специалисты. Вы можете задать вопросы о продукции по телефону, в мессенджерах или через форму обратной связи – мы ответим вам и поможем сделать верную покупку.

Разрывная и допустимая нагрузка стального троса

Минимальная прочность на разрыв относится к наименьшей нагрузке, которая разорвет трос. Суммарная прочность - совокупная устойчивость на разрыв всех проводов в одном канате. Поэтому производитель проверяет их по отдельности.

Как рассчитываются рабочие показатели прочности

Прочность тросов, канатов по производственному назначению регламентируется соответствующими ГОСТами:

Прочность троса из стали определяется двумя критериями:

разрывная прочность тросов – расчетная величина, определяющая, при каких минимальных нагрузках стальной трос начинает разрушаться;
рабочая прочность или допустимое усилие – показатель эксплуатационных возможностей, оптимальных нагрузок на трос при которых он может эксплуатироваться определенный срок без обрывов и разрушений. Этот показатель определяет, какие рабочие нагрузки допустимы для стального каната.

Разрывная и рабочая прочность зависит от технологии производства, конструкции, степени жесткости. Чем выше жесткость троса, тем выше показатели прочности на разрыв.

Область применения

Использование стального каната можно встретить в разных областях. Это может быть, как трос для монтажа палатки и вантовых кровельных конструкций до подвесных мостов и телерадиобашен.

Различные области применения тросов предъявляют разные требования к прочности, устойчивости к истиранию и коррозии. Чтобы соответствовать этим требованиям, трос изготавливается из таких материалов как:

Нержавеющая сталь. Используется там, где коррозия является основным фактором.
Оцинкованная углеродная сталь. Применяется там, где прочность стоит на первом месте, а коррозионная стойкость менее важна.

Проволока (один элемент) может иметь сечение до 3 мм. Этого достаточно, чтобы выдерживать нагрузку до 200кгс/мм2. Стальные тросы и канаты различаются в плане свивки, которая бывает одинарная, двойная или тройная. Расположение проволоки в разных слоях, имеет одно из следующих касаний:

точечное (используются, как правило, при несущественных прерывистых нагрузках);
линейное (применяется во многих сферах);
точечно-линейное (используется для дополнительной прочности).

Расчет параметра прочности

Под параметром прочности подразумевается наименьшее напряжение на канат или трос, при котором происходит его разрыв. Такого рода характеристики можно узнать в ГОСТе либо используя формулу:

R – прочность на разрыв, кгс;

K – коэффициент ресурса прочности;

d – диаметр.

Коэффициент запаса прочности К при расчете нагрузок не изменяется, выбор коэффициента зависит от номенклатуры изделия.

Назначение канатов

Привод грузоподьемной
машины и режим ее работы

Коэффициент
запаса прочности K

Грузовые стреловые

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый непрерывного действия

Стреловые, являющиеся растяжками

Оттяжки мачт и опор:

постоянно действующих кранов

временно действующих кранов
(со сроком работы до 1 года)

Несущие канаты кабельных кранов:

Тяговые канаты кабельных кранов

Канаты полиспастов
для заякоривания несущих канатов (кабельных кранов)

Минимальные допустимые значения коэффициента К, принимаемого при расчетах запаса прочности.

Тип грузоподьемной машины

Значение

коэффициента e

Грузоподьемные машины всех

типов, за исключением стреловых кранов, талей и лебедок.

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый

Краны стреловые

Электрические тали (тельферы)

Лебедки с ручным приводом для подьема грузов или людей

В таблице указаны наименьшие допустимые показатели запаса прочности стальных канатов для подъемной техники в зависимости от назначения. Запас прочности зависит от запаса прочности, толщины каната.Расчет рабочей прочности стальных канатов

Подбирая номенклатуру стальных канатов для конкретных рабочих условий необходимо рассчитать допустимую прочность стального каната на разрыв. Прочность на разрыв – показатель, который определяет допустимые пределы натяжения троса при определенной нагрузке. Или иначе – допустимые эксплуатационные нагрузки, при которых трос не оборвется.

Рабочая прочность (допустимое усилие) измеряется по формуле:

R – разрывная прочность, кгс;
K – запас крепости, постоянный коэффициент рассчитываемый в килоньютонах, 1 кН = 102 кг.

Предельные нагрузки стальных тросов для такелажных работ будут отличаться в зависимости от диаметра (толщины). Например, для троса диаметром 3 мм запас крепости 1,06 кН, а для каната диаметром 8 мм – 7,52 кН или в номенклатуре на изделие указывается маркировка толщины троса 10 мм и разрывного усилия 5880 кг.

Диаметр троса	Рабочая нагрузка, кН	Разрушающая нагрузка, кН
2мм	0,47	2,35
3мм	1,06	5,29
4мм	1,88	9,41
5мм	2,94	14,7
6мм	4,24	21,2
8мм	7,52	37,6
10мм	11,76	58,8

При подборе троса для такелажных работ важно кроме рабочей и разрывной прочности, учитывать заводские требования по эксплуатации к подъемным машинам, механизмам, оборудованию. Применять номенклатуру тросов, какую рекомендует производитель конкретного подъемного оборудования.

С каким коэффициентом запаса прочности изготавливают стропы?

Коэффициент запаса прочности — это отношение разрывной нагрузки каната (цепи) к нагрузке в отдельной ветви стропа. Он показывает, во сколько раз натяжение ветви стропа должно быть меньше разрывной нагрузки каната (цепи), из которого строп изготовлен.

Стропы из стальных канатов должны изготавливаться с коэффициентом запаса прочности не менее 6 (шестикратный запас прочности).

Цепные стропы должны изготавливаться с коэффициентом запаса прочности не менее 4.

Стропы из растительных и синтетических волокон должны изготавливаться с коэффициентом запаса прочности не менее 8.

ВНИМАНИЕ! Несмотря на то, что стропы рассчитаны с запасом прочности, недопустимо превышать грузоподъемность стропа, указанную на бирке.

От чего зависит натяжение ветвей стропа? На какой угол между ветвями рассчитаны стропы?

Натяжение S ветви одноветвевого стропа равно массе груза Q (рис. 3.13). атяжение S в каждой ветви многоветвевого стропа рассчитывают по формуле

S = Q/(n cos б),

где п — число ветвей стропа; cos б— косинус угла наклона ветви стропа к вертикали.

Конечно, стропальщик не должен определять нагрузки в ветвях стропа, но он должен понимать, что при увеличении угла между ветвями возрастает натяжение ветвей стропа. На рис. 3.14 показана зависимость натяжения ветвей двухветвевого стропа от угла между ними. Вспомните, когда вы переносите ведра с водой, нагрузка возрастает при разведении рук. Растягивающее усилие в каждой ветви двухветвевого стропа превысит массу груза, если угол между ветвями превысит 120°.

Очевидно, что при увеличении угла между ветвями возрастает не только натяжение ветвей и вероятность их разрыва, но и сжимающая составляющая натяжения 5_СЖ (см. рис. 3.13), что может привести к разрушению груза.

ВНИМАНИЕ! Ветвевые канатные и цепные стропы рассчитаны так, что углы между ветвями не превышают 90°. Расчетный угол для текстильных стропов 120°.

Для чего предназначены траверсы? Какие конструкции траверс применяют для строповки грузов?

Траверсы — это съемные грузозахватные приспособления, предназначенные для строповки длинномерных и крупногабаритных грузов. Они предохраняют поднимаемые грузы от воздействия сжимающих усилий, которые возникают при использовании стропов.

По конструкции траверсы разделяют на плоскостные и пространственные.

Плоскостные траверсы (рис. 3.15, а) применяют для строповки длинномерных грузов. Основной частью траверсы является балка 2, или ферма, которая воспринимает изгибающие нагрузки. К балке подвешиваются канатные или цепные ветви 1.

Траверсы с возможностью перемещения обойм 4 вдоль балки называют универсальными (рис. 3.15, б). В обоймах установлены уравнительные блоки 5, которые обеспечивают равномерное распределение нагрузок между ветвями траверсы S₁ = S₂. По этой причине такую траверсу называют балансирной. Уравнительные блоки также могут применяться в конструкциях канатных стропов с числом ветвей более трех.

Пространственные траверсы (рис. 3.15, в) применяют для строповки объемных конструкций, машин, оборудования.

Разноплечую балансирную траверсу (рис. 3.15, г) применяют для подъема груза двумя кранами, она позволяет распределить нагрузки между кранами пропорционально их грузоподъемностям.

Признаки браковки траверс:

Ø отсутствие клейма 3 или бирки;

Ø трещины (обычно возникают в сварочных швах);

Ø деформации балок, распорок, рам со стрелой прогиба более 2 мм на 1 м длины;

Ø повреждения крепежных и соединительных звеньев.

Какие бывают захваты?

Захваты являются наиболее совершенными и безопасными грузозахватными приспособлениями, основное преимущество которых — сокращение ручного труда. Захваты применяют в тех случаях, когда приходится перемещать однотипные грузы. В связи с большим разнообразием перемещаемых грузов существует множество различных конструкций захватов. Большинство из них можно отнести к одному из указанных далее типов.

Клещевые захваты (рис. 3.16, а) удерживают груз рычагами 1 за его выступающие части.

Фрикционные захваты удерживают груз за счет сил трения. Рычажные фрикционные захваты (рис. 3.16, 6) зажимают груз с помощью рычагов 1. Рычажно-канатные фрикционные захваты (рис. 3.16, в) имеют канаты 3 с блоками, их применяют для строповки тюков, кип.

В эксцентриковых захватах (рис. 3.16, г) основной деталью является эксцентрик 4, который при повороте надежно зажимает листовые материалы.

Клиновые (цанговые) захваты предназначены для строповки грузов, имеющих круглые отверстия.

Подхваты заводятся под груз или в специальные отверстия на грузе. К ним относятся вилочные захваты (рис. 3.16, д), предназначенные для строповки поддонов.

Признаки браковки захватов:

Ø отсутствие клейма 2 или бирки;

Ø затупление или выкрашивание зубьев насечки на рабочих поверхностях, соприкасающихся с грузом;

Ø изгибы и изломы рычагов;

Ø износ шарниров.

Существуют также грузозахватные приспособления, обеспечивающие автоматическую (без участия стропальщика) расстроповку груза.

Обряды и обрядовый фольклор: составляли словесно-музыкальные, драматические, игровые, хореографические жанры, которые.

Поиск по сайту

Читайте также: