DIN 15018-3-1984 Cranes principles relating to steel structures design of cranes on vehicles《起重机 有关钢结构的原理 车载起重机的计算》.pdf

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1、Krane Grundstze fr Stahltragwerke Berechnung von Fahrzeug krane n Cranes; principles for steel structures; stress analysis of mobile cranes Appareils de levage; principes pour les charpantes en acier; calculacion des grues mobiles Ersatz fr Ausgabe 01.83 DIN 1538 Teil 3 Inhalt Seite Seite 1 Anwendun

2、gsbereich . 1 2 Inhalt der Berechnung 1 3 Lastannahmen . 1 3.1 Hauptlasten 2 3.1.1 Eigenlasten . 2 3.1.2 Hublasten 2 3.1.3 Dynamische Kraftwirkungen aus Heben und Senken 2 3.1.3.1 Hublastbeiwert und Hubklassen . 2 3.1.3.2 Querbeschleunigung c 2 3.1.3.3 Fallenlassen oder pltzliches Absetzen von Nutzl

3、asten . 2 3.1.4 Massenkrfte aus Antrieben 2 3.1.5 Fliehkrfte 2 3.1.6 Krfte aus Kranbetrieb oder Kranfahren auf Strae oder im Gelnde 2 3.2 Zusatzlasten 2 3.3 Sonderlast . 2 5 Berechnung . 3 5.1 Lage der Drehebene 3 5.2 Bewegliche Lasten . 3 5.3 Stahlsorten 3 5.4 Spannungsermittlung 4 6 Nachweise 4 6.

4、1 Allgemeine Angaben 4 6.2 Nachweise nach geometrisch linearer Theorie . 4 6.2.1 Allgemeiner Spannungsnachweis 4 6.2.2 Stabilittsnachweis 4 6.3 Nachweis nach geometrisch linearer oder nicht- linearer Theorie (Methode der Teilsicherheits- beiwerte und Grenzspannungen) 4 6.3.1 Allgemeiner Spannungsnac

5、hweis 4 6.3.2 Stabilittsnachweis 4 6.4 Standsicherheitsnachweis 6 7 Halte- und Abspannseile 6 4 Lastflle . 3 8 SeiltriebeundLasthaken 7 1 Anwendungsbereich Diese Norm ist fr Stahltragwerke gleisloser Fahrzeug- krane anzuwenden mit Spannungskollektiven gleich oder leichter als S1. Grenzspannungsverhl

6、tnis x 2 - 0,25 und Kerbfllen gleich oder besser als K3 nach DASt-Richtlinie O1 1, wenn die Spannungsspiele folgende Zahlen nicht berschreiten: FrStE460NG= 2. lo5 StE 690 Nc = 5. lo4 StE 885 NG = 2,5. lo4 Sie enthlt Abweichungen und Ergnzungen zu DIN 15 018 Teil 1, die in den besonderen Systemeigens

7、chaften. Anfor- derungen und der besonderen Betriebsweise dieser Krane begrndet sind. Fahrzeugkrane haben Auslegersysteme - Grundausleger auch mit fest oder wippbar daran angeschlossenem Spitzenausleger - welche schnell abgelassen werden knnen und deren Grundausleger um eine horizontale Achse betrie

8、bsmBig verstellbar ist. Dazu gehren nach DIN 15 O01 Teil 1 folgende Kranarten: - Raupenkrane - Mobilkrane - Autokrane - Anhngerkrane - Sattelkrane 2 Inhalt der Berechnung (Nach DIN 15018 Teil 1, Ausgabe November 1984, Ab- schnitt 3) 3 Lastannahmen Die auf das Tragwerk wirkenden Lasten werden eingete

9、ilt in Hauptlasten, Zusatzlasten und Sonderlasten. Hauptlasten sind: - Eigenlasten - Hublasten - Dynamische Kraftwirkungen aus Heben und Senken - Massenkrfte aus Antrieben - Fliehkrfte - Krfte aus Kranbetrieb oder Kranfahrern auf Strae oder im Gelnde Zusatzlasten sind: - Windlasten Sonderlasten sind

10、: - Prflasten Diese Lasten sind in Abschnitt 4 zu Lastfllen zusammen- gestellt. Fortsetzung Seite 2 bis 11 Norrnenausschu Maschinenbau (NAM) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH. Berlin 30 DIN 15 018 Teil 3 Nov 1984 Preisgr. 8 1 1 .4 Vertr.-Ni. 0

11、008 Seite 2 DIN 15018Teil3 3.1 Hauptlasten 3.1.1 Eigenlasten Eigenlasten sind die Gewichtskrfte aller im Betrieb stets vorhandenen festen und beweglichen Kranteile, der mecha- nischen, elektrischen und hydraulischen Anlagen im betriebsfhigen Zustand und der Seile mit Ausnahme der Eigenlasten nach Ab

12、schnitt 3.1.2. Die Gre der Gewichte und die Schwerpunktlage derTeile des Kranes sind durch Berechnung undloder Wgung mit einer zulssigen Abweichung von jeweils f 1,5% zu be- stimmen. 3.1.2 Hublasten Die Hublasten bestehen aus der Nutzlast und aus den Eigenlasten der Teile zur Aufnahme der Nutzlast (

13、z. B. Unterflasche, Lastaufnahme- und Anschlagmittel). 3.1.3 Dynamische Kraftwirkungen aus Heben und Senken Die dynamischen Kraftwirkungen beim Bewegen der Hub- lasten werden durch den Hublastbeiwert und die von diesem abhngige auf das Auslegersystem anzuwendende Querbeschleunigung E bercksichtigt.

14、3.1.3.1 Hublastbeiwert und Hubklassen (Siehe DIN 15018 Teil 1, Ausgabe November 1984, Ab- schnitt 4.1.4.2) Fahrzeugkrane sind wegen der groen Elastizitt des Tragwerkes und der durch die dieselmechanischen, diesel- hydraulischen oder elektrohydraulischen Antriebe beding- ten stetigen Beschleunigungen

15、 und Verzgerungen bei nderung der Hubbewegung in die Hubklassen H1 (Fahr- zeugkrane fr Montagebetrieb) oder H2 (Fahrzeugkrane fr Montage- und zeitweiligen Umschlagbetrieb) einzu- stufen. Werden durch Versuche andere Hublastbeiwerte fest- gestellt, drfen bzw. mssen sie der Berechnung zugrunde gelegt

16、werden. Auf Fahrzeugkrane, die auerhalb des Anwendungsbe- reiches dieser Norm im Umschlag-, Greifer- oder Magnet- betrieb arbeiten, ist DIN 15 018Teil 1 anzuwenden. 3.1.3.2 Querbeschleunigung E An den Auslegern sind quer zur jeweiligen Lngsachse in der Ebene des Auslegersystems Krafte anzusetzen, di

17、e aus den Eigenmassen der Ausleger entsprechend Ab- schnitt 3.1.1 mit einer Querbeschleunigung E=f3(p- 1) in m. s- zu berechnen sind. 3.1.3.3 Fallenlassen oder pltzliches Absetzen von Nutzlasten (Siehe DIN 15018, Teil 1, Ausgabe November 1984, Ab- schnitt 4.1.4.3) 3.1.4 Massenkrfte aus Antrieben Die

18、 beim Beschleunigen und Verzgern von Kranbewe- gungen - z. B. Fahren auf horizontaler (+ 0,5O/o), ebener und gerader Bahn, Drehen, Wippen - auf das Tragwerk wirkende Massenkrfte sind aus den grten im bestim- mungsgemen Betrieb auftretenden Krften des Antriebs zu ermitteln. Statt einer genaueren Schw

19、ingungsberechnung oder Ver- suchen drfen zur Bercksichtigung der dynamischen Wirkung die auf das Tragwerk wirkenden starrkrper- kinetischen Krfte, welche aus der Betrachtung der Schwerpunktbewegung des Systems unter der Einwirkung der Krfte des Antriebs, der Bewegungswiderstnde und der Massenkrfie f

20、olgen, mit dem Beiwert 1,5 vervielfacht werden. Hierbei sind nicht gefhrte Lasten als fest mit dem Kran verbunden anzunehmen; das Pendeln der Lasten ist nicht zu bercksichtigen. 3.1.5 Fliehkrafte Fliehkrfte bei Drehkranen sind nur aus der Eigenlast der Auslegerteile, gegebenenfalls der Gegengewichte

21、 und der Hublast ohne Beiwert nach Abschnitt 3.1.3 zu berechnen, wobei die Hublast an der Auslegerspitze anzunehmen ist. Sie brauchen nicht bercksichtigt zu werden, wenn durch ihren Einflu die zulssigen Spannungen oder Grenzwerte nicht mehr als 2% berschritten oder die erforderlichen Sicherheiten ni

22、cht mehr als 2% unterschritten werden. 3.1.6 Krfte aus Kranbetrieb oder Kranfahren auf Strafle oder im Gelnde Sofern beim Betrieb eines Kranes mit oder ohne Last grere Abweichungen der Drehebene gegenber der horizontalen Ebene als in Abschnitt 5.1 vorausgesetzt, un- ebene Bahn undloder Kurvenfahrt z

23、ugelassen werden, sind die sich hieraus ergebenden statischen und dynamischen Beanspruchungen zu bercksichtigen. 3.2 Zucatzlasten - Windlasten Windlasten mssen bei dem Wind ausgesetzten Kranen nach DIN 1055 Teil 4 angenommen werden. Bei Kran in Betrieb ist die Windlast mit einem Staudruckq= 125 N. m

24、-anzu- setzen. Wenn betrieblich sinnvoll oder erforderlich, konnen auch grere oder geringere Staudrcke in der Berech- nung bercksichtigt werden, jedoch nicht weniger als 50 N. m? Die Windlast auf die Nutzlast ist, falls Gre und Form der Nutzlast nicht festliegen, aus einer Windflche (einschlie- lich

25、 Luftwiderstandbeiwert c = 1,20) von 1,20 mit Nutz- last, mindestens jedoch aus einer Windflche von 2.00 m2 zu berechnen. Bei Kran auer Betrieb ist die Windlast rnit den in DIN 1055 Teil 4 angegebenen Staudrcken anzusetzen. Fr die einzelnen Windzustnde und fr die bergnge aus einem Windzustand in ein

26、en solchen rnit greren Staudrcken sind in der Betriebsanleitung die erforder- lichen Manahmen (zulssige Hublast und Ausladung, Stel- legen. Mit der Durchfhrung der Sicherungsmanahmen mu begonnen werden, bevor der Windzustand mit den gre- ren Staustcken q eintritt. In Abhngigkeit von dem hier- fur er

27、forderlichen Zeitaufwand t ist mit den Sicherungs- manahmen zu beginnen, wenn der Grenzstaudruck qo = q - 30 fi beobachtet wird. Es bedeuten: qo Grenzstaudruck in N . m- bei dem die Sicherungs- manahmen einzuleiten sind q Rechnerischer Staudruck N . m-2 des nchst- hheren Windzustandes oder der Staud

28、ruck nach DIN 1055Teil4 (Kran auer Betrieb) t Zeit in Minuten vom berschreiten des Grenzstau- druckes bis zum Abschlu der Cicherungsmanahmen. Das lokale Wetter, insbesondere der Windzustand (Stau- druck) ist in geeigneter Weise (Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsmesser, Wetteramt usw.) zu beoba

29、chten. lung der Kranteile, Sicherungsmanahmen usw.) festzu- - 3.3 Sonderlast - Prflasten Als Prflast ist die in DIN 15 O19 Teil 2 angegebene groe Prflast (Ps= 1,25 P + 0,l A) anzunehmen. DIN 15018Teil3 Seite3 3.1.3.3 4 Lastflle Die in Abschnitt 3 genannten Haupt-, Zusatz- und Sonder- lasten sind in

30、Tabelle 1 zu den Lastfllen H, HZ und HS zusammengefat. Alle Lasten einer Spalte des dick umrandeten Feldes inner- halb der Regellastflle bilden zusammen einen Lastfall H. Alle Lasten einer Spalte innerhalb der Regellastflle bilden zusammen einen Lastfall HZ und innerhalb der Sonderlast- flle einen L

31、astfall HS. Unter den Sonderlastfllen sind der Lastfall ,Groe Prflast“ und die Zustnde ,Auer Betrieb“ und ,Auf- und Abbau“ zusammengefat. Fallenlassen oder pltzliches Absetzen - 0,25 P von Nutzlasten 5 Berechnung (Siehe auch DIN 15 O18Teil 1) 5.1 Lage der Drehebene Sofern bei etwa mittiger Belastung

32、 der Drehverbindung die Drehebene gegenber der horizontalen Ebene nicht mehr als 0,5%(etwa * 0,3O) geneigt ist, darf in der Berechnung die Lage der Drehebene als horizontal angenommen werden. Kr - - - Dr - - - wp -z- Tabelle 1. Lastflle Kr - - Dr - - - - WP -z- Haupt- lasten Zusatz- lasten Sonder- L

33、asten Formel- zeichen i bsc h n it t 3.1.2 1 Hublasten I P, Po*) 3.1.3.1 1 Hublastbeiwert I i/, 3.1.3.2 I Querbeschleunigung I E I Kr 3.1.4 1 Kranfahren I Dr 1 Drehen I wp I Wippen 3.1.5 I Fliehkrfte Iz Wi3) W(4) Windlast Kran in Betrieb 3.2 I wa Windlast Kran auer Betrieb 3.3 Groe Prflast I pg 5.2

34、Bewegliche Lasten Bewegliche Lasten sind in den fr das untersuchte Bauteil betrieblich zugelassenen ungnstigsten Stellungen, Werten und Richtungen anzusetzen. Die Verformungen des Tragwerks - Auslegersystem, Ober- wagen, Unterwagen und Absttzungen - aus Eigenlast und der betrieblich zugelassenen Hub

35、last drfen bei der Fest- legung der ungnstigsten Stellung des Auslegersystems - z. B. der Ausladung - bercksichtigt werden. Unvermeid- bare Ungenauigkeiten beim Positionieren von Ausleger- systemteilen gegenber den betrieblich vorgeschriebenen mssen, sofern sie von erheblichem Einflu auf die Bauteil

36、- sicherheit sind, bei der Festlegung der Ungnstigsten Stel- lung des Auslegersystems - z. B. bei Kranen mit Gegen- ausleger und Zusatzgegengewicht - bercksichtigt werden. 5.3 Stahlsorten Die vorgesehenen Stahlsorten sind anzugeben. Die in Tabelle 2 angegebenen Stahlsorten St 37, St 52-3 nach DIN 17

37、 100, StE 460, StE 690 nach DASt-Richtlinie O1 1 und StE 885 knnen mit den dort angegebenen Kennwerten fr die Berechnung verwendet werden. Regellastflle H, HZ G G I *I * - - 0,25 *P - I- Sonderlastflle HS I Wirken Krfte nach Abschnitt 3.1.6 auf den arbeitenden oder fahrenden Kran, so sind die Lastan

38、nahmen, Last- flle und die Bewertung der zeitvernderlichen Beanspruchungen besonders zu begrnden. 2) Po sind die Eigenlasten zur Aufnahme der Nutzlast nach Abschnitt 3.1.2, wie sie in den einzelnen Lastfllen vor- handen oder erforderlich sind. 3) Die Windlasten bei Kran in Betrieb sind stets in der

39、betrieblich bzw. beim Auf- und Abbau zugelassenen Gre einzu- setzen; ihre Richtung ist ungnstig, d. h. bei gleichzeitig wirkenden Krften aus Antrieben auch orthogonal zu den Kranbewegungen nach Abschnitt 3.1.4 anzunehmen. 4) ist die aus dem kleinsten Staudruck q= 50 N . m-* errechneten Windlast bei

40、Kran in Betrieb. Seite4 DIN 15018Teil3 Tabelle 2. Kennwerte der Stahlsorten fr die Berechnung Kurzname nach St 37 6) DIN 17 100 St 52-3 DIN 17 100 StE 460 DASt-Richtlinie O1 1 Stahlsorte G mm N . mm12 Os N . rnm-2 bis max. siehe 6, 240 50 360 50 460 81 O00 I - I Streckgrenze I Schubmodul StE 690 StE

41、 885 7, DASt-Richtlinie O1 1 50 690 35 885 Elastizitts- modul E N . mW2 21 o O00 5, Fr grere Wanddicken sind die vom Hersteller angegebenen Streckgrenzen zu beachten. 6, RSt 37-2 und St 37-3 fr Wanddicken bis max. 100 mm 7, Vergleiche VdTV-Werkstoffblatt 41 7, Ausgabe Mai 1978 Fr andere Werkstoffe a

42、ls die in Tabelle 2 genannten gilt DIN 15 018 Teil 1, Ausgabe November 1984, Abschnitt 6.4. 5.4 Spannungsermittlung Die Spannungen sind je nach Art und Nachgiebigkeit des Tragwerkes nach geometrisch linearer oder geometrisch nichtlinearer Theorie (Spannungstheorie II Ordnung) fr die einzelnen Lastfl

43、le nach Tabelle 1 (siehe Abschnitt 4) sowie Abschnitt 5.2 und Abschnitt 6 mit den Querschnitts- werten nach DIN 15018 Teil 1, Ausgabe November 1984, Abschnitt 6.5, zu ermitteln. Bei Anwendung geometrisch nichtlinearer Theorie ist nach Abschnitt 6.3 vorzugehen. Bei quer zur Nahtrichtung auf Druck bea

44、nspruchten Kehl- nhten darf Kontakt zwischen den zu verbindenden Bau- teilen nicht bercksichtigt werden. 6 Nachweise 6.1 Allgemeine Angaben Die Allgemeinen Spannungsnachweise und die Stabilitts- nachweise druckbeanspruchter Bauteile nach den Ab- schnitten 6.2 oder 6.3 sind fr die tragenden Bauteile

45、und wesentlichen Verbindungen zu fhren. Die nach Kranart, Lastfall und Nachweis magebenden Gesamtspannungen drfen diejeweilszulssigen Spannun- gen nach Abschnitt 6.2 oder Grenzspannungen nach Ab- schnitt 6.3 nicht berschreiten; ebenso drfen geforderte Sicherheiten nicht unterschritten werden. 6.2 Na

46、chweise nach geometrisch linearer Theorie (Methode der zulssigen Spannungen) 6.2.1 Allgemeiner Spannungsnachweis Der Allgemeine Spannungsnachweis der Sicherheit gegen Erreichen der Fliegrenze ist getrennt fr die Lastflle H, HZ und HS mit den zulssigen Spannungen nach Tabelle 3 und Tabelle 4 zu fhren

47、. Fr die Lastflle HS sind die 1 ,lfachen Spannungen des Lastfalles HZ zulssig. 6.2.2 Ctabilitatsnachweis Der Stabilittsnachweis der Sicherheit gegen Knicken, Kippen, Beulen der Stegbleche und Beulen der Rechteck- platten, die Teile eines Druckstabes sind, ist nach DIN 41 14 Teil 1 und Teil 2 fr die

48、Lastflle H, HZ und HS zu fhren. Der Lastfall H entspricht dem Belastungsfall 1, der Lastfall HZ dem Belastungsfall 2 in DIN 4114 Teil 1 und Teil 2. Der Nachweis der Beulsicherheit von Blechen ist ebenfalls nach DIN 41 14 Teil 1 und Teil 2 zu fhren, wobei statt der dort angegebenen Sicherheitswerte v

49、B diejenigen nach DIN 15 018 Teil 1, Ausgabe November 1984, Tabelle 13, gelten. In den Nachweisen nach DIN 41 14 Teil 1 und Teil 2 sind fr ,zuI. o immer nur die Werte ,zuI. Ud“ derTabellen 3 und 4 einzusetzen. Die Knickzahlen w und Knickspannungen oK fr Bauteile aus StE 460 und StE 690 sind nach DASt-Richtlinie O1 1 anzuwenden. Knickzahlen o fr andere Querschnitte u