Введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2015 г. N 804-ст
Межгосударственный стандарт ГОСТ 33169-2014
"КРАНЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ"
Hoisting cranes. Metal structures. Proof of competence
Дата введения - 1 января 2016 г.
Введен впервые
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены"
Сведения о стандарте
1 Разработан Закрытым акционерным обществом "РАТТЕ" (ЗАО "РАТТЕ")
2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 декабря 2014 г. N 46)
За принятие проголосовали:
|
Краткое наименование страны
по МК (ИСО 3166) 004-97
|
Код страны
ПО МК (ИСО 3166) 004-97
|
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
|
|
Армения
|
AM
|
Минэкономики Республики Армения
|
|
Беларусь
|
BY
|
Госстандарт Республики Беларусь
|
|
Казахстан
|
KZ
|
Госстандарт Республики Казахстан
|
|
Киргизия
|
KG
|
Кыргызстандарт
|
|
Россия
|
RU
|
Росстандарт
|
|
Таджикистан
|
TJ
|
Таджикстандарт
|
|
Узбекистан
|
UZ
|
Узстандарт
|
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2015 г. N 804-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33169-2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2016 г.
5 Настоящий стандарт соответствует международному стандарту ISO 20332:2008 Cranes - Proof of competence of steel structures (Краны. Подтверждение несущей способности металлоконструкций.)
Степень соответствия - неэквивалентная (NEQ)
6 Введен впервые
Введение
Целью разработки стандарта является совершенствование и унификация методов подтверждения работоспособности и долговечности металлических конструкций кранов в зависимости от условий их эксплуатации. Стандарт базируется на принципах и методах ISO 20332:2008 Cranes - Proof of competence of steel structures (Краны. Подтверждение несущей способности металлоконструкций), а также отдельных положениях EN 13001-3-1:2012 Cranes - General Design - Part 3 - 1: Limit States and proof competence of steel structure (Безопасность грузоподъемного крана. Общие требования к проектированию. Часть 3-1. Предельное состояние и подтверждение соответствия стальных конструкций) и норм FEM 1.001 (10.1998) Rules forthe design of hoisting appliances (Правила проектирования подъемных устройств). При разработке проекта учтен опыт отечественного краностроения и действующие нормативные документы Российской Федерации.
Настоящий стандарт применяется совместно с ГОСТ 32579 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок (части 1 - 5).
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает общие условия, требования, методы и значения параметров, необходимые для подтверждения работоспособности металлических конструкций грузоподъемных кранов.
Настоящий стандарт распространяется на металлические конструкции грузоподъемных кранов всех типов и может быть использован при проектировании других подъемно-транспортных машин. Расчетные методы подтверждения работоспособности, представленные в данном стандарте, применимы для конструкций, температура которых в процессе эксплуатации не превышает 200°С. Специальные вопросы подтверждения работоспособности металлических конструкций кранов отдельных типов или эксплуатируемых в особых условиях в настоящем стандарте не рассматриваются.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.106-96 Единая система конструкторской документации. Текстовые документы
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 22356-77 Болты и гайки высокопрочные и шайбы. Общие технические условия
ГОСТ 25346-89 Основные нормы взаимозаменяемости. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений
ГОСТ 28870-90 Сталь. Методы испытания на растяжение толстолистового проката в направлении толщины
ГОСТ 32578-2013 Краны грузоподъемные. Металлические конструкции. Требования к материалам
ГОСТ 32579.1-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1. Общие положения
ГОСТ 32579.2-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 2. Краны стреловые самоходные
ГОСТ 32579.3-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 3. Краны башенные
ГОСТ 32579.4-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 4. Краны стреловые
ГОСТ 32579.5-2013 Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 5. Краны мостового типа
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 32579.1, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 работоспособность: Способность конструкции в пределах установленного ресурса воспринимать нагрузки, предусмотренные проектом, без нарушения прочности, упругой устойчивости и сопротивления усталости.
3.2 условие работоспособности: Условие, записанное в форме неравенства, устанавливающего соотношения между расчетными и предельными напряжениями или силами, выполнение которого с высокой вероятностью гарантирует обеспечение работоспособности конструкции по одному из критериев.
3.3 устойчивость (упругая устойчивость): Способность конструкции под действием нагрузок, предусмотренных проектом, сохранять первоначальную форму равновесного деформированного состояния и упруго восстанавливать ее после малых отклонений.
3.4 сопротивление усталости: Способность конструкции выдержать заданное количество циклов нагружения с определенными параметрами без возникновения усталостных трещин.
3.5 предельная сила: Максимальное значение силы, действующей на элемент конструкции, при котором обеспечено выполнение одного из условий работоспособности.
3.6 предельное напряжение: Максимальное значение напряжения в элементе конструкции, при котором обеспечено выполнение одного из условий работоспособности.
3.7 расчетная сила: Значение силы, действующей на элемент конструкции, вычисленное по определенной комбинации нагрузок в соответствии с правилами расчета по методу предельных состояний или допускаемых напряжений.
3.8 расчетное напряжение: Максимальное по абсолютной величине значение напряжения в элементе конструкции, вычисленное по определенной комбинации нагрузок в соответствии с правилами расчета по методу предельных состояний или допускаемых напряжений.
3.9 срезное соединение: Болтовое соединение, в котором эксплуатационные нагрузки действуют перпендикулярно оси болта и передаются между соединяемыми деталями за счет контакта стержня болта с поверхностью отверстия.
3.10 фрикционное соединение: Болтовое соединение, в котором эксплуатационные нагрузки действуют перпендикулярно оси болта и передаются между соединяемыми деталями за счет сил трения, создаваемых в результате предварительной (монтажной) затяжки болтов.
3.11 фланцевое соединение: Болтовое соединение, в котором эксплуатационные нагрузки передаются между соединяемыми деталями за счет растяжения болта.
4 Обозначения и сокращения
В настоящем стандарте применены обозначения и сокращения, приведенные в таблице 1.
Таблица 1 - Основные обозначения, используемые в настоящем стандарте
|
Обозначение (сокращение)
|
Описание обозначения (сокращения)
|
|
Индексы ПС и ДН
|
индексы, означающие, что данная величина вычисляется, соответственно, по методу предельных состояний или по методу допускаемых напряжений
|
|
Abs
|
площадь поперечного сечения стержня болта в плоскости сдвига
|
|
Ab
|
минимальная площадь сечения болта по резьбе
|
|
Ao
|
площадь сечения оси шарнирного соединения
|
|
As
|
площадь среза проушины
|
|
AБ
|
расчетная площадь сечения проушины
|
|
Ст
|
расчетное количество циклов работы крана за срок службы
|
|
cz
|
приведенная ширина зоны распределения местной нагрузки
|
|
d
|
размер пластины
|
|
do
|
диаметр отверстия под болт
|
|
db
|
диаметр стержня болта на участке без резьбы
|
|
FbsПБ
|
предельная сдвигающая сила на болт по условию прочности на срез, вычисленная по методу предельных состояний
|
|
FbsДН
|
предельная сдвигающая сила на болт по условию прочности на срез, вычисленная по методу допускаемых напряжений
|
|
FbpПБ
|
предельная сдвигающая нагрузка на болт по условию смятия поверхности, вычисленная по методу предельных состояний
|
|
FbpДН
|
предельная сдвигающая нагрузка на болт по условию смятия поверхности, вычисленная по методу допускаемых напряжений
|
|
FbhПБ
|
предельное значение силы трения, создаваемой болтом между соединяемыми поверхностями, вычисленное по методу предельных состояний
|
|
FbhДН
|
предельное значение силы трения, создаваемой болтом между соединяемыми поверхностями, вычисленное по методу допускаемых напряжений
|
|
FbtПС
|
предельное значение силы растяжения болта от внешней нагрузки, вычисленное по методу предельных состояний
|
|
FbtДН
|
предельное значение силы растяжения болта от внешней нагрузки, вычисленное по методу допускаемых напряжений
|
|
Jr
|
момент инерции сечения продольного ребра
|
|
Jrp
|
момент инерции сечения поперечного ребра
|
|
hw
|
расчетная высота шва
|
|
k
|
катет шва
|
|
kσ
|
коэффициент концентрации напряжений
|
|
knσ
|
коэффициент приведения предела выносливости к расчетному количеству циклов при расчете по нормальным напряжениям
|
|
knτ
|
коэффициент приведения предела выносливости к расчетному количеству циклов при расчете по касательным напряжениям
|
|
ks
|
коэффициент устойчивости пластины в условиях одноосного напряженного состояния
|
|
ksz
|
коэффициент устойчивости пластины в условиях местного поперечного нагружения
|
|
kτ
|
коэффициент устойчивости пластины при чистом сдвиге
|
|
lwi
|
длина i-го участка углового шва
|
|
L
|
расчетная длина стержня
|
|
Le
|
эффективная длина стержня
|
|
m
|
показатель наклона усталостной кривой
|
|
Ni
|
количество циклов до возникновения трещины при стационарном нагружении с размахом напряжений ∆σ
|
|
ns
|
число поверхностей среза в болтовом соединении
|
|
nf
|
коэффициент запаса прочности
|
|
Px, Py, Pz
|
силы, приложенные к расчетному узлу
|
|
My, My
|
изгибающие моменты, приложенные к расчетному узлу
|
|
PbПС
|
расчетная сдвигающая сила, приходящаяся на один болт, вычисленная по методу предельных состояний
|
|
PbДН
|
расчетная сдвигающая сила, приходящаяся на один болт, вычисленная по методу допускаемых напряжений
|
|
R
|
коэффициент асимметрии цикла
|
|
Rσ
|
расчетное сопротивление
|
|
Rσw
|
расчетное сопротивление для сварного соединения стыковым швом
|
|
Rτw
|
расчетное сопротивление для сварного соединения угловыми швами
|
|
S0
|
сила предварительной затяжки болта
|
|
t
|
толщина элемента конструкции
|
|
td
|
толщина диафрагмы
|
|
tf
|
толщина пояса балки
|
|
tw
|
толщина стенки балки
|
|
t∑
|
меньшая суммарная толщина листов в болтовом соединении, сдвигаемых в одном направлении
|
|
νyk и νzi
|
количество болтов в k-ом (отсчитываемом вдоль оси у) и i-ом (отсчитываемом вдоль оси z) ряду
|
|
U
|
количество болтов в соединении
|
|
yi и Zj
|
координаты расположения болтов
|
|
Yk и Zl
|
координаты расположения болта, наиболее удаленного от оси раскрытия фланцев
|
|
zi
|
количество циклов нагружения с размахом напряжений ∆σ;
|
|
ρ
|
радиус инерции сечения стержня
|
|
γm
|
коэффициент надежности по материалу
|
|
γc
|
коэффициент условий работы
|
|
γn
|
коэффициент ответственности, принимаемый по ГОСТ 32579.1 (таблица 10)
|
|
γf
|
коэффициент надежности, принимаемый по ГОСТ 32579.1 (таблица 4)
|
|
φ
|
коэффициент снижения допускаемых (предельных) напряжений при расчете на устойчивость
|
|
λ
|
гибкость стержня
|
|
λ̅
|
условная гибкость стержня
|
|
[λ]
|
допустимая гибкость стержня
|
|
μ
|
коэффициент, учитывающий условия закрепления стержня
|
|
μh
|
коэффициент трения
|
|
ζs
|
коэффициент влияния пластичности
|
|
ζs
|
коэффициент защемления, учитывающий условия закрепления пластины по кромкам
|
|
γ
|
параметр распределения нормальных напряжений по сечению пластины
|
|
γc
|
коэффициент условий работы, учитывающий дополнительные особенности, конкретизируемые при расчетах отдельных элементов конструкций
|
|
γi
|
параметр распределения нормальных напряжений по сечению панели пластины
|
|
φ
|
коэффициент снижения допускаемых (предельных) напряжений
|
|
[σ]
|
допускаемое напряжение
|
|
[σw]
|
допускаемое напряжение для сварного соединения
|
|
σT
|
нормативное значение предела текучести материала
|
|
σBW
|
нормативное значение временного сопротивления металла сварного шва
|
|
σTb
|
нормативное значение предела текучести материала болта
|
|
σвb
|
минимальное нормативное значение временного сопротивления материала болта
|
|
σc
|
критическое напряжение для пластины, загруженной только продольным нормальным напряжением
|
|
σci
|
критическое напряжения для i-ой панели пластины, загруженной только продольным нормальным напряжением
|
|
σzc
|
критическое напряжение для пластины, загруженной только поперечным нормальным напряжением σz
|
|
σce
|
критическое напряжение пластины из абсолютно упругого материала в условиях одноосного напряженного состояния
|
|
σcze
|
критическое напряжение пластины из абсолютно упругого материала в условиях местного поперечного нагружения
|
|
σx
|
нормальное продольное напряжение в элементе конструкции
|
|
σz
|
нормальное поперечное напряжение, например в зоне местного нагружения
|
|
σesПС
|
максимальное эквивалентное нормальное напряжение в элементе конструкции, вычисленное по методу предельных состояний
|
|
σesДН
|
максимальное эквивалентное нормальное напряжение в элементе конструкции, вычисленное по методу допускаемых напряжений
|
|
σeswПС
|
максимальное эквивалентное нормальное напряжение в сварном соединении, вычисленное по методу предельных состояний
|
|
σeswДН
|
максимальное эквивалентное нормальное напряжение в сварном соединении, вычисленное по методу допускаемых напряжений
|
|
∆σmax
|
расчетный размах нормальных напряжений
|
|
∆σR
|
расчетный предел выносливости по размаху нормальных напряжений, определенный на базе N0=2·106
|
|
∆σRn
|
нормативный предел выносливости по размаху нормальных напряжений, определенный на базе
N0=2·106
|
|
∆R
|
расчетный предел выносливости по размаху касательных напряжений, определенный на базе N0=2·106
|
|
∆τRn
|
нормативный предел выносливости по размаху касательных напряжений, определенный на базе N0=2·106
|
|
τxz
|
касательное напряжение
|
|
τc
|
критическое напряжение пластины при чистом сдвиге
|
|
τce
|
критическое напряжение пластины из абсолютно упругого материала при чистом сдвиге
|
|
[τw]
|
допускаемое касательное напряжение для сварного соединения
|
|
τeswПС
|
максимальное эквивалентное касательное напряжение в сварном соединении, вычисленное по методу предельных состояний
|
|
τeswДН
|
максимальное эквивалентное касательное напряжение в сварном соединении, вычисленное по методу допускаемых напряжений
|
|
∆τmax
|
расчетный размах касательных напряжений
|
|
∆τR
|
расчетный предел выносливости по размаху касательных напряжений на базе NR=2·106
|
5 Общие положения
5.1 Общие принципы
5.1.1 Подтверждение работоспособности выполняется для узлов, элементов и деталей, отказ которых может нарушить функционирование крана или создать опасность для людей или окружающей среды. Подтверждение работоспособности конструкции включает:
а) расчетное подтверждение работоспособности с использованием методов, представленных в настоящем стандарте;
б) выполнение следующих конструктивных требований:
- пригодность выбранных сталей для металлической конструкции, болтовых и шарнирных соединений, эксплуатируемых в условиях отрицательных температур, подтверждена согласно требованиям ГОСТ 32578;
- поверхности элементов металлической конструкции, болтовых и шарнирных соединений защищены от коррозионного повреждения с учетом уровня агрессивности среды;
- соответствие качества изготовления конструкции установленным требованиям подтверждено результатами контроля;
- если температура конструкции в процессе эксплуатации превышает 100°С, то в расчетах должно быть учтено изменение механических характеристик стали и, при необходимости, влияние местных тепловых воздействий на напряженно-деформированное состояние элементов конструкции.
Примечание - При использовании положений данного стандарта для подтверждения работоспособности конструкции, бывшей в эксплуатации и отремонтированной с применением сварки, в расчетах должны быть учтены влияние изменения механических свойств металла и, при необходимости, наличие дефектов или повреждений.
5.1.2 В общем случае для элементов конструкции и соединений должны быть выполнены:
- подтверждение прочности в соответствии с разделом 6;
- подтверждение упругой устойчивости в соответствии с разделом 7;
- подтверждение сопротивления усталости в соответствии с разделом 8.
Для каждого элемента конструкции выполняются только те расчеты, которые необходимы для подтверждения его работоспособности с учетом условий эксплуатации конструкции и условий нагружения данного элемента.
Представленные в настоящем стандарте методики базируются на следующих положениях:
- расчетные напряжения в элементах конструкции вычисляются от действия внешних нагрузок по проектным размерам в предположении абсолютно упругой работы материала, без учета концентрации напряжений, допусков на изготовление, остаточных напряжений и сварочных деформаций;
- расчетные напряжения в стержневых и балочных элементах конструкции вычисляются как номинальные, то есть с использованием технической теории изгиба стержней;
- при расчете узлов, подвергаемых местному нагружению (в области локального приложения нагрузки), учитываются максимальные местные напряжения;
- в случаях, когда перемещения (прогибы) конструкций приводят к существенному (более 10%) увеличению изгибающих моментов (как, например, в сжато-изогнутых элементах) вычисление внутренних усилий в элементах конструкций следует вести по деформированной схеме (7.3).
5.1.3 Для подтверждения работоспособности конструкций, кроме методов, представленных в данном стандарте, могут быть использованы иные методы, адекватность которых должна быть подтверждена опытом применения, испытаниями или сопоставлением с известными нормативными подходами. Применение альтернативных методов должно обеспечивать надежность конструкции в условиях эксплуатации, соответствующих техническим требованиям заказчика.
5.1.4 Для анализа напряженно-деформированного состояния конструкции допускается применять метод конечных элементов.
5.2 Методы подтверждения работоспособности
5.2.1 Подтверждение работоспособности конструкции может быть выполнено путем расчета по методу предельных состояний или по методу допускаемых напряжений, которые представлены в ГОСТ 32579.1. Подтверждение сопротивления усталости в настоящем стандарте представлено только по методу допускаемых напряжений. Остальные условия работоспособности приведены для обоих методов расчета.
5.2.2 Для каждого вида расчетов указаны рекомендуемые значения коэффициентов надежности, путем непосредственного задания или ссылкой на соответствующий пункт стандарта или нормативный документ. В обоснованных случаях в расчете могут использоваться значения коэффициентов запаса или надежности, отличные от приведенных в настоящем стандарте.
5.2.3 Работоспособность конструкций или их элементов в дополнение к расчетам может быть подтверждена экспериментальными методами. Значения нагрузок при испытаниях должны соответствовать расчетным нагрузкам и комбинациям нагрузок по ГОСТ 32579 для исследуемых предельных состояний. Для подтверждения работоспособности конструкций допускается применять метод конечных элементов при условии, что постановка задачи и методы анализа соответствуют положениям настоящего стандарта.
5.3 Содержание документации по подтверждению работоспособности конструкции
Материалы, подтверждающие работоспособность конструкции, должны быть представлены в документах "Пояснительная записка" и "Расчеты", выполняемых в соответствии с ГОСТ 2.106. Они должны содержать:
- исходные данные, включая группы классификации крана и механизмов, тип системы управления приводами, параметры климатических воздействий и пр.;
- расчетные допущения и используемые модели;
- геометрические характеристики рассчитываемых элементов;
- расчетные нагрузки и комбинации нагрузок, использованные для каждого вида расчетов;
- механические свойства выбранных материалов, болтов и сварных соединений, классы качества сварки;
- значения коэффициентов надежности или запаса прочности, предельных напряжений и/или сил, использованных в условиях работоспособности;
- результаты вычисления расчетных напряжений и/или сил;
- результаты проверки выполнения условий работоспособности элементов конструкции и соединений.
6 Подтверждение прочности
— Все документы — ГОСТы — ГОСТ 33169-2014 КРАНЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов