Din 22261-2

Oktober 1997

DEUTSCHE NORM

DIN

Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen

22261-2

Teil 2: Berechnungsgrundlagen ICS 73.100.30 Deskriptoren: Braunkohle, Bergbaugerät, Tagebau, Bergbau, Berechnungsgrundlage Excavators, spreaders and auxiliary equipment in opencast lignite mines Part 2: Calculation principles

Inhalt Sei

Seite

. 3

Vorwort . 1

Anwendungsbereich

3

2

Normative Verweisungen

3

3 Bauwerkslasten 3.1 Ständige Last 3.2 Fördergut 3.2.1 Fördergut im Graborgan 3.2.2 Fördergut auf den Bändern 3.2.2.1 Streckenlast aus Fördergut nach dem Förderquerschnitt des Bandes 3.2.2.2 Streckenlast bei Überwachung des Fördergutes durch eine Waage 3.2.3 Außergewöhnliches Fördergut auf den Bändern . . . 3.2.4 Verkrustung 3.2.4.1 Verkrustung am Graborgan Va 3.2.4.2 Verkrustung unter den Bändern Kn 3.2.4.3 Verkrustung von Schurren У . . 3.2.5 Schurrenverstopfung 3.2.6 Kräfte aus Aufprall an Übergabestellen von Förderbändern 3.3 Windlasten 3.3.1 Grundlagen und aerodynamische Beiwerte . . . . 3.3.2 Windstaudruck 3.3.3 Windrichtungen 3.3.4 Böenwind 3.4 Sonstige Verkehrslasten 3.4.1 Lasten auf Treppen, Podesten und Laufstegen . . 3.4.2 Lasten aus Schnee und Vereisung 3.5 Temperaturwirkungen 3.6 Besondere Stützzustände

4 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6

4 Lasten infolge Lageänderungen 4.1 Neigungslasten 4.2 Lasten bei Änderungen des Gurtverlaufes 4.2.1 Aufgabetische 4.2.2 Bandschleifenwagen (BSW) auf Raupen 4.2.3 Bandschleifenwagen auf Schienen 4.2.4 Teleskopierbare Brücken

7 7 8 8 10 10 10

5 Lasten aus Antrieben 5.1 Antriebe für Graborgane 5.1.1 Schaufelradantrieb 5.1.2 Eimerkettenantrieb 5.2 Schwenkwerksantrieb

10 10 10 11 11

, 1 5.2.1 Schaufelradbagger 5.2.2 Eimerkettenbagger 1 5.3 Fahrwerksantrieb 1 5.3.1 Antriebe für Raupenfahrwerke, Quergleiten . . . . 1 5.3.2 Schienenfahrwerke 12 5.4 Bandantriebe 13 5.5 Hubantrieb 13 6 Sonstige Lasten 6.1 Lasten beim Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen durch Auflegen und Überlasten 6.2 Dynamische Effekte 6.2.1 Schaufelradbagger 6.2.2 Eimerkettenbagger 6.2.3 Absetzer 6.2.4 Verbindungsbrücken 6.2.5 Aufnahmegeräte 6.2.6 Führerhäuser 6.3 Lasten aus Erdbeben 6.4 Massenkräfte aus planmäßigen Bewegungsvorgängen 6.5 Pufferstoß 6.6 Ungleiche Seilkräfte 6.7 Bewegungswiderstände infolge Reibung 7

13 13 14 15 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16

Grundsätzliche Anforderungen an die Berechnung 17

8 Werkstoffe und Werkstoffprüfungen 8.1 Werkstoffe für Bauteile 8.2 Werkstoffe für Verbindungsmittel 8.3 Verwendung sonstiger Werkstoffe 8.4 Temperatureinfluß 8.5 Werkstoffprüfungen

17 17 17 18 18 18

9

18

Lastfälle und Lastkombinationen

10 Erforderliche Nachweise 10.1 Lastfälle, Teilsicherheiten und Überschreitung der zulässigen Werte 10.2 Allgemeiner Spannungsnachweis 10.3 Stabilitätsnachweis 10.4 Lagesicherheitsnachweis 10.4.1 Sicherheit gegen Umkippen und unzulässiges Abheben 10.4.2 Abtriebssicherheit 10.4.2.1 Abtriebssicherheit für Geräte mit Schienenfahrwerken 10.4.2.1.1 Abtriebssicherheit für den Zustand "Betrieb"

22 22 23 23 23 23 23 23 23

Fortsetzung Seite 2 bis 96

Normenausschuß Bergbau (FABERG) im DIN Deutsches Institut für Normung e.V. Normenausschuß Maschinenbau (NAM) im DIN

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Vertr.-Nr. 0031

Seite 2 DIN 22261-2 : 1997-10 Seite

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10.4.2.1.2

Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" 10.4.2.2 Abtriebssicherheit für schwenkbare Oberbauten 10.4.2.2.1 Abtriebssicherheit für den Zustand "Betrieb" 10.4.2.2.2 Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" 10.5 Betriebsfestigkeitsnachweis 11 Bemessungsannahmen 11.1 Bauteile 11.2 Schraub-und Nietverbindungen 11.2.1 Allgemeine Hinweise 11.2.2 Besondere Festlegungen für hochfeste Schrauben 11.2.2.1 Vorgaben für die Ausführung 11.2.2.2 Kraftvorabzug bei GV-und GVP-Verbindungen 11.2.2.3 Bauteildicken bei GV-und GVP-Verbindungen 11.2.2.4 GVP-Verbindungen bei Vorzeichenwechsel der Schnittgrößen 11.2.2.5 Betriebsfestigkeitsnachweis bei GV- und GVP-Verbindungen 11.2.2.6 Hochfeste Schrauben unter axialer Zugbeanspruchung 11.2.2.7 Hochfeste Schrauben bei gleichzeitiger Zug- und Scherbeanspruchung 11.3 Schweißnähte 12 Besondere Bemessungsregeln 12.1 Fach werke 12.1.1 Zwängungsmomente infolge Knotenbiegesteifigkeit 12.1.2 Biegung aus Eigengewicht bei Zugstäben . . . . 12.1.3 Planmäßige Außermittigkeiten 12.1.4 Schlankheitsgrade 12.1.5 Zusammenwirken im Tragwerk 12.1.6 Knotenbleche 12.2 Gelenkverbindungen 12.2.1 Augenstabverbindungen zur Zugkraftübertragung 12.2.1.1 Augenbleche 12.2.1.2 Bolzen 12.3 Anschlüsse und Stöße 12.4 Mehrachsige Spannungszustände 12.4.1 Räumliche Spannungszustände 12.4.2 Ebene Spannungszustände 12.4.2.1 Allgemeiner Spannungsnachweis 12.4.2.2 Betriebsfestigkeitsnachweis 12.5 Krane und Kranbahnen 12.5.1 Betriebsfall des Kranes 12.5.2 Betriebsfall des Gerätes 12.6 Seilsicherheiten 12.7 Sonstige tragende Teile (tragende Maschinenbauteile) Zulässige Spannungsdifferenzen beim Betriebsfestigkeitsnachweis 13.1 Kerbwirkung 13.2 Bewertungsgruppen 13.3 Berücksichtigung von konstruktiv gegebenen Exzentrizitäten in Anschlüssen und Stößen . . . . 13.3.1 Einschnittige Niet-und Schraubenverbindungen 13.3.2 Exzentrizitäten bei geschweißten Stumpfstößen 13.3.3 Exzentrizitäten bei einseitig geschweißten Stößen 13.4 Rohrknoten

23 23 23 23 25 25 25 25 25 26 26 26 26

Beanspruchbarkeiten der Bauteile und Verbindungsmittel

Anhang A (informativ)

Literaturhinweise

Anhang В (normativ) Zusätzliche Angaben zu dynamischen Effekten

Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle Tabelle

26 26

Tabelle

26 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28 28 28 29 29 30 30 30 30 30 30 30 30 31 31

31 32 32 32 32 32 33 33

33 58

59

Kräfte aus Aufprall an Übergabestellen . . . Lasten beim Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen

Tabelle Tabelle Tabelle

Faktoren У für die Ersatzlasten zur Erfassung der dynamischen Effekte bezogen auf die ständigen Lasten 4.1 Reibungszahlen für Gleitwiderstände . . . 4.2 Reibungszahlen für Rollwiderstände in Wälzlagern 4.3 Fahrwiderstände in % der Auflast 5 Anwendung der Reibungszahlen für Gleit- und Rollwiderstände sowie der Fahrwiderstände 6 Zusammenstellung der Lasten und deren Kurzzeichen 7 Lastfälle und zugehörige Lastkombinationen der am Gerät angreifenden äußeren für das ganze Gerät maßgebenden Lasten 8 Lastfälle und zugehörige Lastkombinationen bei Beanspruchungen aus Fahrbewegungen, bei Veränderung der Gleislage sowie bei besonderen Stützungen im Fahrwerk . . . . 9 Lastfälle und Lastkombinationen für Lasten mit örtlich begrenztem Einfluß 10 Bedingungen für den Betriebsfestigkeitsnachweis 11 Randabstände und Lochabstände bei genieteten und geschraubten Verbindungen

6 13

Tabelle 3

Tabelle

13

14

Tabellen Tabelle 1 Tabelle 2

Tabelle 12 Tabelle 13

Beanspruchbarkeiten für Bauteile Grenzabscherkräfte V a R d je Schraube bzw. Niet und je Scherfläche senkrecht zur Schrauben- bzw. Nietachse und

14 16 16 16 17 19

20

21 22 24 29 33

G r e n z a b s c h e r s p a n n u n g e n T A R Ü für

Tabelle 14

Tabelle 15 Tabelle 16 Tabelle 17

Schrauben und Niete in SLP- sowie hochfeste Schrauben in GVP-Verbindungen Grenzgleitkräfte V g R d je Schraube und Reibfläche senkrecht zur Schraubenachse, Grenzzugkräfte /VRd, sowie erforderliche Vorspannkräfte für hochfeste Schrauben in GV-Verbindungen Grenzspannungen cr w R d für den allgemeinen Spannungsnachweis von Schweißnähten . Bewertungsmerkmale für Bauteiloberflächen Zulässige Spannungsdifferenzen zul Дсг und zul Дт in kN/cm 2 für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Bauteilen aus St37 und St52 sowie für die zugehörigen Niet- und Schraubenverbindungen

Tabelle 18 Zulässige Spannungsdifferenzen zul ACT und zul Д т in kN/cm2 für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Bauteilen von Schweißverbindungen im Bereich durchlaufender Nähte Tabelle 19 Zulässige Spannungsdifferenzen zul ACT und zul Д т in kN/cm2 für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Bauteilen und Schweißverbindungen im Bereich von Querschnittsübergängen, endenden angeschweißten Teilen und unterbrochenen Schweißnähten Tabelle 20 Zulässige Oberspannungen in kN/cm 2 innerhalb des Einflußbereiches von Schweißnähten Tabelle 21 Zulässige Oberspannungen in kN/cm 2 außerhalb des Einflußbereiches von Schweißnähten

33

34 34 35

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44

54

56

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Vorwort Diese Norm wurde vom Arbeitsausschuß "Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen" des Normenausschusses Bergbau (FABERG) erarbeitet. DIN 22261 "Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen" besteht aus: -

1

Teil 1: Teil 2: Teil 3: Teil 4: Teil 5: Teil 6:

Bau, Inbetriebnahme und Prüfungen Berechnungsgrundlagen Schweißverbindungen - Stoßarten, Bewertungsgruppen, Prüfanweisungen Mechanische Bremsen für Hubwinden Mechanische Bremsen und Überlastsicherungen für Schwenkwerke Prüfung von Seilen und Seilendbefestigungen

Anwendungsbereich

Die Festlegungen in dieser Norm sind die Berechnungsgrundlagen für den Bau und die Inbetriebnahme von Baggern (außer Schwimmbaggern), Absetzern und Zusatzgeräten in Braunkohlentagebauen. Ein Nachweis mit den Lastannahmen und Regelungen dieser Norm ist für alle tragenden Bauteile der Stahlkonstruktion von Großgeräten nach DIN 22261-1 zu erbringen; für die übrigen Stahlbauteile ist DIN 18800 maßgebend. ANMERKUNG: Bauteile, für deren Bemessung der Lastfall HZ mit den Lasten nach 3.4 maßgebend ist, zählen nicht zu den tragenden Bauteilen. Ist bei Anwendung dieser Norm zwischenzeitlich eine Neuausgabe einer aufgeführten Vorschrift erschienen oder ist eine Vorschrift zwischenzeitlich zurückgezogen worden, so ist zwischen Auftraggeber, Hersteller und Sachverständigen abzustimmen, ob die in dieser Norm aufgeführte Vorschrift oder ein Ersatz maßgebend sein soll. Die vorliegende Norm ist für den Bau und die Inbetriebnahme von Großgeräten nach DIN 22261-1 zur Anwendung zu bringen. Sie kann für den Bau und die Inbetriebnahme von anderen Baggern, Absetzern und Zusatzgeräten mit einer Dienstmasse über 2001 sowie für vergleichbare Geräte und Anlagen zum Anhalt genommen werden. Diese Norm ist auch anzuwenden bei Änderungen von Geräten oder Geräteteilen, wenn diese Änderungen die Standsicherheit oder die Beanspruchung der tragenden Konstruktion des Gerätes oder eines seiner Teile beeinflussen. Bei Nachbauten und Änderungen kann auf vorhandene statische Berechnungen und Unterlagen Bezug genommen werden, wenn damit die in vorliegender Norm geforderten Sicherheiten hinreichend nachgewiesen werden.

2

Normative Verweisungen

Diese Norm enthält durch datierte und undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungen oder Überarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Norm, falls sie durch Änderung oder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation. DIN 1055-4 Lastannahmen für Bauten - Teil 4: Verkehrslasten, Windlasten bei nicht schwingungsanfälligen Bauwerken DIN 3051-4 Drahtseile aus Stahldrähten - Teil 4: Grundlagen - Technische Lieferbedingungen DIN 4132 Kranbahnen - Stahltragwerke - Grundsätze für Berechnung, bauliche Durchbildung und Ausführung DIN 4149-1 Bauten in deutschen Erdbebengebieten - Teil 1: Last-

annahmen, Bemessung und Ausführung üblicher Hochbauten DIN 4768 Ermittlung der Rauheitskenngrößen Ra, Rz, Rmdx mit elektrischen Tastschnittgeräten - Begriffe, Meßbedingungen DIN 7155-1 ISO-Passungen für Einheitswelle - Teil 1: Toleranzfelder, Abmaße in ц т DIN 7999 Sechskant-Paßschrauben, hochfest, mit großen Schlüsselweiten für Stahlkonstruktionen DIN 15018-1 Krane - Teil 1: Grundsätze für Stahltragwerke - Berechnung DIN 15018-2 Krane - Teil 2: Stahltragwerke - Grundsätze für die bauliche Durchbildung und Ausführung DIN 17111 Kohlenstoffarme, unlegierte Stähle für Schrauben, Muttern und Niete - Technische Lieferbedingungen DIN 18800-1 Stahlbauten - Teil 1: Bemessung und Konstruktion DIN 18800-2 Stahlbauten - Stabilitätsfälle - Teil 2: Knicken von Stäben und Stabwerken DIN 18800-3 Stahlbauten - Stabili.tätsfälle - Teil 3: Plattenbeulen DIN 18800-4 Stahlbauten - Stabilitätsfälle - Teil 4: Schalenbeulen DIN 18800-7 Stahlbauten - Teil 7: Herstellen, Eignungsnachweise zum Schweißen DIN 18808 Stahlbauten - Tragwerke aus Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung DIN 21254-1 Förderseile - Teil 1: Litzenseile und Flachseile - Technische Lieferbedingungen DIN 22101 Stetigförderer - Gurtförderer für Schüttgüter - Grundlagen für die Berechnung und Auslegung DIN 22261-1 Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen-Teil 1: Bau, Inbetriebnahme und Prüfungen DIN 22261-3 Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen - Teil 3: Schweißverbindungen - Stoßarten, Bewertungsgruppen, Prüfanweisungen DIN 22261-5 Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen - T e i l 5: Mechanische Bremsen und Überlastsicherungen für Schwenkwerke

Seite 4 DIN 22261-2 : 1997-10 DIN EN 10025 Warmgewalzte Erzeugnisse aus unlegierten Baustählen Technische Lieferbedingungen (enthält Änderung A1 :1993); Deutsche Fassung EN 10025 : 1990 DIN EN 10164 Stahlerzeugnisse mit verbesserten Verformungseigenschaften senkrecht zur Erzeugnisoberfläche - Technische Lieferbedingungen; Deutsche Fassung EN 10164 : 1993 DIN EN 10204 Metallische Erzeugnisse - Arten von Prüfbescheinigungen (enthält Änderung A1 : 1995); Deutsche Fassung EN 10204 : 1991 + A1 : 1995 DIN EN ISO 9013 Schweißen und verwandte Verfahren - Güteeinteilung und Maßtoleranzen für autogene Brennschnittflächen (ISO 9013 : 1992); Deutsche Fassung EN ISO 9013 : 1995 DIN V ENV 1993-1-1 Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln, Bemessungsregeln für den Hochbau; Deutsche Fassung ENV 1993-1-1 : 1992 DASt 009 Empfehlungen zur Wahl der Stahlgütegruppen für geschweißte Stahlbauten*) DASt 010 Anwendung hochfester Schrauben im Stahlbau*) DASt 014 Empfehlungen zum Vermeiden von Terrassenbrüchen in geschweißten Konstruktionen aus Baustahl*) DS 804 Vorschrift für Eisenbahnbrücken und sonstige Ingenieurbauwerke**)

Geräteförderweges maßgebend. Die Streckenlast/„ infolge Fördergut auf dem Band n beträgt: (1) In Gleichung (1) bedeuten: /n Strecken last in kN/m A 0 Förderquerschnitt des Bandes mit der kleinsten Förderkapazität in m 2 y, Fördergutwichte im aufgelockerten Zustand in kN/m 3 Fördergutdichte p, • Fallbeschleunigung g in kN/m3 Fördergutwichte im gewachsenen Zustand •yf / Auflockerungsfaktor f in kN/m 3 Dynamischer Beiwert = 1,1 für den Transport des Fördergutes über die Förderanlage v 0 Bandgeschwindigkeit des Bandes mit der kleinsten Förderkapazität in m/s vn Bandgeschwindigkeit des Bandes n in m/s Der Förderquerschnitt A eines Bandes ist gleich der Summe der Teilquerschnitte Al und A „ nach Bild 1:

.ö•

Bild 1: Bandquerschnitt

3

Bauwerkslasten

Bauwerkslasten sind Lasten infolge Schwerkraft, Aufprall, Wind, Temperaturänderungen.

3.1

Ständige Last

Die ständige Last E umfaßt die Eigenlasten des betriebsbereiten Gerätes und aller nicht nur vorübergehend auf dem Gerät befindlichen Teile. Das für den Ballast verwendete Material ist mit seiner Wichte anzugeben. Die der Berechnung zugrunde gelegten Annahmen für die ständigen Lasten sind mit den endgültigen Werten zu vergleichen, die der Masseermittlung im Übergabezustand des Gerätes entsprechen, siehe hierzu 10.1.

3.2

Fördergut

Fördergut F ist nur dann anzusetzen, wenn es ungünstig wirkt, gegebenenfalls nur bereichsweise. 3.2.1 Fördergut im Graborgan Die Belastung aus Fördergut im Schaufelrad F0 ist in der Umfangskraft enthalten (siehe 5.1). Die unterschiedlichen Hebelarme von Umfangskraft und Fördergut im Schaufelrad, bezogen auf die Schaufelradachse, werden vernachlässigt. Für die Belastung aus Fördergut bei Eimerketten ist anzunehmen: 1/3 aller im Schnitt stehenden Eimer zu 33,3 %, 1/3 aller im Schnitt stehenden Eimer zu 66,7 %, die übrigen Eimer bis zum Turas zu 100 % mit Fördergut gefüllt, Fördergutwichte y, nach 3.2.2.1. 3.2.2 Fördergut auf den Bändern 3.2.2.1 Streckenlast aus Fördergut nach dem Förderquerschnitt des Bandes Für die Ermittlung der Streckenlast/„ aus Fördergut Fn ist das Band mit der kleinsten Förderkapazität min A • v = A 0 • v 0 des

A = A, + А п

(2)

Die Fläche A, ist der Wasserquerschnitt über der belegten Gurtbreite b nach Gleichung (3) ' = 0,9 В - 0,05 in m

(3)

Die Fläche A „ ist ein Schüttquerschnitt als Kreisabschnitt nach Gleichung (4) 2тт • g?°

A„ =

2

-sin 2g?j

8 sin cp V 180° mit

(4)

= Sehnenlänge = Breite des Teilquerschnitts A,

g3 Endtangentenwinkel = dynamischer Schüttwinkel des Fördergutes ANMERKUNG: Für Fördergeräte im deutschen Braunkohlentagebau dürfen angenommen werden: Rheinisches Revier

Lausitzer und Mitteldeutsches Revier

cp = 20°

cp = 20°

Abraum: y, = 18 kN/m 3

y, = 17 kN/m 3

Kohle: •y, = 7,5 kN/m3

y, = 8,5 kN/m 3

Zu beziehen durch: Stahlbau-Verlagsgesellschaft mbH, Ebertplatz 1, 50668 Köln Zu beziehen durch: Drucksachenzentrale der Bundesbahndirektion Karlsruhe, Stuttgarter Str. 61a,76137 Karlsruhe

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^

^

i

maxA|[

—

B-

b) maximaler Förderquerschnitt mit Leitblechen

a) maximaler Förderquerschnitt ohne Leitbleche

Bild 2: Maximaler Förderquerschnitt Die Fördergutlast Fn auf dem Band n wird aus der zugehörigen Streckenlast fn und der nutzbaren Förderlänge ln des Bandes n nach Gleichung (5) bestimmt. F

n = / n

• la

(5)

3.2.2.2

Streckenlast bei Überwachung des Fördergutes durch eine Waage Wird das ankommende Fördergut durch eine automatische Waage überwacht und begrenzt, kann der Wert für A 0 • y, • v 0 in der Gleichung (1) durch das Produkt aus dem eingestellten Grenzwert / w der Waage und der Bandgeschwindigkeit v w über der Waage ersetzt werden.

fn

- fvi'

^F

(6)

3.2.5 Schurrenverstopfung Schurren Verstopfung VV = Vs • yl Das Fassungsvermögen der Schurre Vs ergibt sich aus dem Volumen von Übergabe- und Übernahmeschurre und von Überschüttungspyramiden unter einem Böschungswinkel von 30°. Für die Fördergutwichte -y, gilt 3.2.2.1. 3.2.6

Kräfte aus Aufprall an Übergabestellen von Förderbändern An Übergabestellen von Förderbändern treten infolge des Aufpralls von Fördergut die Lasten C h bzw. CC h und C v bzw. CC V auf. Sie sind nach Tabelle 1 zu bestimmen.

3.3 3.3.1

3.2.3

Außergewöhnliches Fördergut auf den Bändern

Die Streckenlast jfn aus außergewöhnlichem Fördergut FFn auf einem Band n beträgt: ffa = max A n • y,

(7)

Der maximale Förderquerschnitt max A ist gleich der Summe der Teilquerschnitte max A, und m a x A n nach Bild 2: max A = max Al + max А п

(8)

max A, ist der Wasserquerschnitt über der Bandbreite В (Bild 2, Fall a) bzw. bei Vorhandensein von Leitblechen der Wasserquerschnitt bei randvoller Füllung bis Oberkante Leitbleche (Bild 2, Fall b). max A „ ist der jeweils zugehörige Schüttquerschnitt nach Gleichung (4) mit der Sehnenlänge s B bzw. s L nach Bild 2.

Windlasten Grundlagen und aerodynamische Beiwerte

Bezeichnungen, Berechnungsgleichungen, das Vorgehen in hier nicht geregelten Fällen und die Größe der aerodynamischen Beiwerte c f und cp richten sich nach DIN 1055-4. Abweichend hiervon darf zur Vereinfachung der Windlastermittlung für Geräteteile (z.B. Abwurfausleger, Ballastausleger) die gesamte auf das Geräteteil entfallende Windlast nach Gleichung (9) ermittelt werden: W =

Verkrustung

Für die Ermittlung der Belastung infolge Verkrustung V ist mit einer Fördergutwichte yl nach 3.2.2.1 zu rechnen. 3.2.4.1

Verkrustung am Graborgan V0

Die Verkrustung ist von den Bodenarten abhängig. Für Schaufelräder ist mindestens mit einer 5 cm dicken Bodenschicht einseitig auf dem als volle Scheibe bis zum Schneidkreis gedachten Schaufelrad zu rechnen. Für Löß und vergleichbare Bodenarten ist die Schichtdicke mit 10 cm anzusetzen. Für Eimerleitern ist die Verkrustung entsprechend einer Füllung von 15 %, bei bindigen Böden 30 %, des Nenninhaltes der Eimer eines Kettentrums anzusetzen. 3.2.4.2

Verkrustung unter den Bändern Vn

Ohne besonderen Nachweis ist die Verkrustung zu 10 % der Fördergutlast des Bandes n nach 3.2.2 anzusetzen. 3.2.4.3

Verkrustung von Schurren V

Wenn keine Schurrenverstopfung VV im Lastfall HZS nachgewiesen wird, ist eine Lastannahme über die Verkrustung der Schurre zu treffen.

(9)

A u ist die Umrißfläche des Geräteteiles rechtwinklig zur Windrichtung; Cf ist der aerodynamische Kraftbeiwert, er beträgt:

Die außergewöhnliche Fördergutlast FFn auf dem Band n ergibt sich aus Gleichung (5) mitj(f n anstelle von/„. 3.2.4

crAu q

1,2

für — < 0 , 7 5

= 1,6 — A„

für — > 0 , 7 5

A..

A„

(10) (11)

Hierbei ist A die Windschattenfläche des Geräteteiles einschließlich der Einbauten, q ist der Windstaudruck nach 3.3.2. Die so ermittelte Windlast Wund WW der einzelnen Geräteteile ist gleichmäßig über die zugehörige Fläche A u zu verteilen. 3.3.2 Windstaudruck Der Windstaudruck q ergibt sich aus der Windgeschwindigkeit у in m/s: 1

=

V2 . kN in —2 1 600 m

(12)

Sofern keine höheren Windgeschwindigkeiten festgelegt sind, ist für den Betriebsfall eine Windlast W aus v = 20 m/s bzw. q = 0,25 kN/m 2 und für den Außerbetriebsfall eine außergewöhnliche Windlast WW aus v = 35,8 m/s bzw. q = 0,80 kN/m 2 anzusetzen. 3.3.3 Windrichtungen Der Wind horizontal und parallel zur Achse eines Gerätes oder Geräteteiles ergibt die Längswindlast WL. Der Wind horizontal und rechtwinklig dazu ergibt die Querwindlast W,Q-

Seite 6 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 1: Kräfte aus Aufprall an Ubergabestellen Körniger Förderstrom

Kräfte

Große Brocken für Bagger

horizontal auf Prallschürze

r

2,0 . / n v*

_

h

10,0-/ n -v n 2 *

"

für übrige Geräte cc cch_ vertikal auf Übergabetische durch herabfallendes Gut

v

'

0

/

"

v

"

Ä

ohne Prallbalken

ohne Prallbalken CY«1.0 /n

7

n

CCv = 7 , 0 . / n . v n J i

^

mit Prallbalken

mit Prallbalken

С у = 0,54 fn •

CC v = 5 , 7 . / n . v n ^

Hierbei bedeuten: Ch CC h Cv CCV /n vn h

Horizontale Aufprallkräfte, körniger Förderstrom in kN Horizontale Aufprallkräfte, große Brocken in kN Vertikale Aufprallkräfte, körniger Förderstrom in kN Vertikale Aufprallkräfte, große Brocken in kN Streckenlast aus Fördergut des Bandes n in kN/m Geschwindigkeit des Bandes n in m/s Höhenunterschied zwischen den Muldensohlen der Bänder n und n + 1 in m

g

10 —2 : Fallbeschleunigung (auf ganze Zahl aufgerundet) s

Für die Längswindlast des gesamten Gerätes darf angenommen werden:

3.4.2 Lasten aus Schnee und Vereisung Schnee- und Eislasten PP sind den klimatischen Verhältnissen am Einsatzort entsprechend festzulegen, wobei die für die Verkrustung nach 3.2.4 angesetzten Lasten zu berücksichtigen sind. ANMERKUNG: Im Einsatzbereich der deutschen Braunkohlenreviere brauchen unter Berücksichtigung der Lastannahmen für die Verkrustung keine Lasten für Schnee und Vereisung angesetzt zu werden.

oder WL=1,2q-Au

(14)

Der größere der beiden Werte ist maßgebend. Für die Komponenten der Windlast unter einem Anströmwinkel ß (siehe Bild 3) gilt: WQß = WQ- cosß für 60°<ß< für 0°<ß<

3.4 3.4.1

ANMERKUNG: Der Auftraggeber und der Sachverständige können für solche Bauteile die Ermittlung der Zwängungsspannungen aus Temperaturänderungen verlangen, für die ein wesentlicher Einfluß auf den Spannungszustand zu erwarten ist. Die anzusetzende Temperaturdifferenz ist im Einzelfall festzulegen.

60° gilt WLß = WL • sin (1,5 • ß) 180° gilt WLß = WL • sin 1,5 • ( 1 8 0 ° - ß )

Böenwind

Zur Erfassung ungleichmäßiger Windlastverteilungen aus Böen sind die Windlasten einseitig von der Schwenkachse nur zu 50 % anzunehmen.

Sonstige Verkehrslasten Lasten auf Treppen, Podesten und Laufstegen

Treppen, Podeste und Laufstege sind für eine Einzellast P von 3 kN in ungünstiger Stellung oder einer Flächenlast von 1 kN/m2 zu bemessen, Geländerholme für eine waagerechte Kraft von 0,5 kN. Müssen Podeste vorübergehend größere Lasten aufnehmen, so sind sie entsprechend zu bemessen.

Temperaturwirkungen

Die Wirkung von Temperaturänderungen T auf den Spannungszustand ist nur in besonderen Fällen zu berücksichtigen.

120° gilt WLß = WL

für 120° <ß< 3.3.4

(15)

3.5

3.6

Besondere Stützzustände

Für besondere Stützzustände Y oder YY werden am Gerät Pressenansatzpunkte vorgesehen (Auswiegen, Instandhaltungen). Bei planmäßiger Wirkung der Pressen ergeben sich die Lasten Y. Sind an einem Stützpunkt mehrere Pressen notwendig, so ist der Ausfall einer Presse anzunehmen. Die dadurch an den noch intakten Pressen auftretenden höheren Lasten werden mit YY bezeichnet. Sofern nur eine Presse eingebaut werden kann, ist für die Last JTeine Last von 1,3 • У anzunehmen.

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Wu W,

0 30"

60*

90*

120 *

150'

180"

Ц

Bild 4: Funktion der bezogenen Längswindkomponente WLß/WL

4 4.1

Lasten infolge Lageänderungen Neigungslasten

Quer-, Längs- und resultierende Neigung bestimmen die Neigungslasten NQ, NL und N. Die im Betrieb auftretenden Neigungswerte sind in der Regel vom Besteller anzugeben. Sind vom Besteller keine Vorgaben zu Strossenneigungen und Fahrplanum festgelegt, so sind folgende Mindestneigungen zu berücksichtigen: Geräte auf Schienen: Längs- und Querneigung der Fahrstrosse: 1/50 Geräte auf Raupen: Neigung längs und quer zur Fahrtrichtung: 1/30 Längs- und Querneigung sind gleichzeitig zu berücksichtigen. Eine erhöhte Neigung infolge Einbrechen eines Stützpunktes ist als Lastfall HZS in Kombination mit den Lasten nach Spalte 2 der Tabelle 7 zu berücksichtigen, bei a) Raupenfahrwerken mit einer Neigung von 1:10, wenn für den Normalbetrieb Neigung < 1 : 20 angenommen wird b) Schienengeräten auf rückbaren Gleisen mit einer Neigung von 1:15

Bei Ortswechsel von Geräten mit Raupenfahrwerken sind mindestens die 1,2-fachen Neigungslasten anzusetzen: NNq=1,2Nq

(16)

NNl=-\,2Nl

(17)

NN

(18)

=1,2 N

Bei Geräten mit zwei voneinander unabhängigen Fahrwerksgruppen ist die Wirkung aus unterschiedlichen Neigungen der einzelnen Fahrwerksgruppen zueinander zu berücksichtigen. Für die Lastkombination 1 b der Tabelle 7 darf bei horizontaler Strossenauslegung des Tagebaus eine resultierende Neigung ND = 1 : °o angesetzt werden. Dieser Ansatz ist auch dann zulässig, wenn während der vorgesehenen Betriebszeit das Gerät insgesamt nicht mehr als 4 • 104 Schwingspiele auf einem Planum mit maximal zulässiger Betriebsneigung ausführt (z. B. Arbeiten in geneigten Strossen, bei Schaufelradbaggern auch Herstellen von Dämmen und Einschnitten). Bei genereller Auslegung des Tagebaus mit geneigten Strossen ist die vorgesehene resultierende Neigung ND und der zugehörige Schwenkwinkel beim Betriebsfestigkeitsnachweis von regelmäßig schwenkenden Geräteteilen zu berücksichtigen. Der Schwenkwinkel ist nach 10.5 Absatz 3 anzunehmen.

Seite 8 DIN 22261-2 : 1997-10 Die maximale Längsneigung von Verbindungsbrücken zwischen unabhängig voneinander verfahrbaren Geräten bzw. Geräteteilen wird sowohl von der Höhe der Stützpunkte der Brücke über der jeweiligen Verfahrebene als auch durch die maximale Höhendifferenz der beiden Verfahrebenen und die Stützweite bestimmt. ANMERKUNG: Soll die Neigung der Verfahrebenen zusätzlich bei der Längsneigung der Brücke berücksichtigt werden - z. B. beide Verfahrebenen bilden eine gemeinsame geneigte Ebene - so ist dies vom Auftraggeber ausdrücklich zu fordern.

4.2

Lasten bei Änderungen des Gurtverlaufes

Lasten durch Änderungen des Gurtverlaufes G, GG treten an Aufgabetischen, am Auflaufteil von Bandschleifenwagen und in teleskopierbaren Bandbereichen auf. Die Änderungen

können durch Anheben des Gurtes oder durch Richtungsänderung in der Horizontalebene bedingt sein. Es treten vertikale Lasten G v , horizontale Lasten in Bandrichtung G H und horizontale Lasten quer zur Bandrichtung G Q auf. Die Höhe a des angehobenen Trums im normalen Betrieb führt zu den Lasten G v , G H und G Q . Die maximale Aushubhöhe a + Д а führt zu den erhöhten Lasten GGV, GG H und GG Q . 4.2.1

Aufgabetische

Die Lasten G v , G H und G Q sind an jeder Gurtumlenkstelle nach den Gleichungen (27), (29), (31), (32) und (40) zu bestimmen. Für die Lasten GG V und GG H gelten dieselben Gleichungen mit а + Да anstelle von a. GG Q ist gleich G Q zu setzen.

Förderrichtung ^

iiiuüiiiiimiiiiiiiiiiii

Bild 5: Angreifende Lasten im Bereich des Aufgabetisches In Bild 5 bedeuten: S S, S2 Pi P2 / a^,a 2 a lT /,, l 2 H К

Gurtzugkraft an der Stelle x in kN Gurtzugkraft im horizontalen Bereich des auflaufenden Gurtes in kN Gurtzugkraft im horizontalen Bereich des ablaufenden Gurtes in kN Last je m des auflaufenden Gurtes (Eigenlast des Gurtes und gegebenenfalls Fördergut) in kg P\ + f= Last je m des ablaufenden Gurtes in kg am Aufgabetisch aufgegebenes Fördergut je m Endtangentenneigung des auflaufenden bzw. des ablaufenden Gurtes an den äußersten Rollen des Aufgabetisches (Endrollen) Höhe des angehobenen Gurtes über der Bandstraße (Gurtaushub) in m Tischlänge in m Gurtlänge mit freiem Durchhang in m Walk-, Roll- und sonstige Widerstände nach Gleichung (63) Last aus Beschleunigung des aufgegebenen Fördergutes/

Die Last К aus Beschleunigung des aufgegebenen Fördergutes/ergibt sich nach Gleichung (19):

Cv у

8 Aufprallkraft des aufgegebenen Fördergutes/auf den Aufgabetisch nach Tabelle 1. Geschwindigkeit des Gurtes in m/s

Im Bereich des freien Gurtdurchhanges stellt sich der Durchhang nach der Kettenlinie ein. у = y0- cosh (x/yQ) mit Уо = si'P\ Die Gurtzugkraft beträgt im Bereich 0 < x < /, S = /V у Mit der Hubhöhe a bei x = /,

(19)

(20) (21) (22)

a

(23)

5

(24)

= У-Уо ergibt sich aus Gleichung (22) bei x = r i =Pi (а + Уо) bzw. mit Gleichung (21) die Beziehung 5 r i =s\ +P^ • а

(25)

Seite 9 DIN 22261-2 : 1997-10

Bild 6: Belastung der Endrollen am Aufgabetisch Die Vertikalkomponente G V1 der Endrollenbelastung ergibt sich aus (26)

Jv\

GV1 =

- P I -A + P I - A 2 )

(27)

Die Horizontalkomponente G H1 der Endrollenbelastung ergibt sich aus (28)

+ G H 1 = SR1 mit Gleichung (25) zu C HH 11 = Ppi1 •• Аa G

(29)

Für die} Endrolle auf der d Ablaufseite des Aufgabetisches ergibt sich entsprechend SR2 = S2 + p2 ' а CV2

(30) (31)

= a/(2S2 • p2 • a + p2- a 2 )

G H 2 = p2 • А

(32)

Das Gleichgewicht zwischen den an den Endrollen des Aufgabetisches vorhandenen Gurtzugkräften lautet: •SRI

=

- H - К

(33)

Mit Gleichungen (25), (30) ergibt sich aus Gleichung (33) mitp 2 =

+ / d i e Gleichung (34)

5, = S2+fa-H-K Der Aufgabetisch erhält zusätzlich zu seiner Eigenlast folgende Lasten:

Г**т i

3

HM

(34)

' r — £t

Нт

H1

Bild 7: Belastung des Aufgabetisches Vertikale Tischbelastung: VT= Cv+Vp+Vf+

G V1 + G V2

(35)

mit VP = p i • l T

(36)

Vf=

(37)

\.f-lT

Horizontale Tischbelastung: HT = H + G H 1 - G H 2 = # - / • а

(38)

Momentenbelastung des Tisches: M T = ( G V 2 - G V 1 ) l~ + Vf

^

(39)

Seite 10 DIN 22261-2 : 1997-10 L

n

n n Г! П

uuüüüuuuüuüü"

ппппптппппп Uu

VGQ Bild 8: Umlenkkräfte des Gurtes in Horizontalebene Für die Lastannahme des Aufgabetisches ist ein maximal möglicher ungewollter Umlenkwinkel zwischen der Wirkungsrichtung des auflaufenden und des ablaufenden Gurtes durch den Auftraggeber vorzugeben. Die Querlast G 0 ist nach Gleichung (40) zu ermitteln: GQ = GGQ -• S2 tan 9-

(40)

An der ersten Tragrolle vom Auflaufteil des BSW wirken die Lasten G V bzw. GG V und G Q bzw. GGQ. Die Lasten G Q und GG Q berücksichtigen Abweichungen aus der Sollage des Gurtes am Auflaufteil. Die Gleichungen (43) und (45) ergeben sich aus der halben Querlast an einem Aufgabetisch, weil am Auflaufteil des BSW die Wirkung des ablaufenden Gurtes fehlt.

Gq darf mittig am Aufgabetisch angreifend angenommen werden. Für den Aufgabetisch ist nach Spalte 7 der Tabelle 9 die Last H H (siehe 5.4) in eine HZS-Lastkombination einzustufen. Die Lastkombinationen nach Spalte 5 der Tabelle 7 und nach Spalte 6 der Tabelle 7 sind jeweils um die Last H H zu ergänzen. ANMERKUNG 2: Die Lastkombination FF + HH ist eine fiktive Kombination, um alle realen Lastsituationen abzudecken. 4.2.2

Bandschleifenwagen (BSW) auf Raupen

Gw bzw. GGV Ansicht

=

G V + 0,1 • S,

GGQ

=

GQ

= 0,01 • S,

(42) (43) (44) (45)

ANMERKUNG: Die Gleichungen (42) und (44) wurden aus betrieblichen Erfahrungen gewonnen. Eine Koppelung von G V an die Gurtzugkräfte erscheint nicht sinnvoll, da an der ersten Tragrolle nur bei extrem niedrigen Gurtzügen eine Berührung mit dem Gurt auftritt.

Damit ergibt sich die horizontale Querlast GQ am Aufgabetisch zu (41)

GG

=

В

ANMERKUNG 1: Dieser Wert wurde ermittelt für eine Bandanlage mit 6 Antrieben ä 2000 kW, Gurtbreite 2800 mm, Gurtgeschwindigkeit 7,5 m/s, einem Stahlseilgurt St 4 500, einem Gurtaushub von а = 0,9 m und einem seitlichen Auswandern von 0,2 m. Die Werte für Gurtaushub und seitliches Auswandern sind nach betrieblicher Erfahrung als ungünstig anzusehen.

G Q = GGq = 0,02 • S2

GQ

P\ В Breite des Fördergurtes = 0,01 • S.

Gv

Sofern für & kein anderer Wert angegeben wird, ist tan 9 zu 0,02 anzunehmen.

4.2.3 Bandschleifenwagen auf Schienen Durch die Führung des BSW auf Schienen sind keine Abweichungen des Auflaufteiles von der Sollage möglich. Es können deshalb an der ersten Tragrolle vom Auflaufteil keine quer gerichteten Lasten G Q und GGQ auftreten. G V kann bei nachlassender Gurtzugkraft S^ auftreten. Für G V gilt Gleichung (42). Go = 0 (46) GGV

=

G,

(47)

G G NQ

= -

0 V,

(48)

4.2.4 Teleskopierbare Brücken Teleskopierbare Brücken sind vertikal und quer durch Schienen geführt. Es können deshalb keine Lasten G Q und GGQ auftreten. Außerdem ist der Gurtübergang so zu gestalten, daß keine Lasten G V und GG V auftreten können.

5

Lasten aus Antrieben

5.1 5.1.1

Antriebe für Graborgane Schaufelradantrieb

Das Abschaltmoment des Schaufelradantriebes ist in eine Umfangskraft U am Schneidkreis umzusetzen. m u

Gn bzw. GGr ;=f

Grundriss

Bild 9: Belastung der Endrollen im Auflaufteil des Bandschleifenwagens

=

a u - ^ V U

2

(49)

ANMERKUNG 1: Wird das Abschaltmoment nicht für den Dauerbetrieb begrenzt, so ist ein Abschaltmoment in Höhe von mindestens dem 1,3-fachen Motornennmoment anzunehmen. ANMERKUNG 2: In den deutschen Braunkohlenrevieren werden nur Großgeräte mit Einrichtungen zur Begrenzung des Abschaltmomentes für den Dauerbetrieb eingesetzt (z. B. Grenzstromüberwachung).

Seite 11 DIN 22261-2 : 1997-10 Die angreifenden Widerstände UU werden in ihrer Wirkung auf das Gerät durch die Überiastsicherung des Schaufelradantriebes begrenzt. UU =

2

(50)

M A U Abschaltmoment des Schaufelradantriebes, bezogen auf die Schaufelradwelle in kNm MKU Grenzmoment der Überlastsicherung in kNm Mwl] Verlustmoment des Schaufelradantriebes in kNm dR Schneidkreis-Durchmesser des Schaufelrades in m Bei Festlegung der Kraftrichtung bleibt die Schrägstellung des Schaufelrades unberücksichtigt. ANMERKUNG 3: Grenzwert des Umfangwiderstandes UU: Der Widerstand UU ergibt sich aus einer maximalen äußeren Kraft, die quasistatisch am Schneidkreis angreift. Eine solche Kraft kann beispielsweise bei einem Böschungsrutsch auftreten, wenn hierbei nicht nur die Drehung des Schaufelrades zum Stillstand kommt, sondern sogar eine entgegengesetzte Drehung erzwungen wird. Dann wirkt das Verlustmoment des Schaufelradantriebes M v u gleichsinnig wie der Motorantrieb und damit lasterhöhend. Der gleiche Effekt kann auch eintreten, wenn Nickschwingungen zu stark unterschiedlichen Grabwiderständen führen. ANMERKUNG 4: Lastangriffspunkt und Richtung von U oder UU: Der Lastangriffspunkt von U oder UU ist unabhängig von der Hubstellung "vorn" oder "unten" so anzusetzen, daß die Umfangkraft rechtwinklig bzw. parallel zum Planum gerichtet ist. Der Verzicht auf weitere Lastangriffspunkte hat einen vemachlässigbaren Einfluß auf die maximalen Schnittgrößen des Schaufelradauslegers. Bei umsetzbaren Schaufeln (Tiefschnitt) sind für "unten" beide Vorzeichen von U oder UU möglich; für den Betriebsfestigkeitsnachweis ist jedoch auch dann nur der Lastwechsel +/o (siehe Spalte 1b der Tabelle 7) maßgebend, da das Umsetzen im Sinne der Betriebsfestigkeit nur selten vorgenommen wird. Ist dabei die Schaufelradachse nicht parallel zu der Achse der Schaufelradauslegeranlenkung angeordnet, wird die Richtung von U oder UU so angenommen, als ob die Parallelität gegeben wäre. Diese Vereinfachung ist zulässig, weil in Kombination mit U oder UU immer S oder SS nach 5.2.1 am gleichen Kraftangriffspunkt auftreten.

5.2 5.2.1

•2

S =

M

AS~MWS

(53)

Die angreifenden Widerstände SS werden in ihrer Wirkung auf das Gerät durch die Überlastsicherung des Schwenkwerksantriebes begrenzt. MKS + MVS

SS = MAS

(54)

Abschaltmoment des Schwenkwerksantriebes, bezogen auf die Schwenkachse in kNm Grenzmoment der Überlastsicherung in kNm Verlustmoment des Schwenkwerksantriebes in kNm

MKS Mys

Abstand der Seitenkraft von der Schwenkachse in m Vereinfachend darf für xs der Abstand Schwenkachse bis Mitte Schaufelrad bei waagerechter Hubstellung angenommen werden. Lastangriffspunkt für S oder SS nach 5.1.1. ANMERKUNG: Der Widerstand SS ergibt sich analog dem Widerstand UU aus einer maximalen äußeren Kraft, die quasistatisch am Schneidkreis des Schaufelrades angreift. Eine solche Kraft kann bei einem Böschungsrutsch analog zu UU auftreten. 5.2.2 Eimerkettenbagger Das Abschaltmoment aus der Seitenkraftabsicherung ist in eine Seitenkraft S an der Eimerleiter umzusetzen. M

S =

AS~MVS

(55)

Die angreifenden Widerstände SS werden in ihrer Wirkung auf das Gerät durch Überlastsicherungen begrenzt. SS = MAS

A/KS Mvs

xs

(51)

Die angreifenden Widerstände UU werden in ihrer Wirkung auf das Gerät durch die Überlastsicherung des Eimerkettenantriebes begrenzt.

Schaufelradbagger

Das Abschaltmoment des Schwenkwerksantriebes ist in eine Seitenkraft S am Schneidkreis umzusetzen.

5.1.2 Eimerkettenantrieb Das Abschaltmoment des Eimerkettenantriebes ist in eine Kettenzugkraft U in Richtung der Eimerkette umzusetzen. U =

Schwenkwerksantrieb

5.3

(56) Abschaltmoment des Schwenkwerksantriebes bzw. der Seitenkraftabsicherung (z. B. seitliche Abspannung, Kreuzseile etc.), bezogen auf die Schwenkachse in kNm Grenzmoment der Überlastsicherung in kNm Verlustmoment des Schwenkwerksantriebes im Blockbetrieb ( M v s = 0 im Strossenbetrieb) in kNm Abstand der Seitenkraft von der Schwenkachse, der sich aus der Verteilung der seitlichen Geschwindigkeit über die Eimerleiterlänge rechteckig oder trapezförmig ergibt, in m

Fahrwerksantrieb

(52)

Die Auflasten sind aus der Lastkombination "In Betrieb" (HZ-Fall) nach Tabelle 7 abzuleiten.

M A U Abschaltmoment des Eimerkettenantriebes, bezogen auf die Antriebsturaswelle in kNm Af K U Grenzmoment der Überlastsicherung in kNm M y u Verlustmoment des Eimerkettenantriebes in kNm dr Durchmesser des Antriebsturas in m

5.3.1 Antriebe für Raupenfahrwerke, Quergleiten Die Lasten L aus Fahrbewegung einschließlich Kurvenfahrt sind zu berücksichtigen. Bei der Bestimmung der Lasten ist die Bodenreibungszahl џ = 0,60 anzunehmen. Als maßgebende Raupenlänge ist der Abstand zwischen erster und letzter Laufrolle zuzüglich einer Schakenteilung anzusetzen. Für die Bemessung der Fahrwerksdeichsel ist als Sonderfall die maßgebende Raupenlänge Turas-Turas zuzüglich Turas-

UU =

Der Lastangriffspunkt für U oder UU ist gleichmäßig verteilt über die im Schnitt stehende Eimerleiter anzunehmen und für alle maßgebenden Eimerleiterstellungen zu untersuchen.

Seite 12 DIN 22261-2 : 1997-10 durchmesser anzusetzen. Das zugehörige maximale Raupendrehmoment ist ohne Seitenkraft für die maßgebende Raupenauflast nach Tabelle 8 zu ermitteln. Beim Blockieren einer Raupe ergibt sich die Größe der auftretenden Kraft LL aus der Bodenreibung der blockierten Raupe für eine Bodenreibungszahl ц = 0,60 oder aus dem Abschaltmoment der Motoren der nicht blockierten Raupen. Der kleinere Wert ist einzusetzen. Bei Raupenfahrwerken sind die durch ein erzwungenes Quergleiten hervorgerufenen Gleitkräfte QQ für eine Bodenreibungszahl ^ = 0,60 zu berücksichtigen. 5.3.2

Schienenfahrwerke

Folgende Lasten L aus Fahrbewegungen einschließlich Kurvenfahrt sind zu berücksichtigen: a) Kräfte aus unterschiedlichem Vortrieb infolge unterschiedlicher Drehzahlen der Antriebe und unterschiedlicher Durchmesser der angetriebenen Räder infolge Verschleiß der Laufflächen. b) Spurführungskräfte bei Kurvenfahrten c) Spurführungskräfte infolge Schräglauf nach DIN 15018-1 bei Fahrwerken bzw. Fahrwerksteilen, deren Räder oder Radgruppen sich nicht um vertikale Achsen einstellen können. Bei Geräten auf rückbaren Gleisen ist das Blockieren eines Fahrgestells infolge Entgleisen oder Schienenbruch anzunehmen. Dabei wird die mögliche Vortriebskraft LL aus dem Antrieb der nicht blockierten Räder ermittelt (siehe 6.7). Bei Geräten auf fest verlegten Gleisen ist ein Laufrad als blockiert anzunehmen (siehe 6.7). Änderungen der Gleislage treten als Spurabweichung und als Setzung oder Hebung auf. Die Lasten Q aus zulässigen Änderungen der Gleislage sind zu berücksichtigen. Sofern die zulässigen Abweichungen der Gleisabstände vom Besteller nicht vorgegeben sind, sind folgende Mindestwerte zu berücksichtigen: Bei festverlegten, stationären Gleisen

± 0,25 m

bei rückbaren Gleisen

± 0,5 m

Bei Geräten auf rückbaren Gleisen sind die sich ergebenden Lasten Q im Betriebsfestigkeitsnachweis zu berücksichtigen. Es ist davon auszugehen, daß eine mechanische Begrenzung des Schrägstellens von Pendelstützen dann erfolgt, wenn eine Verdopplung der im Normalbetrieb zulässigen Spurabweichung erreicht ist. Die dabei auftretenden Lasten QQ sind zu berücksichtigen.

i.j • c o s

d

'L. • sin d.

Bild 10: Lastangriffspunkte bei Aufnahmegeräten

Das Abschaltmoment des Fahrwerksantriebes bei Aufnahmegeräten ist über eine Vortriebskraft Ly in einen Widerstand LS bzw. einen erhöhten Widerstand LLS am Graborgan umzusetzen: Le

-

LY

LLS

=

LY-

U

Vortriebskraft aus Abschaltmoment in kN

w

Reibungskraft aus Fahrwerkswiderstand in kN

Av

Fahrwiderstand aus Betriebswind in kN

LM

Fahrwiderstand aus Neigungslasten N in kN (siehe 4.1)

LR

LYJ

(57)

LN

(58)

LR

Die Fahrwiderstände sind stets parallel zur Schiene anzunehmen. Lastangriffspunkte siehe Bild 10 und Abschnitte 5.2.1 und 5.2.2. Die Widerstände LLS und L s sind bei Schaufelradaufnehmern außerdem über das Abschaltmoment des Schaufelradantriebes zu bestimmen: •

mmj~mVV~mFS

LS -

LLS

0,6

2

(59) • 3,33 (60)

ANMERKUNG: Der Faktor 0,6 ist aus Messungen an Aufnahmegeräten ermittelt worden. MAU Abschaltmoment des Schaufelradantriebes, bezogen auf die Schaufelradwelle in kNm MWU

Verlustmoment des Schaufelradantriebes in kNm M F S Hubmoment des Fördergutes im Schaufeirad in kNm; dabei ist 1/4 der Schaufelanzahl zu 100 % gefüllt anzunehmen. Als Füllung zählt das Schaufelvolumen zuzüglich Ringraum. Reibungszahl џ = 0,60 dR

Schneidkreisdurchmesser des Schaufelrades in m Als Widerstand LLS ist der kleinere Wert nach Gleichung (58) oder (59) anzunehmen. Der Wert L s ergibt sich dann aus der jeweils zugeordneten Gleichung (57) bzw. (60). Werden die Widerstände LS und LLS durch Sicherheitseinrichtungen begrenzt, so dürfen diese Widerstände aus den Einstellwerten der Sicherheitseinrichtungen abgeleitet werden. Die den Einstellwerten zugrundegelegten Widerstände sind mit einem Zuschlag von 1 0 % in die statische Berechnung einschließlich Lagesicherheitsnachweis einzuführen. Die Widerstände LS und LLS nach Gleichungen (57) und (58) gelten für Aufnahmegeräte im Strossenbetrieb. Schaufelradaufnehmer, die im Schwenkbetrieb arbeiten, sind wie Schaufelradbagger zu behandeln. ANMERKUNG: Gleichung (57) für LS setzt voraus, daß der Fahrwerksantrieb bei Aufnahmegeräten so ausgelegt ist, daß auch bei Fahren gegen Wind und Neigung die Vortriebskraft ausreichend groß ist, um die vom Auftraggeber verlangte Förderleistung dauernd zu erbringen. LLS nach Gleichung (58) deckt den nicht auszuschließenden Fall ab, daß auch bei Fehlen von Wind und Neigung die volle Vortriebskraft Ly abzüglich Fahnwiderstand LR zur Wirkung kommt. Der Widerstand LLS nach Gleichung (58) tritt nicht auf, wenn der Schaufelradantrieb durch den Reibungswiderstand aus dem seitlichen Anpreßdruck gegen die Halde abgewürgt wird und mit dem Abschalten des Schaufelradantriebs automatisch der Fahrwerksantrieb bereits vor Erreichen seines Abschaltwertes stillgesetzt wird. Anstelle von Gleichung (58)

Seite 13 DIN 22261-2 : 1997-10 ist für LLS in diesem Fall Gleichung (59) maßgebend. Bei Geräten mit Schwenkausleger darf Gleichung (59) auch für Auslegerstellungen a < 90° in Ansatz gebracht werden. Ist bei Schwenkauslegern LL S • sin a größer als SS nach Gleichung (54), so darf für LLS der Wert SS/sin a gesetzt werden. Die Anwendung der Gleichungen (59) und (60) ist nur zulässig, wenn durch die Abschaltung des Schaufelradantriebes der Fahrwerksantrieb stillgesetzt wird. Bei Schienenbruch oder Entgleisen bestimmt sich die auftretende Kraft aus dem maximalen Antriebsmoment der angetriebenen Räder oder aus dem Gleitwiderstand der Antriebsräder. Der kleinere Wert ist maßgebend. Die Antriebskraft für das einzelne angetriebene Rad bzw. für die einzelnen Achsen ergibt sich sinngemäß aus Gleichung (49). Für den Gleitwiderstand der Antriebsräder ist der Wert 0,33 nach Spalte 1 der Tabelle 4.1 (Stahl auf Stahl) maßgebend.

5.4

Bandantriebe

Die Lagerbelastung J aus den Gurtzugkräften ist nach DIN 22101 zu ermitteln. Bei festen Spannvorrichtungen bedeutet dies in der Regel, daß die Gurtzüge für das Anfahren mit erhöhtem Motormoment bestimmt werden. Die Gurtzüge für den normalen Betrieb und die Lagerbelastungen J ergeben sich nach der Bedingung: Summe der Gurtzüge beim Anfahren = Summe derGurtzüge in allen Betriebszuständen (61) = konstant Außergewöhnliche Betriebszustände wie Bandblockierungen führen zu den Lagerbelastungen JJ. Für das Blockieren einer Trommel wird angenommen, daß der Gurt über die blockierte Trommel hinwegrutscht. ANMERKUNG 1: Die Größe der Reibungszahl zwischen Trommel und Gurt ist für die Lagerbelastung von untergeordneter Bedeutung. Die Größe der Reibungszahl bestimmt lediglich die Verteilung der Gurtkräfte auf Obertrum T0 und Untertrum Tv einer Trommel. Für alle Reibungszahlen ist die Lagerbelastung

ANMERKUNG 2: Bei teleskopierbaren Verbindungsbrücken mit durchgehendem Gurt können sich beim Blockieren von Trommellagern die Kräfte, die der Gurt zwischen festem und beweglichem Geräteteil erzeugt, verändern. Für das Verbindungselement, das die Längskräfte des Teleskopbandträgers zu übertragen hat, ist ein entsprechender Nachweis zu führen. An angehängten Aufgabetischen zum Strossenband sind horizontale Lasten H und HH zu berücksichtigen. Siehe hierzu auch 4.2.1. H = 0,2 • -y, • / s • b2 H

(63)

Horizontale Last am Aufgabetisch in kN

y,

Fördergutwichte nach 3.2.2.1 in kN/m 3

ls

Wirksame Schurrenlänge in m (Die wirksame Schurrenlänge l s darf gleich der Bandbreite В des zuführenden Bandes gewählt werden).

b Breite der Schurrenöffnung in m Außergewöhnliche Betriebszustände wie Überschüttungen führen zu den Lasten HH. HH = 1,4 • y, • / s • b2

(64)

5.5

Hubantrieb

Die Motormomente des Hubantriebs bei den verschiedenen Lastkombinationen sind in den Windenseilkräften enthalten, die sich aus Gleichgewichtsbedingungen ergeben. Ihre Grenzwerte treten beim Ansprechen der Sicherheitseinrichtungen auf.

6 Sonstige Lasten 6.1 Lasten beim Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen durch Auflegen und Überlasten Das Ansprechen der Sicherheitseinrichtungen ist vom jeweiligen Betriebszustand und den Lasten abhängig, die im Sinne einer Entlastung А, AA oder einer Überlastung Z, Z Z wirken. Beim Schaufelradausleger sind die Lasten A und AA in Schaufelradmitte anzunehmen. Die Lasten Z und ZZ sind bis zur Höhe der Schurrenverstopfungslast W in Mitte Schurre anzusetzen, die darüber hinausgehenden Anteile in Mitte Schaufelrad. Beim Bandausleger sind die Lasten A und AA als Einzellasten an den Bandtrommeln anzusetzen. Bei Absetzern braucht der Abwurfausleger selbst für diesen Lastzustand nicht nachgewiesen zu werden. Die Lasten Z und Z Z sind für Bandausleger als Vielfaches der Verschmutzung anzusetzen. Die Lasten ergeben sich durch Ansprechen folgender Einrichtungen: 1. Überwachung von Stütz- und Seilkräften 2. Planmäßige kinematische Lastbegrenzungen a) Kippgelenke b) Klappballast c) Schlaffseil 3. Kippbegrenzung durch a) Kugelbahnebene ohne Fanghaken Eine Kippbegrenzung durch die Kugelbahnebene ohne Fanghaken legt die Größe der Last fest, die erforderlich ist, um ein Kippen des Oberbaues über dem Kugellaufring auszulösen (siehe 10.4.1). b) Kugelbahnebene mit Fanghaken Eine Kippbegrenzung durch die Kugelbahnebene mit Fanghaken legt die Größe der Last fest, die vom Tragvermögen der Fanghakenkonstruktion bestimmt wird. Das Tragvermögen (st zu ermitteln aus dem doppelten Wert der vollplastischen Schnittgrößen des Fanghakens oder der Anschlußkonstruktion. ANMERKUNG: Grundsätzlich wird von dieser Art der Lastbegrenzung abgeraten. Je nach Vorhandensein von Sicherheitseinrichtungen oder mechanischen Begrenzungen ist von einer Zuordnung der Lasten nach Tabelle 2 auszugehen. Tabelle 2: Lasten beim Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen Überwachung der Stützund Seilkräfte Erster Einstellwert

Zweiter Einstellwert

A Z

_

A Z

AA ZZ

-

Planmäßige kinematische KippLastbegrenzungen begrenzungen AA ZZ

-

-

—

-

-

-

A Z

-

-

-

-

-

-

A Z

-

-

-

-

-

-

-

A Z

AA ZZ -

Seite 14 DIN 22261-2 : 1997-10 Die aus den Einstellwerten ermittelten Auflegekräfte bzw. Überlasten sind mit einem Zuschlag von 10 % als Lasten A und AA bzw. Z und ZZ in die statische Berechnung einschließlich Lagesicherheitsnachweis einzuführen. Bei Eimerkettenbaggern mit getrennten Windenhubwerken für die einzelnen Teilbereiche der Eimerleiter braucht eine in ihrer Größe durch die Seilkräfte bestimmte Auflegekraft AA nur für denjenigen Teil der Eimerleiter berücksichtigt zu werden, dessen Auflegen die ungünstigsten Auswirkungen hat. Bei Eimerkettenbaggern ist beim Betriebsfestigkeitsnachweis ein teilweises Aufliegen der Eimerleiter mit 20 % der ständigen Lastaus Eimerleiter und -kette zu berücksichtigen (A20). Für Eimerkettenbagger ohne besondere Absicherung ist anzunehmen, daß 40 % der ständigen Last aus Eimerleiter und -kette aufliegen. Diese Belastung ist in den Lastfall HZ einzuordnen (A40).

6.2

Dynamische Effekte

Dynamische Effekte D treten als Folge von Schwingungen auf, die sowohl durch Fahr-, Hub- und Schwenkbewegungen als auch durch die Gewinnung und den Transport des Fördergutes sowie durch Wind angeregt werden können. Die dynamischen Effekte sind wie folgt zu berücksichtigen: -

Fördergut auf den Bändern nach 3.2.2

Kräfte aus Aufprall an Übergabestellen von Förderbändern nach 3.2.6 -

planmäßige Bewegungsvorgänge nach 6.4

-

Pufferstoß nach 6.5

Dynamische Effekte aus dem Gewinnungsvorgang und den Fahrbewegungen auf Raupen lassen sich wegen der Vielfalt der Einflüsse nicht allgemeingültig angeben. ANMERKUNG 1: Beim Gewinnungsvorgang treten nach dem Stand des Wissens folgende Einflüsse auf: Bodeneigenschaften, Dämpfung und Stützung durch den Boden entsprechend der Schnittgeometrie, Spanabmessung, Schüttungszahl, Schwenkgeschwindigkeit, Schwenkrichtung, Eigenschaften der Antriebssysteme. Bei den Fahrbewegungen auf Raupen treten nach dem Stand des Wissens folgende Einflüsse auf: Anzahl und Anordnung der Fahrantriebe, Kettenkräfte, Schakenteilung, Laufradabstände, Turaseckenzahl, Anordnung von Turas und Schwingen, Anzahl und Schwenkstellung von relativ zueinander beweglichen Geräteteilen, Eigenschaften der Antriebssysteme, Rückkopplung zwischen Tragwerk und Motordrehzahl, freie Weglängen (z. B. Getriebelose, Flankenspiel an den Schwenkwerksritzeln, Verschleißzustand der Raupenkette). Die Beanspruchungen infolge der dynamischen Effekte dürfen hilfsweise durch statische Ersatzlasten erfaßt werden. In Tabelle 3 ist die Größe der statischen Ersatzlasten als Bruchteil V der ständigen Last des betreffenden Geräteteiles angegeben. Die Verteilung der statischen Ersatzlasten ist wie die Verteilung der ständigen Last des betreffenden Geräteteiles anzunehmen.

Dynamische Effekte bei Hub- und Senkbewegungen können wegen der geringen Beschleunigung vernachlässigt werden. Dynamische Effekte infolge Fahrens auf Schienen brauchen wegen der Gleichmäßigkeit des Abrollens nicht berücksichtigt zu werden. Winderregten Schwingungen ist durch konstruktive Maßnahmen zu begegnen.

ANMERKUNG 2: Da die Verteilung der Massenkräfte an die Schwingungsform gekoppelt ist, entspricht sie im allgemeinen nicht der Verteilung der ständigen Last, ihre Resultierende greift damit nicht im Schwerpunkt der ständigen Last an. In Anhang В sind deshalb auch statische Ersatzlasten angegeben, die nicht auf die ständige Last bezogen sind. Die Faktoren У der Tabelle 3 sind so festgelegt, daß die mit ihnen ermittelten Beanspruchungen die vorhandenen Meßergebnisse einschließen (siehe Anhang B).

Tabelle 3: Faktoren f für die Ersatzlasten zur Erfassung der dynamischen Effekte bezogen auf die ständigen Lasten Faktoren f für die Er satzlasten Geräteart

Geräteteil

quer

Q

längs Dl

1/102)

1/60

0

1/25

1/30

0

Dv Schaufelradbagger 1 )

Schaufelradausleger Turm bzw. Mittelgerüst gemeinsam mit Ballastausleger

Eimerkettenbagger 3 )

Absetzer auf Raupenfahrwerken 4 )

Geräte auf Raupenfahrwerken 1

) ) 3 ) 4 ) 5 ) 2

d

Ableitung der Faktoren siehe Anhang B.1

1/7

1/30

0

Haupttraggerüst im Bereich der Aufhängung der Eimerleiter

1/10

1/30

0

Oberbau - Mittelgerüst

1/30

0

0

Oberbau - Ballastausleger

1/20

1/50

0

Abwurfausleger

1/10

1/10

0

0

0

0

Ballastausleger

1/20

1/15

0

Verbindungsbrücken

1/20

1/10

1/15

B.11

1/2

1/2

1/2

B.13

Eimerleiter einschl. Aufhängung

Turm bzw. Mittelgerüst

Führerhäuser5)

B.4

B.10

Nur Bauart entsprechend Anhang B.1. Die aus den Ersatzlasten ermittelten Schnittkräfte sind für den Schaufelradkopf bis zum ersten Querschott um 50 % zu erhöhen. Für Eimerkettenbagger auf Raupenfahrwerken gelten diese Werte nur für Blockbetrieb. Nur Bauart entsprechend Anhang B.10. Nur für den Nachweis der Tragkonstruktion des Führerhauses bis einschließlich Anschluß an die Haupttragkonstruktion. У ist nur auf die gegenüber der Haupttragkonstruktion beweglichen Teile anzusetzen. Gilt auch für Schaufelradgeräte auf Schienen.

Seite 15 DIN 22261-2 : 1997-10 Die statischen Ersatzlasten D v , D Q und D L sind auf die Richtungen des lokalen Koordinatensystems x, y, z des zugehörigen Geräteteils bezogen: z-Richtung (vertikal): Ersatzlast ± D v y-Richtung (horizontal, quer): Ersatzlast + D Q x-Richtung (horizontal, längs): Ersatzlast ± DL Führen die im Anhang В angegebenen dynamischen Effekte zu kleineren Beanspruchungen als sie sich nach Tabelle 3 ergeben, so dürfen die dynamischen Effekte des Anhanges В verwendet werden, sofern die im Anhang В angegebenen Voraussetzungen annähernd zutreffen. Für Geräte oder Geräteteile, die in Tabelle 3 und Anhang В nicht aufgeführt sind, müssen Annahmen für die dynamischen Effekte im Einvernehmen mit dem Sachverständigen getroffen werden. Bei der Berechnung der Seilsicherheiten (siehe 12.6) werden dynamische Effekte nicht berücksichtigt. 6.2.1 Schaufelradbagger Beim Nachweis eines der in Tabelle 3 angegebenen Geräteteiles sind die horizontalen und vertikalen statischen Ersatzlasten gleichzeitig wirkend anzunehmen. Beanspruchungen, die sich aus Ersatzlasten anderer Geräteteile ergeben, werden nicht berücksichtigt. Lediglich im Bereich der Verlagerung benachbarter Geräteteile sind deren Auflagerreaktionen örtlich nachzuweisen. ANMERKUNG: Für ein Geräteteil sind als statische Ersatzlasten ausschließlich die durch Multiplikation der ständigen Lasten dieses Geräteteiles mit den zugehörigen У-Faktoren sich ergebenden Lasten zu berücksichtigen. Für einen Turm bzw. ein Mittelgerüst gemeinsam mit Ballastausleger bedeutet dies, daß bei der Ermittlung der statischen Ersatzlasten der Einfluß der ständigen Last des Schaufelradauslegers unberücksichtigt bleibt. 6.2.2 Eimerkettenbagger Für Eimerkettenbagger gelten sinngemäß die gleichen Festlegungen wie für Schaufelradbagger unter 6.2.1. Die in Tabelle 3 angegebenen Faktoren у gelten für alle Schwenkstellungen und Eimerleiterlagen, sowohl für den Strossen- als auch für den Blockbetrieb. Sie sind gleichermaßen für Geräte auf Schienen- und Raupenfahrwerken anwendbar.

6.2.4 Verbindungsbrücken Die statischen Ersatzlasten sind in den Kombinationen D v + DL und DQ + DL ZU berücksichtigen. Die zugehörigen Auflagerreaktionen der Brücke sind an dem stützenden Geräteteil örtlich zu berücksichtigen. 6.2.5 Aufnahmegeräte Für Aufnahmegeräte auf Schienen brauchen keine dynamischen Effekte aus Fahrbewegungen berücksichtigt zu werden. 6.2.6 Führerhäuser Für den Nachweis der Tragkonstruktion beweglicher Führerhäuser von Geräten auf Raupenfahrwerken sind besondere Faktoren У angegeben. Die statischen Ersatzlasten sind in den Kombinationen D v + DL und D v + DQ ZU berücksichtigen. Führerhäuser von Schaufelradgeräten auf Schienen sind zu behandeln wie Führerhäuser von Geräten auf Raupenfahrwerken. Für den Nachweis der Tragkonstruktion fest angeschlossener Führerhäuser sind mindestens die Faktoren V des zugehörigen Geräteteils anzunehmen. Die statischen Ersatzlasten für die dynamischen Effekte des Führerhauses ergeben sich durch Multiplikation der ständigen Last des Führerhauses einschließlich der gegenüber der Hauptkonstruktion beweglichen Teile der Tragkonstruktion mit dem Faktor f . Die Wirkung dieser statischen Ersatzlasten ist in der Hauptkonstruktion örtlich zu berücksichtigen. Führerhäuser, die nicht an Hubseilen, sondern unmittelbar am Schaufelradausleger befestigt sind, müssen eine vertikale Zusatzbeschleunigung von + 2 g aufnehmen können. Die Trag- und Anschlußkonstruktion solcher Führerhäuser ist daher im Lastfall HZG für eine entsprechende Zusatzbelastung in Kombination mit den Lasten E, N und W zu bemessen.

6.3

ANMERKUNG: Im deutschen Braunkohlenbergbau brauchen keine Lasten aus Erdbeben berücksichtigt zu werden. Diesbezügliche dynamische Untersuchungen an Geräten in stärker erdbebengefährdeten Einsatzgebieten haben ergeben, daß die zugehörige Lastkombination für die Bemessung nicht maßgebend geworden ist.

Für Eimerketten-Säulenschwenkbagger und ähnliche Bauformen sind die Faktoren у für die Ersatzlasten sowie deren Einfluß auf das Traggerüst nicht anwendbar. 6.2.3 Absetzer Beim Nachweis eines der in Tabelle 3 angegebenen Geräteteile sind sowohl die für dieses Geräteteil angegebene statische Ersatzlast wie auch die Belastung infolge der statischen Ersatzlasten angeschlossener anderer Geräteteile durch deren Auflagerreaktionen zu berücksichtigen, ausgenommen Verbindungsbrücken (vgl. 6.2.4). Es sind zwei Schwenkstellungen zu untersuchen: a) Geräteoberbau in Fahrtrichtung In dieser Stellung sind ausschließlich vertikale statische Ersatzlasten anzusetzen, wobei das Vorzeichen so zu wählen ist, daß das Moment der Ersatzlasten bezogen auf das Oberbau-Schwenkzentrum ein Maximum wird. b) Geräteoberbau rechtwinklig zur Fahrtrichtung In dieser Stellung sind ausschließlich horizontale statische Ersatzlasten in Fahrtrichtung anzusetzen, und zwar mit gleichem Vorzeichen für den gesamten Oberbau. Für den Ballastausleger ist zusätzlich die Kombination D v + D Q zu berücksichtigen. Bei Geräten auf Schienen brauchen keine dynamischen Effekte berücksichtigt zu werden.

Lasten aus Erdbeben

Ist mit Einwirkungen aus Erdbeben zu rechnen, so sind die dabei auftretenden Lasten DD entsprechend DIN 4149-1 zu berücksichtigen.

6.4

Massenkräfte aus planmäßigen Bewegungsvorgängen

Massenkräfte aus Schwenkvorgängen und Fahrbewegungen sind zu berücksichtigen, wenn die maximalen Beschleunigungen bezogen auf Mitte Schaufelrad bzw. Mitte Abwurftrommel größer als 0,1 m/s2 sind. Dabei dürfen die an der Bewegung beteiligten Geräteteile als starr angenommen werden. Die wirkliche Massenbelegung ist ausreichend genau zu berücksichtigen. Massenkräfte M treten bei betriebsmäßigem Hochlauf und bei betriebsmäßiger Bremsung auf, Massenkräfte MM bei Not-Aus und bei Energieausfall. Für Schwenkvorgänge sind die unter Einhaltung der für den Lastfall HZS erforderlichen Sicherheit yF aufnehmbaren Massenkräfte MM für die Lastkombination 1a der Tabelle 7 zu berechnen und mit den nach DIN 22261-5:1997, Abschnitt 3.5.2 festgestellten Werten zu vergleichen. Massenkräfte M bzw. MM aus Fahrbewegungen brauchen für Aufnahmegeräte nicht berücksichtigt zu werden, für die ein Nachweis unter Ansatz einer Kraft LS bzw. LLS nach 5.3.2 geführt wird.

Seite 16 DIN 22261-2 : 1997-10

6.5

6.7

Pufferstoß

Lasten aus Anprall 00 von Kranen oder Katzen gegen Anschläge sind ausgehend von der Nennfahrgeschwindigkeit und der bewegten Masse unter Berücksichtigung des Arbeitsaufnahmevermögens zu ermitteln. Auf den Nachweis des Arbeitsaufnahmevermögens der Puffer und der Wirkung der Pufferkräfte auf das Tragwerk kann verzichtet werden, wenn die Nennfahrgeschwindigkeit kleiner als 40 m/min ist und außer den Anschlägen zuverlässig wirkende Endschalter vorhanden sind (siehe DIN 15018-1).

6.6

Bewegungswiderstände infolge Reibung

Der Einfluß von Bewegungswiderständen auf die Beanspruchung der Bauteile bzw. auf die Standsicherheit ist zu beachten. Die Widerstände R sind anhand der Bewegungshäufigkeiten und der Lagerart nach Tabellen 4.1 bis 4.3 und 5 zu bestimmen; ebenso die Blockiereffekte RR infolge Lagerschäden, Radbruch, Schienenbruch oder Entgleisen. Es ist konstruktiv und schmierungstechnisch dafür Sorge zu tragen, daß die in der Berechnung angenommenen Reibungszahlen für die Lasten R auch über längere Betriebszeit gewährleistet bleiben. Bei Blockiereffekten ist jeweils nur ein Rad als blockiert anzunehmen. Bei Blockieren eines Rades gleitet dieses auf der Schiene; für den zugehörigen Gleitwiderstand ist der Wert 0,33 nach Spalte 1 der Tabelle 4.1 (Stahl auf Stahl) maßgebend. Bei planmäßig trockenen Gleitflächen mit reibwertmindernder Verschmutzung (z. B. Öl, Kohle) sind anstatt der Werte nach Spalte 2 der Tabelle 4.1 die Werte der Spalte 6 anzunehmen. Die dynamischen Effekte D brauchen bei der Ermittlung der Bewegungswiderstände infolge Reibung nicht berücksichtigt zu werden.

Eine Last für den Pufferstoß О kann entfallen, wenn bei relativ zueinander beweglichen Teilen Sicherheitseinrichtungen angeordnet werden.

Ungleiche Seilkräfte

In Seilsystemen treten infolge der Flaschenzugwirkungsgrade ungleiche Seilkräfte auf. Die hierdurch entstehenden Lasten X sind zu berücksichtigen. Nur in echten Zweiseilsystemen sind die Kräfte XX bei Ausbau eines Seiles nachzuweisen. ANMERKUNG: Bei echten Zweiseilsystemen wird das Tragwerk von zwei Seilsystemen so gestützt, daß das Auswechseln eines Seiles ohne zusätzliche Abstützung möglich ist. Dieser Belastungszustand ist für das Seilsystem maßgebend.

Bei der Verwendung von Lagern mit besonderer Materialpaarung sind die Reibungszahlen im Einvernehmen mit dem Sachverständigen festzulegen.

Tabelle 4.1: Reibungszahlen für Gleitwiderstände1)

Haftre ibung Materialpaarung

2

Geschmierte Gleitfläche n

Trockene Сüleitflächen

Reibungsart

Haftre ibung

GleitreHbung

Gleitre>ibung

Fressen der Gleitlager

max.

min.

max.

min.

max.

min.

max.

min.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

3

Stahl-Stahl )

0,33

0,11 )

0,15

0,09 )

0,14

0,09

0,05

0,01

0,80

Stahl-Bronze

0,25

0,17

0,20

0,15

0,14

0,09

0,05

0,01

0,50

Stahl-Beton

0,60

0,30

0,50

0,25

-

-

-

-

-

Stahl-Boden (Planum)

0,6

-

-

-

-

-

3

4

)

4

)

0,6

1

) Bei Verwendung besonderer Materialpaarungen sind die Reibungszahlen im Einvernehmen mit dem Sachverständigen festzulegen. 2 ) Bei den besonders vorbereiteten Kontaktflächen von GV-Verbindungen nach DIN 1 8 8 0 0 - 1 gelten diese Werte nicht. 3 ) Bei Verwendung von Schienenzangen kann dieser Wert im Einvernehmen mit dem Sachverständigen erhöht werden. 4 ) Ein allgemein gültiger Wert läßt sich nicht angeben. Die für das jeweilige Gerät erforderliche Reibungszahl ist anzugeben.

Tabelle 4.2: Reibungszahlen für Rollwiderstände in Wälzlagern Geschmiert6 Rollflächen Lagerschaden max.

min.

1

2

3

0,01

0,005

0,12

Tabelle 4.3: Fahrwiderstände in % der Auflast max.

min.

Rad mit Wälzlager auf Schiene

1,1

0,3

Rad mit Gleitlager auf Schiene

4,3

1,0

10,0

2,0

Raupenfahrwerk

Seite 17 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 5: Anwendung der Reibungszahlen für Gleit- und Rollwiderstände sowie der Fahrwiderstände Tabelle 4 .1 Gesc hmierte Gleitflä chen

Tro ckene Сäleitfläc ien Anwendungen

Haftre ibung

Gleitre"ibung

Haftre ibung

Gleitreiibung

max.

min.

max.

min.

max.

min.

max.

min.

1

2

3

4

5

6

7

8

z. B. feststehende Seilstützen, Laschengelenke, Seilabspannungen, Kippgelenke, Gelenke an Raupenund Schienenfahrwerken

R

-

-

-

-

-

-

-

z. B. bewegliche Seilstützen, Seilgehänge, Schaufelradauslegerlagerungen, Brückenlagerungen, Schwenklager

-

-

-

-

R

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

R

-

-

-

R

Widerstände an Laufrädern z. B. bei Schienenfahrwerken an Aufnahmegeräten, Brückenverschiebefahrwerken, OberbauSchwenkwerken, Lenkeinrichtungen Reibung bei Ermittlung der Abtriebssicherheit an Schienenfahrwerken

7

Tćibelle 4 .2

RR

-

Grundsätzliche Anforderungen an die Berechnung

Die Berechnung muß so abgefaßt sein, daß sie jederzeit nachgeprüft werden kann und die Möglichkeit bietet, für ein einzelnes Bauteil den Einfluß der jeweiligen Lasten auf die Bemessung festzustellen. Dies bedeutet, daß die Schnittgrößen bzw. die dazugehörigen Spannungen ersichtlich sein müssen. Außerdem sind für die einzelnen Nachweise die als maßgebend ermittelten Lastkombinationen für die verschiedenen Lastfälle anzugeben.

8 8.1

d) die gewählten Querschnitte und deren Querschnittswerte. Die aus den Stücklisten sich ergebenden endgültigen ständigen Lasten sind den Eigengewichtsannahmen gegenüberzustellen, welche der Bemessung zugrundegelegen haben. Das für die Berechnung eines Tragwerks vorgesehene Rechenmodell bedarf der Zustimmung des Sachverständigen.

min.

1

2

3

RR

-

-

-

RR

R

-

RR

-

-

-

RR

-

-

-

9

-

Werkstoffe und Werkstoffprüfungen Werkstoffe für Bauteile a) die Verwendung der Baustähle S235 JR G2 (RSt 37-2), S235 JO (St 37-3U), S235 J2 G3 (St 37-3N), S355 JO (St 52-3U) und S355 J2 G3 (St 52-3N) nach DIN EN 10025, oder b) die Verwendung solcher Baustähle, die aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften, chemischen Zusammensetzung und Schweißeignung in Gütevorschriften oder Werksnormen der Stahlhersteller festgelegt sind und den unter a) aufgeführten Baustählen nach DIN EN 10025 mindestens gleichwertig sind.

a) die gewählten statischen Systeme mit ihren Abmessungen, c) die zu verwendenden Werkstoffe (für Bauteile und Verbindungsmittel),

max.

Diese Berechnungsgrundlagen setzen voraus:

Die Berechnung muß vollständige Angaben enthalten über:

b) die zugrundegelegten Lastannahmen,

Fressen Gesch mierte Rollf äche Lagerder schaGleitden lager

ANMERKUNG: Im folgenden werden entsprechend der DIN 18800-1 die Bezeichnungen St 37 und St 52 verwendet. Für die Mindestdicke der tragenden Bauteile ist DIN 15018-2 maßgebend. Für den Anwendungsbereich ist große Korrosionsgefährdung anzunehmen. Für geschweißte Bauteile sind die Güteanforderungen nach DASt Richtlinie 009 (Sprödbruchgefahr) und DASt Richtlinie 014 (Terrassenbruchgefahr) festzulegen. Für jede einzelne Position muß aus der Konstruktionszeichnung der vorgesehene Baustahl einschließlich eventueller besonderer Güteanforderungen (z. B. Güteklassen für Eigenschaften in Dickenrichtung) ersichtlich sein.

Zur Prüfung einer Berechnung kann der Sachverständige in Zweifelsfällen Kontrollrechnungen verlangen.

8.2

Die Grundnormen des Stahlbaus sind anzuwenden, sofern nachstehend nichts anderes festgelegt ist.

Für die Werkstoffe der Verbindungsmittel gelten die Festlegungen der DIN 18800-1.

Werkstoffe für Verbindungsmittel

Seite 18 DIN 22261-2 : 1997-10

8.3

Verwendung sonstiger Werkstoffe

Sollen Werkstoffe verwendet werden, die nicht den Abschnitten 8.1 und 8.2 entsprechen, so sind die zu fordernden Güteeigenschaften, die charkteristischen Werte der Festigkeiten und die Beanspruchbarkeiten, sowie gegebenenfalls besondere Bearbeitungsverfahren, im Einvernehmen mit dem Sachverständigen festzulegen.

8.4

Temperatureinfluß

Für Temperaturen unter-20° ist das Festigkeitsverhalten der Werkstoffe zu beachten.

8.5

Werkstoffprüfungen

Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe sind durch Abnahmeprüfzeugnisse В nach DIN EN 10204 zu dokumentieren. Für Baustähle mit verbesserter Dehnfähigkeit in Dickenrichtung müssen zusätzlich Zugversuche mit Nachweis der Brucheinschnürung nach DIN EN 10164 erbracht werden.

9

Lastfälle und Lastkombinationen

Für die erforderlichen Nachweise sind die nach den Abschnitten 3 bis 6 anzunehmenden Lasten (Zusammenstellung der Lasten und deren Kurzzeichen, Tabelle 6) zu Lastkombinationen zusammenzufassen. Jede Lastkombination ist einem der folgenden Lastfälle zuzuordnen:

H

Hauptlast (Dauernd im Betrieb zu erwartende Kombination von Lasten) HZ Haupt- und Zusatzlasten (Zeitweise im Betrieb auftretende Kombinationen von Lasten und solchen bei Ortswechsel, besonderen Stützzuständen und Ausbau eines Seilsystems) HZS Haupt-, Zusatz- und Sonderlasten (In Ausnahmefällen im Betrieb zu erwartende Kombinationen von Lasten) HZG Haupt-, Zusatz- und Grenzlasten (Im Betrieb erwartungsgemäß nicht auftretende, jedoch nicht unmögliche Kombinationen von Lasten) Jedem Lastfall ist ein Teilsicherheitsbeiwert y F zugeordnet. Diese Beiwerte und die für die vier Lastfälle zu berücksichtigenden Lastkombinationen sind in den Tabellen 7 bis 9 festgelegt. Die Lasten der Tabellen 7, 8 und 9 sind so zu kombinieren, daß sich aus der Überlagerung ihrer Wirkungen für die einzelnen Bauteile die ungünstigsten, d. h. in der Regel die höchsten Beanspruchungen ergeben. Hierbei ist von der ungünstigsten Stellung der einzelnen Geräteteile zueinander innerhalb der festgelegten Arbeitsbereiche auszugehen. Bei den Nachweisen für Unterbauten und Fahrwerke mit den Lastkombinationen nach Tabelle 7 ist grundsätzlich von einer Raupenträgerstützung Schwinge-Schwinge auszugehen.

Seite 19 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 6: Zusammenstellung der Lasten und deren Kurzzeichen Kurzzeichen

Benennung

Abschnitt Ständige Last

E

3.2

Fördergut

F

3.2.3

Außergewöhnliches Fördergut

FF

3.2.4

Verkrustung

V

3.2.5

Schurrenvers topfung

vv

3.2.6

Aufprall an Übergaben

3.1

3.3

Körniger Förderstrom

с

Große Brocken

cc

Windlast

w

Außergewöhnliche Windlast

WW

Querwindlast

WQ

Längswindlast Windlasten unter Anströmwinkel ß

Index ß

Lasten auf Treppen, Podesten und Laufstegen

P

3.4.2

Schnee- und Eislasten

PP

3.5

Temperaturwirkungen

T

3.6

Besondere Stützzustände, planmäßig

Y

3.4.1

4.1

4.2

5.1

5.2

5.3

5.4

6.1

Ausfall einer Presse

YY

Last infolge festgelegter Neigung

N

Erhöhte Neigungslast (Ortswechsel)

NN

Neigungslast für Dauerfestigkeitsnachweis Änderung Gurtverlauf, Normalbetrieb

"о G

Änderung Gurtverlauf max. Aushubhöhe

GG

Umfangskraft

U

Angreifende Umfangswiderstände

UU

Seiten kraft

s

Angreifende Seitenwiderstände

SS

Lasten aus Fahrbewegungen

L.LS

Erhöhte Lasten aus Fahrbewegungen

LL, LLS

Lasten bei zulässiger Änderung der Gleislage

Q

Quergleiten bzw. Verdopplung der zulässigen Spurabweichung

QQ

Lagerbelastung aus Gurtzugkräften

J

Außergewöhnliche Lagerbelastung aus Gurtzugkräften

JJ

Horizontale Last an angehängten Aufgabetischen zum Strossenband bei Normalbetrieb

H

bei Überschüttungen

HH

Lasten beim Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen im Sinne einer Entlastung

A, AA

im Sinne einer Überlastung

z,zz

6.2

Dynamische Effekte Normalbetrieb

D

6.3

Dynamische Effekte Erdbeben

DD

6.4

Massenkräfte aus planmäßigen Bewegungsvorgängen

M

Massenkräfte aus Not-Aus oder Energieausfall

MM

6.5

6.6

6.7

Pufferstoß

о

Anprall gegen Anschlag

00

Ungleiche Seilkräfte

X

Ausbau eines Seilsystems

XX

Bewegungswiderstände infolge Reibung

R

Außergewöhnliche Bewegungswiderstände infolge Reibung

RR

о

<-.

i

So

i

i

i

N о

В)

+ о "С Ч

+ ч

сг fo

ч

ч

+ +

Ol

Normalbetrieb

In Betrieb (i. В.)

Co с:

1

i

1

с

ч

ч

с

ч ч

i

i

ч ч

<

сл < 1

ч

I

ч

I

ч

ч

ч

со

i

i

i

1

i N

Außer Betrieb (a. В.)

Ortswechsel

а N с са го 3" О: (5° го г0)

сл

УГ О 3 О5' ш б' го 3 а го -ч

В) 3 О го 4 Ш: Ш 3

Schurrenverstopfung

Р—»•

сл ч

ч ч

1

<

ч

ч

CD

СП außergewöhnliches Fördergut Strossenband erhöht angehoben

ГО 3 а го з В): С »

CO с:

ч

о

^

Co с:

а

ч

ч ч

1 <

ч

ч

со

Auflegen

ГО -i

1

V, Co с:

с

ч

ч ч

1

ч

ч

со

Überlast

а ш

1

ro

So

i

1

i

I

1

1

So

i

i

I

1

1

SO

i

i

i

1

so

i

i

•

so

i

DD

I

1

so So

i

I

I

1

ч

ч

i

с

ч

Co с:

о

ч

V, Co с:

с

ч

1

Co с;

с

ч

1

<-4 Co с:

с

ч

E NS 1 JS

1

ч ч

1

ч

ч

(Л

ю ш з

о Kombination UU mit S со

N ГО

О го

о

о

Co с:

г;

0) 3

ч ч

ч ч

ч ч

1

ч

ч

^co Kombination U mit SS

1

ч

ч

Fördergut und ГО л außergewöhnlicher Wind

1

ч

ч

со

3=

1

ч

ч

1

1

ч

ч

сл

1

ч

ч

Außergewöhnliche GleitСП und Rollwiderstände

3 ш сэ ID ГО О" ГО 3 а го 3

außergewöhnliches Auflegen

außergewöhnliche Überlast

HZG

i

Co с: с С!

WW

so

4

HZS

I

го •

DD

i

i

Lastfall

i

i

Ч

1,33

1

So

Lastkombination

1

ч

WW

i

i

Ч

i

WW

i

i

^.asten^

ч ч

Ci ^

i

i

Ständige Last

Ч

Co с:

i

i

Abschnitt

I

so

So

Fördergut

i

о

I

3.2.1-3

i

i

i

3.2.4

i

1

i

Schurrenverstopfung

+i + + T б" + О Co с: о

1

So

ш er

W

(Л

^ О CO

1

Verkrustung

I

i

i

3.2.5

i

I

I

ro S ro

Ш:

i

i

i

(Л o' 3ro —1 rr ro Ел CT

а и> =t

i

i

i

со

Cl й;

so

SO

Schnee- und Eislasten

4

со со

Windlasten6)

i

+

Temperaturwirkungen

i

О ^ ГО О CO

Neigungslasten

i

Umfangskraft (Kettenzugkraft)

Co c:

Änderung des Gurtverlaufs

i

i G

Seitenkraft8)

i

i +

+

i

со СЛ СЛ СЛ k> L. Ьо —к сл

Lagerbelastung aus Gurtzugkräften

i

Auflegen

i

Oi

Überlast

i

Dynamische Effekte

So

Lasten aus Erdbeben

к го

i

+/-M

+

Massenkräfte aus planmäßigen Bewegungsvorgängen

Reibung SO

со P cn CO N>

3.4.2

СП

ш сл го 3

Erdbeben

01-Z66I-: 2-1-9222 N10 02 9liag

Seite 21 DIN 22261-2 : 1997-10 Erläuterung der Fußnoten Tabelle 7 1 ) Für den Betriebsfestigkeitsnachweis gilt y F = 1,0. Kennzeichnung der Lasten für die Berücksichtigung im Betriebsfestigkeitsnachweis (siehe 10.5): +/+ = Last stets vorhanden mit dem ungünstigsten Wert + / - = Lastwechsel zwischen den ungünstigsten Werten in beiden Beanspruchungsrichtungen +/o = Lastwechsel zwischen dem ungünstigsten Wert und Null. 2

) Die Lastkombination Spalte 1b entfällt für Unterbauten und Fahrwerke der Geräte auf Raupenfahrwerken und für den Lagesicherheitsnachweis. 3 ) Es darf vereinfachend anstelle der Nachweise nach Spalten 10 und 11 eine Kombination mit UU und SS im Lastfall HZG nachgewiesen werden. 4 ) Die Lastkombination Spalte 12 entfällt für Bagger. 5

) F F braucht nur auf jeweils einem Ausleger, W n u r an jeweils einer Übergabestelle angenommen zu werden.

6

) Die Windlast W braucht im Spannungs- und Stabilitätsnachweis für Bauteile von Oberbauten nicht berücksichtigt zu werden, für die in der jeweiligen Lastkombination eine Seitenkraft S (L s bei Aufnahmegeräten) berücksichtigt ist. 7 ) Gegebenenfalls Einschränkung der Gerätestellungen durch Betriebsanweisung für den Ortswechsel. 8

) Bei Aufnahmegeräten tritt L s an die Stelle von S und LLS an die Stelle von SS (siehe 5.3.2). ) Auflegen von Eimerleitern siehe 6.1 10 ) Die Last A soll ein unbeabsichtigtes Auflegen von Auslegern abdecken sowie die betrieblich unvermeidbare Auflegekraft, die z. B. beim Schneidvorgang als Anpreßdruck notwendig ist oder durch Nickschwingungen entsteht. 9

Die Last Z soll eine betrieblich unbeabsichtigte Überlast abdecken, die z. B. durch Nickschwingungen, übermäßige Verschmutzungen oder Überschüttungen am Schaufelrad entsteht. Die Lasten aus Auflegen A, AA und Überlasten Z, ZZ ergeben sich aus Gleichgewichtsbedingungen, die zum Ansprechen der Sicherheitseinrichtungen führen (siehe 6.1). Für die Lasten A und Z können Mindestwerte vorgegeben werden. Die Größe von A, AA, Z und ZZ ist von der jeweiligen Hubstellung und Lastkombination abhängig. Diese ist so zu wählen, daß sich beim Lagesicherheitsnachweis die kleinste Sicherheit bzw. beim Spannungsnachweis die dem Betrage nach größte Spannung ergibt. 11 ) Für Geräte auf Raupenfahrwerken, für die in Tabelle 3 keine Werte angegeben sind und keine anders begründeten Werte vorliegen, ist mindestens DQ = 1/30 anzusetzen. Ein gleichzeitiges Auftreten von Lasten D und M darf ausgeschlossen werden. 12 ) Der Betriebsfestigkeitsnachweis für den Reibungseinfluß in Gelenken ist zweckmäßig in der Weise zu führen, daß zunächst das größte und das kleinste Einspannmoment bei blockiertem Gelenk für die Lasten nach Spalte 1b der Tabelle 7 ermittelt werden. Das Reibungsmoment wird für den Betriebsfestigkeitsnachweis (Spalte 1) mit wechselnden Vorzeichen angenommen. Ist die Differenz der beiden Einspannmomente kleiner als das doppelte Reibungsmoment, so ist der Betriebfestigkeitsnachweis für Дет infolge der beiden Einspannmomente und den zugehörigen Normalkräften zu führen. Ist die Differenz der beiden Einspannmomente größer als das doppelte Reibungsmoment, so ist der Betriebsfestigkeitsnachweis für Д a aus dem doppelten Reibungsmoment und den zugehörigen Normalkräften zu führen. Sinngemäß ist bei Reibungskräften vorzugehen. Tabelle 8: Lastfälle und zugehörige Lastkombinationen bei Beanspruchungen aus Fahrbewegungen, bei Veränderung der Gleislage sowie bei besonderen Stützungen im Fahrwerk Lastkombination nach Tabelle 7

HZ, Spalte 2 Kurvenfahrt

Zulässige Änderung der Gleislage

(L)

(ß)

(Щ

-

HZ

HZG

Zusätzliche Belastung Besondere Stützungen im Fahrwerk Unterbau mit Schienenfahrwerk

-

Unterbau mit Raupenfahrwerk

-

HZ

-

Blockieren

Quergleiten

(ßß) -

HZG

HZG

HZG

HZG

Verdopplung der zulässigen Spurabweichung •

(ßß) HZG -

Raupenträger 1 ) bei Stützung

Schwinge-Schwinge

bei Stützung

Schwinge-Turas

HZS

HZ -

-

-

-

-

bei Stützung

Turas-Turas

HZG

-

-

-

-

-

Fahrwerksdeichseln2) bei Raupen trager-Stutzung

Schwinge-Schwinge a a

mit rechnerischer Turas-Turas Raupenträgerzuzüglich länge Turasdurchmesser 1

-

HZ

-

-

HZS

-

HZG

-

HZG

-

-

-

) Die Stützbedingungen des Raupenträgers "Schwinge-Turas" und 'Turas-Turas" werden nur bei dem Festigkeitsnachweis des Raupenträgers berücksichtigt. 2 ) Für den Festigkeitsnachweis der Fahrwerksdeichseln unter der Stützbedingung "Turas-Turas zuzüglich Turasdurchmesser" ist anzunehmen, daß sich die vertikale Auflast gleichmäßig auf diese rechnerische Raupenträgerlänge verteilt.

Seite 22 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 9:

Lastfälle und Lastkombinationen für Lasten mit örtlich begrenztem Einfluß 1 ) H

Lastfall

2

Teilsicherheitsbeiwert y F

HZG

1,33

1,2

1,1

Ausbau eines Seilsystems

Aufprall großer Brocken

Bandblockierung

Überschüttung am Aufgabetisch

besondere Stützzustände mit Ausfall einer Presse

Pfufferstoß

2

3

4

5

6

7

8

9

1a, 1b ) )

2

3

3

2

2

5,6

3

2

+/0 С

С

-

-

-

P

-

-

Besondere Stützzustände )

-

-

V

Bandblockieren

-

-

n.

Normalbetrieb

besondere Stützzustände

Lastkombination

Lasten

1

Abschnitt -

Lastkombination nach Tabelle 7

3.2.6

Aufprall an Übergaben

3.4.1

Verkehrslasten

3.6

HZS

In Betrieb (i. B.)

X.

1,5 )

HZ

4

2 3

CC

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

H

-

-

H

-

-

-

-

-

-

X

-

-

-

JJ

YY

-

-

-

-

-

-

-

00

-

-

-

-

5.4 Horizontale Lasten an Aufgabetischen 6.5

Pufferstoß, Anprall

6.6

Ungleiche Seilkräfte

1 2

+/+Я -

+/-X

XX

HH

) Falls erforderlich sind diese Lasten im Lagesicherheitsnachweis zu berücksichtigen.

) Für den Betriebsfestigkeitsnachweis gilt y F = 1,0. Kennzeichnung der Lasten für die Berücksichtigung im Betriebsfestigkeitsnachweis (siehe 10.5): +/+ = Last stets vorhanden mit dem ungünstigsten Wert + / - = Lastwechsel zwischen den ungünstigsten Werten in beiden Beanspruchungsrichtungen +/o = Lastwechsel zwischen dem ungünstigsten Wert und Null.

3

) Lastkombination nach Spalte 1a nur in den Fällen, in denen die Lastkombination nach Spalte 1b nicht aufgestellt wird.

4

) Zu besonderen Stützzuständen gehören solche, die für Instandsetzungs- und Umbaumaßnahmen, z. B. Abstützen eines Auslegers, Anheben des schwenkbaren Oberbaues zum Ausbau der Kugellaufbahn oder auch für das Auswiegen erforderlich werden. Der Einfluß der besonderen Stützung kann sich auf ganze Geräteteile erstrecken, z. B. Drehscheibe beim Anheben des Oberbaus durch Pressen. Bei kurzzeitigen Stützvorgängen (z. B. für das Auswiegen) kann der Windstaudruck auf 0,25 kN/m 2 reduziert werden, wenn eine zugehörige Windvorhersage durch das Wetteramt vorliegt und der besondere Stützzustand ohne Überschreitung dieses Windstaudrucks beendet werden kann.

10

Erforderliche Nachweise

Es sind der Tragsicherheitsnachweis, der Lagesicherheitsnachweis und der Betriebsfestigkeitsnachweis zu erbringen. Tragsicherheitsnachweis und Betriebsfestigungsnachweis werden nach dem Verfahren Elastisch-Elastisch (DIN 18800-1 : 1990, Abschnitt 7.5.2 unter Ausschluß von Element 750) erbracht. Nachweise nach dem Verfahren Elastisch-Plastisch und Plastisch-Plastisch sowie Anwendung des Elementes 750 sind nur in Ausnahmefällen und im Einvernehmen mit dem Sachverständigen zulässig. Der Tragsicherheitsnachweis wird in den allgemeinen Spannungsnachweis und den Stabilitätsnachweis unterteilt.

10.1

Lastfälle, Teilsicherheiten und Überschreitung der zulässigen Werte

Tragsicherheitsnachweise und Lagesicherheitsnachweise sind für die Lastfälle H, HZ, HZS, HZG zu erbringen mit den zugehörigen Lastkombinationen der Tabellen 7, 8 und 9. Der Betriebsfestigkeitsnachweis wird für den Lastfall H mit den

zugehörigen Lastkombinationen nach Spalte 1b der Tabelle 7 und nach Spalte 1 der Tabelle 9 erbracht. Der Teilsicherheitsbeiwert y M für den Tragsicherheitsnachweis und den Betriebsfestigkeitsnachweis beträgt -yM = 1,0. Der Teilsicherheitsbeiwert y F für den Tragsicherheitsnachweis und für die veränderlichen Lasten des Lagesicherheitsnachweises ist für jeden Lastfall verschieden und in den Tabellen 7 und 9 angegeben. ANMERKUNG: Die unterschiedlichen Teilsicherheitsbeiwerte y F der Tabellen 7 und 9 ergeben sich aus der Multiplikation des Teilsicherheitsbeiwertes y F = 1,5 mit den Kombinationsbeiwerten = 1,0, V l l z = 0,89, f H Z S = 0,80 und y H Z G = 0,73. Im Lagesicherheitsnachweis ist für ständige Lasten, die die Lagesicherheit verkleinern -yF = 1,05, für stabilisierende ständige Lasten y F = 1,0 anzusetzen. Werden Größe und Schwerpunktlagen der ständigen Lasten durch Auswiegen überprüft, gilt auch für die die Lagesicherheit verkleinernden ständigen Lasten y F = 1,0.

Seite 23 DIN 22261-2 : 1997-10 Für den Betriebsfestigkeitsnachweis gilt y F = 1,0. Bei genauer Kenntnis und Berücksichtigung der endgültigen ständigen Lasten dürfen die zulässigen Spannungsdifferenzen beim Betriebsfestigkeitsnachweis um 5 % über-, die geforderten Teilsicherheitsbeiwerte y F beim allgemeinen Spannungsnachweis und beim Stabilitätsnachweis um 5 % unterschritten werden. Beim Lagesicherheitsnachweis (siehe 10.4) ist eine Unterschreitung der vorgeschriebenen Sicherheiten nicht zulässig.

scher Spannungsausgleich unter Beachtung möglicher Instabilitäten zulässig. Wird die Begrenzung einer Last durch den Kippvorgang definiert (z. B. Kippgelenk), so sind zur Ermittlung der Größe dieser Grenzlast auch die nicht ständigen Lasten mit dem Teilsicherheitsbeiwert y F = 1,0 anzusetzen. Für die gleiche Lastkombination HZG muß für alle übrigen Kippachsen die geforderte Sicherheit mit den y F -fachen nicht ständigen Lasten ( y F = 1,1) gegeben sein.

10.2

10.4.2

Allgemeiner Spannungsnachweis

Der allgemeine Spannungsnachweis ist nach DIN 18800-1 zu führen, soweit in dieser Norm keine anderen Festlegungen getroffen sind. Die Bemessungswerte der Widerstandsgrößen sind in den Tabellen 12 bis 15 angegeben.

Abtriebssicherheit

Der Stabilitätsnachweis ist nach dem jeweils maßgebenden Teil der DIN 18800 zu führen.

Es ist nachzuweisen, daß die Summe der widerstehenden Kräfte mindestens gleich den y F -fachen abtreibenden Kräften z. B. infolge Wind, Neigung und gegebenenfalls Gurtzugkräften ist. Zur Ermittlung der Abtriebswiderstände an den Rädern sind die Minimalwerte nach den Tabellen 4.1 bis 4.3 anzunehmen. Alle y F -fachen abtreibenden Kräfte sind in ungünstigster Anordnung zu berücksichtigen.

10.4

10.4.2.1

10.3

Stabilitätsnachweis

Lagesicherheitsnachweis

Dieser Nachweis muß die Sicherheit gegen Umkippen, unzulässiges Abheben und Abtreiben belegen. Dabei wird das Planum als unnachgiebig angesehen. 10.4.1

Sicherheit gegen Umkippen und unzulässiges Abheben

Umkippen ist definiert als unzulässiges Abheben von planmäßig nur druckübertragenden Stützstellen oder Stützbereichen. Die geforderte Sicherheit gegen unzulässiges Abheben - und damit gegen Umkippen - ist gegeben, wenn - für die ständigen Lasten und für die nicht ständigen Lasten in der jeweils ungünstigsten Anordnung an den planmäßig nur druckübertragenden Stützstellen keine rechnerischen Zugkräfte auftreten. Die zugehörigen Werte y F siehe 10.1. Dies ist bei Vorhandensein einer Stützfläche - eine durch mögliche Kippachsen begrenzte Ebene - gleichbedeutend damit, daß die Resultierende aller oberhalb dieser Stützfläche angreifenden Lasten innerhalb dieser Stützfläche liegt und deren Komponente senkrecht zur Stützfläche eine Druckkraft sein muß. Ist die geforderte Lagesicherheit nicht unmittelbar gegeben, so ist dies dann zulässig, wenn an den planmäßig nur Druckkräfte übertragenden Stützstellen (-bereichen) die sich ergebenden Zugkräfte durch besondere Konstruktionsteile (Fanghaken) übertragen werden können. Eine ausreichende Sicherheit ist nachzuweisen, wenn durch Abheben einzelner Bauteile kritische Beanspruchungszustände eintreten oder die Lagesicherheit beeinträchtigt wird, z. B. durch Verlust der Spurführung infolge Hochklettern der Laufräder wegen mangelnder Auflast. Beim Nachweis der ausreichenden Sicherheit gegen Verlust der Spurführung infolge Hochklettern der Laufräder ist die Neigung der Reibungsflächen und eine Reibungszahl von џ = 0,33 zugrunde zu legen. Bei Kugellaufringen ist als mögliche Kippachse jede Tangente an einen Kreis mit dem Radius 0,95 r um den Schwenkmittelpunkt anzunehmen. Dies entspricht der Schwerpunktlage eines Kugellaufring-Kreisbogens mit dem Radius r und dem Öffnungswinkel 60°. Für die Beanspruchungen, die an den Stützstellen - und gegebenenfalls in Fanghaken und deren Einbindungen auftreten, dürfen die Grenzspannungen bzw. -kräfte der Tabellen 12 bis 15 nicht überschritten werden. Der zugehörige Nachweis ist in der Regel nur für den Bereich der Krafteinleitung erforderlich, hierfür ist ausnahmsweise ein plasti-

Abtriebssicherheit für Geräte mit Schienenfahrwerken 10.4.2.1.1 Abtriebssicherheit für den Zustand "Betrieb" Bei Geräten oder Geräteteilen, die im Betrieb nicht ständig bewegt werden, ist für den Ruhezustand nur dann die Abtriebssicherheit nachzuweisen, wenn für den Zustand "außer Betrieb" Zusatzbremsen vorgesehen sind, die nicht automatisch einfallen. Der Nachweis ist mit einem Staudruck von 0,57 kN/m2 (das entspricht einer Windgeschwindigkeit von 30 m/s) zu führen. Für diesen Fall sind die abtreibenden Kräfte ohne Lasterhöhungsfaktor anzusetzen. Der Windstaudruck q = 0,57 kN/m 2 gilt nur, wenn für den Lastfall HZ im Betrieb eine Geschwindigkeit von v = 20 m/s festgelegt wurde. Sind höhere Windlasten für den Lastfall HZ im Betrieb festgelegt, so ist der Windstaudruck zum Nachweis der Abtriebssicherheit nach folgender Gleichung zu ermitteln: qA

= 0,6 ( 9 w - 0,25) + 0,57

qA

Windstaudruck für Abtriebssicherheit

(65)

<7W Windstaudruck für Windlast im Betrieb 10.4.2.1.2 Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" Die Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" ist als Lastfall HZS nachzuweisen. 10.4.2.2 Abtriebssicherheit für schwenkbare Oberbauten 10.4.2.2.1 Abtriebssicherheit für den Zustand "Betrieb" Die Abtriebssicherheit im Ruhezustand ist mit einem Staudruck von 0,57 kN/m 2 (das entspricht einer Windgeschwindigkeit von 30 m/s) mit dem Teilsicherheitsbeiwert y F = 1,0 nachzuweisen. Das gilt nur, wenn die Windgeschwindigkeit für den Lastfall HZ im Betrieb auf 20 m/s festgelegt wurde, andernfalls gilt 10.4.2.1.1. Für schwenkbare Oberbauten, die in Grenzstellungen mit anderen Geräteteilen kollidieren können, ist nachzuweisen, daß bei Wirkung äußerer Lasten, die den Bremsweg verlängern (Neigung und Wind) der vorhandene Bremsweg ausreicht. Die ohne deren Wirkung auftretenden Bremsverzögerungen müssen mit den Festlegungen nach 6.4 in Einklang stehen. Die Windlastverteilung ist nach 3.3.4 vorzunehmen. Bei der Ermittlung der Bremsverzögerung ist die Reibung im Drehkranz zu berücksichtigen. Für Kugelbahnen sind als Reibungszahl џ = 0,01 und für Rollenbahnen џ = 0,025 anzunehmen, falls nicht durch Messungen andere Werte bekannt sind. 10.4.2.2.2 Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" Die Abtriebssicherheit für den Zustand "außer Betrieb" ist als Lastfall HZS nachzuweisen.

Tabelle 10: B e d i n g u n g e n für den Betriebsfestigkeitsnachweis

U t f a V

z^

r

/ [ o f
О и

f Vе

z

zul Д<ТВ

zul Д(Ј Konstruktionsteil k c ü f j (ли 1 (-с

Zeile <JG

V

U с< С**(

Spannungsart

Spannungsbereich

IT / / • *

Г »»С» f

ff pit

t ' i *

*

üjtK

/^»

I

«|>-'(Г(

e FF

f V f Cl

u

f

f

r

'/f-

Bedingungen (66) und (67) ZUIATBE-U

zul AT

f - e c L

ке.-i

'

'

ci

of 4- ' r<č • 1

1

= 0,773

1

CRO -
72

Bauteile außerhalb des Einflußbereiches von Schweißverbindungen

Normalspannung a

1

2

1

T . - J ^ Z U . ACT

Л 3 4

5

Schubspannung т

(7O<0

1

72

-

1

1

1

Abscherspannung -

1

Л

та

J 2 zul ACT

a0-au<

T 0 - T„ < zul A T

T

ao - ^

T

a" -

ZUl

A T

a

2

Niet- und Schraubenverbindungen ) 6

1

Lochleibungsspannung -

1

72 7

Schweißnähte und Bauteile im Einflußbereich von Schweißverbindungen 3 )

CRU> 0

1

1

C70 -
CR U <0

0,9

1

aB - 0,9 cru < zul Acr

1

1

T 0 - T U < z u l AT

Normalspannung er 8

9 1

Z U | А0Г1

Schubspannung т

-

) zul A er und zul AT siehe Abschnitt 13

2

) Die betragsmäßig größere Abscherspannung т а und die betragsmäßig größere Lochleibungsspannung er, sind mit positivem Vorzeichen anzusetzen.

3

) Bei axial beanspruchten Schrauben ist anstelle eines Nachweises der Spannungsdifferenz der Nachweis der Differenz der Schraubenzugkräfte nach Bedingung (71) in 11.2.2.6 zu führen.

Seite 25 DIN 22261-2 : 1997-10

10.5

Betriebsfestigkeitsnachweis

Es bedeuten:

Der Betriebstestigkeitsnachweis erbringt den Nachweis der Sicherheit gegen Schäden durch Materialermüdung. Er ist für den Lastfall H mit dem Teilsicherheitsbeiwert y F = 1,0 bei solchen Bauteilen und Verbindungsmitteln zu führen, bei denen eine wechselnde oder schwellende Beanspruchung zu erwarten ist. Die maßgebende Lastkombination ist Spalte 1b der Tabelle 7 zu entnehmen, in der die Lasten, bei denen eine wechselnde Beanspruchung anzunehmen ist, mit+/-, solche, bei denen eine schwellende Beanspruchung anzunehmen ist, mit +/o gekennzeichnet sind. (Bezüglich der Neigung ist 4.1 zu beachten.) Eine Änderung der Beanspruchung kann nicht nur durch die Veränderung von Lasten, sondern kann auch durch Änderung der Lage der Stützungen (z. B. Verbindungsbrücke) hervorgerufen werden. Der Einfluß unterschiedlicher Hubstellungen braucht im Betriebsfestigkeitsnachweis nicht berücksichtigt zu werden.

ERbjuttn bzw. TBRU(TO die Spannungen, die sich in dem Querschnitt ohne Vorhandensein der Löcher ergeben (Bruttoquerschnitt). A; ist die Bruttoquerschnittsfläche des Querschnittteiles, in dem die nachzuweisende Spannung annähernd konstant ist und die Lochschwächung annähernd gleichmäßig verteilt ist. A i n = A; - ДАј ist die Nettoquerschnittsfläche des Querschnitteiles, für den eine Zugspannung ermittelt wird. ДА, = £ d • t ist die Summe der Lochleibungsflächen aller in die ungünstigste Rißlinie des Querschnitteiles fallenden Löcher. ANMERKUNG: Diese Berücksichtigung der Lochschwächung weicht von DIN 18800-1 Element (742) ab.

Bei der Ermittlung von Spannungsänderungen, die durch das Schwenken von Geräteteilen gegeneinander bewirkt werden, sind die Schwenkwinkel zugrunde zu legen, die sich aus den für den Normalbetrieb vorgegebenen Einsatzbedingungen ergeben. Die zu berücksichtigende Neigungslaständerung infolge Schwenkens nach 4.1 und nach Spalte 1b der Tabelle 7 bleibt hiervon unberührt.

Verzinkte Schrauben und SL-Verbindungen sind für tragende Bauteile der Stahlkonstruktion nicht zulässig.

Für Unterwagen und Fahrwerke braucht in der Regel für Geräte auf Raupenfahrwerken kein BetriebsfestigkeitsnaclTWeis geführt zu werden. Für Unterwagen und Fahrwerke der Geräte auf Schienenfahrwerken ist im Einzelfall mit dem Sachverständigen festzulegen, ob und in welchem Umfang ein Betriebsfestigkeitsnachweis geführt wird.

Jedes Schrauben- und Nietbild Schrauben oder Niete aufweisen.

Der Nachweis der Betriebsfestigkeit ist erbracht, wenn die Bedingungen (66) und (67) erfüllt sind cr„ - к • cru < zul До-Вс

(66)

т 0 - Ь т ц < zul Д т В с

(67)

cr(], т 0 und cru, T u sind die vorzeichenbehafteten Grenzspannungen (Druck negativ) mit стц < сг() und T u < т 0 , die sich aus der maßgebenden Lastkombination ergeben. к und zul Дa B C i zul Д т В е sind der Tabelle 10 zu entnehmen.

11

Bemessungsannahmen

Sofern in den folgenden Abschnitten 11.1 bis 11.3 nichts anderes festgelegt ist, gilt DIN 18800-1.

11.1

Bauteile

Die Beanspruchungen sind unter der Voraussetzung eines elastischen Bauteilverhaltens zu ermitteln (Ausnahmen siehe Abschnitt 10). Die für die Bemessung zu verwendenden Beanspruchbarkeiten sind Tabelle 12 zu entnehmen. Dabei sind die für Großgeräte erforderlichen Teilsicherheitsbeiwerte y M auf der Widerstandsseite bereits eingearbeitet. Örtliche Spannungsspitzen infolge Kerben bleiben beim allgemeinen Spannungsnachweis und beim Stabilitätsnachweis unberücksichtigt. Beim Betriebsfestigkeitsnachweis sind die örtlichen Spannungsspitzen infolge Kerben in den zulässigen Spannungsdifferenzen zul Дет berücksichtigt. Für Augenbleche gilt abweichend hiervon 12.2.1.

11.2 Schraub-und Nietverbindungen 11.2.1 Allgemeine Hinweise

Wenn SL-Verbindungen verwendet werden dürfen, z. B. bei Geländern, Befestigung des Belages von Podesten und Laufstegen einschließlich Treppenstufen, müssen die Verbindungen gegen Lockern gesichert sein. muß

mindestens

Für die Ermittlung der Kräfte je Schraube bzw. Niet dürfen bei Kraftübertragung von Normalkräften in Kraftrichtung nicht mehr als sechs Schrauben oder Niete hintereinander, bei Paßschrauben der Festigkeitsklasse 10.9 dürfen nicht mehr als drei Schrauben hintereinander berücksichtigt werden. Dynamisch beanspruchte Anschlüsse mit mehr als vier Schrauben oder Nieten hintereinander dürfen nur im Einvernehmen mit dem Sachverständigen ausgeführt werden. Bei versetzten Schraubenreihen ist die rechnerische Anzahl n der hintereinander in Kraftrichtung liegenden Schrauben nach Gleichung (68) bzw. Gleichung (69) zu ermitteln. n = 1 + - für D < e , x D

(68)

n = 1 + — für £>><\ e.

(69)

Dabei ist /x der Abstand zwischen der ersten und der letzten Schraube in Kraftrichtung und D der kleinste Abstand zwischen zwei Schrauben der versetzten Schraubenreihen (Diagonalmaß) (siehe Bild 11).

, - eZ!'"

T

n r

<» I

J \

Für gelochte Bauteile in Niet- und Schraubenverbindungen sind nachfolgende Spannungen maßgebend: Druckspannung:

crbrutl(i

Zugspannung:

anm„ = ~

Schubspannung:

т ЬгаШ)

zwei

.

О

• crbru№) Bild 11: Versetzte Schraubenreihen

Seite 26 DIN 22261-2 : 1997-10 Axialer Zug ist nur zulässig bei vorgespannten hochfesten Schrauben. Axiale Zugkräfte infolge konstruktiv bedingter Exzentrizität bei gebräuchlichen Scherverbindungen (z. B. Anschluß von Stäben mit Winkelquerschnitt) brauchen nicht nachgewiesen zu werden. Sie sind auch für solche Verbindungen mit Nieten oder Schrauben ohne Vorspannung zulässig. Um bei SLP-Verbindungen der Festigkeitsklassen 4.6 und 5.6 sicherzustellen, daß das Gewinde nicht in das Klemmpaket hineinragt, können unter der Mutter zwei Unterlegscheiben erforderlich werden. Die Beanspruchbarkeiten der Schrauben und Niete sind abweichend von DIN 18800-1 festgelegt und in den Tabellen 13 und 14 angegeben. Dabei sind die für Großgeräte erforderlichen Teilsicherheitsbeiwerte -yM auf der Widerstandsseite bereits eingearbeitet. ANMERKUNG: Die Werte V a R d in SLP- und GVP-Verbindungen sind gleich. Vorteile der GVP-Verbindung ergeben sich für den Lochabzug bei zugbeanspruchten Bauteilen (siehe 11.2.2.2) und den Betriebsfestigkeitsnachweis (siehe 11.2.2.5 und Fußnote 5) in Tabelle 17). Dafür erfordert die GVP-Verbindung die Reibflächenbehandlung und Kontrolle der Vorspannung (siehe 11.2.2.1); ferner sind die Abschnitte 11.2.2.4 und 11.2.2.7 zu beachten. 11.2.2

Besondere Festlegungen für hochfeste Schrauben

11.2.2.1 Vorgaben für die Ausführung SLP-Verbindungen mit hochfesten Schrauben sind nur in Verbindung mit planmäßiger Vorspannung nach Tabelle 13 und nur im Einvernehmen mit dem Sachverständigen und dem Auftraggeber zulässig. Die Vorspannung braucht nicht überprüft zu werden. GV- und GVP-Verbindungen sind planmäßig mit F v nach Tabelle 14 vorzuspannen. Die Vorspannung muß geprüft werden. Das Vorspannverfahren und seine Prüfung für Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 muß DIN 18800-7 entsprechen. Für Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 ist das Vorspannverfahren und seine Prüfung im Einvernehmen mit dem Sachverständigen festzulegen. Für die Reibflächenbehandlung gilt DIN 18800-7. Das Lochspiel in GV-Verbindungen darf höchstens 1 mm betragen. GV-Verbindungen und Verbindungen nach 11.2.2.6 mit Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 müssen DIN 18800-1 entsprechen. Schrauben für SLP- und GVP-Verbindungen der Festigkeitsklasse 10.9 müssen DIN 7999, die zugehörigen Muttern und Unterlegscheiben DIN 18800-1 entsprechen. Weichen die Formen der Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben von Schraubenverbindungen mit Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 von denen der Festigkeitsklasse 10.9 ab, so bedürfen sie der Zustimmung des Sachverständigen. Hochfeste Schrauben erfordern eine Unterlegscheibe sowohl unter dem Kopf als auch unter der Mutter. 11.2.2.2 Kraftvorabzug bei GV- und GVP-Verbindungen Für den Nachweis von Nettoquerschnitten innerhalb von GV- oder GVP-Verbindungen darf angenommen werden, daß 40 % der Grenzgleitkraft Ve R d nach Tabelle 14 je Reibvingsfläche derjenigen hochfesten Schrauben, die im betrachteten Querschnitt mit Lochabzug liegen, vor Beginn der Lochschwächung durch Reibungsschluß angeschlossen sind (Kraftvorabzug). Für den Kraftvorabzug aller Schrauben in der gedachten Rißfläche darf insgesamt jedoch nicht mehr als 20 % der dort im Bauteil für den Bruttoquerschnitt vorhandenen Beanspruchbarkeit angesetzt werden.

ANMERKUNG: Die Begrenzung des Kraftvorabzuges auf höchstens 20 % der im Bruttoquerschnitt zulässigen Kraft ist in Anlehnung an die frühere DASt Richtlinie 010, Abschnitt 4.3.1, festgelegt worden, jedoch mit der Abänderung, daß anstelle der vorhandenen Gesamtkraft die Beanspruchbarkeit getreten ist. Diese Festlegung hat den Vorzug für die praktische Rechnung, daß der Kraftvorabzug auch dann von der Belastung unabhängig ist, wenn 0,4 VB R d nicht mehr zulässig ist. Die rechnerische Auswirkung ist gering. Beim maximal möglichen Lochabzug von 33 % ergibt diese Festlegung mit einer 4 % kleineren Spannung die größte Abweichung gegenüber der früheren DASt Richtlinie 010. 11.2.2.3 Bauteildicken bei GV- und GVP-Verbindungen Innerhalb der Klemmlänge einer GV- oder GVP-Verbindung darf höchstens ein Bauteil eine beliebige Dicke aufweisen. Die Dicke der übrigen Teile darf den Nenndurchmesser der Schraube nicht überschreiten und nicht größer als 25 mm sein. Bei Verwendung größerer Dicken muß die Ebenheit der zu verbindenden Teile durch besondere auf der Zeichnung anzugebende Maßnahmen sichergestellt werden. Unabhängig von der Dicke der zu verbindenden Teile sind Klaffungen an der Stoßstelle > 1,0 mm nicht zulässig. 11.2.2.4

GVP-Verbindungen bei Vorzeichenwechsel der Schnittgrößen GVP-Verbindungen, die durch Schnittgrößen mit wechselnden Vorzeichen beansprucht werden, sind nur zulässig, wenn in den Lastfällen H, HZ und HZS die Bedingung AV 0 V P = V GVP (max S) - V GVP (min S) < 2 • V g R d

(70)

erfüllt ist, wobei K 0 V P (max S) und V GVP (min S) die Schraubenkräfte infolge der maximalen und minimalen Bemessungswerte der Schnittkraft darstellen. 11.2.2.5

Betriebsfestigkeitsnachweis bei GV- und GVP-Verbindungen

Ein Betriebsfestigkeitsnachweis braucht bei GV- und GVPVerbindungen senkrecht zur Schraubenachse weder für die Schrauben noch für die Lochleibungsspannungen geführt zu werden. 11.2.2.6

Hochfeste Schrauben unter axialer Zugbeanspruchung

Bei axialer Zugbeanspruchung vorgespannter hochfester Schrauben darf die rechnerische Schraubenzugkraft die Grenzzugkraft NR d nach Tabelle 14 nicht überschreiten. Für den Betriebsfestigkeitsnachweis (y F = 1,0) ist die Bedingung (71) zu erfüllen:

A ^ = ^d,max-^d>min<0,25-NRid

(71)

wobei Nj max und Nd mia den im Lastfall H (Spalte 1b der Tabelle 7) auftretenden größten und kleinsten Bemessungswert der Zugkraft je Schraube darstellen und NR d der Tabelle 14 zu entnehmen ist. Bei der Ermittlung der rechnerischen Schraubenzugkraft darf die Kopfplatte bzw. der Flansch der Zugverbindung als biegestarr vorausgesetzt werden, wenn die gleiche Voraussetzung für den Nachweis der Kopfplatte bzw. des Flansches getroffen wird. ANMERKUNG: Beim Nachweis axial auf Zug beanspruchter vorgespannter Schrauben wurde entsprechend früherer DASt Richtlinie 010 auf den Einfluß der Klemmdicke aus folgenden Gründen verzichtet: Die im Stahlbau vorkommenden Klemmdickenverhältnisse l k /d variieren nur in einem engen Bereich 1,5 < lk/d < 3. Der hierfür verbleibende Klemmdickeneinfluß ist klein gegenüber dem der von Ausführungsform und Ausführungsqualität stark abhängigen unplanmäßigen zusätzlichen Biegemomente der Schrauben.

Seite 27 DIN 22261-2 : 1997-10 Bei Klemmdickenverhältnissen außerhalb des obengenannten Bereiches ist der Einfluß der Klemmdicke auf das Tragverhalten zu berücksichtigen. Die Sicherheit gegen Klaffen der Verbindung ist durch das Verhältnis Fv

nach Tabelle 14 sichergestellt.

11.2.2.7

Hochfeste Schrauben bei gleichzeitiger Zug- und Scherbeanspruchung Werden hochfeste Paßschrauben auf Zug und Abscheren (SLP-Verbindungen) gleichzeitig beansprucht, so gelten die Werte NK d und Va R d unabhängig voneinander. Werden die Schrauben einer quer zur Schraubenachse beanspruchten GV-Verbindung zugleich axial auf Zug beansprucht, so treten anstelle der Werte V R_d nach Tabelle 14 die Werte: red

^g.R.d = ^g.R.d ~ A^GV " ^ d (72) Die Reibungszahl juGV ist mit 0,5 anzusetzen. Bei der Ermittlung des Kraftvorabzuges nach 11.2.2.2 fürGVund GVP-Verbindungen sind an die Stelle von Vg R d die Werte red Vg R d zu setzen. Für den Lochleibungsnachweis bei gleichzeitiger axialer Zugbeanspruchung sind die Werte er, R d nach Spalte 5 bzw. 6 der Tabelle 12 auf red er, R d zu reduzieren: Für Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 red er,l , R , d , 8 . l

=

CT,

(L 1 -4 N —B )J

ständiger Lasten unberücksichtigt bleiben. Für den Betriebsfestigkeitsnachweis sind die Zwängungsmomente aus ständiger Last nur dann zu berücksichtigen, wenn nach 10.5 eine Spannungsdifferenz ACT für ständige Last nachzuweisen ist. Im Einvernehmen mit dem Sachverständigen dürfen Stäbe unter der Annahme eines ideal gelenkigen Fachwerks gerechnet werden. Werden Stäbe unter der Annahme eines ideal gelenkigen Fachwerks berechnet, so ist der Einfluß der Knoteneinspannung näherungsweise zu erfassen. Dabei dürfen die an repräsentativen Stäben gefundenen Ergebnisse auf andere Stäbe übertragen werden. Für den Nachweis der Knicksicherheit von Stäben dürfen bei den Schnittgrößen die Zwängungsmomente unberücksichtigt bleiben, wenn die Knicklängen unter der Annahme eines ideal gelenkigen Fachwerks ermittelt werden. Bei der Festlegung der maßgebenden Lastkombination eines Lastfalles braucht der Einfluß der Zwängungsmomente nicht berücksichtigt zu werden. 12.1.2

2 (75) ez ' ( ^ )

= o-,l , R , d , 1 0 . 9

О"—)

ez • ( ^ ) ez< (74)

NRli ist der Tabelle 14 zu entnehmen.

11.3

Schweißnähte

Die Benennung der Schweißnähte und die Vorgaben für die Ausführung sind in DIN 22261-3:1997, Anhang B, festgelegt. Für jede Stoßart ist die Ausführung der Schweißnähte sowie ihre Prüfung nach DIN 22261-3 nach Bewertungsgruppen unterschieden.

I

-

8

c m

b e i

S 2 3 5

(

S t

37

>

(75)

(73)

Für Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 red <7,l , R , d , 1 0 . 9

Biegung aus Eigengewicht bei Zugstäben

Biegung aus Eigengewicht bei Zugstäben braucht dann nicht berücksichtigt zu werden, wenn eine der Bedingungen (75) oder (76) erfüllt ist:

2

^ 12 cm bei S355 (St 52)

6 cm bei S235 (St 37)

(76)

ег < 13 cm bei S355 (St 52)

(76)

ev ist der Zugrandabstand vom Schwerpunkt in cm und Л der Schlankheitsgrad, der für das Trägheitsmoment in der Biegeebene zu ermitteln ist. Bei Berücksichtigung der Zusatzspannungen aus Eigengewicht dürfen die Teilsicherheitsbeiwerte -yF im allgemeinen Spannungsnachweis unbeschadet Abschnitt 14 um 5 % unterschritten werden. 12.1.3

Planmäßige Außermittigkeiten

Festlegung der Bewertungsgruppen: siehe 13.2. Wird in der Berechnung und in den Fertigungsunterlagen keine Bewertungsgruppe angegeben, so gelten für die Schweißnähte die Anforderungen der Bewertungsgruppe 2. Die für die Spannungsermittlung maßgebende Schweißnahtdicke a r ist der DIN 22261-3 zu entnehmen. Für die Kraftübertragung von Normalkräften parallel zur Nahtrichtung in Anschlüssen und Stößen darf bei der Ermittlung von Тц eine Nahtlänge von höchstens 60 a r in Rechnung gestellt werden, die Nahtlänge muß mindestens 15 a r betragen. Die Beanspruchbarkeiten der Schweißnähte beim allgemeinen Spannungsnachweis bzw. die zulässigen Spannungsdifferenzen für Schweißnähte beim Betriebsfestigkeitsnachweis sind in Abhängigkeit von der Bewertungsgruppe nach DIN 22261-3 und in Abschnitt 14, Tabellen 15, 18 und 19 angegeben.

Planmäßige Außermittigkeiten sind in den Nachweisen zu berücksichtigen. Bei Gurten von Fachwerken mit einem über die Länge veränderlichen Querschnitt darf in der Regel die Außermittigkeit des Kraftangriffes im Einzelstab unberücksichtigt bleiben, wenn die gemittelte Schwerachse der Einzelquerschnitte in die Systemlinie des Fachwerkgurtes gelegt wird. Bei Rohrkonstruktionen nach DIN 18808 bzw. DIN V ENV1993-1-1 (Eurocode 3) gelten die dort getroffenen Regelungen bezüglich planmäßiger Außermittigkeiten.

12

12.1.5

12.1 12.1.1

Besondere Bemessungsregeln Fachwerke

Zwängungsmomente infolge Knotenbiegesteifigkeit Beim Nachweis der Fachwerke sind die Zwängungsmomente und die daraus resultierenden Nebenspannungen zu berücksichtigen. Für den allgemeinen Spannungsnachweis und den Stabilitätsnachweis dürfen die Zwängungsmomente infolge

12.1.4 Schlankheitsgrade Folgende Schlankheitsgrade sind einzuhalten: a) Druckstäbe Л < 150 b) Können geringfügige Änderungen der Lastannahmen in einem Zugstab Druckkräfte hervorrufen, so darf der Zugstab keine größere Schlankheit als Л = 200 aufweisen. Zusammenwirken im Tragwerk

Bei der Bemessung der Verbände ist das Zusammenwirken mit dem übrigen Tragwerk zu berücksichtigen. Druckschlaffe Diagonalen sind nicht zulässig. 12.1.6 Knotenbleche Knotenbleche sind so zu bemessen, daß die von den Stabanschlüssen aufnehmbaren Schnittgrößen weitergeleitet werden können.

Seite 28 DIN 22261-2 : 1997-10

12.2

Gelenkverbindungen

Ein Gelenk ist eine Verbindung zweier Bauteile, die eine Drehung der beiden Bauteile relativ zueinander um das Gelenk zuläßt. Bei einem statischen Gelenk wird die Drehung ausschließlich durch elastische Formänderungen der Bauteile hervorgerufen. Bei einem kinematischen Gelenk können zusätzlich Drehungen infolge Lageänderungen der Bauteile zueinander auftreten (z. B. infolge Heben und Senken von Geräteteilen). Das der Drehung um das Gelenk entgegenwirkende Reibungsmoment ist bei den Nachweisen der anschließenden Bauteile zu berücksichtigen. Die Größe des Reibungsmomentes ist in Abhängigkeit von Gelenkart und -große, Werkstoff, Schmierung und den im Gelenk zu übertragenden Kräften mit den Reibungszahlen für Haftreibung nach 6.7 zu ermitteln. ANMERKUNG: Bei Gelenken mit Gleitlagern können die Reibungsmomente bei entsprechend großen Gelenkkräften so groß sein, daß Gelenkdrehungen infolge elastischer Formänderungen der Bauteile nicht auftreten. Dies tritt ein, wenn das bei Annahme eines starren (unverdrehbaren) Gelenkes im Tragsystem sich ergebende Einspannmoment im Gelenk kleiner ist als das Reibungsmoment. Es ist deshalb in solchen Fällen sinnvoll, für die Beanspruchungsermittlung infolge veränderlicher Lasten im statischen System ein starres Gelenk einzuführen. Ergibt die Rechnung jedoch ein Einspannmoment im Gelenk größer als das Reibungsmoment, so ist eine zweite Berechnung mit einem reibungsfreien Gelenk im statischen System durchzuführen, wobei das Reibungsmoment als äußere Belastung dem Drehsinn entgegenwirkend anzusetzen ist (vergleiche Fußnote 12 in Tabelle 7). Bei der Ermittlung der Beanspruchungen infolge des Reibungswiderstandes bei Gelenkdrehungen infolge Lageänderungen der Bauteile zueinander ist stets der zweite Berechnungsweg maßgebend. 12.2.1 Augenstabverbindungen zur Zugkraftübertragung Die folgenden Bemessungsregeln setzen ein maximales Bolzenspiel entsprechend den Passungstoleranzen von D 10/h 11

(Augenblech-Bolzen) nach DIN 7155-1 voraus. Die Kopfhöhe a des Augenbleches muß mindestens a = с = R - r betragen. Die Pressung zwischen Augenblech und Bolzen ist nur für den allgemeinen Spannungsnachweis entsprechend dem Lochleibungsdruck in Schraubverbindungen jedoch für eine Beanspruchbarkeit er, R d nach Spalte 3 (anstelle der Spalte 5) der Tabelle 12 nachzuweisen.

Bild 12: Augenstab 12.2.1.1

Augenbleche

Der allgemeine Spannungsnachweis ist nach Bedingung (77) zu führen. (77) mit der Nennspannung crn = <jnZ + crn Nennspannung mit der Zugkraft Z ernZ

Z

(78)

2 et

Nennspannung infolge eines Reibungsmomentes 8Ц °пц =

Bild 13: Maße von Augenblechen

—

TT

er

(79)

Seite 29 DIN 22261-2 : 1997-10 Ein Nachweis der mehrachsigen Beanspruchung ist nicht erforderlich.

Der Betriebsfestigkeitsnachweis ist für die Spannungsdifferenz max Дет nach Gleichung (80) an der Stelle der Spannungsspitze am Lochrand nach Bedingung (66) mit Zeile 1 bzw. 2 der Tabelle 10zu führen mit zul Дсг nach Tabelle 17 für "Bauteile außerhalb des Einflußbereiches von Verbindungen". max Дсг = а • Дсгп

12.3

Die Kerbzahl a darf nach Gleichung (81) für Augenbleche nach Bild 13 ermittelt werden, wenn die Wirkungslinie der Kraft Z in Bild 13a, b mit der Augenblechachse zusammenfällt und in Bild 13c mit der Augenblechachse keinen größeren Winkel als ß bildet. 1

(81)

• I E - Э - п И Я

mit

(82) (83)

R=r+с e= а- с б

12.2.1.2

_ tan ß R + r ~ 4

(84)

Bolzen

Die Biegespannungen und Querkraftschubspannungen dürfen nach der Stabtheorie für eine über die Augenblechdicke gleichmäßig verteilte Lochleibungsdruckverteilung ermittelt werden. Die größte Querkraftschubspannung des Bolzenquerschnittes in der Schwerlinie ergibt sich nach Gleichung (85). max т „ =

Werden Stöße von Druckstäben nicht flächendeckend ausgebildet, so sind sie nach Theorie II. Ordnung nachzuweisen. In Kontaktstößen müssen die Stirnflächen rechtwinklig zur Stabachse bearbeitet sein. Bei genieteten und geschraubten Verbindungen sind die Abstände der Tabelle 11 einzuhalten. Bei der Ausbildung von geschweißten Eckausnehmungen gilt Bild 14.

(85)

3 TTr2

Die größte Schubspannung im Bolzenquerschnitt infolge des Reibungsmomentes ist nach Gleichung (86) zu ermitteln. 8

џ

(86)

max т „ц = — • — TT

Anschlüsse und Stöße

In Anschlüssen und Stößen ist jeweils eine Verbindungsart zu verwenden. Bei Sanierungen und Verstärkungen darf von dieser Regel in begründeten Fällen abgewichen werden. Unterschiedliche Schweißstöße, z. B. Stumpf- und Parallelstöße in einem Stabanschluß sind zulässig, bei unterschiedlich zulässigen Spannungen ist jedoch die kleinere für den gesamten Anschluß maßgebend. Wird nicht jedes einzelne Querschnittsteil angeschlossen, so ist die zu übertragende Kraft allein den angeschlossenen Querschnittsteilen zuzuweisen. Anderenfalls sind zusätzliche Nachweise erforderlich. Schroffe Querschnittsänderungen in Anschlüssen und Stößen sind insbesondere bei Zugbeanspruchung zu vermeiden, gegebenenfalls durch Vorbinden von Teilquerschnitten. Für Druckkraftübertragung ausschließlich auf Kontakt ist die Sicherheit gegen Abheben nach 10.4 nachzuweisen. In der Regel sind Anschlüsse und Stöße flächendeckend auszuführen. In diesem Fall erübrigt sich bei genieteten und geschraubten Verbindungen ein Betriebsfestigkeitsnachweis für die Verbindungsmittel. Werden Anschlüsse und Stöße nur für die vorhandenen Schnittgrößen nachgewiesen und wird für die angeschlossenen Bauteile ein Betriebsfestigkeitsnachweis verlangt, so ist der Betriebsfestigkeitsnachweis auch für die Verbindungsmittel zu führen.

(80)

TT r

Tabelle 11: Randabstände und Lochabstände bei genieteten und geschraubten Verbindungen Randabstände

in Kraftrichtung

Loch abstände Kleinster Lochabstand

2d

Kleinster Randabstand senkrecht zur Kraft richtung Größter Randabstand

in und senkrecht zur Kraftrichtung

1,5 d Lochabstand

3 d oder 6t

bei allen Bauwerksteilen

3d

im Druckbereich und für Beulsteifen

6 d oder 12 t

im Zugbereich und für Heftung auch im Druckbereich

10 d oder 12 t

Bei Stab- und Formstählen darf als größter Randabstand 8 t statt 61 genommen werden, wenn das abstehende Ende eine Versteifung durch die Profilform erfährt. d Lochdurchmesser t

• 1

, 1

e<6t

e< 8 t

1

•

I

e £8 t

Die angegebenen Höchstabstände können überschritten werden, wenn geeignete Maßnahmen einen ausreichenden Korrosionsschutz sicherstellen. Die Mindestabstände sind für den nächstgrößeren Schraubendurchmesser einzuhalten.

Seite 30 DIN 22261 2 : 1997-10

Für beliebiges t- Steifen- oder Schottdicke

Für t> 30 mm auch zulässig

1

0,25 t - I h

R > 1,5 t + 20 mm « m i n

^

5

0

m

k H

t

.

m

R>t Rmm> 50 mm

Bild 14: Ausbildung von Eckausnehmungen und Randabstand von Steifen

12.4

Mehrachsige Spannungszustände

Der Nachweis der Interaktion von gleichzeitig auftretenden Spannungskomponenten ist immer zusätzlich zum Nachweis der alleinigen Wirkung der Einzelkomponenten zu führen. 12.4.1

Räumliche Spannungszustände sollten vermieden werden. Wenn in besonders dickwandigen Bauteilen ein räumlicher Spannungszustand zu erwarten ist, so ist der Nachweis nach Element 747 der DIN 18800-1 zu führen. Ein räumlicher (dreiachsiger) Spannungszustand, der in dem Durchdringungsbereich sich kreuzender Blechebenen auftritt (geschweißter Doppel-T-Stoß), darf unter Vernachlässigung der Normalspannungskomponente а г parallel zur Durchdringungsachse z auf einen gedachten ebenen Spannungszustand crz, a y und T in derzurz-Achse senkrechten x-y-Ebene zurückgeführt werden, sofern für т die größte in z-Richtung wirkende Schubspannung eingesetzt wird. Die größte in z-Richtung wirkende Schubspannung beträgt mit den in Bild 15 gegebenen Bezeichnungen 2

2

Für rechtwinklige Kreuzungen mit а = 45° gilt für a) bis c) D = d>2,25 t und R = r>t

(88)

Bei unterschiedlichen t ist für t der größere Wert einzusetzen.

Räumliche Spannungszustände

• i T „ + Ty2.

nähte im Fall Bild 16a als Stumpfstoß, in den Fällen Bild 16b und с als Doppel-T-Stoß erbracht werden.

(87)

Außerdem ist für beide Wände x-z und y-z der Vergleichsspannungsnachweis unter Einschluß von
12.4.2 Ebene Spannungszustände 12.4.2.1 Allgemeiner Spannungsnachweis Der allgemeine Spannungsnachweis ist für Bauteile nach Element 747 bis 748 der DIN 18800-1 zu führen. Bei Schweißnähten, für die nach DIN 22261-3 :1997, Anhang B, die rechnerische Nahtdicke gleich der Wanddicke des angeschlossenen Teiles ist, erübrigt sich ein Nachweis für den mehrachsigen Spannungszustand, wenn dieser für das angeschlossene Bauteil im Nahtbereich erbracht wird. Bei den übrigen Schweißnähten, z. B. Kehlnähten, ist Element 825 der DIN 18800-1 anzuwenden. 12.4.2.2

Betriebsfestigkeitsnachweis

Der Nachweis ist in der Regel nur für die einzelnen Spannungskomponenten a x , cry und T zu führen. ANMERKUNG: Die Interaktion mehrachsiger Spannungskomponenten in der Betriebsfestigkeit ist in der Regel umso schwächer, je stärker die Kerbwirkung ist. Sie wird ebenfalls in der Regel geringer, wenn die Spannungskomponenten nicht zur gleichen Lastkombination gehören. Bei Schweißverbindungen ist zu beachten, daß in der Regel für jede Beanspruchungsrichtung die maßgebende Kerbe an einer anderen Nahtstelle liegt. Dies bedeutet, daß in den meisten Fällen die Interaktion im Rahmen der erreichbaren Genauigkeit vernachlässigbar ist.

12.5 12.5.1

Krane und Kranbahnen Betriebsfall des Kranes

Bei der Berechnung der Krane auf Großgeräten ist für den Betriebsfall der Krane die DIN 15018-1 verbindlich. Die Kranbahnen sind mit den Lastannahmen der DIN 4132 nach den Berechnungsgrundlagen dieser Norm nachzuweisen. Die Neigungslast ist nach 4.1 als vorwiegend ruhende Last zu berücksichtigen (u. a. Schrägzug der Hakenlast). Bild 15: Räumlicher Spannungszustand Bei Kreuzstößen mit Kreuzstück darf bei den Nachweisen für die Vergleichsspannung in der x-y-Ebene und für т., der vergrößerte Querschnitt im Kreuzstück berücksichtigt werden. Für Kreuzstöße, deren Maße Bild 16 entsprechen, brauchen keine Nachweise für den mehrachsigen Spannungszustand geführt zu werden, wenn alle erforderlichen Nachweise für die angeschlossenen Bauteile und die Anschlußschweiß-

12.5.2 Betriebsfall des Gerätes Für den Außerbetriebsfall der Krane (Betriebsfall des Gerätes) ist für die Krane und Kranbahnen als Teile des Gerätes ein Betriebsfestigkeitsnachweis nach diesen Berechnungsgrundlagen zu führen. Dabei sind zur Berücksichtigung der dynamischen Effekte für Krane auf den in Tabelle 3 aufgeführten Geräteteilen Massenkräfte für eine Beschleunigung von 0,1 g in der ungünstigsten Richtung mit wechselnden Vorzeichen anzusetzen, sofern dies ungünstiger ist als die statischen Ersatzlasten nach Tabelle 3.

Seite 31 DIN 22261-2 : 1997-10

a)

rj , ; V '

ev 2 0.71

<-v2 0,41

ržt d > 3,2/ sin « > 21

у-1-

>Г>—

(V-Naht)

_ d cos a - t/d 2 1 - cos a Li

- L oc- - i VJ sin—a D = 2 , fVsin

dZDt

ga

Bild 16: Maße von Kreuzstücken

12.6

Seilsicherheiten

Für Seile ist die Sicherheit als Verhältnis der ermittelten Bruchkraft (siehe DIN 21254-1, DIN 3051-4, DIN 22261-1) gegen die statische Höchstlast im jeweiligen Lastfall ohne Berücksichtigung des Flaschenzugwirkungsgrades nachzuweisen. Die Regeln nach Abschnitt 14 gelten für Seile und Seilendbefestigungen sinngemäß. Folgende Sicherheiten dürfen nicht unterschritten werden: • für Abspannseile im Lastfall HZ yF = 3,00 •

für Windwerkseile von Führerständen im Lastfall H y F = 10,00 Hubwerken im Lastfall HZ y F = 6,00 sonstigen Windwerksystemen im Lastfall HZ y F = 3,00 Für echte Zweiseilsysteme von Führerständen und Hubwerken ist bei Seilwechsel für das verbleibende Seil die Hälfte dieser Seilsicherheiten ausreichend. Seilendbefestigungen, z. B. Gabelseilköpfe, Vergußkegel, Klemmbefestigungen für die o. g. Einsatzfälle müssen dieselben Sicherheiten gegen Bruch bzw. Durchrutschen aufweisen. Für die Anschlußkonstruktion einschließlich der Bolzen und der Augen des Gabelseilkopfes gelten die Bemessungsregeln dieser Norm.

12.7

Sonstige tragende Teile (tragende Maschinenbauteile)

Für Teile, die innerhalb des Stahlbaus unmittelbar tragende Funktionen haben, z. B. Stützsäulen, -kugeln, Bolzen, Achsen, sind mit den Lastannahmen dieser Norm und den entsprechenden Sicherheiten -

der allgemeine Spannungsnachweis,

-

der Betriebsfestigkeitsnachweis und

-

der Stabilitätsnachweis

zu führen. Der Einfluß von Formänderungen der Bauteile auf Freigängigkeiten, mögliche Zwangskräfte und Laufeigenschaften ist gegebenenfalls zu berücksichtigen.

13

Zulässige Spannungsdifferenzen beim Betriebsfestigkeitsnachweis

Die zulässigen Spannungsdifferenzen zul Д<т und zul Д т der Tabellen 17, 18 und 19 beinhalten einen als Betriebsfestigkeitsfaktor r) bezeichneten Faktor 1,4 und gelten unter der Voraussetzung der Prüfungen der tragenden Konstruktion nach DIN 22261-1. Der Betriebsfestigkeitsfaktor 1,4 gilt bei Einführung der in den Abschnitten 3 bis 6 festgelegten Größen der Lasten. Bei Einhaltung der Nachweise nach 10.5 unter Berücksichtigung der Knotenbiegesteifigkeit der Fachwerke nach 12.1.1 besteht eine ausreichende Überlebenswahrscheinlichkeit für 50 Betriebsjahre. Sofern die zu erwartenden Spannungskollektive bekannt sind, darf durch eine Schadensakkumulationsrechnung nach

DIN V ENV 1993-1-1 oder durch ein entsprechendes Verfahren ein anderer Betriebsfestigkeitsfaktor ri ermittelt werden, wenn damit eine ausreichende Überlebenswahrscheinlichkeit der Bauteile für die vorgesehene Betriebszeit nachgewiesen wird. Die zulässigen Spannungsdifferenzen ergeben sich dann nach den Gleichungen (89) und (90). zul Aa zul A<7„ = — — — ri л 1,4 zul

A T

n =

zul Д т -JJ- •

1

(89) (90)

Die zulässigen Spannungsdifferenzen sind von der Kerbwirkung der Konstruktion (siehe 13.1) und der Bewertungsgruppe für die Ausführungsqualität der Konstruktion (siehe 13.2) abhängig. Außerdem sind Exzentrizitätseinflüsse (siehe 13.3) zu berücksichtigen. Mit Hilfe der Kerbfall-Kennzahlen für die Kerbfälle nach Tabellen 17, 18 und 19 können aus Tabellen 20 und 21 die nach Tabelle 10 zu dem jeweiligen Grenzspannungsverhältnis к gehörenden Oberspannungen entnommen werden. Als Oberspannung ist die dem Betrage nach größte Grenzspannung zu verstehen, к ist das Verhältnis der dem Betrage nach kleinsten Grenzspannung zu der dem Betrage nach größten Grenzspannung. Bei Anwendung eines anderen Betriebsfestigkeitsfaktors /7 sind die Werte der Tabellen 20 und 21 mit dem Verhältnis >7/1,4 zu multiplizieren. ANMERKUNG: Die Festlegung der zulässigen Spannungsdifferenzen zul До" und zul Д т der Tabellen 17, 18 und 19 ist auf folgende Weise zustande gekommen: Zunächst wurden Ermüdungsfestigkeiten (N = 2 • 106) bei schwellender Beanspruchung (к = 0) für eine Überlebenswahrscheinlichkeit von 97,7 % (doppelte Standardabweichung) aufgrund durchgeführter Literaturrecherchen und Vergleiche mit DS 804, DIN V ENV 1993 (Eurocode 3), DIN 15018-1 und DIN 4132 festgelegt. Sofern für einzelne Kerbfälle keine Angaben in der Literatur vorhanden waren, wurden diese sinnvoll in das vorgegebene Normalzahlraster eingeordnet. Die Mittelspannungsabhängigkeit von zul Дет wurde für Bauteile außerhalb geschweißter Verbindungen in Tabelle 10 vorsichtiger als in DIN V ENV 1993 festgelegt. Für Schweißnähte mit möglichen Schweißeigenspannungen wurde im Wechsel- und Druckschwellbereich eine durch die Literatur belegte sehr vorsichtige Mittelspannungsabhängigkeit eingeführt. Mit den festgelegten Lastannahmen und Lastkombinationen (siehe Tabelle 7, Spalte 1b) wurden für im langjährigen Betrieb bewährte Schaufelradbagger des Rheinischerl Braunkohlenreviers die für den Betriebsfestigkeitsnachweis maßgebenden Spannungen bzw. Spannungsdifferenzen ermittelt.

Seite 32 DIN 22261-2 : 1997-10 Es ergab sich, daß diese über den o.a. Ermüdungsfestigkeiten lagen. Dies wird durch einen Betriebsfestigkeitsfaktor 1,4 berücksichtigt. Der Teilsicherheitsbeiwert für die Lasten ist zu y F = 1,0 festgelegt, der Teilsicherheitsbeiwert des Widerstandes ist ebenfalls zu y M = 1,0 festgelegt, begründet durch die nach DIN 22261-1 geforderten Prüfungen der Geräte.

13.1

Kerbwirkung

Die Kerbwirkung ist von der Bauteilgeometrie, von der Art und Richtung der Beanspruchung, der Verbindungsform und bei Schweißverbindungen zusätzlich von der geometrischen Form und der strukturellen Kerbwirkung der Schweißnaht (Inhomogenität durch örtliche Aufhärtung, Schlackeneinschlüsse u.a.) abhängig. Diese Einflüsse sind in Abhängigkeit von der jeweiligen Bewertungsgruppe bei der Festlegung der Werte der Tabellen 17, 18 und 19 berücksichtigt.

13.2

Bewertungsgruppen

Die Bewertungsgruppen erfassen die Ausführungsqualität der Bauteile und Verbindungen. Die Merkmale für die Bewertungsgruppen der Bauteile sind in Tabelle 16, für Schweißverbindungen in DIN 22261-3 :1997, Anhang B, festgelegt. Die Bewertungsgruppe 2 entspricht den üblichen Anforderungen und ist in der Regel der Bemessung zugrunde zu legen (Regelbewertungsgruppe). Sie ist in den Tabellen 17, 18 und 19 durch Fettdruck hervorgehoben. An Stellen besonderer Bedeutung für die Sicherheit des Gerätes kann die Anwendung der Bewertungsgruppen 1 oder 0 sinnvoll sein. Die Berücksichtigung der gegenüber der Bewertungsgruppe 2 höheren zulässigen Spannungsdifferenzen ist jedoch nur im Einvernehmen mit dem Sachverständigen zulässig.

red zul Дсг = V • zul Acr

(91)

V =1,05-

(92)

200r,

>0,25

ta e

Bauteildicke des ausgesteiften Bauteiles von der Stützstelle gemessene ungestützte Abschlußbreite Füre š 10 f u ist v = 1. Bei einschnittigen ungestützten Niet- und Schraubenverbindungen ist die Exzentrizität für die Bauteile zu berücksichtigen, zul Дт а und zul ACT, brauchen jedoch nicht reduziert zu werden. 13.3.2

Exzentrizitäten bei geschweißten Stumpfstößen

Werden die Exzentrizitäten zwischen einer Stumpfnaht und den Mittelebenen der verbundenen Bauteile nicht unmittelbar an der Naht durch eine Stützung aufgenommen, sondern durch eine Stützung im Abstand e > 101 2 von dem Nahtende, so ist außer einem Nachweis der dünneren Gurtplatte auch für die dickere Gurtplatte t2 nach Bild 18 ein Betriebsfestigkeitsnachweis mit red zul Acr nach Gleichung (93) und Gleichung (94) zu führen, wenn nicht die Spannungen infolge der Exzentrizität ermittelt werden; letzteres ist bei fehlender Stützung immer erforderlich.

Bei Bauteilen, die nach konstruktiven Gesichtspunkten bemessen sind und gegenüber den zulässigen Spannungen der Regelbewertungsgruppe erheblich geringer beansprucht sind, kann die Anwendung der Bewertungsgruppen 3 oder 4 ausreichend sein. Für Niet- und Schraubenverbindungen gibt es keine unterschiedlichen Qualitätsmerkmale. Es gelten die Anforderungen der DIN 18800-7 :1983, Abschnitt 3.3 einschließlich der zusätzlichen Anforderungen für nicht vorwiegend ruhend beanspruchte Bauwerke.

13.3

13.3.1

Berücksichtigung von konstruktiv gegebenen Exzentrizitäten in Anschlüssen und Stößen Einschnittige Niet- und Schraubenverbindungen

Die in der Tabelle 17 angegebenen zulässigen Spannungsdifferenzen gelten nur für symmetrische mehrschnittige Nietund Schraubenverbindungen.

Bild 18: Darstellung einer Gurtplatte red zul Acr = v w • zul Acr

(93) (94)

"w

4-3Bei endenden Gurtplatten nach Bild 19 mit e > 10 f u ist der Abminderungsfaktor nach Gleichung (95) für den Nachweis des verstärkten Gurtes mit der Dicke ta + tu maßgebend.

Bei einschnittigen gestützten Niet- und Schraubenverbindungen treten an die Stelle der zul Act die reduzierten zulässigen Spannungsdifferenzen nach Gleichung (91) und Gleichung (92), wenn der Einfluß der Exzentrizität nicht besonders nachgewiesen wird.

Bild 19: Darstellung einer Gurtplatte

Vw = 1

Bild 17: Darstellung eines ausgesteiften Bauteils

" (^2 Ш ГU ~ ° ' 0 5j ) ТОТ 7U-

^

2

4 -u

<95>

Für den Nachweis der Schweißnähte braucht die Exzentrizität nicht berücksichtigt zu werden.

Seite 33 DIN 22261-2 : 1997-10 rungen Bewertungsgruppe 1, entsprechend Tabellen 18 und 19 sowie DIN 22261-3 : 1997, Tabelle 1.

13.3.3

Exzentrizitäten bei einseitig geschweißten Stößen Bei NES- und NET-Stößen (siehe DIN 22261-3:1997, Anhang B), die rechtwinklig zur Naht beansprucht werden, ist für den Betriebsfestigkeitsnachweis eine vorhandene Exzentrizität zwischen der Naht (Nähte) und der zu übertragenden Kraft beim Nachweis der Naht (Nähte) zu berücksichtigen (siehe DIN 22261-3 : 1997, Anhang B, Fußnoten 7 und 9). 13.4

14

Beanspruchbarkeiten der Bauteile und Verbindungsmittel

Die Beanspruchbarkeiten sind in den Tabellen 12 bis 15 für den allgemeinen Spannungsnachweis und den Stabilitätsnachweis, in den Tabellen 17 bis 21 für den Betriebsfestigkeitsnachweis zusammengefaßt. Die Tabelle 16 enthält die Bewertungsmerkmale für Bauteiloberflächen zur Festlegung der maßgebenden Bewertungsgruppe für die Anwendung der Tabelle 17.

Rohrknoten

Bei Rohrfachwerken sind für zul Дсг und zul Д т die 1,4-fachen Werte der DIN V ENV 1993-1-1 : 1993, Tabellen 9.8.6 und 9.8.7 maßgebend unter Einhaltung der Ausführungsanforde-

Tabelle 12: Beanspruchbarkeiten für Bauteile1) 1

2

Werkstoff

Bauteildicke in mm

St 37

4

5

7

6

R , d

°"l.R,d

in kN/cm2

in kN/cm2

in kN/cm 2

in kN/cm 2

in kN/cm2

> 6 < 40

24,0

13,9

48,0

63,0

72,0

> 40 <100

22,0

12,7

44,0

57,8

66,0

> 6 < 40

36,0

20,8

72,0

94,5

108,0

4

> 40 < 63

34,0

19,6

68,0

89,3

102,0

5

> 63 < 80

33,0

19,1

66,0

86,6

99,0

6

> 80 <100

32,0

18,5

64,0

84,0

96,0

1

2

3

1

3

St 52

° R , d

T

°"l,R,d

^V10.9

) Diese Beanspruchbarkeiten gelten für Werkstoffe mit Gütewerten nach DIN EN 10025 und für Bauteildicken von 6 bis 100 mm. Für andere Gütewerte und Bauteildicken sind die Beanspruchbarkeiten im Einvernehmen mit dem Sachverständigen festzulegen.

Tabelle 13: Grenzabscherkräfte Va R d je Schraube bzw. Niet und je Scherfläche senkrecht zur Schrauben- bzw. Nietachse und Grenzabscherspannungen т а R d für Schrauben und Niete in SLP- sowie hochfeste Schrauben in GVP-Verbindungen 3

4

5

6

7

8

9

10

M12

M16

M20

M22

M24

M27

M30

M36

1,33

2,27

3,46

4,15

4,91

6,16

7,55

10,75

kN/cm2

kN

kN

kN

kN

kN

kN

kN

kN

1 Schraubengröße 1

A

sch [cm 2 ]

Einheiten

1

2 T

a,R, d

-

2

Paßschrauben 4.6 Niete RSt 38

23,8

32

54

82

99

117

147

180

256

3

Paßschrauben 5.6 Niete St 44 1 )

29,7

40

67

103

123

146

183

224

319

4

Paßschrauben 8.8

41,3

55

94

143

171

203

254

312

444

5

Vorspannkraft

40

70

110

140

160

210

250

370

6

Paßschrauben 10.9

61

104

158

190

224

282

345

491

7

Vorspannkraft

50

100

160

190

220

290

350

510

) In DIN 17111 nicht mehr enthalten

-

45,7 -

Seite 34 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 14: Grenzgleitkräfte Vg R d je Schraube und Reibfläche senkrecht zur Schraubenachse, Grenzzugkräfte /V, sowie erforderliche Vorspannkräfte für hochfeste Schrauben in GV-Verbindungen 1 Schraubengröße ^sp [cm 2 ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

WR,d /Fy

M12

M16

M20

M22

M24

M27

M30

M36

0,84

1,57

2,45

3,03

3,53

4,59

5,61

8,17

kN

kN

kN

kN

kN

kN

kN

kN

-

Einheiten 2

Vorspannkraft Fy für Schrauben 8.8

-

40

70

110

140

160

210

250

370

3

V g.R,d f ü r Schrauben 8.8

-

20

38

59

73

85

110

135

196

37

70

109

134

156

204

249

362

d für Schrauben 8.8

NR

4

0,990

5

Vorspannkraft Fy für Schrauben 10.9

-

50

100

160

190

220

290

350

510

6

V g.R,d für Schrauben 10.9

-

28

53

83

102

119

155

189

276

48

89

139

172

200 .

260

318

463

für Schrauben 10.9

NRA

7

0,900

Cj -га и 1 с u f л л с о ^ с м ! s v » ^ / О < f j er у г Tabelle 15: Grenzspannungen
r ^ л - — N ^Ö I и » A-l 1 С >C 1 / r v r ^ " NBSc, NBTc DBS, DES/DBT, DET G» f e о u] to V, i p e f .

Beanspruchung Zug 1

Druck ) Schub

°"W,R,Ü

in kN/cm 2 1

Bewertungsgruppen Obis 2

3

Obis 3

4

* U

°w,R,d f ü r 2s t in kN/cm

37

St 5 2

NBS, NES, NET, P, Ü

4 1 bis 2

1 bis 2

3

3

4

0 bis 4

4

1 bis 3 1 bis 3

1 bis 3

4

4

4 1 bis 3

4

24,0

22,5

20,0

24,0

22,5

20,0

18,0

18,0

20,0

18,0

36,0

31,5

25,5

36,0

31,5

25,5

20,0

31,5

25,5

20,0

) Die Beanspruchbarkeit für Druck gilt auch für den Vergleichswert nach DIN 18800-1 : 1990, Gleichung (72).

Seite 35 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 16: Bewertungsmerkmale für Bauteiloberflächen Bewertungsgruppe Oberflächenbeschaffenheit

2

Oberflächenfehler wie Schlagzeichen und Schweißspritzer

3

Für die Entfernung von Oberflächenfehlern maßgebende Bewertungsgruppe DIN 22261-3: 1997, Tabelle 2 Schnittflächen infolge

5

0

Zulässige gemittelte Rauhtiefe von Brennschnitten nach DIN EN ISO 9013 entsprechend

7

Zulässige maximale Rauhtiefe R, nach DIN 4768

8

Ausrundungsradius R von einspringenden Ecken bei gleicher Schnittflächengüte wie in Zeile 5 und 6

9a WO

9c

9d

Walzhaut

1

Scherenschnitt Brennschnitt

Ausrundungsradius R von einspringenden Ecken bei höherer Schnittflächengüte im Ausrundungsbereich und dem geraden Anschlußbereich auf einer Länge von 0,2b (b nach Tabelle 17)) als im übrigen Bauteil. Von den jeweils angegebenen Werten ist der kleinere maßgebend.

W1

Aufhärtungszonen entfernen

40 /jm

2

3

Entgraten durch Überschleifen der Kanten Brechen der Kanten I

II

80 џт

130 ^ m

200 цт

Keine besonderen Qualitätsanforderungen

> 1,5 b > 300 mm Der kleinere Wert ist maßgebend > 1,5 b > 300 mm

-

b £ 2 > 100 mm > 1,5 b >300 mm

Schnittflächengüte naCh

W 4

W3

entfernen

6

9b

W 2

gestrahlt

1

4

W1

wo

W2

-

-

W3

-

-

> b4 > 50 mm

2 > 100 mm > 1,5 b > 300 mm

-

>

b —

10 > 2 0 mm > *4

>

—

£ 5 0 mm

10 > 20 mm

> b2 > 100 mm

> b4 > 50 mm

£ 1,5 b > 300 mm

2 > 100 mm

Seite 36 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 17: Zulässige Spannungsdifferenzen zul Acr und zul AT in kN/cm2 für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Bauteilen aus St37 und St52 sowie für die zugehörigen Niet- und Schraubenverbindungen

Konstruktionsform und Beanspruchung

Konstruktionsteil

Beanspruchung

er

Bewertungsgruppe nach Tabelle 16

WO W1 W2 W3 W 4

zul Acr bzw. zu A T

25,0 22,4 20,0 18,0 14,0

Bauteile außerhalb des Einflußbereiches von Verbindungen WO W1 W2 W3 W 4

SLPVerbindungen 1 )

Bauteile im Bereich von GV- und GVP-Verbindungen

? 1 2

Bauteile mit einzelnen im Verhältnis zur Bauteilbreite kleinen Löchern

14,0 12,5

10,0

31,5 Ta2)

Bauteile im Bereich von SLP-Verbindungen

TT!

18,0

16,0

12,5 16,0

a4)5)

für Bauteile der Bewertungsgruppen W 0 bisW36)

12,5 16,0

12,5 für Bauteile der Bewertungsgruppen W 0 bis W 4

11,2

9,0

) SLP-Verbindungen mit Paßschrauben der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 oder mit Nieten.

) Abscherspannung des Nietes oder der Schraube.

3

) Bei Zugbeanspruchung des Bauteiles crnett() nach 11.1. 4 Bei einschnittigen Verbindungen ist Gleichung (91) und Gleichung (92) aus 13.3.1 zu beachten. ) Auch bei Zugbeanspruchung des Bauteiles crbralUl. Ist bei gleichzeitiger Zugbeanspruchung der Schraube die anteilige Zugkraft je Schraube Z > 0,1 F „ so gilt cr bnmo unter Berücksichtigung von 11.2.2.2 und 11.2.2.7. ) Für Bewertungsgruppe W 4 gelten Werte wie außerhalb des Einflußbereiches von Verbindungen. ) Mindestrand- und Lochabstände nach Tabelle 11. Für die Mittelspannungsabhängigkeit ist Tabelle 10, Zeilen 1 bis 4 maßgebend.

Seite 37 DIN 22261-2 : 1997-10 Zulässige Spannungsdifferenzen zul Act und zul A T in kN/cm 2 für den Betriebsfestigkeitsnachweis von Bauteilen von Schweißverbindungen im Bereich durchlaufender Nähte. Die angegebenen zul ACT gelten nicht für Querschnittsübergänge, endende angeschweißte Teile und unterbrochene Schweißnähte.

Tabelle 18:

Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul ACT bzw. zul A T

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt \

18.1

DBS

О *

J

/

J

18,0 14,0 12,5 11,2 9,0

K^ 1

1 2

12,5

*b

0

3

4

8,0 7,1

2

9,0

Ka 7

3

9.0

7

4

7.1

9

2 3 4

7,1 7,1 6,3

1 2 3

J J

4

/

/

m

r

m

r

r

r

5 7

8,0

oo со о

f

4

*

а

А

/

— " J

/

S

1 2

r

S r> / /

• - Л / Л

О

/rf/

V

NBSc

Ј^^Г/

'

/

, 7

t

Vvt l и

Q p 1 ' r et iг L • (6

^

DES

r

3

'2 у*

A

ti

ODER

NBS NES

) Der kleinere Wert ist maßgebend.

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

К

9

9 10

Naht Ist der maßgebende Bauteilquerschnitt kleiner als der Nahtquerschnitt, so dürfen für das Bauteil die zul Дет von 18.4 angesetzt werden

Seite 38 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 ;

zul Дет bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

18.2

18,0 DBS

16,0 14,0 12,5 11,2 Bauteil

DES NBSc NBS NES

16,0 12,5 11,2 10,0

к* 2

11,2 10,0 9.0 8,0

KT

4 5

6

18.3

DBS

5 6 7 8 9

7.1

Naht oder Bauteil

DES NBSc NBS NES

2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

10,0 8,0 7,1 6,3

KT

6 8 9 10

Seite 39 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Doppel-T-)Stöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дсг bzw. zul A T

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

18.4

DBT NBTc

DET NET

12,5 11,2 10,0 8,0

10,0 7,1

4 5

6 8

Kff

7,1 6,3

6 9 9 10

angeschlossenes Bauteil und Naht für DBT

11,2 NBT

10,0

9.0 7.1

NBTc

9,0 9,0 9.0 7.1 Naht

NET NBT

2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

7,1

Kff

9

7,1

9

6,3

10

Seite 40 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 18 (fortgesetzt)

Seite 41 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Doppel-T-)Stöße Konstruktionsform und Beanspruchung

Stoßart 2 )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Acr bzw. zul A T

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

18.6 DBT

16,0 14,0 12,5 11,2

K^

2 3 4 5 Bauteil

DET NBTc NBT NET

2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

14,0 12,5 11,2 10,0

Seite 42 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Doppel-T-)Stöße Konstruktionsform und Beanspruchung

Stoßart 2 )

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дсг bzw. zul Д т

1 2

10,0 9.0

3 4

8,0

8

7.1

9

maßgebender Querschnitt

18.7 DBT

KT

6 7

Naht oder Bauteil

f /

J

M

l

&

X

71

DET NBTc NBT NET

У

I

lI

/

#

А

/

j 4

2

i

•"—г r

i /

/л

У W'l

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

1 2

9.0 8,0

3 4

7.1 6,3

KT

7 8 9 10

Seite 43 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 18 (abgeschlossen) Parallel- und Uberlappungsstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дсг bzw. zul A T

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

18.8 14,0 12,5 11,2 10,0

sssss/s,,. Bauteil sssssss

zzzs

18.9 9.0

7

8,0

8

7.1 6,3

9 10

Naht

2

) Nach DIN 22261-3

Seite 44 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19: Zulässige Spannungsdifferenzen zul ACT und zul Д т in kN/cm 2 für den Befestigungsnachweis von Bauteilen und Schweißverbindungen im Bereich von Querschnittsübergängen, endenden angeschweißten Teilen und unterbrochenen Schweißnähten. Die für die Oberflächenbearbeitung zulässige Rauhtiefe Rv ist in Tabelle 16, Zeile 7 festgelegt. Die zulässigen Spannungsdifferenzen zul ACT und zul ATder Kerbfälle 19.2 bis 19.8,19.10 bis 19.12 gelten für die Nahtendbereiche der Länge 10/ (r = Dicke des angeschweißten Bauteils). Für den übrigen Nahtbereich gelten die zulässigen Spannungsdifferenzen zul ACT und zul ATder durchlaufenden Nähte (Kerbfälle 18.1 bis 18.7). Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

Stoßart 2 )

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

Bewertungsgruppe 2 )

zul ACT bzw. zul Д т

0

16,0

1

12,5

4

2

11,2

5

3

10,0

6

4

8,0

8

maßgebender Querschnitt

19.1 У

/

/

У У 'J /У J J J

w У У У /

'

/А

'

DBS

/•

1

R /• ^ R

2

»< О :s A

f

/»

Ка

. e >0,25 b -ur ' _ gilt Nr 18.1 e > 50 mm 1 ) a

11,2

8,0

3

8,0

4

6,3

К

5

00 00 о

DES

1

2

19.2 Naht und Bauteil •

i

1 ;

1

I

к

I

:

2 ^

NBSc

3

9,0 9.0

7

7.1

У

7

Lr - i b

Ü-

1

! R > 0,25 b R > 5 0 mm 1 )

e > 0,8 • R

Rechnerische Nahtlänge beträgt b

NBS NES

Л >0,56

Für „ ' ^ gilt Nr 18.1 R> 100 mm 1 a

1 2

) Der kleinere Wert ist maßgebend

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

2

7,1

3

7,1

9 9

4

6,3

10

К ст

Seite 45 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

19.3

16,0 12,5 DBS

DES

30° < ß <45° e > 0,25 b e > 0,50 mm 1 ) R aus Nachweis nach Tabelle 16 und Tabelle 17 Rechnerische Nahtlänge beträgt b

DBS

—

1

2

1 I H

1

T

1)

K„

11,2 10,0 8,0 11,2 8,0 8,0 6,3

5

8 8 10

Naht und Bauteil

9.0

7,1 7,1 6,3 8,0 8,0 7,1 6,3 5,0

4

—

maßgebender Querschnitt

7.1

19.4

i

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

9,0 NBSc

NBS NES

e>0,5 b Für ' 1V gilt Nr 18.1 e > 100 mm 1 ) a

1

zul Дсг bzw. zul Д т

KCT 9 9 10 KCT 8 8 9 10 12 Naht und Bauteil

DES NBSc NBS NES

) Der kleinere Wert ist maßgebend.

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

7,1 6,3 5,6 5,0

Kff

9 10 11 12

Seite 46 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дет bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.5

II

Ј r i Х "'S11 jj ji ' > '

s l S Y Ü

14,0 12,5 DBS

11,2

Bauteil

10,0 8,0

R>-

2

R>-

2

oder oderR> 100 mm1)

e >0,8

R

Für Тц gilt Nr 18.3

Naht

19.6 12,5 11,2

s

—

DBS

f ^ a

10,0 9.0 7.1

Bauteil R > - oder 4 R>-r oder R> 50 mm 1 ) 4 ' Die Stirnnaht nach DIN 22261-3 : 1997, Anhang B, Nr 5.1 mit der Dicke t des angeschweißten Bauteils Bei Nahtauslauf als Stirnkehlnaht ist deren Bewertungsgruppe für den Kerbfall maßgebend. Bei fehlender Umschweißung gilt Bewertungsgruppe 4. 1 2

DES NBSc NBS

Für Ти gilt 90 % von Nr 18.3

) Der kleinere Wert ist maßgebend.

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

10,0

Ka 6

9,0

7

8,0

8

6,3

10

Naht

Seite 47 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) Stumpfstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 :

19.7 DBS

n и

zul Act bzw. zul Д т 12,5 11,2 10,0 9.0 7.1

\ /

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20 4 5

6 7 9 Bauteil

S'S-

Die Stirnnaht nach DIN 22261-3 : 1997, Anhang B, Nr 5.1 ist entsprechend der Dicke t des angeschweißten Bauteils auszubilden. Bei Nahtauslauf als Stirnkehlnaht ist deren Bewertungsgruppe für den Kerbfall maßgebend. Bei fehlender Umschweißung gilt Bewertungsgruppe 4.

maßgebender Querschnitt

DES NBSc NBS

10,0 9,0 8,0 6,3

. 6 7

8 10

Für T„ gilt 9 0 % von Nr 18.3

Naht

19.8

DBS DES NBSc NBS NES Die Stirnnaht nach DIN 22261-3 : 1997, Anhang B, Nr 5.1 ist entsprechend der Dicke t des angeschweißten Bauteils auszubilden. Bei Nahtauslauf als Stirnkehlnaht ist deren Bewertungsgruppe für den Kerbfall maßgebend. Bei fehlender Umschweißung gilt Bewertungsgruppe 4. 2

Für Tu gilt 80 % von Nr 18.3

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

9,0 9.0 8,0 7.1 5,6

Ка 7 7 8 9

Bauteil

11

Naht

Seite 48 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Do ppe l-T-)Stö ße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дсг bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.9

Für die dargestellte Beanspruchung sind bei dieser und den folgenden Konstruktionsformen 19.10 bis 19.14 die zul Act von 18.4 bzw. 18.5 maßgebend.

2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

Naht und Bauteil

Seite 49 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Doppel-T-)Stöße Konstruktionsform und Beanspruchung

Stoßart 2 )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Д<J bzw. zul A T

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.10

DBT

11,2 10,0 9.0 7.1

/

/

/

Ka

5

6 7 9

/

R>-7 oder/?> 50mm 4 Der kleinere Wert ist maßgebend. Der Auslauf der Stirnkehlnaht muß mindestens nach DIN 22261-3 : 1997, Anhang B, Nr 5.1, Spalte Nahtausführung entsprechend der Bewertungsgruppe ausgebildet werden.

Bauteil

19.11

DET NBTc NBT

Der Auslauf der Stirnkehlnaht muß mindestens nach DIN 22261-3 :1997, Anhang B, Nr 5.1, Spalte Nahtausführung entsprechend der Bewertungsgruppe ausgebildet werden. 2

Für Тц gilt Nr 18.7

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

10,0 9,0 8,0 6,3

6 7

8 10

Naht

Seite 50 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Do p pe l-T-)Stö ße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дет bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.12

DBT DET NBTc NBT

Der Auslauf der Stirnkehlnaht muß mindestens nach DIN 22261-3 :1997, Anhang B, Nr 5.1, Spalte Nahtausführung entsprechend der Bewertungsgruppe ausgebildet werden. 19.13

9.0 8,0 7.1 5,6

Für Тц gilt 80 % von Nr 18.7

7 8 9

Bauteil

11

Naht

Für сгј, gilt: Längsnaht vor Einsetzen der Steife (Schott) durchgeschweißt: für r > 20 mm gilt Nr 19.14 für f < 20 mm gilt Nr 18.5

2

Längsnaht durch Einsetzen der Steife (Schott) geschweißt: Nr 19.12

Bauteil

Für T„ gilt Nr 18.7, NBT

Naht

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

Seite 51 DIN 22261-2 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) T-(Doppel-T-)Stöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul ACT bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.14

10,0 10,0

DBT NBTc NBT

Bauteil

9,0 8,0

/ r

r

f

Г

r

r

r

Ü,

Parallel- und Uberlappungsstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

Für Тц gilt 8 0 % von Nr 18.7

Stoßart 2 )

Bewertungsgruppe 2 )

Naht

zul Acr bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.15

9.0 8,0 7.1 5,6

Bei fehlender Stirnkehlnaht gilt Bewertungsgruppe 4. 2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

7 8 9 11

Bauteil

Seite 52 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (fortgesetzt) Parallel- und Überlappungsstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Дсг bzw. zul Д т

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

19.16

Nachzuweisen ist die angeschlossene Stabkraft mit dem Stabquerschnitt für crM (Tabellenwerte) sowie mit dem Querschnitt aller Anschlußnähte für 7 0 % von т „ nach Nr 18.7, NBT.

6,3 5,6 5,0

Bei fehlender Stirnkehlnaht gilt Bewertungsgruppe 4. 19.17

Nachzuweisen ist die angeschlossene Stabkraft mit dem Stabquerschnitt für er,, (Tabellenwerte) sowie mit dem Querschnitt aller Anschlußnähte für 7 0 % von T„ nach Nr 18.7, NBT. Bei fehlender Stirnkehlnaht gilt Bewertungsgruppe 4. 2

) Nach DIN 22261-3

(fortgesetzt)

I V 10 11 12

Bauteil

Seite 53 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 19 (abgeschlossen) Parallel- und Überlappungsstöße Konstruktionsform und Beanspruchung

2

Stoßart )

Bewertungsgruppe 2 )

zul Д er bzw. zul Д т

2

8,0

3

7,1 5,6

KerbfallKennzahl К für Tabelle 20

maßgebender Querschnitt

/

Ü

4

00 CD

^

Für das durchlaufende Bauteil gelten die Tabellenwerte, für den Schweißnahtanschluß gelten unabhängig von der Nahtbeanspruchung 80% der Werte von Nr 18.7, NBT

2

) Nach DIN 22261-3

Bauteil

^

У ' У

q

19.18

Naht

Seite 54 DIN 22261-2 : 1997-10

J) B i i 0 5 f ßofpusleo-i

A>oyoO<

Je a J 6

и)с[~<,с>

u

*llc»J

Zo

J ' ju e M , , i

?„ v t Ye v ^

€

j >

2

Tabelle 20: Zulässige Oberspannungen in kN/cm innerhalb des Einflußbereiches von Schweißnähten

K„2

K„1

K„3

K„4

K„6

K„ 5

K„8

K„ 7

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

1,0

9,5

9,5

8,4

8,4

7,4

7,4

6,6

6,6

5,9

5,9

5,3

5,3

4,7

4,7

-0,9

9,9

10,0

8,8

8,9

7,7

7,8

6,9

6,9

6,2

6,2

5,5

5,6

5,0

5,0

0,8

10,5

10,6

9,3

9,4

8,1

8,2

7,3

7,4

6,5

6,6

5,8

5,9

5,2

5,3

-0,7

11,0

11,3

9,8

10,0

8,6

8,8

7,7

7,8

6,9

7,0

6,1

6,3

5,5

5,6

-0,6

11,7

12,0

10,4

10,7

9,1

9,3

8,1

8,3

7,3

7,5

6,5

6,7

5,8

6,0

-0,5

12,4

12,9

11,0

11,4

9,7

10,0

8,6

8,9

7,7

8,0

6,9

7,1

6,2

6,4

-0,4

13,2

13,8

11,8

12,3

10,3

10,8

9,2

9,6

8,2

8,6

7,4

7,7

6,6

6,9

-0,3

14,2

15,0

12,6

13,3

11,0

11,7

9,8

10,4

8,8

9,3

7,9

8,3

7,1

7,5

-0,2

15,3

16,4

13,6

14,5

11,9

12,7

10,6

11,4

9,5

10,2

8,5

9,1

7,6

8,2

-0,1

16,5

18,0

14,7

16,0

12,8

14,0

11,5

12,5

10,3

11,2

9,2

10,0

8,3

9,0

0,0

18,0

20,0

16,0

17,8

14,0

15,6

12,5

13,9

11,2

12,4

10,0

11,1

9,0

10,0

0,1

20,0

22,5

17,8

20,0

15,6

17,5

13,9

15,6

12,4

14,0

11,1

12,5

10,0

11,3

0,2

22,5

25,7

20,0

22,9

17,5

20,0

15,6

17,9

14,0

16,0

12,5

14,3

11,3

12,9

0,3

25,7

22,9

26,7

20,0

23,3

17,9

20,8

16,0

18,7

14,3

16,7

12,9

15,0

23,3

28,0

20,8

25,0

18,7

22,4

16,7

20,0

15,0

18,0

22,4

28,0

20,0

25,0

18,0

22,5

22,5

30,0

0,4 0,5 0,6 0,7

0,8 0,9 1,0

26,7

28,0

25,0

28,0

25,0

30,0

t

,

Seite 55 DIN 22261-2 : 1997-10

K„10

K09

K c 11

Ka12

Kt5

Kt6

К, 7

K.8

K,9

Kx10

К^ 11

Kx 12 К

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

3,7

3,7

3,3

3,3

2,9

2,9

2,6

2,6

5,6

5,0

4,5

4,0

3,6

3,2

2,8

2,5

-1,0

3,9

3,9

3,5

3,5

3,1

3,1

2,8

2,8

5,9

5,3

4,7

4,2

3,7

3,3

2,9

2,6

-0,9

4,1

4,2

3,7

3,7

3,3

3,3

2,9

2,9

6,2

5,6

5,0

4,4

3,9

3,5

3,1

2,8

-0,8

4,4

4,4

3,9

3,9

3,4

3,5

3,1

3,1

6,6

5,9

5,3

4,7

4,2

3,7

3,3

2,9

-0,7

4,6

4,7

4,1

4,2

3,6

3,7

3,2

3,3

7,0

6,3

5,6

5,0

4,4

3,9

3,5

3,1

-0,6

4,9

5,1

4,3

4,5

3,9

4,0

3,4

3,6

7,5

6,7

6,0

5,3

4,7

4,2

3,7

3,3

-0,5

5,2

5,5

4,6

4,8

4,1

4,3

3,7

3,8

8,0

7,1

6,4

5,7

5,1

4,5

4,0

3,6

-0,4

5,6

5,9

5,0

5,3

4,4

4,7

3,9

4,2

8,6

7,7

6,9

6,2

5,5

4,8

4,3

3,8

-0,3

6,0

6,5

5,3

5,7

4,7

5,1

4,2

4,5

9,3

8,3

7,5

6,7

5,9

5,3

4,7

4,2

-0,2

6,5

7,1

5,8

6,3

5,1

5,6

4,6

5,0

10,2

9,1

8,2

7,3

6,5

5,7

5,1

4,5

-0,1

7,1

7,9

6,3

7,0

5,6

6,2

5,0

5,6

11,2

10,0

9,0

8,0

7,1

6,3

5,6

5,0

0,0

7,9

8,9

7,0

7,9

6,2

7,0

5,6

6,3

12,4

11,1

10,0

8,9

7,9

7,0

6,2

5,6

0,1

8,9

10,1

7,9

9,0

7,0

8,0

6,3

7,1

14,0

12,5

11,3

10,0

8,9

7,9

7,0

6,3

0,2

10,1

11,8

9,0

10,5

8,0

9,3

7,1

8,3

16,0

14,3

12,9

11,4

10,1

9,0

8,0

7,1

0,3

11,8

14,2

10,5

12,6

9,3

11,2

8,3

10,0

18,7

16,7

15,0

13,3

11,8

10,5

9,3

8,3

0,4

14,2

17,8

12,6

15,8

11,2

14,0

10,0

12,5

20,0

18,0

16,0

14,2

12,6

11,2

10,0

0,5

17,8

23,7

15,8

21,0

14,0

18,7

12,5

16,7

20,0

17,8

15,8

14,0

12,5

0,6

23,7

35,5

21,0

31,5

18,7

28,0

16,7

25,0

21,0

18,7

16,7

0,7

25,0

0,8

35,5

31,5

28,0

25,0

Druck Schub Schub Schub Schub Schub Schub Schub Schub

0,9 1,0

Seite 56 DIN 22261-2 : 1997-10 Tabelle 21: Zulässige Oberspannungen in kN/cm2 außerhalb des Einflußbereiches von Schweißnähten GoL

к Zug

G„ 0

G02

G01

GH

G03

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

-1,0

-

18,5

14,6

14,6

13,1

13,1

11,7

11,7

10,5

10,5

9,4

9,4

-0,9

-

19,3

15,3

15,6

13,7

13,9

12,2

12,4

11,0

11,2

9,8

10,0

-0,8

-

20,1

16,0

16,6

14,3

14,9

12,8

13,3

11,5

11,9

10,2

10,6

-0,7

-

21,1

16,7

17,8

15,0

15,9

13,4

14,2

12,0

12,8

10,7

11,4

-0,6

-

22,1

17,6

19,1

15,7

17,1

14,0

15,3

12,6

13,8

11,2

12,2

-0,5

-

23,3

18,5

20,7

16,6

18,6

14,8

16,6

13,3

14,9

11,8

13,3

-0,4

-

24,6

19,5

22,6

17,5

20,2

15,6

18,1

14,0

16,3

12,5

14,5

-0,3

-

26,0

20,6

24,8

18,5

22,2

16,5

19,9

14,9

17,9

13,2

15,9

-0,2

-

27,6

21,9

19,6

24,7

17,5

22,0

15,8

19,8

14,0

17,6

-0,1

-

29,4

23,3

20,9

18,7

24,8

16,8

22,3

14,9

19,8

0,0

-

31,5

25,0

22,4

20,0

18,0

25,5

16,0

22,6

0,1

-

33,9

24,1

21,5

19,4

17,2

25,1

0,2

-

36,7

23,3

21,0

18,6

0,3

-

40,0

25,4

22,8

20,3

0,4

-

43,9

25,1

22,3

0,5

-

48,7

0,6

-

54,7

0,7

-

65,4

0,8

-

72,5

0,9

-

1,0

-

24,8

Seite 57 DIN 22261-2 : 1997-10

G0 5

GTA

Go 7

G0 6

GT1

Schub Schub

Gt2

Gx3

GT4

Gt5

Gt6

Gt 7

Schub

Schub

Schub

Schub

Schub

Schub

к

Zug

Druck

Zug

Druck

Zug

Druck

8,2

8,2

7,3

7,3

6,6

6,6

7,3

9,0

8,0

7,0

6,3

5,6

5,0

4,5

-1,0

8,6

8,7

7,6

7,8

6,8

7,0

7,6

9,5

8,4

7,4

6,6

5,9

5,3

4,7

-0,9

8,9

9,3

8,0

8,3

7,2

7,4

8,0

10,0

8,9

7,8

6,9

6,2

5,6

5,0

-0,8

9,4

10,0

8,4

8,9

7,5

8,0

8,4

10,6

9,4

8,2

7,4

6,6

5,9

5,3

-0,7

9,8

10,7

8,8

9,6

7,9

8,6

8,8

11,3

10,0

8,8

7,8

7,0

6,3

5,6

-0,6

10,3

11,6

9,2

10,4

8,3

9,3

9,2

12,0

10,7

9,3

8,3

7,5

6,7

6,0

-0,5

10,9

12,6

9,7

11,3

8,7

10,1

9,7

12,9

11,4

10,0

8,9

8,0

7,1

6,4

-0,4

11,6

13,9

10,3

12,4

9,2

11,1

10,3

13,8

12,3

10,8

9,6

8,6

7,7

6,9

-0,3

12,3

15,4

11,0

13,8

9,8

12,3

11,0

15,0

13,3

11,7

10,4

9,3

8,3

7,5

-0,2

13,1

17,3

11,7

15,5

10,5

13,9

11,7

14,5

12,7

11,4

10,2

9,1

8,2

-0,1

14,0

19,8

12,5

17,7

11,2

15,8

12,5

14,0

12,5

11,2

10,0

9,0

0,0

15,1

22,0

13,5

19,6

12,1

17,6

13,5

13,9

12,4

11,1

10,0

0,1

16,3

24,7

14,6

22,1

13,0

19,8

14,6

14,0

12,5

11,2

0,2

17,8

15,9

25,3

14,2

22,6

15,9

14,3

12,9

0,3

19,5

17,4

15,6

26,4

17,4

15,0

0,4

21,7

19,3

17,3

19,3

0,5

27,1

24,2

21,7

21,7

0,6

28,9

24,8

0,7

28,8

0,8

34,4

0,9 1,0

Seite 58 DIN 22261-2 : 1997-10

Anhang A (informativ) Literaturhinweise DIN 6914 Sechskantschrauben mit großen Schlüsselweiten; HV-Schrauben in Stahlkonstruktionen DIN 6915 Sechskantmuttern mit großen Schlüsselweiten für Verbindungen mit HV-Schrauben in Stahlkonstruktionen DIN 6916 Scheiben, rund, für HV-Schrauben in Stahlkonstruktionen DIN 6917 Scheiben, Vierkant, keilförmig für HV-Schrauben an I-Profilen in Stahlkonstruktionen DIN 6918 Scheiben, Vierkant, keilförmig für HV-Schrauben an U-Profilen in Stahlkonstruktionen DIN 7968 Sechskant-Paßschrauben ohne Mutter oder mit Sechskantmutter für Stahlkonstruktionen DIN 7989 Scheiben für Stahlkonstruktionen DIN 15019-1 Krane - Teil 1: Standsicherheit für alle Krane außer gleislosen Fahrzeugkranen und außer Schwimmkranen DIN 18801 Stahlhochbau - Bemessung, Konstruktion, Herstellung DIN 22261-4 Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen - Teil 4: Mechanische Bremsen für Hubwinden DIN 22261-6 Bagger, Absetzer und Zusatzgeräte in Braunkohlentagebauen - Teil 6: Prüfung von Seilen und Seilendbefestigungen DIN EN 719 Schweißaufsicht - Aufgaben und Verantwortung; Deutsche Fassung EN 719 : 1994 DIN EN 729-1 Schweißtechnische Qualitätsanforderungen - Schmelzschweißen metallischer Werkstoffe - Teil 1: Richtlinien zur Auswahl und Verwendung; Deutsche Fassung EN 729-1 :1994 DIN EN 729-2 Schweißtechnische Qualitätsanforderungen - Schmelzschweißen metallischer Werkstoffe - Teil 2: Umfassende Qualitätsanforderungen; Deutsche Fassung EN 729-2 : 1994 DIN EN 729-3 Schweißtechnische Qualitätsanforderungen - Schmelzschweißen metallischer Werkstoffe - Teil 3: Standard-Qualitätsanford rungen; Deutsche Fassung EN 729-3 : 1994 DIN EN 729-4 Schweißtechnische Qualitätsanforderungen - Schmelzschweißen metallischer Werkstoffe - Teil 4: Elementar-Qualitätsanfor derungen; Deutsche Fassung EN 729-4 :1994 DIN EN 25817 Lichtbogenschweißverbindungen an Stahl - Richtlinie für die Bewertungsgruppen von Unregelmäßigkeiten (ISO 5817 :1992), Deutsche Fassung EN 25 817 : 1992 Bergverordnung des Landesoberbergamts Nordrhein-Westfalen für die Braunkohlenbergwerke (BVOBr)

Seite 59 DIN 22261-2 : 1997-10

Anhang В (normativ) Zusätzliche Angaben zu dynamischen Effekten B.1 Schaufelradbagger А В.1.1 Geräteskizze

B.1.2

Technische Daten Tabelle B.1: Technische Daten Schaufelradbagger А Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschnitt: Tiefschnitt: Dienstgewicht: - Hauptgerät, ohne Brückenauflast: - SR-Ausleger: - Ballastausleger: - Brücke: - Beladewagen, ohne Brückenauflast: - Ballast (fest): - Ballast (beweglich): Abstand Ballast von Schwenkachse: Abstand Schaufelrad bis Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

6.000 fm 3 /h 50 m 25 m 7.500 t 6.200 t 1.000 t 1.000 t 600 t 700 t 600 t 100 t 50 m 70 m

18 m

Graborgan Gurtbandförderer (exemplarisch) Graborgan Schaufelraddurchmesser: Schaufelanzahl: Vorschneideranzahl: Schaufelinhalt:

18 m 10 10 3,5 m 3 1,7 m 3

Ringraumanteil: Schaufelradantriebsleistung: Schüttungszahl:

3 X 570 kW 38 min - 1

Schaufelradauslegerband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

55 m 2.600 mm 4 m/s 5 X 550 kW

Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

65 m 2.600 mm 5 m/s 2 X 550 kW

Fahrwerk Hauptgerät Viererraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Beladewagen Raupen: Einzelraupen lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: - Lenkraupe: - Festraupe: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 1 12 3.100 mm 780

12 m 19 N/cm 2 12 X 100 kW 7 2-10 m/min

3 2 3 3.000 mm 545 mm

9 m 11 m 12 N/cm 2 3 x 1 0 0 kW 10 2-10 m/min

Seite 60 DIN 22261-2 : 1997-10

В.1.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Schaufelradausleger, Turm bzw. Mittelgerüst gemeinsam mit Ballastausleger Ermittlung: Spannungsmessungen an sechs Stäben vom Schaufelradausleger und vier Stäben am Ballastausleger Messung der Leistungsaufnahme vom Schaufelradantrieb und vom Schwenkantrieb Messung der Schwenkgeschwindigkeit Messung des Fördergutes mittels Bandwaage Randbedingung: Betriebsmessung bei Hubstellungen hoch, waagerecht und tief Bodenarten: Sand, Sand-Ton-Gemisch, grauer Ton, Rotton-Grauton-Gemisch Auswertung der Messung: Lastannahmen nach dieser Norm F,

= 228,57 kN

F2

= 667,08 kN

F

= 895,65 kN

(B.1)

U

= 456,17 kN

(B.2)

s

=

13.562,33 kNm Xs

=

13.562,33 kNm 71,7 m*)

=

kN

*) Hubstellung waagerecht Die ungünstigsten Lastkombinationen aus F, U, S führen zu der theoretischen Spannungsdifferenz Дcr t : Дет, = max a (F, U,S)~ min о (F, U, S)

(B.4)

Um die gemessene Spannungsdifferenz Acrs abzudecken, wurden der theoretischen Spannungsdifferenz die Spannungen aus den Ersatzlasten D v und D Q in ungünstigster Kombination überlagert: Aae = max о (F, U, S, D v , DQ) - min a (F, U, S, D v , DQ)

(B.5)

Als Bezugsgröße für die Ersatzlasten Dw und DQ gelten die Angaben zur ständigen Last E. Ersatzlasten: Tabelle B.2: Faktoren V für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil

Dv

Schaufelradausleger

1/10

1/60

Turm bzw. Mittelgerüst gemeinsam mit Ballastausleger

1/25

1/30

Bemerkung: Die Übertragung der dynamischen Lasten auf Geräte mit höheren Lastannahmen für F, U, S und größerer Masse ist akzeptabel, vgl. Anhang B.2.

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B.2 Schaufelradbagger В В.2.1 Geräteskizze

Bild B.2: Schaufelradbagger В

B.2.2

Technische Daten Tabelle B.3: Technische Daten Schaufelradbagger В Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschnitt: Tiefschnitt: Dienstgewicht: - Hauptgerät, ohne Brückenauflast: - SR-Ausleger: - Ballastausleger: - Brücke: - Beladewagen, ohne Brückenauflast: - Ballast: Abstand Ballast von Schwenkachse: Abstand Schaufelrad bis Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

Graborgan Gurtbandförderer (exemplarisch)

12.500 fm 3 /h 50 m 20 m 12.800 t

Graborgan Schaufelraddurchmesser: Schaufelanzahl: Schaufelinhalt: Ringraumanteil:

22 m 18 5,0 m 3 2,6 m 3

10.500 t 1.800 t 900 t 1.000 t

Schaufelradantriebsleistung: Schüttungszahl:

4 ж 840 kW 48 min -1

1.300 t 900 t 55 m 70 m

20 m

Schaufelradauslegerband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

71 m 3.200 mm 4,5 m/s 4 X 680 kW

Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

104 m 3.200 mm 5,2 m/s 4 X 680 kW

Fahrwerk Hauptgerät Viererraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Beladewagen Raupen: Einzelraupen lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 1 12 3.700 mm 770 mm

15 m 16 N/cm 2 1 2 x 1 9 0 kW 8 2-10 m/min

3 2 3 3.100 mm 780 mm

12m 19 N/cm 2 3 x 1 6 0 kW 7 10 m/min

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B.2.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Schaufelradausleger, Turm bzw. Mittelgerüst gemeinsam mit Ballastausleger Ermittlung: Spannungsmessungen an zwei Stäben vom Schaufelradausleger und zwei Stäben am Mittelgerüst Randbedingung: Betriebsmessung über ein Jahr Auswertung der Messung: Vgl. Auswertung von Langzeitmessungen Schaufelradbagger 289 der Rheinbraun AG 1 ) Ersatzlasten: Bemerkung: Als ein Ergebnis der zitierten Auswertung werden für die Meßstellen Л/, bis M I V "Schädigungen D" genannt (vgl. Fig. 6 in')). Diese Ergebnisse werden auf theoretische Werte bezogen, die auf den Lastannahmen nach dieser Norm basieren. Diese Lastannahmen wurden anhand von Messungen am Bagger 262 der Rheinbraun AG abgeleitet. Dabei zeigen sich sowohl erhebliche Unterschiede bei den Schädigungen D an den einzelnen Meßstellen z. B. MM:

D = 0,72

D = 0,08

(B.6)

als auch "komfortable Sicherheiten gegen Ermüdungsbruch" M,:

D = 0,08 « 1 , 0

(B.7)

Die Ergebnisse der Langzeitmessungen ermöglichen damit eine kritische Betrachtung der Lastannahmen und indirekt der Meßergebnisse vom Bagger 262 und deren Übertragung auf Bagger 289. Für die Beurteilung werden zeilenweise die vergleichbaren Meßstellen mit ihren zugeordneten Spannungen (in kN/cm2) bzw. "Schädigungen" aufgelistet: Tabelle B.4: Meßstellen mit zugeordneten Spannungen bzw. Schädigungen 262 Meßstelle

289

Spannungen kN/cm2 abzudecken

inf. DW,

1

2

3

1,2 3,4

2,64

2,84

3,07

2,84

5,6

2,01

1,96

7,8

1,82

1,83

9

2,10

1,87

10

1,21

1,33

Meßstelle

Bemerkung

Schädigung

DQ

4

5

6

0,72

Ballastausleger

ML

0,08

Turm

Miv

0,19

Schaufelradausleger Querkraft + Torsion

M„

0,25

Schaufelradausleger Querkraft

Ш

Die Aufstellung zeigt, daß am Bagger 262 die abzudeckenden Spannungen, vgl. Spalte 2, von den zusätzlichen Lastannahmen Dv und Dq (Spalte 3) gerade noch erfaßt werden. Speziell für die Meßstelle 3,4 dürften aber keine Sicherheiten auftreten und schon gar nicht in der Größenordnung wie sie am Bagger 289 für die vergleichbare Meßstelle Л/, mit 0,08 « 1,0 ausgewiesen werden. Die Diskrepanz basiert auf der Herleitung der dynamischen Faktoren. Sie werden aus der Differenz gebildet, die sich aus einem theoretischen Дcr T und dem gemessenen Aa"g ergibt. Die theoretische Differenz Дсг т beruht auf der ungünstigen Lastkombination der veränderlichen Lasten F, U, S. Diese Lastannahmen sind bei den Geräten 262 und 289 jedoch sehr unterschiedlich, vgl. die Verhältniszahlen in Spalte 6 der folgenden Tabelle: Tabelle B.5: Lastannahmen verschiedener Geräte

1

Verh altnis

Last

262

288

289

1

2

3

4

5

6

F

896

1908

1890

2,13

2,11

U

452

1038

750

2,30

1,66

S

189

535

250

2,83

1,32

) Joachim Kowalewski, veröffentlicht in Braunkohle 1-2/1994

288/262

289/262

Seite 63 DIN 22261-2 : 1997-10 Die theoretischen Schnittkräfte liefern damit zwangsläufig eine größere Differenz als beim Bagger 262 und decken damit die gemessene "Dynamik" besser ab, wenn diese nicht im gleichen Maß angestiegen ist. Bei den grundlegenden Untersuchungen zu den Lasten (vgl. "Statistische Auswertung von Messungen am Bagger 262" 2 )) wurde gezeigt, daß sich die Dynamik nicht an Foder U oder S koppeln läßt, sondern in komplexer Form von Randbedingungen abhängt, z. B. Bodenart, Eingriffswinkel, Masse des Gerätes. Mit anderen Worten: Es gibt keinen zwangsläufigen Anstieg der Dynamik im Verhältnis der Lastannahmen F, U, S und damit müßten die Lastannahmen D v und DQ anders ausfallen als beim Bagger 262. Die Anwendung der dynamischen Lastannahmen vom Bagger 262 auf den Bagger 289 wurden seinerzeit in Ermangelung von Meßergebnissen vorgegeben. Gleichzeitig waren aber die Zusammenhänge insoweit durchschaut, daß diese Vorgabe auf der "sicheren Seite" liegt.

2

) Lothar Friedemann, Berichte in bezug auf Lastannahmen der Berechnungsgrundlagen (BG. 86), Landesoberbergamt Nordrhein-Westfalen

Seite 64 DIN 22261-2 : 1997-10

B.3 Schaufelradbagger С В.3.1 Geräteskizze

Bild B.3: Schaufelradbagger С

B.3.2

Technische Daten Tabelle B.6: Technische Daten Schaufelradbagger С Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschnitt: Tiefschnitt: Dienstgewicht: - Hauptgerät, ohne Brückenauflast: - Ballastausleger: - Brücke: - Beladewagen, ohne Brückenauflast: - Ballast: Abstand Ballast von Schwenkachse: Abstand Schaufelrad bis Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

6.000 fm 3 /h 50 m 5 m 5.700 t 4.600 t 700 t 500 t 750 t 650 t 55 m 70 m

16 m

Graborgan Gurtbandförderer (exemplarisch) Graborgan Schaufelraddurchmesser: Schaufelanzahl: Schaufelinhalt: Schaufelradantriebsleistung: Schüttungszahl: Schaufelradauslegerband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung: Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

18 m 10 4,0 m 3

Fahrwerk Hauptgerät Viererraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite:

3 1 12 2.800 mm

3 X 380 kW 25 min - 1

62 m 2.600 mm 4 m/s 2 ж 450 kW

97 m 2.600 mm 5 m/s 2 x 185 kW

Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Beladewagen Raupen: Einzelraupen lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas - Lenkraupe: - Festraupe: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

545 mm

11 m 13 N/cm2 1 2 x 8 8 kW 10 2 - 1 0 m/min

3 2 3 2.400 mm 545 mm

9 m 11 m 13 N/cm2 3 X 115 kW 10 2-12 m/min

Seite 65 DIN 22261-2 : 1997-10

В.3.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Turm Ermittlung: Spannungsmessungen an Turmstäben Randbedingung: Rechtsschwenken - Schwenkumkehr - Linksschwenken Hubwinkel + 4,9° Schaufelradunterkante + 24,5 m Hubwinkel - 17,2° Schaufelradunterkante ± 0,0 m Schüttungszahl 23,2 min - 1 übliche Baggerbedingungen Auswertung der Messung: Lastannahmen nach dieser Norm F = 968 kN U = 567 kN 5 = 147 kN

(B.8) (B.9) (B.10)

Die ungünstigsten Lastkombinationen aus F, U, S führen zu der theoretischen Spannungsdifferenz: Дсг т = max a(F,U,S)~

min a (F, U, S).

(B.11)

Um die gemessene Spannungsdifferenz Acrg abzudecken, wurden der theoretischen Spannungsdifferenz die Spannungen aus den Ersatzlasten Dw und DQ in ungünstigster Kombination überlagert: Д a s = max er (F, U, S, D v , DQ) - min a (F, U, S, Dw, DQ)

(B.12)

Als Bezugsgröße für die Ersatzlast D v ist die in der Wippenverlagerung vorhandene Stützkraft infolge "Ständige Last Wippe" anzunehmen. Als Bezugsgröße für die Ersatzlast DQ ist die "Ständige Last Wippe" anzunehmen: Tabelle B.7: Bezugsgröße für die Ersatzlast DQ Eigengewicht Wippe Ballast Ständige Last Wippe

12 455 kN 6 370 kN 18 830 kN

Ersatzlasten: Faktoren V für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) D v = 1/25 der Stützkraft aus der Wippenverlagerung DQ = 1/30 X ständige Last Wippe Die Ersatzlast £>v ist in den beiden Lagerpunkten mit entgegengesetzten Vorzeichen anzunehmen. Bemerkung: Die dynamischen Effekte treten vorzugsweise als Torsionsbeanspruchung des Turmes in Erscheinung. Sie sind deshalb an die zur Verfügung stehende Seitenkraft S und damit an das Abschaltmoment des Schwenkwerkantriebes MAS gekoppelt. Die genannten Ersatzlasten bedingen eine Lastannahme S < 147 kN.

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B.4 Eimerkettenschwenkbagger A В.4.1 Geräteskizze

Bild B.4: Eimerkettenschwenkbagger А

B.4.2

Technische Daten Tabelle B.8: Technische Daten Eimerkettenschwenkbagger А Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Abtragshöhe b. 38° Böschungswinkel: Abtragstiefe b. 38° Böschungswinkel: Dienstgewicht: - Oberbau: - Ballast: - Unterbau + Fahrwerk: Abstand Ballast von Schwenkachse:

6.000 lm 3 /h 35 m 30 m 4.800 t 2.3001 500 t 2.0001 48 m

Eimerkette/Eimerkettenantrieb Nenninhalt des Baggereimers: Kettengeschwindigkeit: Schakenteilung: Schakung: Turaseckenzahl: Antriebsleistung: Hochbaggerplanierstück I: Hochbaggerplanierstück II: Eimerleiterhauptteil: Tiefbaggerplanierstück:

3,75 m 3 1,6 m/s 900 mm 4fach 8 2 X 2.000 kW

10 m 12,5 m 22 m 7 m

Fahrwerk Laufräder gesamt: Laufräder Tiefbaggerseite: (64 angetriebene) Laufräder Hochbaggerseite: (64 angetriebene) Mittlerer Raddruck: 4-Gleissystem: (2 Gleise auf Tiefbaggerseite, 2 Gleise auf Hochbaggerseite) Fahrgeschwindigkeit im Betrieb: Fahrgeschwindigkeit ohne Betrieb:

256 128

128 240 kN 1.435 mm

2,4-10 m/min 14 m/min

Seite 67 DIN 22261-2 : 1997-10

В.4.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Eimerleiter einschließlich Aufhängung

Oberbau - Leiterausleger Oberbau - Mittelgerüst Oberbau - Ballastausleger

Ermittlung: Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Faktoren T sind Erfahrungswerte. Meßwerte liegen z. Z. nicht vor. Randbedingung: Auswertung der Messung: Ersatzlasten: Tabelle B.9: Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil

Dv

D0

Eimerleiter einschließlich Aufhängung

1/7

1/30

Oberbau - Hauptgerüst im Bereich der Aufhängung der Eimerleiter

1/10

1/30

Oberbau - Mittelgerüst

1/30

0

Oberbau - Ballastausleger

1/20

1/50

Bemerkung: Die in der Tabelle aufgeführten Faktoren У der Ersatzlasten waren in Vorschriften für den Bau von Eimerkettenbaggern enthalten. Der auf dieser Grundlage konstruierte und gebaute Gerätepark hat sich im langjährigen Betrieb hinsichtlich Ermüdungsbeanspruchung bewährt. Die oben beschriebenen Eimerkettenschwenkbagger sind vorwiegend im Strossenbetrieb an einer Abraumförderbrücke mit 60 m Abtragshöhe eingesetzt. Die dynamischen Beanspruchungen werden im wesentlichen aus dem Turaseffekt hervorgerufen, wobei Nickschwingungen überwiegen.

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В.5 Bandabsetzer А В.5.1 Geräteskizze

Bild B.5: Bandabsetzer А

B.5.2

Technische Daten Tabelle B.10: Technische Daten Bandabsetzer А Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

21.500 lm 3 /h 35 m 5.0001 4.200 t 500 t 300 t 60 m 100 m

15 m

Gurtbandförderer Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

80 m 3.200 mm 5,2 m/s 4 X 630 kW

Zwischenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

26 m 3.200 mm 5,2 m/s 2 X 630 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

80 m 3.000 mm 7,9 m/s 4 X 840 kW

Fahrwerk Hauptgerät Doppelraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 2 6 3.100 mm 780 mm

13 m 18 N/cm2 6 X130 kW 7 9 m/min

2 3.100 mm 615 mm

8 m 12 N/cm2 2 X 130 kW 9 9 m/min

Seite 69 DIN 22261-2 : 1997-10

В.5.3

Angaben zu Untersuchungen (Ballastausleger)

Tragwerk: Ballastausleger Ermittlung: Spannungsmessungen in zwei Meßebenen an einer der beiden Laschenketten, die der Stützung des Ballastauslegers dienen. Randbedingung: Fahrbewegungen auf horizontalem Planum Abwurfausleger horizontal in Fahrtrichtung Abwurfausleger horizontal 90° zur Fahrtrichtung Brücke 45° zur Fahrtrichtung Brückenstützweite minimal Auswertung der Messung: Die Messung steht im Zusammenhang mit der Messung zu B.5.4. Die simultan gemessenen Änderungen der Normalspannungen a N in den Laschenketten wurden als Ausdruck der dynamischen Effekte des Ballastauslegers definiert. Dabei tritt vorzugsweise eine Torsionsschwingung vom Ballastausleger in Erscheinung. Die Normalspannungen sind unabhängig von der relativen Schwenkstellung des Oberbaues zur Fahrtrichtung. Die Schwenkstellung beeinflußt nur die Frequenz der Torsionsschwingung: Sie ist bei Ausleger 90° zur Fahrtrichtung größer als bei Ausleger in Fahrtrichtung. Ersatzlasten: Als Ersatzlast für die Torsionsschwingung des Ballastauslegers kann man ein antimetrisch angreifendes Kräftepaar D V a unterstellen, wobei DVd analog zu D v auf die Angaben zur ständigen Last E bezogen wird: DVa=1/30£

(B.13)

Die Messung wurde im Hinblick auf die Gelenkwirkung in Laschenketten durchgeführt. Sie liefert dementsprechend keine Angaben über die gleichzeitig vorhandenen horizontalen Effekte am Ballastausleger, die über eine Ersatzlast DQ zu berücksichtigen sind. Eine Vergleichsrechnung am Absetzer 761 der Rheinbraun AG zeigte, daß über eine dynamische Ersatzlast Dq = 1/15 £

(B.14)

auch die gemessenen antimetrischen Kräfte in der Laschenkette zum Ballastausleger abgedeckt werden. Bemerkung: Die Faktoren 4> für Ballastausleger von Absetzern auf Raupenfahrwerken nach Tabelle 3 decken in der Kombination Dw + DQ die Meßwerte ab. Im Hinblick auf die vorgenannten Randbedingungen gilt diese Lastkombination für jede Schwenkstellung.

B.5.4

Angaben zu Untersuchungen (Laschenketten)

Tragwerk: Laschenketten zur Abstützung des Ballastauslegers Ermittlung: Spannungsmessungen in zwei Meßebenen der beiden Laschenketten Randbedingung: Fahrbewegungen auf horizontalem Planum Abwurfausleger horizontal in Fahrtrichtung Abwurfausleger horizontal 90° zur Fahrtrichtung Brücke 45° zur Fahrtrichtung Brückenstützweite minimal Auswertung der Messung: Die Laschenketten führen vorzugsweise Schwingungen aus, die einer dynamischen Ersatzlast DQ entsprechen. Die Beanspruchungen laufen in Form einzelner Wellenberge entlang der Laschenkette, wobei es zu komplizierten Überlagerungen kommt. Die Normalspannungen <xN ändern sich mit der Frequenz der Torsionsschwingung vom Ballastausleger. Die Biegespannungen crBx z. B. aus Durchbiegungen in einer vertikalen Ebene und die Biegespannungen cr By z. B. aus Durchbiegen infolge sind von der x-Koordinate des Tragwerkes (gemessen vom unteren Anlenkpunkt der Laschenkette) abhängig und werden zur Feldmitte hin größer. Die Biegespannungen 0"Bx werden von der relativen Schwenkstellung beeinflußt und sind bei Ausleger in Fahrtrichtung größer als bei Ausleger quer zur Fahrtrichtung. Die Biegespannungen cr By werden von der relativen Schwenkstellung beeinflußt und sind bei Ausleger quer zur Fahrtrichtung größer als bei Ausleger in Fahrtrichtung. Unter dynamischen Lasten verhält sich die gesamte Kette als elastisches Bauteil, d. h. eine Gelenkwirkung tritt nicht in Erscheinung.

Seite 70 DIN 22261-2 : 1997-10 Die gemessenen Spannungen müssen im Rahmen einer Hüilkurve abgedeckt werden. Die max. Werte der Hüllkurve ergeben sich aus der ungünstigsten Überlagerung der Beanspruchungen aus den Ersatzlasten D v und Z)Q. Als Bezugsgröße für die Ersatzlast gelten die Angaben zur ständigen Last E der Laschenkette in Form einer Streckenlast (kN/cm). Ersatzlasten: Tabelle B . I I : Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil Laschenkette 1)

Đv 1/2

Dl 1/3,5

1)

Die dynamischen Effekte £>Va vom Ballastausleger, vgl. Anhang B.5.3, bestimmen die Ersatzlasten DL der Laschenkette. Die daraus folgenden Normalspannungen cr N sind den Biegespannungen AB zu überlagern.

Bemerkung: Für das horizontale Tragverhalten <xBy ist das Trägheitsmoment des Gesamtstabes einzuführen, d. h. / bezieht sich auf die gemeinsame Stabachse der Einzellaschen. Der Spannungsnachweis ist auf die ideelle Gurtaußenfaser und nicht auf die Schwerachse einer Einzellasche zu beziehen. B.5.5 A n g a b e n z u U n t e r s u c h u n g e n (Führerhausaufhängung) Tragwerk: Führerhausaufhängung am Abwurfausleger Ermittlung: Ein Schadensbild an der Aufhängekonstruktion erlaubte die Zuordnung von dynamischen Schnittkräften. Danach haben vorzugsweise horizontale Kräfte in Schwenkrichtung einen Ermüdungsbruch verursacht. Randbedingung: Auswertung der Messung: Zum Zeitpunkt des Gewaltbruches war eine Last in der Größenordnung D Q = 1/8 E wirksam. Ersatzlasten:

Tabelle B.12: Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil Führerhausaufhängung

Bemerkung:

А/ -

1/8

Seite 71 DIN 22261-2 : 1997-10

B.6

Bandabsetzer В

В.6.1

Geräteskizze

B.6.2

Technische Daten

Tabelle B.13: Technische Daten Bandabsetzer В

Allgemeine Angaben Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

21.500 lm 3 /h 35 m 5.400 t 4.500 t 650 t 250 t 60 m 100 m

15 m

Gurtbandförderer Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

Fahrwerk

Hauptgerät Doppelraupen: 80 m - davon lenkbar: 3.200 mm Einzelraupen angetrieben: 5,2 m/s Raupenplattenbreite: 2 X 1.500 kW Raupenkettenteilung:

Zwischenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

26 m 3.200 mm 5,2 m/s 2 X 630 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

80 m 3.000 mm 7,3 m/s 2 X 2.000 kW

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 2 6 3.700 mm 780 mm

15 m 16 N/cm 2 6 x 1 3 0 kW 7 9 m/min

2 3.700 mm 780 mm 8 m 14 N/cm 2 2 x 130 kW 7 9 m/min

Seite 72 DIN 22261-2 : 1997-10

B.6.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Übernahmebrücke (Verbindungsbrücke) Ermittlung: Spannungsmessungen an allen Fachwerkstäben in den zwei angegebenen Meßebenen sowie im Bereich der Brückenaufhängung Randbedingung: Als maßgebend gilt:

Vorwärtsfahrt Abwurfausleger:

90° zur Fahrtrichtung

Brücke:

45° zur Fahrtrichtung

Absetzer und Stützwagen auf gleicher Planumshöhe Brücke mit Keil unter der Fahrbahn am Stützwagen Raupenketten normal gespannt Brückenstützweite ausgefahren Auswertung der Messung: Die dynamischen Beanspruchungen basieren auf folgenden Schnittkräften: FL

Normalkraft in Richtung x des Tragwerkes in kN

FV

Querkraft in Richtung z des Tragwerkes in kN

Fq

Querkraft in Richtung у des Tragwerkes in kN

MV

Moment infolge vertikaler Kräfte F V in kNm

Mq

Moment infolge horizontaler Kräfte F Q in kNm

M T Torsionsmoment infolge antimetrischer Kräfte in Richtung z bzw. in Richtung у des Tragwerkes in kNm Diese Schnittkräfte beziehen sich auf den geometrischen Mittelpunkt des jeweiligen Brückenquerschnittes. Die Ersatzlasten nach Abschnitt 6.2 werden dagegen auf ein lokales Koordinatensystem bezogen, welches sich beispielsweise am Anlenkpunkt der Verbindungsbrücke orientiert. Anhand der Messung zeigt sich eine Abhängigkeit der Schnittkräfte von der x-Koordinate des Tragwerkes. Danach läßt sich für die Schnittebene im Abstand x von der Aufhängung jede Schnittkraft "y" mittels einer Funktion 3. Grades berechnen: y = A + B- x + C - x 2 + D - x 3

(B.15)

Die Koeffizienten A, B, C, D werden von x = 0 m (Aufhängung) bis zur Meßebene x = 33,05 m über die vorliegenden Meßdaten eindeutig bestimmt. Um auch die Schnittgrößen von der Meßebene x = 33,05 m bis zum Brückenende x = 73,05 m zu ermitteln, werden plausible Randbedingungen angenommen. Danach gelten für die genannten Schnittkräfte die Funktionen: max F l = 652 max F V = 72

+ +

38,78 x 7,73 X -

2,1396 x 2 + 0,0208 x 3 0,3765 x 2 + 0,0037 x 3

(B.16) (B.17)

max Fq = 68 m a x M v = 74

+ 4,97 x + 271,99 X -

0,2567 x 2 + 0,0027 x 3 5,9730 x 2 + 0,0308 x 3

(B.18) (B.19)

m a x M Q = 135

+ 330,47 x -

10,0795 x 2 + 0,0763 x 3

(B.20)

2,6461 x 2 + 0,0219 x 3

(B.21)

max M j = 1.411 +

85,89 x -

Fur die Fachwerkstäbe in der Schnittebene x" ergeben sich die maßgebenden Stabkräfte F (in kN) nach folgenden Rechenverfahren: vordere Haupttragwand max M v

max M n 2

(B.22)

max MV max MN - + ^ 2 h 2 b

(B.23)

Obergurtstab

F = max F. •

Untergurtstab

F = max F,L •

Diagonale

F = +

max FV I - •

Pfosten

F =

М . Ч / Ч ,F v max max M T - +

A

L

A Slab A

2 H

+

max M T 1

+

2 B

/

(B.24)

2 B

v

(B.25)

2 B

hintere Haupttragwand Obergurtstab

F = max FL •

Ao„ h

-

А

Untergurtstab

F = max F, • L

A<;.,h A

+

/max M v V

2•

max M v 2

h

max M n \ У

h

2 • b

max M n ^ 2

b

(B.26)

J

(B.27)

Seite 73 DIN 22261-2 : 1997-10

Diagonale

Pfosten

F = +

F =

max F v 2 max FV 2

/ max М т / •- + •h

2

b

(B.28)

h

max MT 2 B

(B.29)

Obere bzw. untere horizontale Verbandsebene (K-Verband) Diagonale

F = +

max FN I max M T / ^•- + - •2 b 2 b h

Pfosten

F = +

max FN max MT ^+ 1 2 2-h

(B.30) (B.31)

Für die aufgeführte Stabart (Obergurt, Untergurt, Diagonale, Pfosten) führt die größte absolute Stabkraft | F | unmittelbar zur S p a n n u n g s d i f f e r e n z "ACT": ДО" = - И -

(В.32)

^Stab

In den oben aufgeführten Gleichungen bedeuten: h

Systemhöhe der Brücke in Schnittebene x in m

b

Systembreite der Brücke in Schnittebene x in m

l

Systemlänge der Diagonale in m

A

Gesamtfläche aller Gurte in cm 2

ASLAB

Maßgebende Fläche des Stabes in cm 2

Ersatzlasten: Bemerkung: Die dynamischen Beanspruchungen werden vorzugsweise durch die Fahrbewegungen des Stützwagens und des Absetzers angeregt. Dabei spielen die Schwenkstellungen von Abwurfausleger und Verbindungsbrücke in bezug auf die Fahrtrichtung des Absetzers und des Stützwagens eine Rolle.

Seite 74 DIN 22261-2 : 1997-10

B.7 B.7.1

Bandabsetzer С Geräteskizze

Bild B.7: Bandabsetzer С

B.7.2

Technische Daten Tabelle B.14: Technische Daten Bandabsetzer С Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: -Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

Gurtbandförderer Hauptgerät

Aufnahmeband 15.500 lm 3 /h 30 m 3.8001 2.860 t 760 t 180 t

Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

70 m

Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

120 m

12,5 m

24 m 2.500 mm 5,3 m/s 2 x 450 kW

Brückenband 70 m 2.500 mm 5,2 m/s 2 x 1.120 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

Fahrwerk

127 m 2.500 mm 6,7 m/s 2 x 1.120 kW

Doppelraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit: Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 1 6 3.600 mm 650 mm

14 m 9 N/cm 2 6 x 130 kW 8 9 m/min

2 3.600 mm 650 mm

10 m 7 N/cm 2 2 x 65 kW 8 9 m/min

Seite 75 DIN 22261-2 : 1997-10

В.7.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Turm mit Abwurf- und Ballastausleger Ermittlung: Dynamische Spannungs - Dehnungsmessungen an den drei oben genannten Hauptbaugruppen Randbedingung: Die Messungen erfolgten bei Fahrbewegung, wobei der Oberbau in Fahrtrichtung, quer zur Fahrtrichtung und 45° ausgeschwenkt war. Es wurde mit und ohne Fördergut gemessen. Auswertung der Messung: Die rechnergestützte Auswertung ist auf der Basis des einparametrischen Klassierverfahrens bei getrennter Zählung der Maxima und Minima erfolgt. Neben der maximalen dynamischen Spannung wurde die Kollektivvölligkeit und der Kollektivumfang ermittelt. Es wurden aus einer größeren Anzahl am Abwurfausleger 6, am Ballastausleger 1 und am Turm 3 Meßstellen ausgewertet. Maßgebende Spannungsamplituden ergaben sich am: -

Abwurfausleger (Windverbandsdiagonale am Anschluß zum Turm) mit ACT = ± 2,75 kN/cm 2

-

Ballastausleger (Windverbandsdiagonale am Ballastauslegervorderteil) mit Лег = ±1,07 kN/cm 2

-

Turm (Hauptwandstab im Turmvorderteil)

mit Дсг = ± 4,85 kN/cm 2 . Die Auswertung führt zu folgenden Faktoren У der Ersatzlasten bezogen auf die ständigen Lasten E, wobei die D Q - Werte über den Lastfall Querneigung ermittelt wurden. Weiterhin ergab die Auswertung Kollektivvölligkeiten am Abwurfausleger von V ~ 0,6 und am Ballastausleger von V - 0,7. Ersatzlasten: Tabelle B.15: Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil Abwurfausleger Turm Bailastausleger 1 ) 1)

Bemerkung: Siehe Anmerkung 1 ) zu Tabelle B.15

A,

dQ

1/10

1/20

0

0

1/20

1/25

Abweichend von den in Abschnitt 6.2.3 getroffenen Festlegungen brauchen DV und DQ am Ballastausleger nicht überlagert zu werden.

Seite 76 DIN 22261-2 : 1997-10

В.8 B.8.1

Bandabsetzer D Geräteskizze

Bild B.8: Bandabsetzer D

B.8.2

Technische Daten Tabelle B.16: Technische Daten Bandabsetzer D Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse ca.: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

8.800 lm 3 /h 42 m 3.800 t 2.800 t 820 t 180 t 65 m 150 m

12,5 m

Gurtbandförderer

Fahrwerk

Brückenband

Hauptgerät

Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln:

80 m

Viererraupengruppen:

3

Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

2.250 mm 4,6 m/s 2 X 630 kW

- davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben:

1 12

Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung:

2.800 mm 900 mm

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln:

153 m

Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

1.800 mm 7,3 m/s 3 X 630 kW

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

10 m 6 N/cm 2 1 2 x 4 5 kW 8 6 m/min

Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: 4 2.800 mm Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: 900 mm Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

10 m 6 N/cm 2 4 X 80 kW 8 6 m/min

Seite 77 DIN 22261-2 : 1997-10

В.8.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Turm mit Abwurf- und Ballastausleger Ermittlung: Dynamische Spannungs - Dehnungsmessungen an den drei oben genannten Hauptbaugruppen Randbedingung: Die Messungen erfolgten bei Fahrbewegungen, wobei der Oberbau in Fahrtrichtung, quer zur Fahrtrichtung und 45° ausgeschwenkt war. Es wurde mit und ohne Fördergut gemessen. Auswertung der Messung: Die rechnergestützte Auswertung ist auf der Basis des einparametrischen Klassierverfahrens bei getrennter Zählung der Maxima und Minima erfolgt. Neben der maximalen dynamischen Spannung wurde die Kollektivvölligkeit und der Kollektivumfang ermittelt. Es wurden am Abwurfausleger 6, am Ballastausleger 2 und am Turm 3 sowie am Zuglaschensystem 2 Meßstellen ausgewertet. Maßgebende Spannungsamplituden ergaben sich am: -

Ballastausleger (Windverbandsdiagonaie an der inneren seitlichen Abspannung) mit ACT = ± 2,37 kN/cm 2

-

Ballastausleger (Windverbandsdiagonale am Ballasauslegervorderteil) mit ACT = + 1,26 kN/cm 2

-

Turm (Hauptwandstab am Anschluß oberer Ringträger) mit ACT = ± 1,04 kN/cm 2

-

Zuglaschensystem (Zwischenaufhängung des Abwurfauslegers)

mit ACT = ±2,01 kN/cm 2 . Die Auswertung führt zu folgenden Faktoren У der Ersatzlasten bezogen auf die ständigen Lasten E, wobei die D Q - Werte über den Lastfall Querneigung ermittelt wurden. Weiterhin ergab die Auswertung Kollektivvölligkeiten am Abwurfausleger von V ~ 0,5 und am Ballastausleger von V = 0,7. Ersatzlasten: Tabelle B.17: Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil Abwurfausleger Turm Ballastausleger 1 ) 1)

Bemerkung: Siehe Anmerkung 1 ) zu Tabelle B.17

DV

dQ

1/10

1/20

0

0

1/20

1/30

Abweichend von den in Abschnitt 6.2.3 getroffenen Festlegungen brauchen D v und DQ am Ballastausleger nicht überlagert zu werden.

Seite 78 DIN 22261-2 : 1997-10

В.9

Bandabsetzer E

B.9.1

Geräteskizze

B.9.2

Technische Daten Tabelle B.18: Technische Daten Bandabsetzer E Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

10.000 lm 3 /h 30 m 2.600 t 2.200 t 450 t 5t 55 m 100 m

15 m

Gurtbandförderer

Fahrwerk

Aufnahmeband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

16 m 2.400 mm 5,1 m/s 2 X 265 kW

Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung - Mitte: Antriebsleistung - Kopf:

75 m 2.200 mm 6,5 m/s 2 X 430 kW 2 X 265 kW

Hauptgerät Doppelraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 1 6 2.800 mm 615 mm

13 m 10 N/cm 2 6 X 75 kW 9 3 - 6 m/min

Nebenraupe Zwischenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

26 m 2.200 mm 6,5 m/s 2 X 265 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

88 m 2.000 mm 8,5 m/s 2 X 680 kW

Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

4 2.800 mm 615 mm

7,5 m 9 N/cm 2 2 X 75 kW 9 3 - 6 m/min

Seite 79 DIN 22261-2 : 1997-10 В.9.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Abwurfausleger Ermittlung: Spannungsmessung am Rohrausleger Randbedingung: Als maßgebend gilt: Anfahren, Vorwärts- und Rückwärtsfahrt mit Auslegerstellung rechtwinklig zur Fahrtrichtung Auswertung der Messung: Die dynamischen Beanspruchungen basieren auf folgenden Schnittkräften: FL

Normalkraft in Richtung x des Tragwerkes in kN

My

Moment infolge vertikaler Kräfte in Richtung z des Tragwerkes in kNm

MQ Moment infolge horizontaler Kräfte in Richtung у des Tragwerkes in kNm M T Torsionsmoment infolge antimetrischer Kräfte in Richtung z bzw. in Richtung у des Tragwerkes in kNm Anhand von 3 Meßebenen zeigt sich eine Abhängigkeit der Schnittkräfte von der x-Koordinate des Tragwerkes, wobei die Auslegerspitze mit x = 0 m definiert ist. Danach läßt sich für die Schnittebene im Abstand x jede Schnittkraft "y" mit einer Funktion 2. Grades berechnen: y = A + B- x + C - x 2

(B.33)

Für die genannten Schnittkräfte gelten folgende Funktionen: max FL

=

-

18,756

+

3,417 X

- 0 , 0 3 5 X2

(B.34)

max M y =

+

55,003

+

3,361 X

- 0 , 0 4 3 X2

(B.35)

maxMq =

+

97,432

+ 25,767 X

- 0 , 2 4 5 X2

(B.36)

max M j

=

+

94,949

-

0,734 X

+ 0,006

(B.37)

X2

Damit ergeben sich für einen Rohrquerschnitt im Abstand x (in m) die Spannungsdifferenzen A er (in nach folgender Überlagerung: Rohrsohle

ACT,, = 2 •

Rohrscheitel

Дсг 0 =Дсг и

Rohrwand rechts

Дет = 2 •

|max

Д<т, = Д<т

Rohrumfang

Дт = 2

L

bzw. A T (in kN/cm 2 )

(B.38) (B.39)

|max F L | A

Rohrwand links

F

kN/cm 2 )

|max M Q | +

wQ

(B.40) ;

max М т ——-

(В.41) (В.42)

Darin bedeuten: A

Querschnittsfläche des Rohres in cm 2

Wv

Widerstandsmoment bezogen auf y-Achse in cm 2 m

Wq Widerstandsmoment bezogen auf z-Achse in cm 2 m WT

Torsionswiderstand in cm 2 m

Ersatzlasten: Die Meßergebnisse für dieses Gerät lassen sich über Ersatzlasten nicht darstellen. Eine Kopplung an die Beanspruchungen infolge der ständigen Last E ist problematisch, da bei einem statisch unbestimmten Tragwerk der Momentenverlauf infolge E und D im allgemeinen wesentlich von einander abweicht. Bemerkung: Die dynamischen Beanspruchungen lassen sich nicht an Beschleunigungen koppeln, die an der Auslegerspitze gemessen werden. Die größten Spannungsanteile lieferte A < T r d . h. die dynamische Schnittkraft MQ. Der Einfluß des Fördergutes auf MQ ist nicht gravierend. Die dynamische Schnittkraft M T tritt sowohl bei den Schwenkstellungen als auch quer zur Fahrtrichtung in gleicher Größenordnung auf.

Seite 80 DIN 22261-2 : 1997-10

В.10

Bandabsetzer F

B.10.1

Geräteskizze

B.10.2

Technische Daten Tabelle B.19: Technische Daten Bandabsetzer F Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschiittung: Dienstgewicht (m. Keil): - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

Gurtbandförderer Brückenband

21.500 lm 3 /h 35 m 5.500 t 4.500 t 650 t 350 t 55 m 100 m

15 m

Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

81 m 3.200 mm 5,2 m/s 4 x 630 kW

Fahrwerk Hauptgerät Doppelraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung:

Zwischenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

28 m 3.200 mm 5,2 m/s 2 x 630 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

82 m 3.000 mm 7,8 m/s 4 x 840 kW

Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 2 6 3.100 mm 780 mm 615 mm

13 m 20 N/cm 2 6 x 130 kW 7 9 9 m/min

2 3.100 mm 780 mm 565 mm

8 m 15 N/cm 2 2 x 130 kW 7 10 9 m/min

Seite 81 DIN 22261-2 : 1997-10 В.10.3

A n g a b e n zu U n t e r s u c h u n g e n

Tragwerk: Turm, Ballastausleger, Abwurfausleger Ermittlung: Beschleunigungsmessungen an allen drei Tragwerkteilen, vertikal und horizontal quer bei drei Absetzern. Die Lage der Meßpunkte ist den Bildern B.11 bis B.13 zu entnehmen. Randbedingung: Die Messungen erfolgen für Schwenkstellungen des Oberbaues zum Unterbau von 0°, 45° und 90° bei horizontalem und angehobenem Ausleger für Vor- und Rückwärtsfahren auf horizontalem ebenem Planum mit und ohne Materialförderung. Auswertung der Messung: Turm: Die Beschleunigungen sind so klein, daß sie vernachlässigt werden können. Ballastausleger: Es wurden folgende maximale Beschleunigungsdifferenzen Aa = max a - min a in % der Fallbeschleunigung am Auslegerende in der Symmetrieebene gemessen: Tabelle B.20: Beschleunigungsdifferenzen am Ballastausleger der Absetzer 755, 758 und 759 755

758

759

Aa vertikal

9

11,4

10

Aa horizontal quer

-

13,4

-

Gerät

Abwurfausleger: Es wurden folgende maximale Beschleunigungsdifferenzen Aa = max a - min a in % der Fallbeschleunigung am Auslegerende in der Symmetrieebene gemessen: Tabelle B.21: Beschleunigungsdifferenzen am Abwurfausleger der Absetzer 755, 758 und 759 Gerät Aa vertikal Aa horizontal quer

755

758

759

28,5

40,6

28

37,8

-

-

Torsionsschwingungen der Ausleger wurden infolge der Lage der Meßstellen in der Symmetrieebene nicht erfaßt. Ersatzlasten: Da im Gegensatz zum Bagger die Schwingungen des Absetzers nicht durch einen Eimereingriff gedämpft werden, ist es bei dem Absetzer gerechtfertigt, die auf das System wirkenden Massenkräfte aus den Beschleunigungen zu ermitteln. Die Beiwerte f der Tabelle 3 für die Ausleger sind unter der Bedingung bestimmt worden, daß die Auslegermomente der mit V multiplizierten Eigenlasten bezogen auf den Anlenkpunkt gleich denen sind, die sich gerundet aus den gemessenen zugehörigen maximalen Beschleunigungen ergeben. Aus dem Vergleich der gleichzeitigen Meßergebnisse im Ballast- und Abwurfausleger wurde für die maßgebenden Beanspruchungszustände festgestellt, daß die vertikalen Schwingungen von beiden Auslegern entgegengesetzt gerichtet sind (Nickschwingungen des Gerätes, Oberbau in Fahrtrichtung), während die horizontalen Schwingungen beider Ausleger gleichgerichtet sind (Flügelschwingung des Gerätes, Oberbau rechtwinklig zur Fahrtrichtung). Die bei der Schwenkstellung "Oberbau in Fahrtrichtung" auftretenden horizontalen Massenkräfte sind vernachlässigbar, ebenso die in der Schwenkstellung "Oberbau rechtwinklig zur Fahrtrichtung" auftretenden vertikalen Massenkräfte. Die bei der Schwenkstellung 45° zur Fahrtrichtung auftretenden Beanspruchungen sind durch die Beanspruchungen in den beiden Grenzstellungen abgedeckt. Die in 6.2.3 geforderte Kombination D v + DQ für den Ballastausleger soll die in B.5.3 gemessene Torsionbeanspruchung abdecken. Bemerkung:

Seite 82 DIN 22261-2 : 1997-10 - Leerseite

Meßort

Meßgröße

Abwurfausleger a Ballastausleger a Unterwagen Abs. a Brückenaufhäng. a Horizontallager a Brücke a Brücke a Brücke a Stützwagen a

Ф

(%g) (%g) (%g)

(%g) (%g)

(%g) (%g)

(%g) (%g)

Meßrichtung vertikal vertikal Fahrtrichtung horiz. l ä n g s horiz. l ä n g s horiz. l ä n g s horiz. q u e r vertikal Fahrtrichtung

= Lage der Meßstellen

Г0 Ю cn ro

Bild B.11: Schwingbeschleunigungsmeßstellen am Absetzer 755

VI
= Lage der Meßstellen

Il Meßort 758 Abwurfausleger Ballastausleger Brückenmitte

Meßgröße

Meßrichtung

a a a a a

vertikal horizontal q u e r vertikal horizontal q u e r horizontal q u e r

(%g) (%g) (%g) (%g) (%g)

Meßort 759 Abwurfausleger Ballastausleger Unterwagen Abs Brückenaufhäng. Horizontallager Brücke Brücke Stützwagen

Meßgröße

Meßrichtung

а (%д) а (%д) а (%д)

vertikal vertikal Fahrtrichtung

а а а а

horizontal längs horizontal längs horizontal quer Fahrtrichtung

(%д) (%д) (%д) (%д)

Meßort 759 Brückenaufhäng. Brückenaufhäng. Brückenaufhäng. Fahrwerk Abs. 1,3.5,6 Fahrwerk Abs. F a h r w e r k Stützw.

Meßgröße

Meßrichtung

a (%g) a (%g) a (%g) 8xCT(N/mm 2 ) E l (A) Signal: Ein/Aus Signal: Ein/Aus

horizontal längs horizontal quer

IV)

ю M o> Г0 ся SSBild B.12: Schwingbeschleunigungsmeßstellen am Absetzer 758/759

CD

00

О Ü1

Seite 86 DIN 22261-2 : 1997-10

•wmt-

• Л Щ

ШШ

T I N I I

. m k

-

-

Ф

Iffit.

—

Ф

1) Meßrichtung der DMS-Meßstellen 8 DMS-Meßstellen

2

2) DMS-Meßstelle Type: 10/120 x A 2 1 Meßgitterlänge: 10 mm Bezugslinien

3) 2 Schwingbeschleunigungsmeßstellen Meßrichtungen:

i

Brücke längs und Brücke quer

Bild B.13: Lage der Meßstellen an der Brückenaufhängung des Absetzers 758/759

Seite 87 DIN 22261-2 : 1997-10

В.11 B.11.1

Bandabsetzer G Geräteskizze

Bild B.14: Bandabsetzer G

B.11.2

Technische Daten Tabelle B.22: Technische Daten Bandabsetzer G

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht (m. Keil): - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

21.500 lm 3 /h 35 m 5.500 t 4.500 t 650 t

Hauptgerät

Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln:

81 m

Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

3.200 mm 5,2 m/s 4 X 630 kW

100 m

15 m

Doppelraupen: - davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung:

350 t 55 m

Fahrwerk

Gurtbandförderer

Allgemeine Angaben

Zwischenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite:

28 m 3.200 mm

Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

5,2 m/s 2 X 630 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

82 m 3.000 mm 7,8 m/s 4 X 840 kW

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung:

3 2 6 3.100 mm 780 mm 615 mm

13 m

Antriebsleistung:

20 N/cm 2 6 X 130 kW

Turaseckenzahl:

7

Fahrgeschwindigkeit:

9 9 m/min

Nebenraupe Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite:

2 3.100 mm 565 mm

Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung:

8 m 15 N/cm 2 2 x 130 kW

Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

10 9 m/min

Seite 88 DIN 22261-2 : 1997-10

В.11.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Verbindungsbrücke, Stützwagen Ermittlung: Beschleunigungsmessungen vertikal, längs und quer in Feldmitte der ausgefahrenen Brücke, am Stützwagen und an der Aufhängung am Absetzer. Diese Messungen wurden an drei Geräten durchgeführt (siehe Anhang B.10, Bilder B.11 und B.12). Dehnungsmessungen am Stützrohr in Höhe des unteren Horizontallagers an der Aufhängung am Absetzer (siehe Anhang B.10, Bild B.13). Randbedingung: Es wurden verschiedene Stellungen Absetzeroberbau zur Fahrtrichtung wie Brückenlängsachse zur Fahrtrichtung (0° bis 90°) untersucht, ferner gleichzeitiges Verfahren von Absetzer und Stützwagen, wie auch einzelnes Verfahren in beiden Fahrtrichtungen. Absetzer und Stützwagen befanden sich auf gleichem ebenen Planum. Auswertung der Messung: Aus den Dehnungsmessungen im Stützrohr konnten die am unteren Horizontallager wirkenden Biegemomente und Normalkräfte ermittelt werden und aus diesen unter der Voraussetzung vernachlässigbar kleiner Gelenkreibung die zugehörigen Auflagerkräfte F längs und F qucr der Brücke bestimmt werden. Diese Auflagerkräfte sind in den Diagrammen der Bilder B.15 und B.16 zugehörig zu den simultan gemessenen Beschleunigungen alängs bzw. aquer in Brückenmitte eingetragen. Die Diagramme zeigen eine recht genaue lineare Abhängigkeit zwischen Auflagerkräften und zugehörigen Beschleunigungen. Aus dem Diagramm für die Längskräfte läßt sich - unter der Voraussetzung reibungsloser Lager und Gelenke - die beschleunigte Masse bestimmen zu: =

F'änss ( a ' ä n g s ) a langs

=

=

(Diagramm für а = 10% g)

0.1-9

(B.43)

9

Das zugehörige Brückengewicht beträgt damit 7.500 kN. Für das gemessene Gerät beträgt die Eigenlast der Brücke 6.710 kN, die Verschmutzungslast 205 kN, die Fördergutlast für die rechnerische Förderleistung 2.050 kN. Die gesamte Brückenlast liegt damit zwischen 6.710 und 8.965 kN. Bei Berücksichtigung eines mittleren Rollwiderstandes über dem Stützwagen von 2,5% (Gleitlager) vergrößert sich das beschleunigte Brückengewicht von 7.500 kN auf 7.876 kN. Es wurden folgende maximale Beschleunigungsdifferenzen A a = max a - min a in % der Fallbeschleunigung in Brückenmitte am Untergurt einer Hauptwand der Brücke gemessen (die vertikalen wie auch die horizontalen Beschleunigungswerte erhalten damit Anteile aus einer möglichen Torsionsschwingung): Tabelle B.23: Beschleunigungsdifferenzen (in % g) in Brückenmitte der Absetzer 755,758 und 759, gemessen am Untergurt einer Hauptwand der Brücke Gerät

755

758

759

Aa vertikal

13

-

-

Aa horizontal quer

18

24,4

20,8

Aa horizontal längs

14,5

-

16

Ersatzlasten: Die Beiwerte V nach Tabelle 3 für D v und D Q sind unter der Bedingung ermittelt worden, daß die maximalen Feldmomente der Brücke infolge mit ¥ multiplizierten Eigenlasten der Brücke gleich denen sind, die sich gerundet aus den gemessenen zugehörigen maximalen Beschleunigungen ergeben. Der Beiwert V nach Tabelle 3 ist gerundet gleich der maximalen zugehörigen gemessenen Beschleunigung. Bemerkung:

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700 f

kN

=f 500 4 0 0

1 •i 300 С

ПЈ

l

200

uf

100

00

Bild B.15: Horizontalkraftänderung in kN (Längsrichtung Brücke) in Abhängigkeit von der Schwingbeschleunigung in % g (Längsrichtung Brücke, g = Fallbeschleunigung)

Brücke

quer

Bild B.16: Horizontalkraftänderung in kN (quer zur Brücke) in Abhängigkeit von der Schwingbeschleunigung in % g (quer zur Brücke, g = Fallbeschleunigung)

Seite 90 DIN 22261-2 : 1997-10

В.12

Bandabsetzer H

В.12.1

Geräteskizze

В.12.2

Technische Daten Tabelle B.24: Technische Daten Bandabsetzer H Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Hochschüttung: Dienstgewicht: - Hauptgerät: - Brücke: - Ballast: Abstand Ballast zur Schwenkachse: Abstand Abwurftrommel zur Schwenkachse: Durchmesser der Kugeldrehverbindung zum Hauptgerät:

8.800 lm 3 /h 35 m 2.450 t 1.600 t 715 t

Gurtbandförderer

Fahrwerk Hauptgerät

Aufnahmeband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

- davon lenkbar: Einzelraupen angetrieben:

2

Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung:

X

200 kW

135 t 50 m 110 m

10 m

Brückenband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln:

66 m

Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

2.250 mm 4,7 m/s 2 X 630 kW

Abwurfband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

Doppelraupen:

20 m 2.250 mm 4,2 m/s

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

3 1 6 2.800 mm 900 mm

13 m 8 N/cm 2 6

X

80 kW

8 6 m/min

Nebenraupe 110 m 1.800 mm 6,5 m/s 2 X 630 kW

Einzelraupen angetrieben: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

2 2.800 mm 900 mm

13 m 8 N/cm 2 2 X 110 kW 8 6 m/min

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В.12.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Abwurfausleger Ermittlung: Dynamische Spannungs - Dehnungsmessungen an genannter Hauptbaugruppe Randbedingung: Die Messungen erfolgten bei Fahrbewegung vorwärts und rückwärts, wobei der Oberbau in Fahrtrichtung, quer zur Fahrtrichtung und 45° ausgeschwenkt war. Außerdem wurde ein gleichzeitiges Fahren und Schwenken des Oberbaues gemessen. Auswertung der Messung: Es wurde an 8 Stellen am Abwurfausleger gemessen und die Ergebnisse ausgewertet. Maßgebende Spannungsamplituden ergaben sich in der letzten Windverbandsdiagonalen des unteren Verbandes im vorderen Auslegerfeld unmittelbar vor der seitlichen Abspannung mit Acr = ± 1,40 kN/cm2. Die Auswertung der am Abwurfausleger gemessenen Werte ergab folgende Faktoren V bezogen auf die ständigen Lasten, wobei der D Q -Wert über den Lastfall Querneigung ermittelt wurde. Für den hier nicht gemessenen Ballastausleger können ausreichend genau die Werte des Absetzers nach Anhang B.8 verwendet werden. Ersatzlasten: Tabelle B.25: Faktoren У für die Ersatzlasten (entsprechend Tabelle 3 in 6.2) Geräteteil Abwurfausleger Turm Ballastausleger 1 ) 1)

Dv 1/10

1/17

0

0

1/20

1/30

Abweichend von den in Abschnitt 6.2.3 getroffenen Festlegungen brauchen D v und D Q am Ballastausleger nicht überlagert zu werden.

Bemerkung: Die Messungen hatten unter anderem das Ziel, Vergleiche mit den Meßergebnissen vom Absetzer nach Anhang B.7 anzustellen. Beide Gerätetypen sind hinsichtlich der seitlichen Abspannung der Abwurfausleger und der Fahrwerksgeometrie ähnlich. Nennenswerte Unterschiede bestehen jedoch in den Fahrgeschwindigkeiten beider Gerätetypen; 6 m/min beim hier untersuchten Absetzer gegenüber 9 m/min beim Absetzer nach Anhang B.7.

Seite 92 DIN 22261-2 : 1997-10

В.13

Bandschleifenwagen А

В.13.1

Geräteskizze

В.13.2

Technische Daten Tabelle B.26: Technische Daten Bandschleifenwagen А Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Höhe Mitte Abwurftrommel/Bandschleife: Höhe Mitte Abwurftrommel/Schwenkband:

21.500 !m3/h 13 m 16 m

Dienstgewicht:

1.700 t

- Mittelteil/Auflaufteil: - C-Gerüst/Schwenkband: - Ballast:

1.250 t 355 t 95 t

Gurtbandförderer Auflaufteil/Bandschleife Gurtbreite:

Fahrwerk

2.800 mm

Gurtgeschwindigkeit: 7,5 m/s Antriebsleistung (Abwurftrommel): 2 X 2.000 kW Schwenkband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

32 m 3.200 mm 5,2 m/s 2

X

630 kW

Einzelraupen angetrieben:

4

Raupenlenkung:

paarweise

Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung: Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas

3.100 mm 615 mm

- 6 röllige Raupe: - 12 röllige Raupe: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung:

7 m

Turaseckenzahl: Fahrgeschwindigkeit:

9

11 m 14 N/cm 2 4 X 90 kW 9 m/min

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В.13.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Führerhaus am Auflaufteil, horizontierbar Ermittlung: Randbedingung: Auswertung der Messung: Ersatzlasten: Für die statischen Ersatzlasten D v , D Q und DB gilt: У = 0,5 Bemerkung: Der У-Wert wurde nicht aus Meßergebnissen abgeleitet, sondern aus einem Schadensfall eines Bandschleifenwagens. Im Tragrohr des Führerhauses trat am Schweißnahtanschluß der Plattformkonsole ein Ermüdungsbruch auf. Der Bruch des auf Torsion und Biegung beanspruchten Rohres konnte nur erklärt werden, wenn für DW ein У-Wert in der Größenordnung von 0,5 angesetzt wird. Bei diesem Führerhaus ist wegen der Konstruktion und Orientierung zur Fahrtrichtung des Gerätes - als Schwingungserregung kommt hier nur das Verfahren des Gerätes in Frage - D Q von vernachlässigbarer Größe. Da die Beiwerte У für die Führerhäuser aller Raupengeräte gültig sein sollen, wurde für D Q und DL ebenfalls У = 0,5 festgelegt, jedoch wurden nur der Nachweis der Kombinationen D v + DQ und D v + DH gefordert, da je nach Konstruktionsart und Orientierung zur Bewegungsrichtung D q oder DL in voller Größe nur allein auftreten. Die Beanspruchung durch das gleichzeitige Auftreten von DQ und D L in geringerer Größe gilt durch die festgelegten Kombinationen als abgedeckt. Dieser hohe Beiwert W gilt nur für Führerhäuser, deren Verlagerung gegenüber der Haupttragkonstruktion ein Eigenschwingverhalten erwarten läßt. Hinweis zu Abschnitt 6.2.6, letzter Absatz: Bei einem anderen Schadensfall eines Schaufelradbaggers brach die Anschlußkonstruktion des Führerhauses an dem Schaufelradausleger. Nachträgliche Beschleunigungsmessungen und eine dynamische Berechnung ergaben, daß durch das Aufschlagen eines Schaufelradeimers auf ein hartes Hindernis (Findling) Stöße in den Schaufelradausleger induziert werden, die für das Führerhaus vertikale Beschleunigungen bis zur zweifachen Erdbeschleunigung bewirken können, sofern das Führerhaus nicht an Seilen aufgehängt ist, da die geringe Federsteifigkeit der Seile die Stoßwirkung abfängt.

Seite 94 DIN 22261-2 : 1997-10

В.14 В.14.1

Bandschleifenwagen В Geräteskizze

Bild В.19: Bandschleifenwagen В

В.14.2

Technische Daten Tabelle B.27: Technische Daten Bandschleifenwagen В Allgemeine Angaben

Theoretische Förderleistung: Höhe Mitte Abwurftrommel/Bandschleife: Höhe Mitte Abwurftrommel/Schwenkband: Dienstgewicht: - Mittelteil/Auflaufteil: - C-Gerüst/Schwenkband: - Ballast:

21.500 lm 3 /h 13 m 16 m 1.700 t 1.300 t 440 t 90 t

Gurtbandförderer Auflaufteil/Bandschleife Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung (Abwurftrommel): Schwenkband Mittenabstand der äußeren Gurttrommeln: Gurtbreite: Gurtgeschwindigkeit: Antriebsleistung:

2.800 mm 7,5 m/s 2 X 2.000 kW

Fahrwerk Einzelraupen angetrieben: Raupenlenkung: Raupenplattenbreite: Raupenkettenteilung:

4 paarweise 3.100 mm 780 mm 615 mm 565 mm

31 m 3.200 mm 5,2 m/s 2 X 630 kW

Mittenabstand zwischen Antriebs- und Umlenkturas - 8 röllige Raupe: - 12 röllige Raupe: Mittlere Bodenpressung: Antriebsleistung: Turaseckenzahl:

8 m 11 m 14 N/cm 2 4 X 90 kW 7 Q У

10 11 Fahrgeschwindigkeit:

9 m/min

Seite 95 DIN 22261-2 : 1997-10

В.14.3

Angaben zu Untersuchungen

Tragwerk: Schwenkteil (C-Gerüst), Mittelteil Ermittlung: Spannungsmessungen an: 10 Stäben vom Schwenkteil 12 Stäben vom Mittelteil Fahrgeschwindigkeit Leistungsaufnahme Fahrantriebe Relativbewegung zwischen Mittelteil und Pendelschwinge Randbedingung: Anfahren, Vorwärts- und Rückwärtsfahrt normale mittlere Fahrgeschwindigkeit 9,0 m/min reduzierte mittlere Fahrgeschwindigkeit 7,65 m/min Abwurfausleger (Schwenkband): Hubstellung: = + 10° Schwenkteil: Schwenkstellungen: 0°, 45°, 90° Kettenvorspannkraft: minimal, mittel, maximal Motornennschlupf: Drehzahlabfall bei Motornennleistung in % der Synchrondrehzahl 1000 min - 1 Für die Fahnwerke wurden folgende Kombinationen untersucht: Tabelle B.28: Untersuchte Kombinationen für die Fahrwerke Kombinationen

Ai

A2

Bi

B2

Ci

C2

Di

Motorschlupf (%)

7

28

7

28

1

14

4

Kettenteilung (mm) Turaseckenzahl

780

615

615

565

7

9

11

10

Die Betriebssituationen wurden anhand der genannten Randbedingungen variiert. Auswertung der Messung: Die dynamischen Beanspruchungen des Schwenkteiles basieren auf fiktiven Stützreaktionen des Abwurfauslegers. Die Stützreaktionen sind auf den Anlenkpunkt des Abwurfauslegers bezogen, d. h. sie orientieren sich am Koordinatensystem des Auslegers bei horizontaler Hubstellung. Ю

FL

Kraft in Richtung x des Abwurfauslegers in kN

(PJ

FV

Kraft in Richtung z des Abwurfauslegers in kN

(Py)

Fq

Kraft in Richtung у des Abwurfauslegers in kN

(My)

MV

Moment infolge vertikaler Kräfte F v in kNm

M

MQ

Moment infolge horizontaler Kräfte FQ in kNm

Torsionsmoment infolge antimetrischer Kräfte in Richtung z bzw. in Richtung у des Abwurfauslegers in kNm Die fiktiven Stützreaktionen ergeben sich als Lösungen von Gleichungssystemen, die für simultane Meßwerte aufgestellt werden können. Die Auswahl der Simultanwerte orientiert sich an maximalen Amplituden der einzelnen Meßstellen und führt zu jeweils einer maximalen und fünf zugehörigen Stützreaktionen. Die Kombinationen von maximalen und zugehörigen Stützreaktionen wurden anhand der Häufigkeitskurven getestet, die für die jeweilige Meßzeit vorliegen. Danach sind als praktikable Lösung die sechs maximalen Stützreaktionen simultan anzunehmen. (Mx)

MJ

Die dynamischen Beanspruchungen des Mittelteiles basieren auf fiktiven Stützreaktionen des Schwenkteiles, d. h. sie orientieren sich am Koordinatensystem des Schwenkteiles bei Schwenkstellung 0° (Abwurfausleger in Fahrtrichtung). Vertikale Stützkraft vom Schwenkteil auf das Mittelteil in kN

(PZ)

FV

(MY)

Mv

Moment infolge vertikaler Kräfte FW am Schwenkteil in kNm

(MX)

MT

Torsionsmoment infolge antimetrischer Kräfte in Richtung z bzw. in Richtung у des Schwenkteiles in kNm

Eine Schwenkstellung des Schwenkteiles Ф 0° bedingt eine entsprechende Transformation der Momente " A f v " und " M T " des Schwenkteils auf die Definition M v und MT des Mittelteiles. Die fiktiven Stützreaktionen ergeben sich analog zu den Darlegungen für das Schwenkteil.

Seite 96 DIN 22261-2 : 1997-10 Als bemerkenswert gilt die Feststellung, daß die dynamischen Effekte erst eine hinreichende Übereinstimmung mit den Eichwerten zeigen, wenn die Gelenkverbindungen des statischen Systems als biegesteife Knoten behandelt werden. Ersatzlasten: Nach einer Wertung der diversen Variationen zur Betriebssituation werden die fiktiven Stützreaktionen für die vorgenannten Fahrwerkssituationen und vorgenannten Fahrwerkskombinationen und drei ausgezeichnete Schwenkstellungen aufgeführt. Die Meßergebnisse der Bandschleifenwagen 9,50 (Komb. A, B, C) und 951 (Komb. D) der Rheinbraun AG sind - ohne Fehlerangabe - in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Tabelle B.29: Stützreaktionen (+) am Bandschleifenwagen 950/951 Schwenkteil

Mittelteil

Kombinationen

Ai

в,

Di

c,

Ai

в.

Di

с.

Turaseckenzahl

7

9

10

11

7

9

10

11

Schwenkstellung 0° pX

FL

(

)

47

30

32

25

P,

Fv

(kN)

1.020

527

433

477

PY

FQ

(kN)

108

57

82

33

MY

Mv

(kNm)

4.436

2.429

2.423

2.104

МГ

MQ

(kNm)

1.201

882

748

454

MK

MJ

(kNm)

492

333

487

177

k N

-

341 -

12.283 -

2.771

-

265 -

9.039 -

1.288

-

247 -

6.768 -

1.131

-

227 -

7.136 -

1.031

Schwenkstellung 45° PX

FL

(kN)

35

28

41

20

FZ

F

V

(kN)

743

584

582

558

Py

FQ

(kN)

214

158

155

84

MY

MY

(kNm)

3.901

2.917

1.736

3.057

M-

MQ

(kNm)

3.387

2.512

1.924

1.690

M x MT

(kNm)

§93

781

718

516

-

562 -

6.330 -

2.476

-

295

-

285

-

1.994

230 -

-

6.660

-

4.332 -

1.725

3.768 -

1.395

Schwenkstellung 90° Fx

Fl

(kN)

29

15

29

13

FZ

F

V

(kN)

615

196

377

177

Py

Fq

(kN)

281

187

141

126

My

My

(kNm)

2.588

1.028

1.591

1.034

МГ

MQ

(kNm)

3.645

2.620

1.448

1.679

M x MJ

(kNm)

1.259

1.000

528

571

-

959 -

247 -

2.662

-

612 -

334

-

1.586

-

569 -

151 -

1.273

-

439 -

89 -

1.874

Bemerkung: Das komplexe dynamische Verhalten wird vorzugsweise von der Turaseckenzahl, der Kettenteilung und der Schwenkstellung des Schwenkteils beeinflußt.