Доставка авто и ж/д транспортом.
Ф5–А-350(250) в полувагон г/п 69т.
ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУЗА.
Фундаменты представляют собой грибовидную железобетонную конструкцию, состоящую из плиты-основания квадратного сечения 2700х2700мм, высотой 450мм и колонны, жестко соединенной с плитой – основанием под некоторым углом. Высота колонны 2950мм. Общая высота фундамента - 3400мм.
Всего погружено шесть фундаментов. Масса одного фундамента Q = 6,5т, общая масса груза – 6*6,5= 39,0т.
Ф5-А-350(250)
Определение высоты центра тяжести фундамента Ф5-А-350.
Для этого фундамент необходимо условно рассечь на три части:
Плиту-основание – на две части и третья часть – колонна. Каждая из трех частей представляет собой усеченную четырехгранную пирамиду. Размеры каждой из трех частей соответственно равны:
1. Нижняя часть плиты-основания:
б) верхнего основания – 2640х2640мм;
в) высота – 100мм.
2700
100
2700
2. Верхняя часть плиты – основания: а) нижнего основания – 2640х2640мм
б) верхнего основания – 600х600мм
□600 350 в) высота – 350мм
□2640
б) верхнего основания –400х400мм
в) высота –2665мм
2665
□ 600
Определив высоту центра тяжести и объем соответственно каждой из трех частей можно определить высоту центра тяжести всего фундамента по формуле:
1. Высота центра тяжести нижней части плиты-основания определяется по формуле (для усеченной четырехгранной пирамиды):
где: h = 100мм = 0,1м – высота нижней части плиты-основания;
F1=2,7х2,7=7,29м2 – площадь нижнего (большего) основания.
F2=2,64х2,64=6,9696м2 – площадь верхнего (меньшего) основания.
объем нижней части плиты-основания определяется по формуле:
2. Высота центра тяжести верхней части плиты-основания:
где: h = 350мм=0,35м – высота верхней части плиты-основания.
F2=6,9696м2 – площадь нижнего (большего) основания.
F3=0,6х0,6=0,0,36м2 – площадь верхнего (меньшего) основания.
Объем верхней части плиты-основания равен:
3. Высота центра тяжести третьей части фундамента – колонны равна:
где: h = 2665мм=2,665м – высота колонны.
F3=0,36м2- площадь нижнего основания колонны.
F4=0,4*0,4=0,16м2 – площадь верхнего основания колонны.
Объем колонны равен:
Высота центра тяжести соответственно каждой из трех частей фундамента от нижней плоскости его основания равна:
h1ц.т. = 0,0496м, h2ц.т. = 0,1 + 0,113 = 0,213м, h3ц.т. = 0,45 + 1,161 = 1,611м,
Высота центра тяжести вертикального фундамента равна
Центр тяжести горизонтального фундамента составляет 1350мм.
ВЫБОР ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Для перевозки железобетонных фундаментов используется полувагон на тележках ЦНИИ-Х3 грузоподъемностью 69т. Внутренние размеры кузова полувагона:
длина – 12118 мм.
ширина между продольными уголками нижней обвязки – 2878мм.
высота – 2060мм.
высота над уровнем головки рельсов полувагона – 1415мм.
высота центра тяжести порожнего вагона – 1130мм.
тара – 22,5т.
РАЗМЕЩЕНИЕ ГРУЗА.
Перед погрузкой пол полувагона, опорные поверхности груза, работники, производящие погрузку, обязаны очистить от снега, льда и старых реквизитов.
В зимнее время пол полувагона, поверхности подкладок в местах опирания груза должны быть посыпаны тонким слоем чистого сухого песка.
На расстоянии 1850мм от торцового порожка на поперечные подкладки размером 2800х100х50мм по обе стороны вагона установить по одному вертикальному фундаменту. По обе стороны от вертикальных фундаментов на продольные подкладки установить горизонтально по два фундамента.
Посередине вагона плиты горизонтальных фундаментов обращены друг к другу.
Колонны горизонтальных фундаментов, которые опираются на плиты-основания вертикальных фундаментов и крепятся увязками из проволоки Ø6мм за колонны вертикальных фундаментов.
Все шесть фундаментов расположены симметрично продольной и поперечной плоскостям симметрии полувагона.
ПРОВЕРКА ГАБАРИТНОСТИ ГРУЗА.
При данном размещении груза ни одна часть их не выходит за пределы внутренних размеров кузова по длине и ширине.
Колонны фундаментов выступают выше бортов. Ширина колонны 400мм. Максимальная ширина погрузки на этой высоте Hmax = 1415+50+3400= 4865мм составляет 1950мм, что вписывается в габарит погрузки (т.3 ТУ). Следовательно, груз габаритный.
ПРОВЕРКА ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУЗА С ПОЛУВАГОНОМ.
Высота общего центра тяжести груза с полувагоном над уровнем головки рельса определяется по формуле:
где:
Q= 6,5т – масса одного фундамента Ф5-А-350(250),
Qт = 22,5 т – масса порожнего вагона;
Высота центра тяжести над УГР:
h 1цт=1,415+0,05+0,555= 1,97м высота центра тяжести вертикального фундамента Ф5-А350,
h 3цт=1,415+0,05+1,15=2,615м высота центра тяжести горизонтального фундамента Ф5-А-350,
hтцт=1,13м высота центра тяжести полувагона;
1,415 м – высота над уровнем головки рельса пола вагона;
Наветренная поверхность груза, выступающего выше бортов полувагона равна:
Ѕгр =1,39*0,5*2+0,575*2,7*4= 7,6м2
Наветренная поверхность полувагона с грузом равна:
Ѕв = Ѕгр + Ѕпв = 7,6+34,0 = 41,6м2
где: Ѕпв = 34,0м2 – наветренная поверхность полувагона.
Поскольку высота общего центра тяжести груза с полувагоном меньше 2,3м, а наветренная поверхность менее 50м2, то на основании п.11.4.1 ТУ поперечную устойчивость груза с полувагоном проверять нет необходимости. Устойчивость груза обеспечена.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ГРУЗ.
Расчет производится для установленной скорости движения 100 км/час. Крепление груза при помощи деревянных брусьев и проволочных обвязок считать упругим (таблица 26 ТУ).
Продольная инерционная сила
1. Продольная инерционная сила определяется по формуле:
Fпр = aпр х Qгр,(тс)(ф.4)
где: aпр – удельная продольная инерционная сила в кгс на 1т массы груза, при упругом креплении одиночных вагонов соответственно
a22 = 1, 2 тс/т, a94 = 0,97тс/т (таблица 26, ТУ).
aпр определяется по формуле:
где: Qгр = 39,0т – общая масса груза
Поскольку весь груз фундаментов уложен в один общий штабель, расчет крепления от продольных перемещения производим для всего штабеля фундаментов.
1. Продольная инерционная сила
Fпр = 1,075 х 39,0= 41,925тс,
где: Qгр = 39,0т – масса груза фундаментов.
2. Сила трения в продольном направлении:
где: μ = 0,4 – коэффициент трения дерева по стали, то есть деревянных подкладок по полу вагона.
Fтр = 0,4 х 39,0 =15,6тс,
3.Величина продольного усилия, которая должна восприниматься креплением:
∆Fпр = 41,925-15,6= 26,325тс
Крепление всего штабеля фундаментов от продольных перемещений производится деревянными упорными брусками, размером 2800х50х100мм, уложенными у торцовых порогов вагона. Продольная нагрузка через брусья передается на торцовый порожек вагона. Допускаемая нагрузка, параллельная продольной оси вагона, на торцовый порожек равна 43,7тс (для полувагонов постройки после, 1974г., таблица 18 ТУ), что больше фактического продольного усилия. Следовательно, весь штабель фундаментов закреплен от продольных перемещений.
ПОПЕРЕЧНАЯ ГОРИЗОНТАЛЬНАЯ ИНЕРЦИОННАЯ СИЛА.
С учетом центробежной инерционной силы эта величина определяется по формуле:
Fп = aп х Qгр(тс)(ф.7)
где : aп – удельная инерционная сила в кгс на 1т массы груза.
при расположении центра тяжести груза в вертикальной плоскости, проходящей:
через середину вагона aп = ac = 330 кгс/т.
через шкворневую балку aп = aш = 550 кгс/т
При расположении центра тяжести груза в других плоскостях aп вычисляется по формуле:
где: aс = 330 кгс/т, aш = 550 кгс/т,
ℓв = 8,65 м– база вагона,
ℓгр – расстояние от центра тяжести груза до вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось вагона.
Расчет крепления от поперечных перемещений производим для крайнего вертикального фундамента, наиболее удаленного от поперечной плоскости симметрии вагона и подверженного воздействию поперечных сил, для которых ℓгр = 2,85м
1. Поперечная инерционная сила.
Fп = 475 х 6,5/1000= 3,088тс,
где: Qп = 6,5т масса фундамента.
2. Сила трения в поперечном направлении:
где: μ = 0,4 – коэффициент трения дерева по стали,
aв – удельная вертикальная инерционная сила в кгс на 1т массы: для четырехосных вагонов на тележках ЦНИИ ХЗ и скорости движения 100км/ч определяется по формуле:
где: к = 5 – при погрузке на один вагон,
Fтрп = 6,5 х 0,4 х (1000 – 319)/1000 = 1,771тс.
3. Поперечное усилие, воспринимаемое креплением фундамента, определяется по формуле:
где: Wп = 50 х Sпф = 50х1,39х0,5/1000=0,035тс – ветровая нагрузка на колонну крайнего фундамента, выступающую выше бортов вагона.
∆Fп = 1,25 (3,088 + 0,035) – 1,771 = 2,133тс.
Это усилие воспринимается через распорные бруски, размером 500х100х100мм боковыми стойками полувагона. Допускаемое распорное усилие на каждую из стоек для вагонов выпуска после 1974 года – 16,2тс, что гораздо больше фактического поперечного усилия. Аналогично крепится и средний фундамент, так как поперечное усилие меньше, чем у крайних фундаментов.
Колонны горизонтальных фундаментов могут под воздействием поперечных усилий сместиться в сторону боковой стены вагона.
Выполним расчет их крепления.
1. Поперечная инерционная сила.
Fпк = aп х Qк/1000 = 566х1,688/1000 = 0,955тс,
Q= 0,675*2,5= 1,688т – масса одного фундамента Ф5-А-350(250),
2. Сила трения в поперечном направлении:
Fтр = 1,688 х 0,4 х (1000 – 328) = 0,454тс.
2. Поперечное усилие, воспринимаемое креплением фундаментов:
где: Wп = 50 х Sпф = 50х0,575х2,7/1000=0,078тс – ветровая нагрузка на плиту крайнего фундамента, выступающую выше бортов вагона.
Fп = 1,25 (0,955 + 0,078) – 0,454 = 0,837тс.
Усилие в увязке определяется по формуле:
где: пув = 1 – количество увязок,
Это усилие воспринимает увязка Ø 6мм в 4 нити, допускаемое усилие для которой равно 1,24тс, что больше фактического поперечного усилия. Увязка крепит колонны горизонтальных фундаментов. Следовательно, колонны горизонтальных фундаментов закреплены от поперечных перемещений.
ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУЗА ОТНОСИТЕЛЬНО ВАГОНА.
Груз подвержен опрокидыванию, если коэффициент запаса устойчивости не удовлетворяет следующим неравенствам:
где: ℓпр0, bпо – кратчайшие расстояния от проекции центра тяжести на горизонтальную плоскость до ребра опрокидывания соответственно вдоль и поперек вагона,
hцт – высота центра тяжести груза над плоскостью опирания,
hупр, hуп – высота соответственно продольного и поперечного упоров от уровня подкладок,
hнпп – высота центра проекции боковой поверхности груза от плоскости опирания.
1. Для вертикального фундамента:
а) ℓпр = 2700:2=1350мм, hцт = 555мм, hупр = 50мм
б) bпо = 1350мм, Qф = 6,5т, hуп = 50мм, hцт = 555мм, Fп = aп х Q/1000 = 566*6,5/1000= 3,679т, hнпп=1324мм
Wп = 50 х Sп /1000= 0,035тс – ветровая нагрузка на выступающую часть колонны вертикального фундамента
Устойчивость фундаментов от опрокидывания как вдоль, так и поперек вагона обеспечена.
1. Для горизонтального фундамента:
а) ℓпр = 1035мм, hцт = 1150мм, hупр = 50мм
Усилие в креплении фундаментов, подверженных опрокидыванию в продольном направлении, определяется по формуле
где:
Fпр=1,075*6,5= 6,988тс– продольная инерционная сила
n=1,25,
hцт = 1150мм
hупр = 50мм
Q = 6,5т
ℓпр0 = 1035мм
nув = 1, количество обвязок
ℓпро= 3100мм – проекция кратчайшего расстояния от ребра опрокидывания до увязки.
Так как Rпро меньше усилия на которое рассчитана увязка, из расчета следует, что горизонтальный фундамент Ф5-А-350 закреплен от продольных перемещений.
б) bпо = 1350мм, Qф = 6,25т, hуп = 50мм, hцт = 1150мм, Fп = aп х Q/1000 = 3,544т, hнпп=1010мм
Wп = 50 х Sп /1000= 0,078тс – ветровая нагрузка на выступающую часть плиты-основания горизонтального фундамента
Устойчивость фундаментов от опрокидывания как вдоль, так и поперек вагона обеспечена.
Проверка подкладок на смятие.
Проверка на смятие производится по формуле:
Расчет произведем для вертикального фундамента Ф5-А-350, загруженного колоннами горизонтальных фундаментов:
где: Sо=10х270х2= 5400 см2 – проекция контакта фундамента с подкладками;
F=Qгр+ Fв+ 2n*Rsinά (тс)
Qгр= 6,5+2*1,688= 9,876т
ΔFв= 475х9,876/1000= 4,691тс
F=Qгр+ Fв+ 2n*Rsinά = 9,876+4,691= 14,567тс
Смятие подкладок не произойдет.
Для плиты-основания горизонтального фундамента:
Проверка на смятие производится по формуле:
где: Sо=20х10х2= 400 см2 – проекция контакта плиты-основания с подкладками;
F=Qгр+ Fв+ 2n*Rsinά (тс)
Qгр= 4,812т
ΔFв=475х4,812/1000= 2,286тс
F=Qгр+ Fв+ 2n*Rsinά = 4,812+2,286= 7,098тс
Смятие подкладок не произойдет.
Схема разработана в соответствии со сборником №17 «Правил перевозок и тарифов ж/д транспорта, приложение 14 к СМГС «Правила размещения и крепления грузов в вагонах и контейнерах».
Масса материалов для крепления груза в полувагоне – 0,203т.
Масса всего груза с крепежными материалами – 39,203т
