Complexdoc · ГОСТ 52170-2003 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ...

ГОСТ 52170-2003

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ

БЕЗОПАСНОСТЬ АТТРАКЦИОНОВМЕХАНИЗИРОВАННЫХ

Основные положения по проектированиюстальных конструкций

Mechanized attractions safety.

Principal rules of the design of steel constructions

Дата введения 2005-01-01СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

Введение

1. Область применения

2. Нормативные ссылки

3. Определения

4. Общие положения

5. Нагрузки и перемещения

5.1. Общие положения

5.2. Вес конструкций

5.3. Нагрузки от посетителей

5.4. Нагрузки от движущихся частей

5.5. Ветровые нагрузки

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

1

www.princexml.com

Prince - Non-commercial License

This document was created with Prince, a great way of getting web content onto paper.

5.6. Снеговые нагрузки

5.7. Нагрузки от сил инерции

5.8. Особые нагрузки

5.9. Дополнительный учет ударных воздействий и вибрацииэлементов конструкций, непосредственно воспринимающих

подвижные нагрузки

5.10. Расчетные нагрузки и их сочетания

5.11. Прогибы, выгибы и перемещения

6. Материалы для конструкций и соединений

7. Принципы расчета конструкций аттракциона

8. Расчет конструкций на статические нагрузки

8.1. Расчет на прочность и устойчивость формы

8.2. Расчет на устойчивость положения

8.3. Оценка жесткости элементов конструкции и их предельнойгибкости

9. Расчет конструкций на усталость

10. Расчет и конструирование соединений

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное) Сведения о гармонизациинастоящего стандарта с европейскими стандартами

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Определениеаэродинамических коэффициентов и пульсационной

составляющей ветровой нагрузки

ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Примеры определениянагрузок от сил инерции и расчетов некоторых видов

аттракционов

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (рекомендуемое) Прогибы, выгибы иперемещения элементов и конструкций


2

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (Обязательное) Стали для конструкций

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (рекомендуемое) Несущая способностьстержневых анкеров

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж (рекомендуемое) Предельные гибкостиэлементов конструкций

ПРИЛОЖЕНИЕ И (обязательное) Таблицы и графики,используемые для расчета на усталость

ПРИЛОЖЕНИЕ К (обязательное) Проектирование сварныхсоединений

ПРИЛОЖЕНИЕ Л (обязательное) Проектирование болтовых ифрикционных соединений

ПРИЛОЖЕНИЕ М (обязательное) Проектирование фланцевыхсоединений

ПРИЛОЖЕНИЕ Н (обязательное) Проектирование пальцевыхсоединений

ПРИЛОЖЕНИЕ П (справочное) Библиография

Предисловие1. РАЗРАБОТАН Российской ассоциацией парков и

производителей аттракционов, включающей рабочую группуспециалистов конструкторского бюро «Мир» и ЦНИИСК им.Кучеренко

ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 427«Аттракционы и другие устройства для развлечений»

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ ПостановлениемГосстандарта России от 26 декабря 2003 г. № 395-ст

3. Настоящий стандарт гармонизирован с европейскимстандартом pr EN 13814 «Fairground and amusement park machinery


3

and structures - Safety» («Механизмы и конструкции передвижныхи стационарных парков. Безопасность»), а также разработан сучетом основных нормативных положений немецкого стандартаDIN 15018-1:1984 «Cranes. Steel structures. Verification andanalyses» («Краны. Стальные конструкции. Расчеты и проверка»)и ENV 1991-2-4:1994 «Eurocode 1: Basis of design and actions onstructures. Part 2 - 4: Wind actions» («Основные положенияпроектирования и ветровые воздействия на сооружения») (см.приложение А)

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ВведениеНастоящий стандарт разработан с целью нормативного

обеспечения безопасности посетителей и обслуживающегоперсонала аттракционов и других устройств для развлечений настадии проектирования стальных конструкций аттракционов.

Настоящий стандарт является стандартом типа С по ГОСТ ЕН1070.

1. Область примененияНастоящий стандарт устанавливает правила проектированиястальных конструкций механизированных аттракционов,обеспечивающие снижение до необходимого уровня рискаосновных значительных механических опасностей: пластическогои усталостного разрушений, потери устойчивости формы иположения, достижения предельных прогибов и перемещений.Стандарт распространяется на стальные конструкции каруселей,колес обозрения, катальных гор, вращающихся платформ и др.(далее - конструкции), используемых для постоянного ивременного, в том числе повторного, применения,эксплуатируемых при температуре наружного воздуха не болееплюс 50°С и не менее минус 20°С.

Настоящий стандарт не распространяется на конструкцииаттракционов, которые изготовлены до введения его в действие.


4

http://www.complexdoc.ru/ntd/548713


2. Нормативные ссылкиВ настоящем стандарте использованы ссылки на следующие

стандарты:

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия.Термины и определения

ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества.Марки

ГОСТ 535-88 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистойобыкновенного качества. Общие технические условия

ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальнойотделкой поверхности из углеродистой качественнойконструкционной стали. Общие технические условия

ГОСТ ЕН 1070-2003 Безопасность оборудования. Термины иопределения

ГОСТ 1759.0-87 Болты, винты, шпильки и гайки. Техническиеусловия

ГОСТ 1759.1-82 Болты, винты, шпильки, гайки и шурупы.Допуски. Методы контроля размеров и отклонений формы ирасположения поверхностей

ГОСТ 1759.4-87 (ИСО 898-1-78) Болты, винты и шпильки.Механические свойства и методы испытаний

ГОСТ 1759.5-87 (ИСО 898-2-80) Гайки. Механические свойства иметоды испытаний

ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Техническиеусловия

ГОСТ 3241-91 (ИСО 3108 - 74) Канаты стальные. Техническиеусловия

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали.Технические условия


5













ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные.Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 8050-85 Двуокись углерода газообразная и жидкая.Технические условия

ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные.Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 8731-74 Трубы стальные бесшовныегорячедеформированные. Технические требования

ГОСТ 9087-81 Флюсы сварочные плавленые. Техническиеусловия

ГОСТ 9467-75 Электроды покрытые металлические для ручнойдуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей. Типы

ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Техническиеусловия

ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Техническиеусловия

ГОСТ 11533-75 Автоматическая и полуавтоматическая дуговаясварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупымиуглами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 11534-75 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные подострыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивныеэлементы и размеры

ГОСТ ИСО/ТО 12100-2-2002 Безопасность оборудования.Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть 2.Технические правила и технические требования

ГОСТ 14637-89 (ИСО 4995-78) Прокат толстолистовой изуглеродистой стали обыкновенного качества. Техническиеусловия

ГОСТ 14771-76 Дуговая сварка в защитном газе. Соединениясварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 14776-79 Дуговая сварка. Соединения сварные точечные.Основные типы, конструктивные элементы и размеры


6















ГОСТ 18123-82 Шайбы. Общие технические условия

ГОСТ 19281-89 Прокат из стали повышенной прочности. Общиетехнические условия

ГОСТ 22356-77 Болты и гайки высокопрочные и шайбы. Общиетехнические условия

ГОСТ 22727-88 Прокат листовой. Методы ультразвуковогоконтроля

ГОСТ 23118-99 Конструкции стальные строительные. Общиетехнические условия

ГОСТ 23518-79 Дуговая сварка в защитных газах. Соединениясварные под острыми и тупыми углами. Основные типы,конструктивные элементы и размеры

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций иоснований. Основные положения по расчету

ГОСТ 28870-90 Сталь. Методы испытания на растяжениетолстолистового проката в направлении толщины

ГОСТ 30188-97 Цепи грузоподъемные калиброванныевысокопрочные. Технические условия

ГОСТ 30441-97 (ИСО 3076 - 84) Цепи короткозвенныегрузоподъемные некалиброванные класса прочности Т(8).Технические условия

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений

СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах

СНиП II-23-81* Стальные конструкции

3. ОпределенияВ настоящем стандарте применены термины по ГОСТ ЕН 1070.


7

















4. Общие положения4.1. Общие требования безопасности к оборудованию

(конструкциям) - по ГОСТ ИСО/ТО 12100-2.

4.2. Конструкции должны обеспечивать безопасную сборку,монтаж, наладку, эксплуатацию и демонтаж аттракционов (то естьбез разрушения или появления недопустимых деформаций),сохранять свои технические характеристики при многократноммонтаже и демонтаже (при их необходимости), обладатьдостаточной живучестью.

Спроектированные конструкции должны быть технологичными вотношении сборки и демонтажа, при необходимости должны бытьпригодными для регулирования геометрических размеров,которые обеспечивают безопасность эксплуатации аттракционов.

Конструкции должны проектироваться таким образом, чтобы вних не возникали остаточные деформации при безаварийнойэксплуатации аттракционов.

4.3. К значительным механическим опасностям,рассматриваемым в настоящем стандарте, относятся следующиеосновные предельные состояния, опасность достижения которыхпредупреждается путем расчета по методу предельных состояний:пластические разрушения, усталостные разрушения, потеряустойчивости формы, потеря устойчивости положения (перваягруппа предельных состояний), достижение предельных прогибови перемещений (вторая группа предельных состояний).

Общие принципы обеспечения надежности строительныхконструкций при расчете по методу предельных состояний - поГОСТ 27751.

4.4. При расчете конструкций необходимо различать следующиевиды внешних нагрузок:

статическая (или квазистатическая) - возникает от массыконструкций, стационарного оборудования, людей на площадках,лестницах, проходах, а также веса движущихся частейаттракционов с людьми при скорости их движения до 3 м/с;

переменная (в том числе знакопеременная) - возникает от массыдвижущихся частей аттракциона;


8



динамическая - возникает от виброактивного оборудования,неуравновешенных движущихся частей механизмов (в том числевозможного дебаланса вращающихся частей) при работеподъемников;

ударная (в том числе аварийная) - возникает при резкойостановке движущихся частей аттракциона, а также припрохождении колес транспортных средств через стыки инеровности пути.

4.5. Основная цель расчета - не допустить с определеннойобеспеченностью наступления предельных состояний первойгруппы (см. 4.3) или перехода за предельные состояния второйгруппы в течение всего срока эксплуатации аттракционов, а такжев процессе их монтажа и демонтажа.

4.6. Расчетные модели конструкций (в том числе расчетныесхемы, основные исходные данные для расчета) должны отражатьреалистичные условия работы аттракционов. При этом необходимоучитывать напряженное и деформированное состояния,пространственную работу конструкций, при необходимости -геометрическую нелинейность, возможные отклонениягеометрических размеров от их номинальных значений иособенности взаимодействия элементов конструкций между собой,с основанием и с движущимися частями аттракциона.

4.7. Конструктивные схемы должны обеспечивать прочность,устойчивость, жесткость и пространственную неизменяемостьконструкций в целом, а также их отдельных элементов примонтаже, демонтаже и эксплуатации.

При проектировании конструкций следует предусматриватьмеры для исключения резонанса элементов конструкций.

4.8. Конструкции должны быть защищены от коррозии. Всеконструкции должны быть доступны для наблюдения, очистки иокраски, а также не должны задерживать влагу. Замкнутыепрофили конструкции, как правило, должны бытьгерметизированы.

4.9. Материалы для конструкций и соединений следует выбиратьв зависимости от условий эксплуатации, технологии изготовления,условий монтажа и демонтажа аттракциона.


9

4.10. Конструкции должны изготавливаться в соответствии стребованиями ГОСТ 23118.

Элементы конструкций и детали соединений, критические вотношении безопасности, должны быть доступны для проведениявизуального и инструментального контроля в период эксплуатацииаттракциона. Вид контроля и его периодичность необходимоуказывать в конструкторской документации и затем - вэксплуатационной документации.

4.11. Основания и фундаменты опор аттракционов должнырассчитываться по несущей способности и деформативности всоответствии с СНиП 2.02.01.

Установка аттракционов на опорные плиты, свободно уложенныена грунт (бесфундаментная установка), допускается только в техслучаях, когда пучения и просадки грунта, вызванные егопромерзанием, не приведут к нарушениям в работе аттракционовили отказам элементов конструкций.

При бесфундаментной установке аттракционов следуетпроводить периодический контроль за возможной осадкой опор.

5. Нагрузки и перемещения5.1. Общие положения

5.1.1. Порядок учета нагрузок и воздействий в расчетахконструкций аттракционов - по СНиП 2.01.07.

5.1.2. В зависимости от продолжительности действия следуетразличать постоянные, временные и особые нагрузки.

К постоянным нагрузкам относится вес несущих конструкций,транспортных средств, машин, механизмов, иллюминации иоформительских элементов.

К временным нагрузкам относятся приложенные извне ивоздействующие на элементы конструкции нагрузки, которыемогут меняться по величине, направлению и месту приложенияво время эксплуатации (гироскопические, динамические, отпассажиров, ветровая, снеговая, температурная и т.п.).


10




Нормативные значения постоянных и временных нагрузокобозначаются символами Gk и Pki соответственно.

К особым нагрузкам следует относить сейсмическиевоздействия, нагрузки от столкновений (если столкновение неявляется элементом развлечения), нагрузки, вызываемыенеисправностью или поломкой оборудования.

5.2. Вес конструкций5.2.1. Вес конструкций, транспортных средств, машин,

механизмов, электрооборудования, иллюминации и т.п. следуетрассчитывать на основании стандартов, конструкторскойдокументации и паспортных данных заводов-изготовителей.

5.3. Нагрузки от посетителей5.3.1. При проектировании конструкций аттракционов, включая

места для размещения пассажиров, необходимо приниматьследующие значения нормативных нагрузок:

- на каждого посетителя старше 10 лет: 0,75 кН - для всехрасчетов на усталость и расчетов на статические нагрузки ваттракционах, предназначенных для двух и более пассажиров, 1,0кН - для расчетов на статические нагрузки в аттракционах,предназначенных для одного пассажира;

- на каждого посетителя возрастом 10 лет и менее: 0,5 кН - длярасчетов во всех случаях. При определении расчетной нагрузки отпосетителей коэффициент надежности по нагрузке составляет γfР= 1,35.

5.3.2. При проектировании площадок, настилов, лестниц и т.п. нааттракционах и в помещениях значения нормативных нагрузок отпосетителей следует принимать в соответствии с таблицей 1.

5.3.3 Для обеспечения требуемой продольной и поперечнойжесткости трибун и аналогичных сооружений с посадочными илистоячими местами помимо ветровой нагрузки в расчетахнеобходимо учитывать горизонтальную нагрузку, действующую науровне пола в неблагоприятном направлении. Значение такойгоризонтальной нагрузки должно составлять 0,1 значениявертикальной нагрузки в соответствии с 5.3.2.


11

5.4. Нагрузки от движущихся частей5.4.1. Нормативные нагрузки, действующие на конструкции при

перемещении движущихся частей аттракционов, зависят от видаиспользуемого привода (двигатель постоянного тока, трехфазныйдвигатель переменного тока, гидравлический привод и т.п.). Вобщем виде пусковые и тормозящие силы рассчитывают пофактическим характеристикам ускорения и торможения приводапо формуле:

В = аb(mV + тP), (1)

где В - сила пуска/торможения;

аb - ускорение пуска/торможения;

тV - масса движущихся частей;

тP - масса пассажиров.

В случае кругового движения в формулу (1) вводятсоответствующие параметры. Необходимо также учитыватьударный коэффициент φ1 по 5.9.1.

Если скорость движения не превышает 3 м/с, для определениясилы В допускается значение аb = 0,7 м/с2, если не требуетсяболее точная оценка.

Таблица 1Значения нормативных нагрузок от посетителей на площадки,

настилы, лестницы и др. элементы зрелищных и развлекательныхобъектов

Элементы конструкций и условия эксплуатации Нормативноезначение нагрузки

Вертикальные нагрузки рk

1. Настилы, лестницы, площадки, трапы и т.п. вобщедоступных зонах 3,5 кН/м2


12

2. То же, но для сосредоточенной нагрузки от каблука впредположении, что в радиусе 30 см от места приложенияэтой нагрузки никакой другой нагрузки нет

0,3 кН/см2

3. То же, что в пункте 1 настоящей таблицы, но еслиожидается большой наплыв посетителей 5,0 кН/м2

4. То же, что в пункте 1 настоящей таблицы, но для зон,недоступных для посетителей

1,5 кН/м2 или 1,5кН/м

5. Лестницы (нагрузка, альтернативная пунктам 1 и 3настоящей таблицы, - выбирают наименее благоприятныйвариант)

1 кН на однуступеньку

6. Сиденья и полы между фиксированными рядамисидений (нагрузка, альтернативная пункту 1, - выбираютнаименее благоприятный вариант)

1,5 кН/м

Горизонтальные нагрузки qk

7. Ограждения, перила, стеновые панели и т.п.:

- при ограждении настилов, рассчитанных на нагрузкупо пункту 1 настоящей таблицы

0,5 кН/м - на высотеперил,

0,1 кН/м - напромежуточной

высоте перил






13





Примечание - Для стеновых панелей при отсутствии специальных перилзначения нагрузок, указанные в пункте 7 настоящей таблицы, необходимоприкладывать на высоте перил, но не выше 1,2 м.

5.4.2. Нагрузки от ударов движущихся частей следуетрассматривать как временные, если они возникают отстолкновений, которые являются элементом развлечения(например, сталкивающиеся автомобили).

Нормативное значение эквивалентной статической нагрузки F,Н, передающейся на конструкцию при ударе движущихся частейаттракциона об упоры, допускается определять по формуле:

-

,

(2)

где v - разность скоростей между движущейся частьюаттракциона и упорным устройством в момент удара, м/с;

mv - масса движущейся части аттракциона, кг;

j - податливость вдоль направления удара упорных устройств,передающих удар от движущейся части аттракциона наконструкцию, м/Н.

5.5. Ветровые нагрузки5.5.1. Ветровые нагрузки Pkw, действующие на аттракционы,

рассчитывают по формуле:

Pkw = wm + wg (3)


14

где wm - средняя составляющая ветровой нагрузки;

wg - пульсационная составляющая ветровой нагрузки.

При проектировании сплошностенчатых высоких и протяженныхаттракционов, размеры которых удовлетворяют условию:

l/d > 10, (4)

где l - длина или высота сооружения;

d - характерный размер поперечного сечения,

необходимо, кроме того, проводить их поверочный расчет нарезонансное вихревое возбуждение и учитывать возможностьпоявления в них аэродинамически неустойчивых колебаний типагалопирования.

5.5.2. Среднюю составляющую ветровой нагрузки wmрассчитывают по формуле:

wm = w0.P·kz (z)·с, (5)

где w0P - расчетное давление ветра, кПа;

kz (z) - коэффициент, учитывающий изменение среднегодавления ветра по высоте (где z - высота над поверхностью земли,м);

с - аэродинамический коэффициент давления, лобовогосопротивления или силы трения.

5.5.3. Расчетное давление ветра w0.P рассчитывают по формуле:

w0.P = w0·γfw (6)

где w0 - нормативное давление ветра (см. СНиП 2.01.07);

γfw - коэффициент надежности по ветровой нагрузке; γfw = 1,4.

Примечание - Расчетное давление ветра w0.P в формуле (6)соответствует 50-летнему периоду повторяемости скорости ветра.


15


Кроме того, значение давления w0.Р допускается устанавливатьна основе статистических обработок данных о скоростях ветра,зарегистрированных на местных метеостанциях. В этом случае:

-

,

(7)

где Vo - скорость ветра на высоте 10 м над местностью типа А, м/с(см. 5.5.5), определенная с 10-минутным осреднением и с 5-летнимпериодом повторяемости.

5.5.4. Коэффициент kz(z), учитывающий изменение среднегодавления ветра по высоте z, рассчитывают по формуле:

- (8)

где z - высота над поверхностью земли, м;

kτ(10), αt - параметры, значения которых приведены в таблице 2.

Таблица 2Значения параметров kτ (10) и αt, используемых в формуле (8)

Тип местности (см. 5.5.5)

Параметр

А В С

kτ (10) 1,00 0,65 0,40

αt 0,15 0,20 0,25

5.5.5. Типы местности классифицируют следующим образом:


16

А - открытые побережья морей, озер, водохранилищ; пустыни,степи, лесостепи, тундра;

В - городские территории, лесные массивы и другие местности,равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

С - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Сооружение считается расположенным в местности данноготипа, если эта местность сохраняется с наветренной стороныаттракциона высотой h < 60 м на расстоянии, равном 30 h, иаттракциона высотой h≥ 60 м - на расстоянии, равном 2 км.

5.5.6. При назначении аэродинамических коэффициентовнеобходимо использовать данные, приведенные в приложении Б.В случаях, не предусмотренных приложением Б, допускаетсяиспользовать значения аэродинамических коэффициентов,приведенных в СНиП 2.01.07, а также в справочной литературе.

5.5.7. Определение пульсационной составляющей ветровойнагрузки

5.5.7.1. Действие пульсаций ветровой нагрузки на башнивысотой h ≤ 50 м и на колеса обозрения, удовлетворяющиеусловиям:

w0.P < 1,5; f1 > 15/D; D ≤ 75 м (9)

где w0.P - расчетное давление ветра, кПа,

f1 - частота колебаний по низшей изгибной собственной формеколебаний, Гц, (см. приложение Б, рисунок Б.7),

D - диаметр колеса, м, допускается приводить к эквивалентнойстатической нагрузке в соответствии с указаниями приложения Б.

5.5.7.2. Усилия и перемещения от действия пульсаций ветровойнагрузки, возникающих в аттракционах, не удовлетворяющихусловиям, перечисленным в 5.5.7.1, а также требованиям СНиП2.01.07 (пункт 6.7), определяются в результате их полногодинамического расчета в соответствии с [1] в зависимости от типа,геометрических размеров и формы аттракционов, а также от ихдинамических характеристик (собственных частот и форм).


17




5.5.8. Конструкции должны быть рассчитаны на эксплуатациюаттракционов при скорости ветра не более 15 м/с. Ветровыенагрузки при указанной скорости ветра в расчетах на усталость неучитывают.

5.6. Снеговые нагрузки5.6.1. Снеговые нагрузки должны учитываться в соответствии с

требованиями СНиП 2.01.07.

Снеговые нагрузки не учитывают в следующих случаях:

- для аттракционов, эксплуатируемых в сезоны, когда выпадениеснега маловероятно;

- для аттракционов, у которых конструкция, условия работы илимероприятия по обслуживанию предотвращают оседание снега.

Примечание - В качестве мероприятий по предотвращению оседанияснега могут быть: использование оборудования для обогрева; выполнениеобшивки и натягивание ее таким образом, чтобы исключалась возможностьнакопления воды.

Предусмотренные в аттракционе средства для устранения илиограничения снеговых нагрузок должны быть отражены вэксплуатационной документации на аттракцион.

5.7. Нагрузки от сил инерции5.7.1. Нагрузки от сил инерции (центробежных,

гироскопических, кориолисовых) должны указываться в случае ихналичия. Примеры определения таких нагрузок и расчетовнекоторых видов аттракционов приведены в приложении В.

5.8. Особые нагрузки5.8.1. Особые нагрузки от столкновений должны учитываться

только при расчете элементов конструкций и их креплений,подвергающихся непосредственному воздействию столкновений.

Нагрузку от столкновения следует прикладывать в самойнеблагоприятной точке элемента конструкции, а в расчетенеобходимо учитывать массу полностью загруженного


18


транспортного средства mq в килограммах. Если столкновениеможет произойти только под углом α ≤ 90°, то силу столкновенияF в ньютонах рассчитывают по формуле F = g • mq • sin α (гдеg - ускорение свободного падения). При этом значение F,принимаемое в расчет, должно быть не менее 0,3g·mq.

5.8.2. Особые нагрузки от сейсмических воздействий должныучитываться по требованию заказчика.

Расчет колес обозрения на сейсмическое воздействие следуетпроводить с учетом нормативных значений веса конструкции ипассажиров при полной загрузке кабины. Для других видоваттракционов расчет на сейсмические воздействия следуетпроводить для условий, когда аттракцион не эксплуатируется.Расчеты следует выполнять в соответствии со СНиП II-7.

5.9. Дополнительный учет ударныхвоздействий и вибрации элементовконструкций, непосредственновоспринимающих подвижные нагрузки

5.9.1. В случае, когда в элементах конструкции могут возникнутьударные нагрузки от движущихся частей (например от движенияпо рельсовым стыкам или по неровностям, возникающим отабразивного износа), необходимо учитываемые в расчетеподвижные нагрузки (постоянные или временные) умножить наударный коэффициент φ1 = 1,2.

Если во время пробных пусков аттракциона установленызначительно более высокие ударные нагрузки, которыеневозможно уменьшить до расчетных значений конструктивнымимерами, значение коэффициента φ1 увеличивают до необходимогозначения и выполняют новый поверочный расчет.

Нагрузки, возникающие при пуске и торможении, учитывают всоответствии с 5.4.1.

5.9.2. При расчете элементов конструкций, непосредственновоспринимающих подвижные нагрузки (например, рельсы ихребтовые балки катальных гор) либо подверженных вибрации из-за работы виброактивного оборудования (в том числеподъемников) или движения неуравновешенных частеймеханизмов, все напряжения в этих элементах, а также в


19


подвижных частях, должны быть умножены на коэффициентдинамичности φ2 = 1,2, учитывающий вибрацию рассчитываемыхэлементов. При наличии достаточных обоснований коэффициентдинамичности может быть уменьшен: 1,0 ≤ φ2 < 1,2.

Без учета коэффициента динамичности допускается проводитьрасчет следующих элементов и проверять следующие состояния:опоры и узлы тех элементов, по которым происходитнепосредственное движение; давление на основание; деформации;устойчивость против потери формы, а также противопрокидывания и приподнимания.

В случае необходимости следует принимать специальныеконструктивные меры, уменьшающие вибрацию элементовконструкции и предупреждающие от попадания их в резонанс.

5.10. Расчетные нагрузки и ихсочетания

5.10.1. Расчетные нагрузки определяют как произведение ихнормативного значения на коэффициент надежности по нагрузкеyf,, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию.

5.10.2. Расчет конструкции следует выполнять с учетомнаиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок илисоответствующих им усилий. Сочетания должны устанавливатьсяиз анализа реальных вариантов одновременного действиянескольких нагрузок для рассматриваемой расчетной ситуации сучетом возможности появления различных схем приложениявременных нагрузок или при отсутствии некоторых из нагрузок.

5.10.3. В зависимости от учитываемого состава нагрузок следуетразличать:

а) основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных ивременных;

б) особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных,временных и одной из особых нагрузок.

5.10.4. Основные сочетания нагрузок должны рассматриваться всоответствии со следующими выражениями:


20

-

,

(10)

- (11)

где γfG - коэффициент надежности по постоянной нагрузке;

γfPi - коэффициент надежности по временной нагрузке;

Gk - нормативное значение постоянной нагрузки;

Рki - нормативное значение временной нагрузки.

Расчет конструкций аттракционов следует проводить наосновные сочетания нагрузок по выражениям (10) и (11). При этомнеобходимо использовать значения коэффициентов надежности понагрузке, указанные в таблице 3.

Таблица 3Значения коэффициентов надежности по нагрузке

Наименование коэффициента Обозначение Численноезначение

Номер пунктанастоящегостандарта

Коэффициент надежности попостоянной нагрузке γfG 1,35*; 1,1** 5.10.4

Коэффициент надежности поветровой нагрузке γfw 1,4 5.5


21

Коэффициент надежности поснеговой нагрузке γfS 1,4 5.6

Коэффициент надежности по весупассажира (посетителя) γfP 1,35 5.3.1

Коэффициент надежности по особойнагрузке γfE 1,0 5.10.6

Коэффициент ударный φ1 ≥ 1,2 5.9.1

Коэффициент динамичности φ2 1,0…1,2 5.9.2

* γfG = 1,35 используется для выражения (10).

** γfG = 1,1 используется при поверочных расчетах для определенияпостоянныx нагрузок от веса конструкции, когда по 5.2.1 этот вес может бытьдостаточно точно определен из чертежей. При первоначальной разработкепроекта конструкции аттракциона для выражения (11) рекомендуетсяпринимать γfG = 1,35.

5.10.5. Коэффициенты надежности по нагрузкам при расчете наусталость принимают равными γfG = γfPi = 1.

5.10.6. Особые сочетания расчетных нагрузок должнырассматриваться в соответствии с выражением:

- (12)

где FD - расчетное значение особой нагрузки,

Причем при определении особых сочетаний расчетных нагрузокпринимают:

γfG = γfPi = 1


22

Сейсмические воздействия не следует рассматривать всочетании с ветровыми нагрузками.

5.11. Прогибы, выгибы и перемещения5.11.1. Предельные значения прогибов, выгибов и перемещений

элементов конструкции приведены в приложении Г.

6. Материалы дляконструкций и соединений

6.1. При выборе стали для конструкций необходимо учитыватьхарактеристики механических свойств сталей (временноесопротивление, предел текучести, ударную вязкость,пластичность), химический состав, обрабатываемость(свариваемость, деформируемость).

В зависимости от условий эксплуатации элементы конструкцийразделяют на 3 группы. Стали для элементов конструкцийвыбирают в соответствии с таблицей Д.1 приложения Д.

6.2. Для сварных соединений конструкций применяют электродыдля ручной дуговой сварки по ГОСТ 9467, сварочную проволоку поГОСТ 2246, флюсы по ГОСТ 9087, углекислый газ по ГОСТ 8050,аргон по ГОСТ 10157 - в соответствии с таблицей Д.2 приложенияД.

Применяемые сварочные материалы и технология сваркидолжны обеспечивать временное сопротивление металла шва нениже нормативного значения временного сопротивленияосновного металла, а также значения твердости, ударной вязкостии относительного удлинения металла сварных соединений,установленные соответствующими нормативными документами.

6.3. Для болтовых соединений следует применять стальныеболты и гайки по ГОСТ 1759.0, ГОСТ 1759.4 и ГОСТ 1759.5, шайбы- по ГОСТ 18123.

6.4. Для подвесок пассажирских кабин и кресел следуетприменять стальные грузолюдские канаты марок ВК и В по ГОСТ3241 и стальные цепи по ГОСТ 30188 и ГОСТ 30441.


23














Для оттяжек и вант следует применять стальные канаты всоответствии со СНиП II-23.

Для несущих элементов конструкций аттракционов следуетприменять канаты диаметром не менее 4 мм.

При соответствующем технико-экономическом обоснованиидопускается использовать канаты и цепи, выпускаемые по другимнормативным документам, если подтверждено, что ихмеханические свойства не хуже установленных вышеуказаннымистандартами.

Несущая способность канатов и цепей должна бытьподтверждена сертификатами, маркировкой изготовителя илииспытаниями, проведенными в установленном порядке.

6.5. Характеристики сталей, материалов для сварки, болтов,канатов и цепей, а также в случае необходимости дополнительныетребования к ним следует указывать в конструкторскойдокументации.

6.6. Физические характеристики материалов, применяемых дляконструкций, - в соответствии со СНиП II-23.

6.7. Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и трубдля различных видов напряженных состояний, определяют поформулам:

- для растяжения, сжатия и изгиба принимают меньшее из двухзначений:

-

;

(13)

для сдвига

-(14)


24



;

- для смятия торцевой поверхности при наличии пригонки:

-

;

(15)

где RY, Ru - расчетные сопротивления проката растяжению,сжатию, изгибу, установленные по пределу текучести ивременному сопротивлению соответственно;

RP, RS - расчетные сопротивления проката смятию торцевойповерхности и сдвигу соответственно;

-

- нормативное значение предела текучести стали;

-

- нормативное значение временного сопротивления стали;

γm - коэффициент надежности по материалу, ут= 1,1.

Значения

-

и

-

следует принимать по соответствующим нормативнымдокументам на поставку проката.


25

6.8. Значения расчетных сопротивлений сварных и болтовыхсоединений следует принимать по СНиП II-23.

7. Принципы расчетаконструкций аттракциона

7.1. Расчет конструкций необходимо проводить на наиболеенеблагоприятное воздействие нагрузок с учетом их возможногодинамического характера.

Влияние подвижных частей аттракциона на конструкцииследует определять с учетом скорости их движения и наиболеенеблагоприятного расположения. Если в конструкции имеютсяэлементы, нерегулярно используемые при работе аттракциона,необходимо проверить, не приводит ли их отсутствие к болеенеблагоприятным условиям нагружения.

7.2. Расчетные значения сил, действующих на конструкцииаттракциона, следует определять отдельно для каждой нагрузки,указанной в разделе 5. При расчете элементов стальныхконструкций на прочность и устойчивость наибольшиенапряжения в них в зависимости от расчетных нагрузок ивоздействий не должны превышать расчетных сопротивленийстали.

7.3. Все формулы и расчеты должны оформляться в письменномвиде. Источники формул должны быть указаны. Выведениеоригинальных формул должно быть представлено так, чтобы былавозможность проверки их правильности.

7.4. При проведении компьютерных расчетов приближеннымичисленными методами математические модели должныдостоверно отражать параметры конструкции и соответствоватьиспользуемому программному средству.

При оформлении расчетов должна быть представленаисчерпывающая информация, которая позволила быпроанализировать исходные допущения и конечные результаты(понятные рисунки, обоснования принятых допущений и/илифайлы в общепринятых стандартах, содержащие математическиемодели и полученные результаты).


26


7.5. Конструкции аттракционов вращающегося типа должныбыть рассчитаны на статические нагрузки для условий внеэксплуатации и при эксплуатации с полной и частичной загрузкой.Расчет конструкций на одностороннее загружение следуетпроводить для случая, когда заняты посадочные места на 1/4 или3/4 периметра аттракциона.

7.6. При односторонней загрузке сидений на 1/6 периметрааттракциона вращающегося типа должна быть проверенаустойчивость положения аттракциона по 8.2. При этомопрокидывающий момент, вызванный односторонней загрузкой, недолжен превышать стабилизирующего момента.

Аналогичную проверку на устойчивость положения необходимовыполнить для аттракционов с многоместными гондолами срассмотрением наиболее неблагоприятного случая -односторонней загрузкой крайнего сектора гондолы.

7.7. При расчете конструкций аттракционов вращающегося типанеобходимо проверить их сопротивление усталости приодносторонней загрузке на 1/6 и 5/6 периметра аттракциона. Приэтом считается, что односторонняя загрузка действует в течениевсего расчетного числа циклов нагружения.

7.8. В случае, если в аттракционе предусмотрено вращение впрямом и обратном направлениях, оба направления движенияследует учитывать при расчетах конструкции.

8. Расчет конструкций настатические нагрузки8.1. Расчет на прочность иустойчивость формы

8.1.1. Расчет на прочность и устойчивость формы стальныхконструкций и их элементов выполняют по СНиП II-23.

Расчет стальных деталей механизмов, которые одновременновыполняют функции элементов конструкций, проводят по тем жеправилам с определением расчетных сопротивлений по формулам(13), (14) и (15).


27


8.1.2. Пространственные стержневые конструкции следует, какправило, рассчитывать как единые пространственные системы.При этом расчетные схемы и основные предпосылки расчетадолжны отражать действительные условия работы конструкций.

При проверке устойчивости единых пространственныхстержневых систем с определением критических сил упругихидеальных стержней по методу Эйлера коэффициент надежностипо общей устойчивости γgS для расчетной нагрузки должен бытьне менее 1,3 (γgS ≥ 1,3). По результатам таких расчетовдопускается определять расчетные длины сжатых элементов.Нелинейность рассчитываемых элементов (физическая игеометрическая) не допускается.

8.1.3. При отклонении принимаемой расчетной схемы отдействительных условий работы элементов конструкции, а такжепри наличии других факторов, не отраженных непосредственно врасчетах, значения расчетных сопротивлений следует умножитьна коэффициенты условий работы γс < 1, установленные на основеэкспериментальных и теоретических исследований.

Для расчета некоторых элементов конструкций значениякоэффициентов γc приведены в СНиП II-23.

8.1.4. Расчет статической прочности канатов и цепейвыполняют, исходя из следующего соотношения:

[Минимальное разрывное усилие] > [Максимальная нагрузка] ×[Коэффициент надежности].

Коэффициент надежности для цепей, используемых в оттяжкахи вантах, принимают равным 4 (γ = 4); для канатов, изготовленныхиз проволок маркировочной группы 1570 Н/мм2 по ГОСТ 3241, γ =3,5.

Необходимо учитывать, что полнота использования прочностиканата зависит от вида его концевого крепления.

8.2. Расчет на устойчивость положения8.2.1. При расчете на устойчивость положения (опрокидывание,

скольжение, приподнимание) конструкция должнарассматриваться как единая жесткая система. При этом недолжны учитываться временные нагрузки, благоприятно


28



влияющие на устойчивость положения, и постоянные нагрузки оттех частей конструкции, которые не закреплены на нейстационарно. При учете благоприятно влияющих постоянныхнагрузок в расчет принимают их минимально возможныезначения.

В случаях, когда собственный вес конструкции не обеспечиваетнеобходимую устойчивость ее положения, следует приниматьдополнительные конструктивные меры (противовесы, анкеры идр.).

8.2.2. При определении расчетных нагрузок, действующих приопрокидывании, скольжении и приподнимании, необходимопринимать следующие значения коэффициентов надежности понагрузке γ'fG, γ"fG, γ"fQ соответственно:

1) благоприятно действующие постоянные нагрузки отсобственного веса - γ'fG = 1,0;

2) неблагоприятно действующие постоянные нагрузки(например, от собственного веса) - γ"fG = 1.1;

3) неблагоприятно действующие временные нагрузки(например, ветровые нагрузки) - γ"fQ = 1,3.

8.2.3. Расчет на устойчивость против опрокидывания проводятпо формуле:

Σ γ'fG Мst ≥ Σ γ''fi МK, (16)

где γ'fG коэффициент надежности по благоприятно действующейнагрузке от собственного веса в соответствии с 8.2.2;

Мst - расчетное значение стабилизирующего момента;

γ''fi - коэффициент надежности по неблагоприятно действующимнагрузкам в соответствии с 8.2.2;

MK - расчетное значение опрокидывающего момента.

8.2.4. Расчет на устойчивость против скольжения проводят поформуле:


29

Σ γ'fG·μ·N ≥ Σ γ''fi H (17)

где γ'fG коэффициент надежности по благоприятно действующейнагрузке от собственного веса;

μ - коэффициент трения; в соответствии с таблицей 4;

N - расчетное значение вертикальной составляющей нагрузки;

γ''fi - коэффициент надежности по неблагоприятно действующимнагрузкам;

H - расчетное значение горизонтальной составляющей нагрузки.

Таблица 4Значения коэффициента трения различных материалов,

принимаемые в расчетах на устойчивость против скольжения

Коэффициент трения μ для материалов трущихся поверхностей

Наименованиематериала

Дерево Сталь Бетон Глина* Суглинок* Песок игравий

Дерево 0,4 0,4 0,6 0,40 0,4 0,65

Сталь 0,4 0,1 0,2 0,20 0,2 0,20

Бетон 0,6 0,2 0,5 0,25 0,4 0,65

* Плотные - согласно классификации по ГОСТ 25100.

Следует учесть, что если опоры подвержены вибрации, то под еевоздействием возможно ослабление сцепления между трущимисяповерхностями, особенно при малых значениях коэффициентатрения.

8.2.5. В случае, когда только сил трения недостаточно дляобеспечения устойчивости против скольжения, конструкциюнеобходимо дополнительно защитить от смещения. При расчете


30


на устойчивость против скольжения с учетом дополнительногозакрепления значения коэффициентов трения, указанные втаблице 4, должны быть умножены на 0,7:

Σ γ'fG 0,7μ·N + Zh ≥ Σ γ''fi H (18)

где Zh - горизонтальная составляющая усилия отдополнительного закрепления (см. 8.2.7); остальные обозначения -по формуле (17).

8.2.6. Расчет на устойчивость против приподнимания проводятпо формуле:

Σ γ'fG Nst ≥ Σ γ''fi Na (19)

где γ'fG - коэффициент надежности по благоприятнодействующей нагрузке от собственного веса;

Nst - расчетное значение вертикальной составляющейстабилизирующей нагрузки;

γ''fi - коэффициенты надежности по неблагоприятнодействующим нагрузкам;

Na - расчетное значение вертикальной составляющейприподнимающей нагрузки.

Учет дополнительных креплений проводят по формуле:

Σ γ'fG Nst + Zv ≥ Σ γ''fi Na (20)

где Zy - расчетное значение вертикальной составляющей усилияот дополнительного закрепления (см. 8.2.7).

8.2.7. Наиболее простым способом дополнительногозакрепления конструкции аттракциона с целью обеспеченияустойчивости против скольжения и приподнимания служитбалласт, прикрепляемый к опорам.

При проектировании закреплений с помощью стержневых ииных анкеров, заглубляемых в грунт, неопределенное состояние


31

грунта затрудняет точную оценку несущей способностикреплений. В приложении Е приведены данные по определениюрасчетных нагрузок и проектированию креплений сиспользованием стержневых анкеров.

8.2.8. При размещении аттракционов непосредственно нагрунтовой площадке необходимо обеспечить такое давление нагрунт, которое не вызывает его значительной осадки.

В случае необходимости следует предусмотреть меры поукреплению грунта или увеличению площади опирания опорныхчастей аттракционов. Расчетные сопротивления грунтовпринимают по СНиП 2.02.01.

8.3. Оценка жесткости элементовконструкции и их предельной гибкости

8.3.1. Прогибы, выгибы и перемещения при расчете конструкцийна жесткость должны соответствовать требованиям 5.11.

Определение прогибов, выгибов и перемещений следуетпроводить от нормативных значений временных нагрузок впредположении упругих деформаций стали без учета ослаблениясечений отверстиями для болтов.

8.3.2. Расчет на жесткость элементов, подверженныхцентральному сжатию силой N, выполняют по формуле:

-

,

(21)

где f - выгиб элемента в середине длины;

l - длина, пролет;

N - сжимающая сила от нормативного значения временнойнагрузки;


32


-

- условная гибкость (

-

),

где λ - гибкость (λ = lef/i),

Е - модуль упругости,

lef - расчетная длина,

i - радиус инерции сечения;

А - площадь сечения брутто;

Ry - расчетное сопротивление проката;

fu - предельное значение выгиба - см. 5.11.

При расчете составных сквозных элементов в формуле (21)следует принимать =

-

, где

-

- условная приведенная гибкость

-

, где - приведенная гибкость).

8.3.3. Расчет на жесткость однопролетных балок (для случая ихшарнирного опирания) следует выполнять по формулам:

при равномерно распределенной нагрузке q:


33

-

,

(22)

при сосредоточенной силе F в середине пролета:

-

,

(23)

где f - прогиб балки от нормативного значения временнойнагрузки;

l - момент инерции; остальные обозначения - по формуле (21).

Расчет на жесткость консолей следует выполнять по формулам:

при равномерно распределенной нагрузке:

-

,

(24)

при сосредоточенной силе F на конце консоли:

-

,

(25)

где l1 - вылет консоли;

остальные обозначения - по формуле (23).


34

8.3.4. Расчет на жесткость элементов, подверженных действиюосевой силы с изгибом в одной из главных плоскостей, следуетвыполнять по формуле:

-

,

(26)

где fo - прогиб только от нормативного значения временнойпоперечной нагрузки;

остальные обозначения - по формуле (21).

8.3.5. Расчет на жесткость элементов, подверженных сжатию сизгибом в двух главных плоскостях, следует выполнять раздельнов каждой из плоскостей с проверкой результирующего выгиба fu поформуле:

-

,

(27)

где fx и fy - соответственно выгиб в каждой из главныхплоскостей от нормативного значения временной нагрузки.

8.3.6. Кроме расчета отдельных элементов по 8.3.2 - 8.3.5,следует выполнить расчет на жесткость конструкции в целом какединой системы по деформированной схеме в пределах упругихдеформаций на действие нормативных значений временныхнагрузок. Определяемые при этом горизонтальные перемещенияf системы не должны превышать их предельных значений fu,принимаемых в соответствии с требованиями 5.11.

8.3.7. Гибкости элементов конструкций, как правило, не должныпревышать предельных значений, указанных в приложении Ж.


35

9. Расчет конструкций наусталость

9.1. Элементы конструкций, узлы и соединения элементоваттракционов, непосредственно воспринимающие многократнодействующие подвижные, вибрационные и другого видапеременные нагрузки с количеством циклов нагружений более104, которые могут вызвать усталостные повреждения, следуетрассчитывать на усталость.

9.2. При расчете конструкций на усталость следует учитыватьвоздействия от:

- постоянных нагрузок, вызываемых изменением положенияконструкций при движении;

- временных движущихся нагрузок;

- силы тяги и торможения (импульсные воздействия);

- нагрузок из-за возможных столкновений;

- центробежных сил и кориолисовых сил,

а также дополнительные силы от ударов и колебания элементов,воспринимающих непосредственно подвижные нагрузки.

9.3. Расчет на усталость следует выполнять на действиенормативных значений нагрузок, а также с учетом ударныхвоздействий и вибрации элементов конструкций в соответствии с5.9.

9.4. Расчетное число циклов нагружений следует принимать,исходя из того, что минимальная суммарная наработка*конструкций аттракциона (ресурс*) должна составлять 35000 ч.Час наработки определяется как час нормальной работыаттракциона, включающей пуск, собственно работу, выключениеаттракциона, а также посадку-высадку посетителей,продолжительность которой должна быть не более 50 % наработки.Периоды времени, в которые аттракцион не работает (нерабочиечасы, сезонные перерывы, время технического обслуживания иперемещения), не должны включаться в расчет часов наработки.


36

* Определение терминов «наработка» и «ресурс» - по ГОСТ 27.002.

Теоретические расчеты ресурса аттракциона должны бытьпредставлены в проектной документации. Указанное вышетребование к ресурсу конструкции предназначено только дляпроектных и поверочных расчетов на усталость и нераспространяется на критические в отношении безопасностизаменяемые компоненты с ограниченным ресурсом.

Перечень заменяемых компонентов с ограниченным ресурсоми периодичность их замены должны указываться изготовителемв эксплуатационной документации. Кроме того, должны бытьуказаны подлежащие периодическому осмотру узлы конструкции,опасные в отношении усталостных разрушений, а также ресурсконструкций аттракциона.

9.5. Расчет на усталость проводят по формуле:

σmax ≤ R(ρ) (28)

где σmах - максимальное по абсолютному значению номинальноенапряжение в рассчитываемом элементе, вычисленное по сечениюнетто;

R(ρ) - расчетный предел выносливости.

Значение R(ρ) не должно превышать меньшего значения однойиз двух величин:

-

или

-

/1,3.

В целом расчетный предел выносливости зависит от следующихфакторов:

- временного сопротивления стали;

- групп элементов конструкций, приведенных в таблице И. 1приложения И;


37


- числа циклов напряжений;

- вида напряженного состояния;

- коэффициента асимметрии цикла напряжений ρ = σmin / σmax/ (где σmin и σmax - соответственно минимальное и максимальноепо абсолютному значению напряжения цикла; при разнозначныхнапряжениях коэффициент асимметрии цикла напряженийпринимается со знаком «минус»).

Значение расчетного предела выносливости R(ρ) в зависимостиот характеристики цикла напряжений определяют какпроизведение расчетного предела выносливости присимметричном цикле R(-1) и фактора ψρ, зависящего откоэффициента асимметрии цикла ρ и вида напряженногосостояния, по формуле:

R(ρ) = R(-1)·ψρ (29)

Для количества циклов напряжения свыше 2·106 значения R(ρ)определяют по формулам:

для количества циклов 2·106 < N < 4·106 R(ρ) = R(-1)·ψρ (0,9+ 0,1ρ); (30а)

для количества циклов N ≥ 4·106 R(ρ) = R(-1)·ψρ(0,8 +0,2ρ), (30б)

где R(-1) - расчетный предел выносливости при симметричномцикле с количеством напряжений до 2·106 по таблице 5.

Таблица 5Значения расчетного предела выносливости при симметричномцикле напряжений в зависимости от определяющих основных

факторов

Наименованиепараметра Значение

Нормативноезначение 370 520 От 370 до 520


38

временногосопротивлениястали разрыву

, Н/мм2

Группаэлементов

конструкцийпо таблице И.1приложения И

1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8

Количествоциклов

напряжений:

Расчетный предел выносливости при симметричном цикленапряжений (ρ = -1) R(-1) Н/мм2

Св. 1•104 до 2- 105 169,7 135,8 118,8 203,2, 161,7 129,3 168 150 126 90 54

Св. 2•105 до 6- 105 142,7 114,2 100 163,8 130,3 104,2 118,8 106,1 89,1 63,6 38,2

Св. 6•105 до 2- 10б 120 96 84 132 105 84 84 75 63 45 27

Примечание - Для групп элементов конструкций 1, 2 и 3 из стали свременным сопротивлением разрыву 370 <

-

< 520 Н/мм2 значения R(-1) определяют интерполяцией.

Данные, необходимые для определения количественныхзначений расчетного предела выносливости по формуле (29),приведены в таблицах 5 и 6: в таблице 5 представлены значенияR{-1) для различных групп элементов конструкций; в таблице 6 -значения фактора ψρ.

Таблица 6


39

Формулы для вычисления фактора ψρ, определяющего пределвыносливости элемента

Коэффициент асимметриицикла напряжений ρ

Напряженноесостояние

Формулы для вычисленияфактора ψρ

Растяжение -

Область знакопеременныхциклов напряжений

-1 <ρ< 0

Сжатие -

Растяжение -

Область знакопостоянныхциклов напряжений

0 < ρ < +1

Сжатие -

Принятые обозначения:

R(-1) - расчетный предел выносливости элемента конструкциирассматриваемой группы при симметричном цикле (см. таблицу 5);

-


40

- нормативные значения временного сопротивления разрывустали элемента конструкции.

9.6. Значения расчетного предела выносливости при действиисдвигающих напряжений для стальных элементов, сварных швов,болтов, а также при смятии торцевой поверхности в элементахболтовых соединений следует устанавливать по соотношениям,приведенным в таблице 7.

Таблица 7Соотношения для определения расчетного предела выносливости

элементов конструкций

Вид элемента конструкций Соотношение для определения расчетногопредела выносливости

Стальной прокат (основнойметалл) -

Значение R(-1) принимаютпо группе элементов

конструкций 1 (таблица 5)

Сварные швы -То же, по группеконструкций 4

Болтовые и клепаныесоединения многосрезные

RSB(ρ) = 0,8Rt(ρ)

RP(ρ) = 2,0Rt(ρ)

То же, по группеконструкций 3

Болтовые и клепаныесоединения односрезные

RSB(ρ) = 0,6Rt(ρ)

RP(ρ) = 1,5Rt(ρ)

То же, по группеконструкций 3


41

Принятые обозначения:

RS(ρ) - расчетный предел выносливости при сдвиге;

Rt(ρ) - расчетный предел выносливости при растяжении;

RSB(ρ) - расчетный предел выносливости при сдвиге болтов (заклепок);

RP(ρ) - расчетный предел выносливости при смятии торцевой поверхности.

9.7. Расчет на усталость при действии сложных напряженийпроводят по формуле:

-

,

(31)

где σх и σу - нормальные напряжения в направлении осей х и у,действующие в рассчитываемых элементах;

-

и

-

- значения расчетного предела выносливости присоответствующих нормальных напряжениях;

-

и

-


42

- абсолютные значения расчетного предела выносливости присоответствующих нормальных напряжениях;

τ - напряжения сдвига, действующие в рассчитываемомэлементе;

-

- расчетный предел выносливости при сдвиге.

9.8. Для элементов конструкций, соединений и деталей,прошедших механическую обработку на металлорежущих станках,значения расчетного предела выносливости следует определятьс учетом следующих факторов: концентратора напряжений,масштабного фактора, чистоты поверхности, а также условийэксплуатации и степени ответственности.

Напряженное состояние в элементах конструкций и деталейопределяют в соответствии с общими принципами расчетанапряжений.

9.9. Расчет механически обработанных деталей на усталостьпроводят по формуле (28). Расчетный предел выносливостидеталей R(ρ) для количества циклов 5•106 определяют по формуле:

-

,

(32)

где

-

- нормативный предел выносливости материала детали присимметричном цикле

-

;


43

βk - коэффициент, учитывающий концентрациюнапряжений(определяют по графикам, приведенным на рисункахИ.1 - И.6 приложения И);

kи - коэффициент, учитывающий чистоту обработки поверхностидетали (см. рисунок И.7 приложения И);

kd - коэффициент, учитывающий масштабный фактор (см.рисунок И.8 приложения И);

φ1 и φ2 - коэффициенты, учитывающие наличие ударных ивибрационных нагрузок (см. подраздел 5.9);

γaf - коэффициент дополнительной гарантии неразрушимости,равный 2,2;

γMf - коэффициент, учитывающий ответственность соединения иего доступность для контроля; значения γMf приведены в таблице8;

ψρ - фактор, зависящий от коэффициента асимметрии цикла ρ(определяют по формулам таблицы 6, соответствующим состоянию«Растяжение»).

Таблица 8Значения коэффициента надежности γMf при расчетах на

усталость, учитывающего ответственность соединения и егодоступность для контроля

Значение γMf когда

Доступность дляконтроля отказ не приводит

к остановкеаттракциона

отказ приводит костановке

аттракциона

отказ приводит кразрушениюконструкции

Деталь доступна дляконтроля γMf = 1,0 γMf = 1.2 γMf = 1.3

Деталь не доступнадля контроля γMf = 1.2 γMf = 1.3 γMf = 1.5


44

Значение величины R(ρ) не должно превышать меньшеезначение одной из двух величин:

-

или

-

/1,3.

9.10. Расчет на усталость подвесок пассажирских кабин и креселиз стальных канатов, изготовленных из проволок маркировочнойгруппы 1570 Н/мм2 по ГОСТ 3241, проводят с использованиемзначений предела выносливости, приведенных в таблице 9. Приприменении канатов из проволок маркировочной группы выше1570 Н/мм2 экстраполяция значений предела выносливости,приведенных в таблице 9, не допускается, и эти значения следуетопределять отдельно. Для расчета на усталость стальных цепейпредел выносливости определяют по минимальному разрывномуусилию с использованием коэффициента надежности γ = 6.

Таблица 9Предел выносливости канатов для оттяжек и вант (канаты

изготовлены из отдельных проволок маркировочной группы 1570Н/мм2)

Диаметр каната, мм Предел выносливости проволочных канатов,Н/мм2

От 4 до 5 включ. 540 + 67 ρ

Св. 5 « 20 « 337 + 270 ρ

« 20 « 30 « 270 + 337 ρ

« 30 « 40 « 202 + 405 ρ

ρ - коэффициент асимметрии цикла напряжений.


45


10. Расчет и конструированиесоединений

10.1. Соединения элементов конструкций следует проектироватьв соответствии со СНиП II-23 с учетом требований, изложенных внастоящем разделе.

10.2. Сварные соединения

10.2.1. При действии на сварное соединение продольной силыраспределение напряжений по длине сварного шва следуетпринимать равномерным.

10.2.2. При действии на сварное соединение изгибающегомомента распределение напряжений по длине сварного шваследует принимать пропорциональным расстоянию от центратяжести соединения до рассматриваемого сечения шва.

10.2.3. Сварные швы при одновременном действии продольнойсилы и момента следует рассчитывать на равнодействующуюнапряжений, вычисленных от продольной силы и момента.

10.2.4. При расчете сварных швов допускается не учитыватьэксцентриситеты, возникающие в соединяемых элементах изависящие от их толщины.

10.2.5. Стыковые соединения следует рассчитывать напрочность в пределах упругих деформаций с учетом расчетныхсопротивлений для стыковых сварных соединений.

В стыковых швах при одновременном действии нормальных исрезывающих напряжений необходимо проверять приведенныенапряжения, учитывающие связь между компонентаминапряженного состояния шва.

Стыковые швы рассчитывать не следует, если расчетныесопротивления основного металла и металла шва одинаковы, асварка выполнена с полным проплавлением, концы швов выведеныза пределы стыка и предусмотрен сплошной контрольнеразрушающими методами.

10.2.6. Сварные угловые швы необходимо рассчитывать на срез(условный), как правило, по расчетным сечениям металла шва с


46


учетом свариваемых сталей, сварочных материалов, технологиисварки и положения шва.

Сварные соединения с угловыми швами при одновременномдействии срезывающих напряжений в двух направлениях, какправило, следует рассчитывать на равнодействующую этихнапряжений.

10.2.7. Основные типы, конструктивные элементы и размерысварных соединений должны соответствовать требованиям ГОСТ5264, ГОСТ 8713, ГОСТ 11533, ГОСТ 11534, ГОСТ 14771, ГОСТ14776, ГОСТ 23518.

10.2.8. Расчет и конструирование сварных соединений следуетвыполнять в соответствии с требованиями приложения К.

10.3. Болтовые соединения

10.3.1. Болтовые соединения следует рассчитывать нарастяжение и срез болтов и на смятие соединяемых элементов.

Расчет на растяжение болтов следует выполнять по сечению«нетто» болта.

10.3.2. При действии на болтовое соединение продольной силыраспределение этой силы между болтами, как правило, следуетпринимать равномерным.

10.3.3. При действии на болтовое соединение изгибающегомомента распределение усилий на болты следует приниматьпропорционально расстояниям от центра тяжести соединения дорассматриваемого болта.

При действии момента в плоскости соединения расчет следуетвыполнять на срез болтов и на смятие соединяемых элементов.При действии момента в плоскости, перпендикулярной плоскостисоединения, болты следует рассчитывать на растяжение.

10.3.4. Болты при одновременном действии продольной силы имомента следует рассчитывать на равнодействующее усилие.

10.3.5. Болты, подвергающиеся одновременно срезу ирастяжению, следует рассчитывать как при раздельном, так исовместном действии указанных силовых факторов.


47










10.3.6. Расчет на прочность соединяемых элементов,ослабленных отверстиями для болтов, следует проводить: придинамических и переменных нагрузках - по площади сечения«нетто» Ап; при статических нагрузках - по площади сечения«брутто» А, если Ап ≥ 0,85 А, или по условной площади Ас = 1,18Ап, если Ап < 0,85 А.

10.3.7. Резьба болта, работающего на срез, должна находитьсявне пакета соединяемых элементов.

10.3.8. Для болтов следует предусматривать меры противсамоотвинчивания.

10.3.9. Расчет и конструирование болтовых соединений следуетвыполнять в соответствии с требованиями приложения Л.

10.4. Фрикционные соединения

10.4.1. Осевое усилие натяжения болта во фрикционномсоединении следует принимать в зависимости от характеристикмеханических свойств стали болтов и площади сечения «нетто»болта.

10.4.2. Фрикционные соединения, как правило, следуетрассчитывать в предположении передачи усилий трением посоприкасающимся плоскостям соединяемых элементов.

Распределение между болтами действующей на соединениепродольной силы следует принимать равномерным.

10.4.3. Расчетное усилие, которое может быть воспринятокаждой поверхностью трения соединяемых элементов, стянутыходним болтом, следует определять в зависимости от осевогоусилия натяжения болта, коэффициента трения соединяемыхэлементов и характера нагрузки (статическая, динамическая илипеременная).

10.4.4. Расчет на прочность сечений соединяемых элементов,работающих на трение и ослабленных отверстиями для болтов,следует выполнять с учетом того, что половина усилия,приходящегося на каждый болт в рассматриваемом сечении,передается силами трения.

10.4.5. Расчет и конструирование фрикционных соединенийследует выполнять в соответствии с требованиями приложения Л.


48

10.5. Фланцевые соединения

10.5.1. Во фланцевых соединениях элементов, подверженныхрастяжению, изгибу или их совместному действию, следуетпредусматривать предварительное нормированное натяжениеболтов. Поперечные усилия в таких соединениях воспринимаютсясилами трения, возникающими между контактирующимиповерхностями фланцев от предварительного натяжения болтов.

10.5.2. Во фланцевых соединениях сжатых элементовдопускается предусматривать применение болтов безконтролируемого предварительного нормированного натяжения. Втаких соединениях сдвигающие усилия воспринимаются за счетсил трения между контактирующими поверхностями фланцев,возникающих от сжимающих усилий, действующих в соединяемыхэлементах.

10.5.3. Расчетные усилия предварительного натяжения болтовфланцевых соединений следует принимать в зависимости отхарактеристик механических свойств стали болтов и площадисечения «нетто» болта.

10.5.4. Во фланцевых соединениях растянутых элементовконструкции необходимо проверить расчетом на прочностьследующие элементы соединения:

болты - на растяжение;

фланцы - на изгиб;

фланцевое соединение - на поперечное усилие;

сварное соединение фланца с трубой.

10.5.5. Фланцевое соединение должно быть спроектированотаким образом, чтобы при отказе одного из болтов оно продолжаловоспринимать расчетную нагрузку.

10.5.6. Расчет и конструирование фланцевых соединенийследует выполнять в соответствии с требованиями приложения М.

10.6. Пальцевые соединения

10.6.1. В пальцевых соединениях необходимо проверитьрасчетом на прочность следующие элементы соединения:


49

пальцы - на изгиб и срез,

соединяемые элементы с отверстиями - на растяжение и смятие,

сварные соединения, прикрепляющие промежуточные элементыс отверстиями и основные элементы конструкции.

10.6.2. Пальцы, подвергающиеся одновременно изгибу и срезу,следует рассчитывать как при раздельном, так и совместномдействии указанных силовых факторов.

10.6.3. При действии осевой силы на элементы конструкции смногопальцевым соединением распределение этой силы междупальцами, как правило, следует принимать равномерным.

10.6.4. Расчет на прочность соединяемых элементов,ослабленных отверстиями для пальцев, следует проводить во всехслучаях по площади сечения «нетто».

10.6.5. В пальцевом соединении следует принимать меры,обеспечивающие удержание пальцев в отверстиях соединяемыхэлементов.

10.6.6. Расчет и конструирование пальцевых соединений, атакже выбор материалов для пальцев следует выполнять всоответствии с требованиями приложения Н.

ПРИЛОЖЕНИЕ А(справочное)Сведения о гармонизациинастоящего стандарта севропейскими стандартами

Таблица А.1Сведения о гармонизации

Требования настоящего стандарта Стандарты и их пункты, с которымигармонизирован настоящий стандарт


50

Пунктынастоящегостандарта

Предмет требованийПунктыpr EN13814

Пункты DIN15018-1:1984

Другиестандарты

4 Общие положения

4.1; 4.2Общие требования

безопасности Основныеположения расчета:

4.3 - предельные состояния 5.1.4 - -

4.4 - виды внешнихнагрузок -

4.5; 4.6; 4.7 - расчетные модели иконструктивные схемы 5.4.1

4.8; 4.9;4.10; 4.11

- общие положения позащите от коррозии,выбору материалов,

сварке, основаниям ифундаментам*

-

5 Нагрузки и перемещения:

5.1 - общие положения5.3.2;5.3.3;5.3.4

5.2 - вес конструкций 5.3.2

5.3 - нагрузки отпосетителей 5.3.3


51

5.4 - нагрузки отдвижущихся частей 5.3.3

5.5 - ветровые нагрузки** - ENV1991-2-4:1994

5.6 - снеговые нагрузки 5.3.3.5 -

5.7 - нагрузки от силинерции

5.3.3.6;5.4.2;5.4.3

5.8 - особые нагрузки 5.3.3.7;5.3.4

5.9 - учет ударныхвоздействий и вибраций 5.3.5

5.10 - расчетные нагрузки иих сочетания

5.3.6;5.1.4

5.11 - прогибы иперемещения* -

6 Материалы дляконструкций:

6.1; 6.2; 6.3 - стальной прокат,сварка и болты** -

6.7; 6.8- расчетные

сопротивления проката исоединений

5.4.1 - -


52

6.4 - канаты и цепи** -

7 Принципы расчетаконструкций:

7.1- учет наиболее

неблагоприятноговоздействия нагрузок

5.4.1

7.2

- определениерасчетных сил в

отдельности для каждойнагрузки

5.4.1 - -

7.3; 7.4 - оформление расчетов 5.4.1

7.5; 7.6; 7.7- учет частичной

загрузки аттракциона прирасчете конструкций

5.4.2

7.8 - учет направлениявращения 5.4.2

8 Расчет конструкций настатические нагрузки:

8.1 - расчет на прочность иустойчивость формы

5.6.2;5.6.5

8.2 - расчет наустойчивость положения 5.5 - -

8.3 - жесткость элементов иих предельные гибкости* -


53

9 Расчет конструкций наусталость:

9.1; 9.2 - общие положения 5.6.3.3 7.4.1

9.3 - расчетные нагрузки 5.6.3.2

9.4 - расчетное числоциклов нагружения 5.6.3.4

9.5; 9.6- основные положениярасчета и расчетная

выносливость**- 7.4.4; 10.2;

10.3 -

9.7 - расчет при действиисложных напряжений** - 7.4.5

9.8; 9.9 - расчет механическиобработанных деталей

5.6.3.6;5.6.3.2

9.10 - расчет канатов ицепей 5.6.5

10 Расчет и конструированиесоединений:

10.2 - сварные соединения* -

10.3 - болтовые соединения 5.6.4

10.4 - фрикционныесоединения 5.6.4 -


54

10.5 - фланцевые соединения 5.6.4 9.2

10.6 - пальцевыесоединения* -

* В pr EN 13814 аналогичные требования отсутствуют.

** Требования, не гармонизированные с pr EN 13814

ПРИЛОЖЕНИЕ Б(обязательное)Определениеаэродинамическихкоэффициентов ипульсационнойсоставляющей ветровойнагрузки

Б.1 Аэродинамические коэффициенты

Б.1.1. При определении ветровой нагрузки, действующей наконструктивные элементы плоских и пространственныхрешетчатых конструкций аттракционов, аэродинамическиекоэффициенты сх каждого элемента определяются без учета егозатенения другими конструктивными элементами сооружения поформуле:

cx = cx,o·kλ, (Б.1)

где cx,о - аэродинамический коэффициент соответствующегоэлемента, имеющего бесконечное удлинение;


55

kλ - коэффициент, учитывающий удлинение элемента.

Б.1.2. Аэродинамические коэффициенты cx,о металлическихконструктивных элементов с круглым поперечным сечениемприведены на рисунке Б.1 в зависимости от характерного числаРейнольдса Re и степени шероховатости c внешней поверхностиэлемента. На этом рисунке:

-

,

(Б.2)

где d - диаметр элемента, м;

wo,p - расчетное давление, кПа;

k(z) - коэффициент, учитывающий изменение давления ветра повысоте;

Δ - параметр, характеризующий шероховатость внешнейповерхности элемента; для металлических конструктивныхэлементов аттракционов Δ = 0,0002 м.

Б.1.3. Аэродинамические коэффициенты сх,о элементов сквадратным поперечным сечением (в том числе со скругленнымиуглами) определяют по формуле:

cx,o = 2kr, (Б.3)

где кr - коэффициент, определяемый по графику на рисунке Б.2в зависимости от характерного размера b сечения и радиуса rскругления углов.


56

Рисунок Б.1 - Аэродинамические коэффициенты конструктивныхэлементов с круглым поперечным сечением

Рисунок Б.2 - Коэффициент kr, учитывающий степень скругления угловконструктивных элементов с квадратным поперечным сечением

Б.1.4. Аэродинамические коэффициенты сх,о конструктивныхпрофилей (двутавры, швеллеры, уголки и т. д.) допускаетсяпринимать равными: сх,о = 2,0.

Б.1.5. Значения коэффициента kλ принимаются равными:

kλ = 1,0 - для стоек и поясов ферм;


57

kλ = 0,7 - для остальных элементов (раскосы, связи и т.д.)решетчатых конструкций.

Б.1.6. Аэродинамические коэффициенты сх плоских ипространственных ферм, выполненных из однотипных элементов,допускается определять по формуле:

сх = cx,o·ψλ, (Б.4,а)

где сх,о - аэродинамический коэффициент бесконечноудлиненной фермы, определяемый по графикам, приведенным нарисунках Б.3 и Б.4 в зависимости от относительного заполнения φплоской фермы или одной из граней пространственной фермы;

ψλ - коэффициент, учитывающий удлинение фермы,определяемый по рисунку Б.5. Относительное заполнение φопределяют по формуле:

φ = А/Ас, (Б.4,б)

где А - сумма площадей проекций стержневых элементов икосынок на плоскость конструкции;

А = Σbili + ΣAgi. Для пространственных решетчатых конструкцийдолжна быть принята плоскость, расположенная к наветреннойграни;

Ас - площадь, ограниченная проекциями плоскостей,нормальных к плоскости конструкции;

Ас = bl;

l - длина решетчатой конструкции;

b - ширина решетчатой конструкции;

bili - ширина и длина стержневого элемента i;

Аgi - площадь косынки i.


58

Рисунок Б.3 - Аэродинамические коэффициенты плоских а) ипространственных б) решетчатых ферм, составленных изпрофилей


59

Обозначения φ, l, b, b1 - см. Б.1.6

Рисунок Б.4 - Аэродинамические коэффициенты плоских ипространственных решетчатых ферм, составленных из элементовс круглым поперечным сечением


60

φ - относительное заполнение (см. Б.1.6)

Рисунок Б.5 - Коэффициент φλ учитывающий относительное удлинениеλ плоских и пространственных ферм (λ = 1/b), (см. рисунок Б.4)

При ветре, направленном вдоль плоскости колеса обозрения,аэродинамические коэффициенты лобового сопротивления фермcx,β ферм допускается определять по формуле:

сх,β = cx·cos2β, (Б.5)

где cx - аэродинамический коэффициент отдельно стоящейфермы;

β - угол между направлением средней скорости ветра инормалью к плоскости фермы.

Б.1.7. При определении характерной площади S, к которойотносятся коэффициенты лобового сопротивления ферм,необходимо учитывать площадь закладных деталей и другихдополнительных элементов фермы.

Б.1.8 Аэродинамические коэффициенты сх элементовиллюминации определяют по формуле:

сх = cx,o·kl, (Б.6)

где cx,o - аэродинамический коэффициент отдельнорасположенного элемента.


61

Значения коэффициента kl для случая двустороннегорасположения иллюминации показаны на рисунке Б.6 взависимости от направления ветра и расположения элементаиллюминации по отношению к конструктивному элементу, ккоторому он прикреплен.

V - направление ветра, kl - коэффициент, учитывающийрасположение иллюминации относительно направления ветра

Рисунок Б.6 - Определение коэффициентов kl для случая двустороннегорасположения элементов иллюминации

Б.2. Определение пульсационной составляющей ветровойнагрузки

Б.2.1. Действие пульсаций ветровой нагрузки на конструктивныеэлементы башен и колес обозрения, удовлетворяющих условиям4.5.7.1 настоящего стандарта, допускается рассматривать какэквивалентную статическую нагрузку wp, определяемую на уровнеz - wp (z) по формуле:

wp(z) = wm(z)•ζ(z)•v•ζ, (Б.7)

где wm(z) - средняя составляющая нагрузки, определяемая поформуле (5), в которой принимается wm (z) = wm;

ζ (z) - коэффициент пульсаций;

v - коэффициент корреляции;

ζ - коэффициент динамичности.

Б.2.2 Коэффициент пульсаций £, (г) в зависимости от типаместности определяют по формуле:


62

ζ(z) = ζt(10)·(z/10)-αt, (Б.8)

где z - высота над поверхностью земли, м;

ζt(10), αt - параметры, определяющие коэффициентпульсаций, значения которых приведены в таблице Б.1.

Таблица Б.1Значения параметров ζt(10) и αt используемых при определении

коэффициента пульсаций

Значение параметра для типаместности (см. 5.5.5)

Наименование параметра

А В С

Коэффициент пульсаций ζt(10) навысоте 10 м 0,76 1,06 1,78

Показатель степени αt 0,15 0,20 0,25

Б.2.3. Коэффициент корреляции v определяют по таблице Б.2в зависимости от направления действия ветровой нагрузки изначения параметра а, который принимают равным диаметру Dколеса обозрения или четверти высоты h башни (а = 0,25 h длябашни).

Таблица Б.2Коэффициент корреляции v

Значение коэффициента v при а, мВид конструкции и характеристика

расчетных условий≤ 10 = 15 = 30 = 50 = 75

Башни при произвольном направленииветра и колеса обозрения при ветре, 0,89 0,83 0,78 0,72 0,68


63

направленном перпендикулярноплоскости колеса

Колеса обозрения при ветре,направленном вдоль плоскости колеса 0,95 0,89 0,84 0,80 0,76

Б.2.4. Коэффициент динамичности ζ определяют по формуле:

ζ = [1+11wo,p/afl]1/2, (Б.9)

где wo,p - расчетное давление ветра, кПа;

fl - частота колебаний по низшей изгибной собственной формев рассматриваемом направлении, Гц. (Примеры характерных формсобственных колебаний колес обозрения приведены на рисункеБ.7);

а - линейный параметр, м, зависящий от диаметра D колеса иливысоты h башни и принимаемый равным:

а = 0,25 h - для башен;

а = D - при ветровой нагрузке, действующей перпендикулярноплоскости колеса;

а = 2D - при ветровой нагрузке, действующей вдоль плоскостиколеса.

Б.2.5. При проектировании колес обозрения необходимоучитывать неравномерность распределения пульсаций ветровойнагрузки в плоскости колеса, а также возбуждение колебаний покрутильным собственным формам (рисунок Б.7). При направленииветра перпендикулярно плоскости колеса необходимо учитыватьследующие дополнительные нагрузки:

а) в вертикальных стойках опор [см. рисунок Б.8, а) и б)]дополнительно действует крутящий момент Мt.


64

Изгибные формы колебаний

Крутильная форма колебаний

Рисунок Б.7 - Характерные формы собственных колебаний колесобозрения

рассчитываемый по формуле:

Mt = 0,15Mb (Б.10)


65

где Мb - максимальный изгибающий момент в стойке от действиянагрузки wp(z) [см. формулу (Б.7)];

б) усилия, действующие в наклонных стойках опор колесобозрения, имеющих внутренние диагональные связи, примеркоторых приведен на рисунке Б.8, в), необходимо увеличить в 1,2раза.

Примечание - В элементах опор, выполненных без внутренних связей,в том числе в виде ферм Веранделя (рисунок Б.8, б), могут возникнутьзначительные статические и динамические эффекты, связанные с кручениемколеса вокруг вертикальной оси. Подобные эффекты могут приводить кпоявлению в элементах опор дополнительных усилий, которые в два и более разпревышают те, которые возникают при действии пульсационной составляющейветровой нагрузки, задаваемой формулой (Б.7).


66

Рисунок Б.8 - Характерные конструктивные формы опор колесобозрения


67

ПРИЛОЖЕНИЕ В(обязательное)Примеры определениянагрузок от сил инерции ирасчетов некоторых видоваттракционов

В.1. Карусели

В.1.1. Консольные и подвесные карусели (схема - на рисунке В.1)

Центробежные силы консольных и подвесных каруселей свертикальной осью и постоянной скоростью вращениярассчитывают по формулам:

-

;

(В.1)

-

;

(В.2)

-

.

(В.3)

Для определения угла отклонения подвески гондолы αиспользуют безразмерный параметр q, характеризующий связьразмеров вращающихся частей карусели и округленной скоростигондолы V:


68

-

.

(В.4)

Обозначения, примененные в формулах В.1 - В.4:

HFL - центробежная сила в гондоле;

т - масса гондолы, включая массу пассажиров;

V - окружная скорость гондол;

R - радиус вращения карусели (см. рисунок В.1);

а - вылет гондол при вращении карусели;

Q' - вес гондолы с пассажирами;

l - длина каната для подвески гондолы, м;

α - угол отклонения подвески гондол от вертикали;

g - ускорение свободного падения;

п - частота вращения, 1/мин.

Вместо решения приведенного выше уравнения угол отклоненияподвески гондол от вертикали можно определить в зависимости отчастоты вращения по диаграмме, приведенной на рисунке В.2.

Элементы подвески посадочного места или гондолы (например,4 цепи, 4 каната или 4 стержня) и соединения должны бытьрассчитаны на восприятие каждым из этих элементов половинырезультирующей силы от HFL и Q'.

Устройства для фиксации на посадочных местах также должныбыть рассчитаны на восприятие результирующей силы от HFL и Q'.Фиксирующие устройства нельзя крепить к элементам подвески.

Для консольных каруселей с небольшой длиной цепи достаточнопринять угол отклонения подвески α = 45°, то есть HFL = Q'. Еслина одной консоли закреплены два расположенных рядом сиденья,


69

допускается для обоих сидений принимать угол отклонения α =45°.

Для детских каруселей с подвешенными фигурами зверей илис чем-либо подобным допускается принимать угол отклоненияподвески α = 30° (HFL = 0,5 Q').

Момент вертикальных и горизонтальных нагрузок относительноточки А (основание мачты) МА рассчитывают по формуле:

MA = clP(R + ht·gα) + (Hw·hw - Vw·x), (В.5)

где сl - коэффициент, учитывающий число занятых гондол приодносторонней загрузке на 1/4 и 1/6 периметра карусели; значенияc1 приведены в таблице В.1;

Р - нагрузка от пассажиров;

R - см. формулу (В.4);

h - расстояние от точки подвески гондолы до уровня земли;

α - см. формулу (В.4);

Hw - суммарная горизонтальная составляющая ветровойнагрузки;

hw - расстояние от точки приложения Hw до уровня земли;

Vw - суммарная вертикальная составляющая ветровой нагрузки;

х - расстояние от точки приложения Vw до оси вращениякарусели.

Для обеспечения устойчивости карусели против опрокидываниянеобходимо учитывать одностороннюю нагрузку примаксимальной частоте вращения. Действие ветровой нагрузкинеобходимо учитывать в наиболее неблагоприятном направлении.


70

1 - односторонняя загрузка на 1/4 периметра в соответствии с 7.5; 2 -односторонняя загрузка на 1/6 периметра в соответствии с 7.6; 3 -

вылет гондолы при максимальном угле отклонения подвески; 4 - точкаподвески гондолы

Буквенные обозначения и их пояснения - в тексте настоящегопункта.


71

Рисунок В.1 - Схема карусели

Обозначения - см. формулу (В.4)

Рисунок В.2 - Диаграмма для определения угла отклонения подвескигондол от вертикали

Моменты относительно кромок опрокидывания k - k или k' – k'[см. рисунок (В.1,а)] составляют:

- опрокидывающий момент:


72

Мk = 1,3 [Р·c1(R + h·tgα) - Р·с2·е] + 1,2[Hw·hw - Vw (x + e)]; (В.6)

-

,

(В.7)

где с2 - коэффициент, учитывающий число занятых гондол приодносторонней загрузке на 1/4 и 1/6 периметра окружностикарусели; значения с2 приведены в таблице В.1;

е - расстояние между центром мачты и кромкой опрокидывания,остальные обозначения - см. формулу (В.5);

- стабилизирующий момент:

-

,

(В.8)

-

,

(В.9)

где G - величина, представляющая собой минимальныйгарантированный вес (например, учитывается вес древесины всухом состоянии).

Необходимо, чтобы выполнялись условия: Mst ≥ Мk, Мst' ≥ Мk'.

Таблица В.1Значения коэффициентов c1 и с2 для случаев односторонней

загрузки



73

Общее числогондол 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

c1 1,414 1,732 2,414 2,618 3,346 3,514 4,260 4,412 5,172 5,310 6,078Загрузка на1/4 или 3/4периметра

окружностикарусели

c2 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7

c1 1,000 1,732 1,848 1,902 2,732 2,802 2,848 3,702 3,757 3,799 4,664Загрузка на1/6

периметраокружности

каруселиc2 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 5

Обозначения: c1 - см. формулу (В.5); с2 - см. формулу (В.7).

При наличии 18 и более сидений, равномерно расположенныхпо периметру карусели, обеспечение устойчивости противопрокидывания в ряде случаев может оказаться решающимфактором. В этих случаях необходимо провести дополнительныйрасчет опрокидывающего момента Мk.mах и Мk'.таx по формулам:

-

;

(В.10)

-

,

(В.11)

где с3 и с4 - коэффициенты, учитывающие число занятых гондолпри односторонней загрузке на 1/2 периметра карусели (значенияс3 и с4 приведены в таблице В.2); остальные символы - см. формулы(В.5), (В.6) и (В.7). В этом случае также должно выполнятьсяусловие:


74

Mst ≥ Mkmax, Mst' ≥ Mk'max.Таблица В.2

Значения коэффициентов с3 и с4 для случаев одностороннейзагрузки


Общее числогондол 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

c3 5,76 6,39 7,03 7,66 8,30 8,93 9,57 10,20 10,84 11,47 12,11Загрузка на1/2

периметракарусели c4 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Обозначения: с3, с4 - см. формулы (В.10) и (В.11).

Если при односторонней загрузке на 1/4 периметра каруселиопрокидывающий момент превысит стабилизирующий момент Mst/ Мk < 1 или Мst' / Мk' < 1, необходимо предусмотретьдополнительные меры для предупреждения опрокидывания,например установить противовесы или анкерное закрепление.

При размещении анкеров на концах крестообразной опоры,находящейся на земле, расчетная несущая способность анкера D(см. рисунок В.1 а) должна быть не менее определяемой поформулам (В.12) вертикальной составляющей ZV:

-

,

(В.12)

где Z - расчетная несущая способность анкера, определяемаясогласно приложению Е;

ZV - усилие на анкер от опрокидывающей нагрузки в крайнейточке;


75

b и b' - расстояние между анкерами;

Мk, Мk',, Mst, Mst' - по формулам (В.6) - (В.9).

При построении расчетной схемы необходимо учестьвозможность существенного увеличения момента относительнооснования мачты вследствие отклонения от вертикали осивращения из-за неточности установки или просадкибесфундаментных опор аттракциона.

В.1.2. Карусели с несколькими видами вращения

В.1.2.1. Для каруселей, движущиеся части которых могутвращаться вокруг нескольких осей в различных плоскостях,следует включить в расчеты все возникающие нагрузки. Длязаданных угловых скоростей определяют центробежные силы,силы разгона и торможения, случайно возникающие ударныенагрузки. Силы Кориолиса следует учитывать в тех случаях, когдаизменяется направление одной или нескольких осей вращения ивозникают гироскопические силы.

Для каруселей, где вращение происходит с постоянной угловойскоростью, и расчетная модель вращающейся конструкции можетбыть представлена в виде осесимметричного твердого телавращения, гироскопический момент Мkr рассчитывают поформуле:

-

,

(В.13)

где α - угол между осями вращения и прецессии;

I3 - момент инерции вращающейся конструкции относительносвоей оси вращения;

I2 - момент инерции вращающейся конструкции относительноортогональной оси;

ω - угловая скорость относительно оси вращения;

ωр - угловая скорость прецессии.


76

Следует иметь в виду, что значения ω и ωр могут бытьположительными или отрицательными (согласно правилу правойруки).

В случае, когда вращающаяся конструкция моделируетсяплоскостью и α = 90°, получается следующее упрощенноеуравнение:

-

,

(В.14)

Пример определения гироскопического момента твердого телаи описание поведения вращающейся конструкции с 12 консолями,поворачивающейся на угол α с угловой скоростью ω, приведен нарисунке В.3.

Нагрузка на каждую консоль Fi, выраженная черезгироскопический момент, рассчитывается по формуле:

-

,

(В.15)

где Ri - расстояния между концами консоли и осью (см. рисунокВ.3).

В.1.2.2. Карусели, вращающиеся только в одной плоскости

Если карусель совершает движение в одной плоскости ивращается с постоянной скоростью относительно только двухпараллельных осей, то абсолютные значения скорости и ускорениянеобходимо рассчитывать с учетом относительного движения икориолисовых ускорений (см. рисунок В.4).

Компоненты скорости материальной точки т и результирующейскорости рассчитывают по формулам (В.16) - (В.20):


77

-

,

(В.16)

-

,

(В.17)

-

,

(В.18)

а) - схема перемещения тела

б) - компоненты механизма поворота


78

Обозначения:

D - крутящий момент, dD - изменение крутящего момента, Мkr- гироскопический момент, М - подвижный центр вращения, О -неподвижный центр вращения, R - длина консоли, Ri - расстояниемежду концом консоли и осью, соединяющей подвижный (М) инеподвижный (О) центры вращения, ω - угловая скоростьотносительно подвижной оси вращения, ωP - угловая скоростьпрецессии, α - угол прецессии, Fi - нагрузка на каждую консоль

Рисунок В.3 - Момент инерции твердого тела и исследование механизмаповорота диска с 12 консолями, вращающегося с угловой скоростью ω

и одновременно поворачивающегося на угол α

Вид сверху


79

Обозначения: М - движущийся центр вращения, О -неподвижный центр вращения, R - радиус вращения точки тотносительно точки О; а - радиус вращения точки т относительноточки М; b - ускорение; е - радиус вращения точки М относительноточки О; ω1 - угловая скорость относительно точки М; ω2 - угловаяскорость относительно точки О;

Индексы скоростей и ускорений означают: f - для основногодвижения, r - для относительного движения, с - для Кориолисоваускорения. Для величин без индекса берут абсолютные значения

Рисунок В.4 - Скорости и ускорения материальной точки массой т

где

-

;

-

Результирующее значение скорости:


80

-

,

(В.19)

Направление результирующей скорости V:

-

(см. рисунок В.5)

(В.20)

Рисунок В.5 - Разложение скорости V

Ускорения (см. рисунок В.6) рассчитывают по формуле:

- (В.21)

-

.

(В.22)


81

Для определения нормальной и тангенциальной составляющихускорения b используют соотношения, вытекающие из построенийна рисунке В.4:

-

.

(В.23)

где

-

и

-

.

Изложенное выше решение действительно, когда ω1 и ω2 имеютразные направления. Если ω1 имеет то же направление, что и ω2,направление bс должно быть изменено на противоположное.

Рисунок В.6 - Направление ускорения b

В.2. Катальные горы с транспортными средствами нарельсах


82

В.2.1. Рельсовый путь

Схемы рельсового пути катальной горы с указаниемдействующих сил и параметров движения представлены нарисунках В.7 и В.8.

Продольный уклон рельсового пути должен быть ограничентаким образом, чтобы результирующая сила, перпендикулярная крельсовому пути, была не менее 0,2g в самом неблагоприятномслучае. Это условие должно выполняться для транспортногосредства, движущегося с самой большой скоростью. Еслирезультирующая сила меньше указанного значения, то пассажирыдолжны быть надежно зафиксированы на сидении.

Для определения угла α поперечного наклона рельса, прикотором поперечная сила становится равной нулю (в зависимостиот значения скорости транспортного средства), может бытьиспользована следующая формула:

-

,

(В.24)

где v - скорость тележки;

γ - продольный наклон рельса;

Rh - радиус кривизны в горизонтальной плоскости;

Rv - радиус кривизны в вертикальной плоскости (плюс - впадина;минус - пик).

Угол α следует измерять под прямым углом к Rh и к рельсу.Знак «плюс» применяется, если вертикальная составляющаяцентробежной силы Cv прижимает транспортное средство к колее,знак «минус» - если Cv отрывает транспортное средство от колеи.

Вертикальное сечение


83

Рисунок В.7 - Вертикальное сечение и вид сверху рельсовой колеи


84

Рисунок В.8 - Поперечное сечение рельса с несущими инаправляющими колесами

Максимальный поперечный наклон рельсового пути в местах,где существует вероятность полной остановки тележки (например,на предохранительных тормозах), должен быть не более 25°.Скорости, ускорения и силы могут быть определены для центрамасс по формуле (В.36). При наличии нескольких соединенныхтранспортных средств следует учитывать движение общего центрамасс.

В формулах (В.24 - В.36), на рисунках В.7 и В.8 использованыследующие обозначения:

а - ширина колеи;

е- расстояние до центра тяжести;

g - ускорение свободного падения;

а- теоретический поперечный наклон рельса;

β - фактический поперечный наклон рельса;

γ - продольный наклон рельса;

δ - установочный угол направляющих роликов;

-

- вертикальный радиус оси рельса (плюс - впадина, минус -подъем);

-

- горизонтальный радиус оси рельса;

±RV - вертикальный радиус центра тяжести (плюс - впадина,минус - подъем);

Rh - горизонтальный радиус центра тяжести;


85

Cv - вертикальная составляющая центробежной силы;

Ch - горизонтальная составляющая центробежной силы;

F - результирующая нагрузка;

V - нагрузка от F, действующая перпендикулярно рельсовомупути;

Н - нагрузка от F, действующая в плоскости рельсового пути;

μ - коэффициент трения между несущими (основными) колесамии рельсовым путем;

-

- коэффициент трения между направляющими колесами ирельсовым путем;

f - плечо силы трения;

μ2 - коэффициент трения подшипников;

А - площадь проекции поверхности тележки,взаимодействующая с воздушным потоком;

Сf - коэффициент, учитывающий форму;

hl - подъем точки 1;

h2 - подъем точки 2;

h - разность высот: h1 - h2,

Q - нагрузка транспортного средства, включая нагрузку отпассажиров;

m - масса транспортного средства, включая массу пассажиров;

D1 - диаметр основного колеса;

D2 - диаметр направляющего колеса;


86

d1 - диаметр оси основного колеса;

d2 - диаметр оси направляющего колеса;

v1 - скорость в точке 1;

v2 - скорость в точке 2;

vm - средняя скорость;

l - фактическая длина рельсового пути от точки 1 до точки 2;

р - плотность воздуха.

Радиусы кривизны рассчитывают по формулам:

- (В.25)

- (В.26)

Примечание - В местах, где колея имеет крутые повороты, формулы(В.25) и (В.26) могут стать неточными и потребуется более точная оценка.

Скорости, силы и соответствующий им наклон рельсарассчитывают по формулам:

- (В.27)


87

- (В.28)

- (В.29)

- (В.30)

- (В.31)

- (В.32)

(В.33)


88

-

-(В.34a)

Коэффициенты трения рассчитывают по формулам:

- (В.34

- (В.35)

Все силы отнесены к середине отрезка пути, длина которого недолжна превышать 5 м.

(В.36)


89

-

После подстановки всех значений в формулу (В.36) получим:

-

-

-


90

-

-

.

(В.36a)

Вычисления по формуле (В.36а) проводят итерационнымметодом, причем значение vm определяют по формуле (В.30). Напервом шаге итерации значение vm может быть принято равнымv1.

Поскольку коэффициенты трения могут сильно меняться повеличине в процессе работы и в зависимости от особенностейконструкции, чистоты поверхности рельсов и погоды, необходимоизмерить фактические скорости и ускорения. Не должно бытьсущественного расхождения с расчетными значениями. Длярасчета сил, действующих на отдельное колесо, необходимыдополнительные данные. Для скоростной колеи с крутыми петлямиили спиралями необходимо учитывать динамику.

В.2.2. Несущая конструкция

При расчетах мобильных катальных гор (с бесфундаментнымопиранием) возможную осадку колонн необходимо учитыватьпутем уменьшения на 50 % расчетного значения момента на опоре,а увеличение высоты колонны необходимо учитывать путемувеличения на 25 % значения того же момента. Увеличение илиуменьшение этих моментов следует учитывать при расчетах наусталость.

Для опорных колонн без рекламного оформления и украшений,поддерживающих замкнутый рельсовый путь, при проверке


91

устойчивости и угрозы скольжения оценку ветровой нагрузкиможно не выполнять.

Обычно не проверяют аттракционы на устойчивость копрокидыванию под воздействием ветровой нагрузки, если тольконе могут возникнуть значительные горизонтальные силы,обусловленные особенностями формы или исключительно большойплощадью конструкции, или ее оформлением (декорации,осветительные панели и т.п.).

В.3. КачелиВ.3.1. Общие положения

Обычно качели рассчитывают на угол отклонения не более 120°от положения равновесия. Для детских качелей, у которыхрасстояние от нижнего края гондолы до оси подвеса не превышает2 м, максимальный угол отклонения не должен превышать 90°.

Для расчета качелей с полным переворотом необходимопринимать максимальный угол отклонения равным 180°.

Для качелей с полным переворотом и противовесом избыточныйвес гондолы должен учитываться в каждом случае какодносторонняя перегрузка в добавление к весу пассажиров.

Предполагая, что основания стоек находятся в одной и той жегоризонтальной плоскости и что угол наклона стоек одинаков,можно принять следующий упрощенный метод расчета дляобычных качелей-лодок (см. рисунок В.9).

Во время раскачивания возникают следующие силы:

Н - горизонтальная составляющая радиальной силы,рассчитываемая по формуле:

Н = Q(3cos θ – 2cos θmах)sin θ (r/к)2; (В.37)

V - вертикальная составляющая радиальной силы,рассчитываемая по формуле

V = Q [(3cos θ - 2 cos θmax) cos θ (r/k)2 + {1 - (r/k)2}], (В.38)


92

где Q - собственный вес движущихся частей и временнаядвижущаяся нагрузка (гондола - связи - пассажиры);

θ - угол отклонения гондолы;

θтах - максимальный угол отклонения гондолы;

r - радиальное расстояние центра масс от оси вращения;

k - радиус вращения всех элементов качелей вокруг оси.

Если нет противовеса, и качели представляются какматериальная точка, а r/k = 1, то действующие силы S, Н, Vрассчитывают по формулам:

S = Q(3cos θ - 2cos θmax); (В.39)

Н = S·sin θ;

V = S·cos θ,

где S - радиальная сила для маятника, эквивалентнаяраскачивающейся гондоле;

Н - см. формулу (В.37);

V - см. формулу (В.38).

В таблице В.3 значения сил, полученные на основаниивышеприведенных формул для колебаний материальной точки приразных углах отклонения, указаны для максимальных угловотклонения гондолы (θтах) относительно положения покоя, равных90°, 120° и 180°.

Силы, действующие на опоры, рассчитывают по формулам:

- (В.40)

где Dg - сжимающее усилие в опорах;


93

G - сила собственного веса;

α - угол наклона опор.

-

Обозначения: G - постоянная нагрузка от неподвижных элементов (опоры,ось, подшипники) (если качели установлены на платформе, то ее собственныйвес может быть включен в значение G только при условии, что платформапрочно прикреплена к опорам и монтируется совместно с ними); W - ветроваянагрузка; S - радиальная сила для маятника, эквивалентная раскачивающейсягондоле; H и V - горизонтальная и вертикальная составляющие радиальнойсилы S; I - расстояние между опорами; h - высота качелей; hw - высота точкиприложения ветровой нагрузки; α - угол наклона опор; θ - угол отклонениягондолы; θтах - максимальный угол отклонения гондолы; а - а - линиязакрепления опор; Z - усилие, действующее в основании опоры

Рисунок В.9 - Качели типа «Лодка»

- (В.41)


94

где Df - центробежная сила;

V - см. формулу (В.38);

Н - см. формулу (В.37);

α - см. формулу (В.40).

Максимальное значение силы, действующей на опору, Dfопределяют из соотношения D(/Q для различных углов отклоненияс использованием соотношений величин V/Q и H/Q по таблице В.3[где Q - см. формулу (В.38)].

Таблица В.3Значения сил, действующих в элементах качелей при различных

углах отклонения гондолы

θmax = 90°

Значения соотношения величинУгол отклонения

гондолы θS/Q V/Q H/Q

90° 0 0 0

80° +0,52 +0,09 +0,51

70° +1,03 +0,35 +0,96

60° +1,50 +0,75 +1,30

50° +1,93 +1,24 +1,48

45° +2,12 +1,50 +1,50


95

40° +2,30 +1,76 +1,48

30° +2,60 +2,25 +1,30

20° +2,82 +2,65 +0,97

10° +2,96 +2,91 +0,51

0° +3,00 +3,00 0

θmax = 120°



120° -0,50 +0,25 -0,43

110° -0,03 +0,01 -0,02

100° +0,48 -0,09 +0,47

90° +1,00 0 +1,00

80° +1,52 +0,27 +1,50

70° +2,03 +0,69 +1,90

60° +2,50 +1,25 +2,16


96

50° +2,93 +1,88 +2,24

40° +3,30 +2,53 +2,12

30° +3,60 +3,11 +1,80

20° +3,82 +3,59 +1,31

10° +3,96 +3,90 +0,69

0° +4,00 +4,00 0

θmax = 180°



180° -1,00 +1,00 0

170° -0,96 +0,94 -0,17

160° -0,82 +0,77 -0,28

150° -0,60 +0,52 -0,30

140° -0,30 +0,23 -0,19

130° +0,07 -0,05 +0,05


97

120° +0,50 -0,25 +0,43

110° +0,97 -0,33 +0,92

100° +1,48 -0,26 +1,46

90° +2,00 0 +2,00

80° +2,52 +0,44 +2,48

70° +3,03 +1,04 +2,84

60° +3,50 +1,75 +3,03

50° +3,93 +2,53 +3,01

40° +4,30 +3,29 +2,76

30° +4,60 +3,98 +2,30

20° +4,82 +4,53 +1,65

10° +4,96 +4,88 +0,86

0° +5,00 +5,00 0

Расчет по формуле (В.41) предполагает наличие эффективногонедеформируемого крепления оснований стоек. В противномслучае значение Df должно быть умножено на коэффициент 2.Ветровую нагрузку, действующую на стойки, Dw рассчитывают поформуле:


98

-

;

(В.42)

где W - общая ветровая нагрузка;

hw - высота точки приложения ветровой нагрузки;

l - расстояние между опорами;

α - см. формулу (В.40).

Площадь, на которую действует давление ветра, для гондолыс пассажирами можно приблизительно принять равной 1,2 м2,учитывая, что ветер действует перпендикулярно для всехположений качелей в диапазоне значений угла θ от 0° до 60°.

Предполагается, что точка приложения этой силы ветранаходится на уровне подвеса. В случае необходимости следуетучитывать ветровые нагрузки на элементы оформления и рекламы.Полную силу, действующую на опоры, ΣD рассчитывают поформуле:

ΣD = Dg + Dfmax + Dw; (В.43)

где Dg - усилия в опорах от собственного веса;

Dfтах - максимальная центробежная сила;

Dw - сила ветра.

В.3.2. Оценка опасности опрокидывания

Опрокидывающий момент Мk относительно линии закрепленияопор а - а (см. рисунок В.9) рассчитывают по формуле:

-(В.44)


99

;

где Н - см. формулу (В.37);

h - высота качелей;

V - см. формулу (В.38);

l, W, hw - см. формулу (В.42).

Значения величин V и Н должны быть получены сиспользованием данных таблицы В.3 для соответствующего углаθmax.

Стабилизирующий момент Mst относительно линии закрепленияопор а - а (см. рисунок В.9) рассчитывают по формуле:

-

;

(В.45)

G - вес неподвижных элементов;

l - см. формулу (В.42).

В формуле (В.45) величина G представляет собой минимальныйвес, который должен быть гарантирован (например, еслииспользуется древесина, то ее вес должен учитываться в сухомсостоянии). Для предупреждения опрокидывания качелей должнобыть выполнено условие Мst ≥ Мk.

Если Mst < Мk, то необходимо обеспечить дополнительноекрепление опор качелей, так чтобы выполнялось условие Z ≥ Zv,,где

-

. Это условие обеспечивается, как указано в 8.2.7настоящего стандарта.


100

Подвесные тяги гондолы проверяют расчетом на растяжение, атакже на устойчивость для углов отклонения, превышающих 120°.

Если подшипники, в которых закреплена ось подвески гондолы,имеют эксцентриситет относительно поперечной балки, то балкаподвергается воздействию крутящего момента, а опоры -воздействию изгибающего момента. Сопротивление элементовконструкции указанным воздействиям должно быть проверенорасчетом.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г(рекомендуемое)Прогибы, выгибы иперемещения элементов иконструкций

Значения прогибов, выгибов и перемещений элементов иконструкций следует определять от действия нормативныхзначений временных нагрузок. Предельные значения прогибов,выгибов и перемещений fu элементов и конструкций не должныпревышать указанных в таблице Г.1.

Таблица Г.1Предельные значения прогибов, выгибов и перемещений

Предельное значение

Наименование элементов иконструкций вертикального

прогиба иливыгиба fu

горизонтальноговыгиба или

перемещения fu

1. Изгибаемые, сжато-изгибаемые исжатые элементы l/500 l/500


101

2. Элементы путей под движущиесятранспортные средства l/500 -

3. Конструкция в целом,рассматриваемая как консоль,защемленная в основании

- h/1000


l - пролет или длина элемента;

h - высота, равная расстоянию от низа опорной плиты до верха стальнойконструкции.

Примечание - Для консоли вместо значения l принимают значениеудвоенного вылета.

При соблюдении всех требований настоящего стандарта пообеспечению надежности конструкций допускается предельныезначения fu увеличивать по сравнению с приведенными в таблицеГ.1, но во всех случаях принимать не более 2fu.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д(Обязательное)Стали для конструкций

В зависимости от условий эксплуатации элементы конструкцийследует разделять на три группы:

1 - элементы и детали, работающие в особо тяжелых условияхи непосредственно воспринимающие динамические иливибрационные нагрузки (элементы пути для рельсовыхтранспортных средств или каруселей; соединительные фланцы;элементы, соединяющие секции пути между собой и со стойками ит.п.);

2 - элементы и детали, работающие в основном при статическихнагрузках (опоры, стойки и их соединительные детали; посадочные


102

площадки; лестницы; конструкции, поддерживающие механизмы иоборудование, и т.п.);

3 - вспомогательные и слабонагруженные элементы и детали(связи стоек и их соединительные детали, элементы наземногокаркаса, кроме указанных в группах 1 и 2, и т.п.).

Стали для элементов конструкций и дополнительные требованияк ним установлены в таблице Д.1.

Таблица Д.1Стали для конструкций

Прокат Категория илигруппа стали для

конструкций группыМаркастали Вид

проката

Обозначениенормативного

документа 1 2 3

Дополнительныетребования (см.примечания к

настоящейтаблице)

Листовой ГОСТ 14637 Кат. 5и 6 Кат. 4 Кат. 3 -

Фасонный,сортовой ГОСТ 535 Кат. 5 Кат. 4 Кат. 3 -

Ст3сп иСт3пс поГОСТ 380

Трубы ГОСТ 10705 Гр.В Гр.В Гр.В 2

10 и 20 поГОСТ 1050 Трубы ГОСТ 8731 Гр.В Гр.В Гр.В 2

09Г2С;09Г2; 12ГС;

17Г1С поГОСТ 19281

Листовой,фасонный,сортовой

ГОСТ 19281Кат.11 и12

Кат. 3 Кат.10 3


103









Примечания

1. Для сварных конструкций содержание углерода в готовом прокате недолжно превышать 0,22 %.

2. Для труб в конструкциях групп 1 и 2 ударная вязкость KCU-20 ≥ 30 Дж/см2.

3. Для фланцев в соединениях элементов, воспринимающих усилиярастяжения, листовой прокат должен удовлетворять следующим требованиям:

- относительное сужение в направлении толщины проката должносоответствовать группе качества не хуже Z15 по ГОСТ 28870;

- по сплошности при проведении ультразвукового контроля прокат долженсоответствовать классу 1 по ГОСТ 22727.

Указанные требования к материалу фланцев распространяются нафланцевые стыки, в которых расчетные напряжения превышают 50 % несущейспособности, определенной при расчете фланца на изгиб и сварногосоединения фланца с профилем согласно 10.5.4 настоящего стандарта.

4. По сплошности при проведении ультразвукового контроля прокат,предназначенный для конструкций группы 1, должен соответствовать классу 1по ГОСТ 22727.

5. Бесшовные горячедеформированные трубы, изготовленные из слитков,имеющих маркировку с литерой «Л», применять не следует.

6. Допускается использовать стали марок, не указанных в таблице Д.1,если подтверждено соответствие их механических и технологических свойствтребованиям, предъявляемым к сталям, приведенным в настоящей таблице.

7. По согласованию с заказчиком допускается использовать стали, ккоторым предъявляются дополнительные требования в части химическогосостава и механических свойств.

Материалы для сварки указаны в таблице Д.2.Таблица Д.2

Материалы для сварки


104




Электродные материалы для сварки

Марка сварочной проволоки по ГОСТ2246

Марка сталиТип электрода по

ГОСТ 9467для сварки в

углекислом газе поГОСТ 8050 и его

смеси с аргоном поГОСТ 10157

для сварки подфлюсом по ГОСТ

9087

Ст3сп, Ст3пс,20

Э42, Э42А, Э46,Э46А.Э50, Э50А Св-08Г2С Св-08А, Св-08ГА

09Г2С, 09Г2,12ГС, 17Г1С Э46, Э46А, Э50, Э50А Св-08Г2С Св-08ГА,

Св-10ГА

Примечание - При соответствующем технико-экономическомобосновании для сварки конструкций допускается использовать материалы,не указанные в таблице Д.2. При этом механические свойства металла шва,выполняемого с их применением, должны быть не ниже свойств,обеспечиваемых применением материалов по настоящей таблице.

ПРИЛОЖЕНИЕ Е(рекомендуемое)Несущая способностьстержневых анкеров

Схема стержневого анкера представлена на рисунке Е.1.

Расчетную несущую способность простых стержневых анкеровкруглого сечения с минимальным заглублением в грунт на 80 смдля жестких связных грунтов определяют по формуле:


105








Z = (6,5 + 0,08β)l'd, (Е.1)

где Z- расчетная несущая способность анкера, Н;

β - угол приложения нагрузки, град.; (0° ≤ β ≤ 45°);

l - заглубление, см; (l' ≥ 80 см);

d - диаметр поперечного сечения анкера, см; (d ≥ 0,025l' + 0,5).

Расчетная несущая способность анкера может быть определенаэкспериментально путем контрольного нагружения анкеров,установленных и нагруженных в условиях, соответствующихнатурным. Испытаниям должно быть подвергнуто не менее треханкеров. Расчетная несущая способность рассчитывается поминимальному результату испытаний с коэффициентомнадежности γ, равным 2.

Результирующая нагрузка Zres, действующая на анкер,определяется как сумма векторов с учетом коэффициентовбезопасности γ''fQ и γ'fG по 8.2.2 настоящего стандарта (рисунокЕ.2). При этом результирующая нагрузка должна быть не болеерасчетной несущей способности анкера Zres ≤ Z.

При использовании групп анкеров расстояние между смежнымианкерами должно быть не менее пятикратного значения ихдиаметра.

Необходимо учитывать, что динамические нагрузки могутпривести к снижению несущей способности анкерного крепления.


106

Zv и Zh - вертикальная и горизонтальная составляющиерасчетной несущей способности анкера; Z, l', β - см. формулу (Е.1)

Рисунок Е.1 - Схема стержневого анкера

ZG - благоприятно действующая постоянная нагрузка; ZQ -неблагоприятно действующая временная нагрузка; Zres -результирующая нагрузка, действующая на анкер;

γ''fQ и γ'fG - коэффициенты надежности по 8.2.2

Рисунок Е.2 - Схема нагрузок, действующих на стержневой анкер


107

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж(рекомендуемое)Предельные гибкостиэлементов конструкций

Наименование элементов конструкцийЗначение

предельнойгибкости λи

1. Сжатые элементы:

- стволы башен для обозрения и для прыжков, основныеопоры колес обозрения и каруселей 120

- стойки, пояса и решетки основных несущихконструкций колес обозрения, каруселей, катальных гор 160

- связевые и другие элементы 200

2. Растянутые элементы при нагрузках:

- статических 400

- динамических 300

Примечания

1. Для элементов, непосредственно воспринимающих динамическиенагрузки, значения предельных гибкостей для исключения резонанса следуетпри необходимости уменьшать с учетом параметров колебания.


108

2. Предельные значения гибкости сжатых элементов допускаетсяувеличивать по сравнению с приведенными в настоящей таблице, но не болеечем на 25 %. При этом при проверке устойчивости конструкций как единыхпространственных стержневых систем в соответствии с 8.1.2 коэффициентзапаса по общей устойчивости должен быть γgs ≥ 1,5.

ПРИЛОЖЕНИЕ И(обязательное)Таблицы и графики,используемые для расчета наусталость

И.1 Таблицы, используемые для расчета элементов наусталость

Таблица И.1Группы концентраторов в элементах конструкций при расчете на

усталость

Индексконцентратора

Характеристикаэлемента Схема элемента

Требованияк

выполнениюшвов по

таблице И.2

Группа 1

1 01

Основной металл спрокатанными или

обработаннымимеханическим путемкромками, а также с

кромками,обрезанными

- -


109

машинной газовойрезкой

Группа 2

2 11

Элементы сотверстиями под

заклепки и болты, атакже с заклепками

и болтами при ихнагружении не выше

20 % несущейспособности

-

Группа 3

3 21

Элементы сотверстиями вдвухсрезныхболтовых и

заклепочныхсоединениях

-

3 22

Элементы сотверстиями водносрезныхболтовых и

заклепочныхсоединениях

-

3 23

Элементы сотверстиями водносрезныхболтовых и

заклепочныхсоединениях приэксцентричном

-


110

приложениинагрузки

Группа 4

4 11

Элементы состыковым

поперечным швомособо высокогоуровня качества

4 12

Элементы различнойтолщины состыковым

поперечным швомособо высокого

уровня качества.Более толстыйэлемент имеет

односторонний илисимметричный скос

по толщине суклоном ≤ 1:4 или ≤1:3 соответственно

4 13

Вваренный узловойэлемент с

поперечнымистыковыми швамивысокого уровня

качества

4 14

Вертикальные листы,соединенные

стыковым швомособо высокогоуровня качества


111

4 21

Элементы,соединенныепродольным

стыковым швомнормального уровня

качества

4 22

Вертикальный лист,вваренный междудвумя поясными

профилямистыковыми швами

нормального уровнякачества

4 23

Элементы тавровогои крестообразного

сечений спродольным К-

образнымдвусторонним швом

Группа 5

5 11



5 12


поперечным швомнормального уровня

качества. Болеетолстый элемент

имеет односторонний


112

или симметричныйскос по толщине

5 13

Вваренный узловойэлемент с

поперечнымистыковыми швами


5 14

Вертикальные листы,соединенные


качества

5 21

Элементы,соединенныепродольным


качества

5 23

Элементы тавровогосечения с

продольным угловымшвом нормального

уровня качества

531

Сквозной элемент, ккоторому с помощью

двустороннего К-образного

поперечного шваособо высокогоуровня качества

приварен


113

поперечныйвертикальный

элемент

5 32


двустороннего К-образного

поперечного шваособо высокогоуровня качестваприварена шайба

5 33

Поясные ивертикальные листы

в элементекоробчатого сечения,

к которым спомощью

двустороннихугловых швов особо

высокого уровнякачества приварены

диафрагмы илиребра жесткости сосрезанными углами

5 54

Вертикальные иизогнутые поясныелисты в элементе

двутавровогосечения, к которым с

помощьюдвустороннего К-

образного шва особовысокого уровня

качества приваренастенка


114

Группа 6

6 11

Элементы изфасонного или

сортового проката состыковым


6 12



уровня качества.Более толстыйэлемент имеет

односторонний илисимметричный скос

по толщине суклоном ≤ 1:3 и ≤ 1:2

соответственно

6 13

К сквозномуэлементу с помощью

поперечныхстыковых швов особо

высокого уровнякачества с двух

сторон привареныпоясные листы с

угольниками; концышвов подвергнуты

механическойобработке


115

6 14

Элементы привареныстыковым


уровня качества;концы швовподвергнуты


6 31


двустороннегоуглового шва особо

высокого уровнякачества приварен


элемент

6 32


двустороннегоуглового

поперечного шваособо высокогоуровня качестваприварена шайба

6 33




двустороннихугловых швов особо

высокого уровнякачества по всему

периметру


116

привареныдиафрагмы или

ребра жесткости сосрезанными углами

6 41

Сквозной элемент, ккромке которого

продольнымстыковым швом

нормального уровнякачества приварена

фасонка соскошенными илизакругленными

торцами; концы швовподвергнуты


6 42

Сквозной элемент, ккоторому

продольным угловымшвом особо высокого

уровня качестваприварено

вертикальное реброжесткости (фасонка)со скошенными или

закругленнымиторцами; концевые

участки швов надлине ≥ 5t

представляют собойК-образные швыособо высокогоуровня качества


117

6 44

Сквозной элемент, ккоторому приваренанакладка. Концевойугловой шов особовысокого уровня

качества на длине ≥5t имеет

соотношение катетов1:3 с высотой

рабочего сечения а =0,5t; переходповерхности

концевого шва косновному металлу

подвергнутмеханической

обработке

6 45

К плоскому элементукольцевым угловым

швом особо высокогоуровня качества

приварены накладки

6 51

Между двумяэлементами

поперечными К-образными

двустороннимишвами особо

высокого уровнякачества вварен

сквозной элемент


118

6 52

Элемент,воспринимающий

изгиб и сдвиг,образует с другим

элементом тавровоесоединение с

использованием К-образного

двустороннего шваособо высокогоуровня качества

6 53

Тавровое соединениес двусторонним К-

образным швомособо высокого

уровня качества,воспринимающее

вертикальныеподвижные нагрузки

6 54



помощьюдвустороннего К-

образного шванормального уровнякачества приварена

стенка

Группа 7


119

7 11


поперечным швом,выполненным с

одной стороны наподкладке

7 12


поперечным швомнормального уровня

качества. Болеетолстый элемент

имеет одностороннийили симметричныйскос по толщине с

уклоном ≤ 1:2 и ≤ 1:1соответственно

7 13


поперечныхстыковых швов

нормального уровнякачества с двух

сторон привареныпоясные листы с

угольниками; концышвов подвергнуты



120

7 14

Трубчатые элементысоединены

кольцевым стыковымшвом, корень

которогосформирован на

выступе безподварочного шва

7 31


двустороннегоуглового шва

нормального уровнякачества приварен


элемент

7 33




двустороннихугловых швов

нормального уровнякачества по всему

периметруприварены

поперечныедиафрагмы или

ребра жесткости


121

7 41


продольным угловымшвом особого уровнякачества приварена

фасонка соскошенными

торцами; концы швовподвергнуты


7 42


продольным угловымшвом приварено

вертикальное реброжесткости (фасонка)

со скошеннымиторцами; концевые

участки швов надлине ≥ 5t

представляют собойугловые швы особо

высокого уровнякачества

7 43

В прорезь элементаК-образными

двустороннимишвами нормального

уровня качествавварено

вертикальноепродольное ребро

жесткости соскошенными илизакругленными

торцами; концевыеучастки швов на

длине ≥ 5t


122

представляют собойК-образные

двусторонние швыособо высокогоуровня качества

7 44

Сквозной элемент, ккоторому приваренанакладка. Концевой

угловойравнокатетный шов

особо высокогоуровня качества на

длине ≥ 5t0подвергнут

механическойобработке.

Отношение толщинынакладки к толщинеосновного элемента

t0 ≤ 1,5t

7 45

Соединениеэлементов с двумянакладками при

соотношениитолщины t0 ≤ t.Нахлесточные

соединениявыполнены угловымишвами нормального

уровня качества.Зона перехода

поверхности лобовыхшвов к основному

металлу подвергнутамеханической

обработке


123

7 46

Элемент тавровогосечения выполнен

продольнымисвязующими

прерывистымиугловыми швами


7 47

Узел фермы изфасонного проката, в

котором раскосыприварены к поясупо всему периметру

примыканияугловыми швамиособо высокогоуровня качества

7 48

Узел фермы из труб снепосредственным

примыканиемэлементов, в которомраскосы приварены к

поясу угловымишвами особо

высокого уровнякачества

7 51

Между двумяэлементами

поперечными К-образными

двустороннимишвами нормального

уровня качествавварен сквозной

элемент


124

7 52


изгиб и сдвиг,образует с другими

элементами тавровоесоединение с

использованием К-образного

двустороннего шванормального уровня

качества

7 53

Тавровое соединениес двусторонним К-

образным швомнормального уровня

качества,воспринимающее

вертикальныеподвижные нагрузки

7 54



помощьюдвустороннегоуглового шва


стенка

Группа 8

8 12

Элементы различнойтолщины,

эксцентричносоединенные


125

поперечнымстыковым швом

нормального уровнякачества. Более

толстый элемент неимеет скоса по

толщине

8 13


поперечныхстыковых швов

нормального уровнякачества с двух

сторон привареныпоясные листы

8 14

Фланцы приварены ктрубам угловыми

швами нормальногоуровня качества

8 33




одностороннихугловых швов

нормального уровнякачества привареныпо всему периметру

поперечныедиафрагмы


126

8 41


продольным швомприварена

прямоугольнаяпластина

8 42


продольнымиугловыми швами


вертикальнаяпрямоугольная

пластина

8 43

В прорезь элементадвусторонними

угловыми шваминормального уровня

качества вваренавертикальнаяпродольная

прямоугольнаяпластина

8 44

Сквозной элемент, ккоторому угловымишвами нормального

уровня качестваприварена накладка


127

8 45

Нахлесточноесоединение двух

пластин с угловымшвом нормальногоуровня качества,выполненным по

периметрувнутреннего

отверстия

8 46

Два фасонныхэлемента, между

продольнымикромками которых с

помощью угловыхили стыковых швовнормального уровня

качества вваренысоединительные

вставки

8 47

Узел фермы изфасонного проката, в

котором раскосыприварены к поясупо всему периметру

примыканияугловыми швами


8 48

Узел фермы из труб снепосредственным

примыканиемэлементов, в которомраскосы приварены к

поясу угловымишвами нормального

уровня качества


128

8 51

Между двумяэлементами с

помощьюпоперечных швоввварен сквозной

элемент; швынормального уровня

качествадвусторонниеугловые или

односторонние наподкладке и с

разделкой кромок

8 52


изгиб и сдвиг,образует с другим

элементом тавровоесоединение с

использованиемдвустороннегоуглового шва


8 53

Тавровое соединениес двустороннимугловым швом

нормального уровнякачества,

воспринимающеевертикальные

подвижные нагрузки

Обозначение: t - толщина основного элемент;

t0 - толщина накладки;

Нр, Нр100, HРT - см. таблицу И.2

Таблица И.2


129

Требования к выполнению сварных швов и контролю их качества

Требования к выполнению шва Контроль качества

Вид шва Уровенькачества Технологическая

характеристикаУсловное

обозначениеВид и объем

контроляУсловное

обозначение


130

Особовысокий

Выполнениеподварочного

шва спредварительной

зачисткойкорня.

Обработкаповерхности швав направлении

действия усилия.Заварка кратера

шва

Сплошнойнеразрушающий

контроль шваНр100

Сплошнойнеразрушающий

контроль всехшвов,

воспринимающихпеременные

растягивающиенапряжения σтах

≥ 0,8 R(ρ)

Нр100



зачисткойкорня. Заварка

кратера шва

Неразрушающийконтроль 10 %протяженности

всехнагруженных

швов,выполненных

каждым изсварщиков

Нр

Стыковой

Нормальный

Без выполненияподварочного

шва- -


131




зачисткойкорня. Зона

переходаповерхности шва

к основномуметаллу

выполнена безподрезов либоподвергнута


Неразрушающийконтрольметалла в

направлениитолщиныпроката в

соответствии сприложением Д

настоящегостандарта

НрТ

Шов с К-образной

разделкой сдвумя

симметричнымискосами кромок

Нормальный

Притуплениеразделки кромокне более 3 мм и

не более 0,2t(где t - толщина

элемента)


Зона переходаповерхности

швов косновномуметаллу

выполнена безподрезов либоподвергнута


Угловой

Нормальный - - -

Обозначение: R(ρ), - расчетный предел выносливости.


132

И.2. Графики, используемые для расчета деталей на усталость[2]

Значения коэффициента βk, учитывающего концентрациюнапряжений для вращающихся валов при расчете по формуле (32)настоящего стандарта, определяют по графикам, приведенным нарисунках И.1 - И.6, где представлены наиболее частовстречающиеся формы концентраторов. При наличии несколькихконцентраторов на одной детали расчет необходимо выполнять сиспользованием коэффициента βk с максимальным значением.

Ступенчатый вал


D, d - диаметры вала,

r - радиус галтели

Коэффициенты βk для ступенчатых валов определяют поформулам:

βk = 1 + γσfsσ - для нормальных напряжений,

βk = 1 + γτfsτ - для касательных напряжений, где γσ, fσs, γτи fsτ - условные коэффициенты (см. рисунки И.1 и И.2)

И.1

Коэффициенты γ в формуле (И.1) определяются из графика,приведенного на рисунке И.1.


133

Рисунок И.1 - График для определения значений коэффициентов γ вформуле (И.1)

Значения коэффициентов в формуле (И.1) определяют изграфика, приведенного на рисунке И.2.

Рисунок И.2 - График для определения значений коэффициентов вформуле (И.1)

Вал с бортиком


134


s - ширина бортика;

d - диаметр вала;

h - высота бортика;

r - радиус галтели.

Значения коэффициентов βk для валов с бортиками определяютиз графика, приведенного на рисунке И.3.

Рисунок И.3 - График для определения значений коэффициентов βk длявалов с бортиком

Вал со шпоночной канавкойФорма канавки N1


135

Обозначения: D - диаметр вала; R, r - радиус галтелиРисунок И.4 - График для определения значений коэффициентов для

валов со шпоночной канавкой, лист 1

Значения коэффициентов βk для валов со шпоночной канавкойопределяют из графика, приведенного на рисунке И.4.

Рисунок И.4, лист 2


136

Обозначения: D - диаметр вала, r - радиус галтели

Рисунок И.5 - График для определения значений коэффициентов βk дляшлицевых валов, лист 1

Значения коэффициентов βk для шлицевых валов определяют изграфика, приведенного на рисунке И.5.

Рисунок И.5, лист 2

Валы со сверлеными поперечными отверстиями


137

Обозначения: D - диаметр вала, d - диаметр отверстияРисунок И.6 - График для определения значений коэффициентов βk для

валов со сверлеными отверстиями, лист 1

Значения коэффициентов βk для валов со сверленымиотверстиями определяют из графика, приведенного на рисункеИ.6.

Рисунок И. 6, лист 2


138

Значения коэффициента ku для расчетов по формуле (32)определяют по графику, приведенному на рисунке И.7.

Обозначение: Rz - параметр шероховатости поверхностиРисунок И.7 - График для определения значений коэффициента ku.

Значения коэффициента kd для расчетов по формуле (32)определяют по графику, приведенному на рисунке И.8.

Рисунок И. 8 - График для определения значения коэффициента kd.

ПРИЛОЖЕНИЕ К(обязательное)Проектирование сварныхсоединений

К.1. Нормы расчета, приведенные в настоящем приложении,распространяются на сварные соединения, соответствующиетребованиям ГОСТ 23118, а также 6.2 и 10.2.7 настоящегостандарта.


139


К.2. Сварные стыковые соединения при центральномрастяжении или сжатии силой N рассчитывают по формуле:

-

,

(К.1)

где t - наименьшая толщина соединяемых элементов;

lw - расчетная длина шва;

Rwy - расчетное сопротивление сварного стыкового соединениярастяжению, сжатию или изгибу, устанавливаемое по СНиП II-23в зависимости от прочностных свойств стали и метода контролясоединения.

К.3. Сварные соединения с угловыми швами

К.3.1. Сварные соединения с угловыми швами при действии силыN, проходящей через центр тяжести соединения, рассчитывают поформуле:

-

,

(К.2)

где At = Kfβlw - площадь расчетного сечения шва;

Kf - катет углового шва;

β - коэффициент глубины проплавления шва, принимаемый поСНиП II-23 в зависимости от условий сварки;

lw - расчетная длина шва, принимаемая менее его полной длинына 10 мм;

Rwf - расчетное сопротивление углового шва срезу, принимаемоепо СНиП II-23 в зависимости от прочностных свойств металла шва.


140




К.3.2 Сварные соединения с угловыми швами при действиимомента М в плоскости, перпендикулярной плоскостирасположения швов, рассчитывают по формуле:

-

,

(К.3)

где Wf - момент сопротивления расчетного сечения шва;

Rwf - см. формулу (К.2).

К.3.3. Сварные соединения с угловыми швами при действиимомента М в плоскости расположения швов рассчитывают поформуле:

-

,

(К.4)

где lfx и lfy - моменты инерции расчетного сечения шваотносительно его главных осей х - х и у - у;

х и у - координаты точки шва, наиболее удаленной от центратяжести расчетного сечения шва;

Rwf - см. формулу (К.2)

К.3.4. Расчетная длина углового шва должна быть не менее 4Kf,но не менее 40 мм (где Kf - катет углового шва).

Значение катета углового шва принимают в соответствии срасчетом по формулам (К.2) - (К.4), но не менее значения,указанного в СНиП II-23 в зависимости от толщины свариваемыхэлементов и вида сварки.

К.3.5. Односторонние и прерывистые угловые швы допускаетсяприменять при дополнительном обосновании.


141


К.4. Нахлесточные элементы соединений толщиной до 4 мм сточечными швами, выполненными дуговой сваркой сквознымпроплавлением, рассчитывают по формулам:

-

- на срез,

(К.5)

-

, - на отрыв

(К.6)

где Ns и Nt - сила срезывающая и сила отрывающая сварныеточки соединения соответственно;

Rwun - нормативное сопротивление металла шва по временномусопротивлению, принимаемое по СНиП II-23;

-

- нормативное сопротивление основного металла повременному сопротивлению, принимаемое по СНиП II-23;

п - число сварных точек в соединении;

d - диаметр точечного шва в плоскости соединяемых элементов,принимаемый по ГОСТ 14776;

t - меньшая из толщин свариваемых элементов.

Размер нахлестки в соединении должен быть не менее 5t.

ПРИЛОЖЕНИЕ Л(обязательное)


142




Проектирование болтовых ифрикционных соединений

Л.1 Болтовые соединения, воспринимающие продольные силы N,рассчитывают по формулам:

-

- на срез,

(Л.1)

-

- на смятие,

(Л.2)

-

- на растяжение,

(Л.3)

где п - число болтов в соединении;

ns - число срезов одного болта;

Аb - площадь сечения стержня болта;

db - наружный диаметр стержня болта;

Σt - наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых водном направлении;

Аbп - площадь сечения болта «нетто»;

Rbs, Rbp, Rbt - расчетные сопротивления болтовых соединенийсрезу, смятию и растяжению соответственно, принимаемые поСНиП II-23;


143


γb - коэффициент условий работы по СНиП II-23.

Л.2. Болт, подвергающийся одновременному срезу ирастяжению, кроме расчета по формулам (Л.1 - Л.3), при п = 1должен быть дополнительно рассчитан по формуле:

-

,

(Л.4)

где Ns и Nt - срезывающее и растягивающее усилиясоответственно, приходящиеся на болт, остальные обозначения -см. формулы (Л.1) - (Л.3).

Л.3. При работе болтового соединения на сдвиг инепосредственном действии на соединение подвижной нагрузки, атакже при необходимости ограничения деформаций конструкций вцелом следует, как правило, применять болты класса точности Апо ГОСТ 1759.1.

Л.4. Минимальные расстояния между центрами болтов в любомнаправлении, а также от центра болта до края элемента вдоль ипоперек усилия, как правило, принимают соответственно равными2,5d, 2d и 1,5d (где d - диаметр отверстия для болта).

Допускается уменьшать эти расстояния до 2d, 1,5d и 1,35d,соответственно, при условии снижения на 25 % расчетныхсопротивлений срезу и смятию (Rbs и Rbp), указанных в формулах(Л.1) и (Л.2)

Л.5. Болтовые фрикционные соединения рассчитывают впредположении передачи действующих в соединении усилий черезтрение, возникающее по соприкасающимся плоскостямсоединяемых элементов от предварительного натяжения болтов.При этом распределение продольной силы между болтами следуетпринимать равномерным.

Усилия предварительного натяжения болтов в фрикционныхсоединениях принимают по таблице М.1 приложения М.

Л.6. Проверку прочности фрикционного болтового соединениявыполняют по формулам:


144



- (Л.5)

где Q - сдвигающее усилие от расчетных нагрузок, действующеена болтовое соединение;

-

- расчетное сдвигающее усилие, которое может бытьвоспринято каждой контактной поверхностью соединяемыхэлементов, стянутых одним болтом;

n - число болтов;

k - число поверхностей трения соединяемых элементов;

В0- расчетное усилие предварительного натяжения болта (см.М.1.1);

μ - коэффициент трения, принимаемый по СНиП II-23;

γb - коэффициент условий работы, принимаемый по СНиП II-23;

yh = 1,5 - коэффициент надежности.

Л.7. Разность номинальных диаметров отверстий и болтов вболтовых фрикционных соединениях должна составлять не более 1мм.

Л.8. Для болтов, подвергаемых воздействию вибрации,предварительное натяжение не может считаться мерой,достаточной для предупреждения самоотвинчивания, особенно наначальных стадиях эксплуатации аттракциона. Поэтому вэксплуатационной документации должно быть указано месторасположения болтов, натяжение которых следует регулярноконтролировать.

Применение упругих стопорных шайб (прижимных, стопорных сзубьями, фасонных, с лапкой и носиком и аналогичных) в качестве


145



меры предупреждения самоотвинчивания болтов классов 8.8 и 10.9не допускается.

ПРИЛОЖЕНИЕ М(обязательное)Проектирование фланцевыхсоединений

М.1. Предварительное натяжение и расчетные усилия болтов

М.1.1. Расчетные усилия предварительного натяжения В0 болтовфланцевых соединений определяют по формуле:

-

,

(М.1)

где

-

- нормативное сопротивление растяжению болта;

Аbп - площадь сечения болта «нетто».

Значения расчетных усилий предварительного натяженияболтов и соответствующие им значения моментов закручиванияприведены в таблице М.1.

Таблица М.1Расчетные усилия предварительного натяжения и моменты

закручивания для болтов фланцевых соединений


146

Расчетное усилиепредварительного натяжения В0,кН, для болтов класса по ГОСТ

1759.4

Момент закручивания Мt*, Н-м,для болтов класса по ГОСТ

1759.4Диаметрболта, мм

6.8 8.8 10.9 6.8 8.8 10.9

16 60 80 100 175 230 290

20 94 125 156 340 450 560

22 116 154 193 460 610 765

24 134 179 224 580 775 970

27 175 233 292 860 ИЗО 1420

30 213 285 356 1150 1540 1920

36 312 416 520 2020 2700 3370

* Значения Мt определены с использованием коэффициента закручивания К= 0,18 в соответствии с ГОСТ 22356.

М.1.2. Расчетное сопротивление внешнему растягивающемуусилию Вft единичного болтового соединения во фланцевом стыке,при условии, что это усилие носит преимущественно статическийхарактер, определяют по формуле:

Bft = 0,8B0, (М.2a)

где В0 - усилие предварительного натяжения болта по таблицеМ.1.


147






В случае воздействия внешних усилий, расчетные значениякоторых установлены с учетом ударных нагрузок и вибрации(коэффициенты φ1 > 1 и φ2 > 1, см. 5.9.1 и 5.9.2 настоящегостандарта), значение Вft следует принимать:

Bft = 0,7B0, (М.2б)

М.2. Расчет фланцевых соединений

М.2.1. Внешнее усилие в единичном болтовом соединениифланцевого стыка

-

, возникающее от совместного действия осевой растягивающейсилы и изгибающего момента, не должно превышать расчетногозначения, определяемого по формуле:

-

,

(М.3)

где п - число болтов во фланцевом стыке;

N и М - осевая сила и изгибающий момент, действующие нафланцевый стык, соответственно;

Db - диаметр окружности оси постановки болтов;

Вft - см. формулу (М.2а).

М.2.2. В фланцевых соединениях, подвергаемых растяжению илирастяжению с изгибом, внешнее усилие, действующее на одинболт

-

, предварительно затянутый с усилием по таблице М.1,составляет:


148

-

,

(М.4)

где

-

- см. формулу (М.3);

χ - коэффициент основной нагрузки, определяемый по формуле:

-

,

lbt - длина части болта, заключенная внутри фланцевого стыкамежду внутренними гранями головки болта и гайки;

db - номинальный диаметр болта.

М.2.3. При расчете на усталость фланцевых соединенийнапряжение в одном предварительно затянутом болте,определяемое по усилию

-

из формул (М.3) и (М.4), не должно превышать пределавыносливости:

-

,

(М.5)


149

где

-

- внешнее усилие, действующее на один болт;

Аbп - площадь сечения болта «нетто»;

RQ = 40 Н/мм2 - предел выносливости болта при отнулевом цикленапряжений (ρ = 0) на базе 2·106 циклов. Для количества цикловнапряжений свыше 2·106 значения R0 определяют по формулам(30а; 30б).

Усталость болтов в соединениях без предварительной затяжкипроверяют по формуле:

-

,

где

-

- см. формулу (М.3);

остальные обозначения - см. формулу (М.5).

М.2.4. Расчет на прочность при изгибе круглых фланцев всоединениях труб проводят по формуле:

-

,

(М.6)

где

-


150

- приведенная осевая нагрузка на фланец с учетомизгибающего момента [где N и М - см. формулу (М.3)];

l = (Db – D0)/2 - расстояние между осью болта и окружной осьюсечения трубы в соединении (где Db - диаметр окружности осипостановки болтов на фланце, D0 - средний диаметр трубы);

n - число болтов;

d - диаметр отверстия под болт;

tf - толщина фланца;

Ry - расчетное сопротивление проката.

Толщину фланца tf рассчитывают по формуле:

-

,

(М.7)

При этом толщину фланца tf следует принимать не менеетрехкратной толщины стенки трубы tt : tf ≥ 3tt/,.

М.2.5. Расчет фланцевых соединений на поперечную силу Qпроводят по формуле (Л.5) приложения Л. При отсутствии местнойпоперечной силы принимают ее условное значение Q = 0,1μN, гдеN - внешнее осевое усилие на фланцевое соединение.

М.2.6. Расчет сварного соединения фланца с трубой проводятв соответствии с общими указаниями 10.2 настоящего стандарта.Формула для расчета сварных соединений имеет вид:

-

,

(М.8)

где N и М - см. формулу (М.3);


151

Aw и Ww - площадь и момент сопротивления расчетного сеченияшвов соответственно;

Rwf - расчетное сопротивление углового шва срезу.

Расчет сварных соединений во фланцевых стыках, не имеющихфасонок, укрепляющих соединение фланца с трубой, проводят поформуле:

-

,

(М.9)

где aw - расчетная высота шва;

остальные обозначения - см. формулы (М.б), (М.7), (М.8).

М.3. Конструирование фланцевых соединений

М.3.1. Стальной прокат, используемый для фланцев, долженсоответствовать требованиям, изложенным в приложении Д.

М.3.2. Фланцевые соединения растянутых элементов замкнутогопрофиля следует выполнять, как правило, со сплошнымифланцами.

Наличие ребер жесткости в зоне прикрепления фланца к трубе,их размеры и количество выбирают исходя из напряженно-деформированного состояния соединения в целом.

Болты следует располагать как можно ближе к внешнемуконтуру присоединяемого к фланцу профиля.

М.3.3. Для восприятия поперечных (сдвигающих) усилий вофланцевых соединениях целесообразно применятьдополнительные конструктивные элементы, например штыри.

М.3.4. Меры предупреждения самоотвинчивания болтовфланцевых соединений должны удовлетворять требованиям пунктаЛ.8 приложения Л.


152

ПРИЛОЖЕНИЕ Н(обязательное)Проектирование пальцевыхсоединений

Н.1. Материалы для пальцев

Н.1.1. Для пальцев должна применяться углеродистаяконструкционная сталь по ГОСТ 1050 и легированнаяконструкционная сталь по ГОСТ 4543.

Пальцы из стали с содержанием углерода более 0,2 % следует,как правило, подвергать упрочняющей термической обработке(закалка плюс отпуск).

Н.1.2. Для пальцев в наиболее ответственных однопальцевыхсоединениях, рассчитываемых на усталость, отказ которых можетпривести к травме посетителя или разрушению аттракциона(сцепки тележек и стыки рельсов катальных гор, подвескипосадочных мест каруселей и др.), следует применятьхромомолибденовую сталь марок 30ХМА, 38ХМА по ГОСТ 4543.

Н.2. Расчетные характеристики

Н.2.1. Расчетные сопротивления пальцев из термическиупрочненной стали при изгибе Ru и при срезе Rs, следуетопределять по формулам:

-

- при изгибе

(Н.1)

-(Н.2)


153




- при срезе (для пальцев диаметром до 40мм включительно)

-

- при срезе (для пальцев диаметромсвыше 40 мм)

(Н.3)

где

-

- нормативное значение временного сопротивления;

γт - коэффициент однородности по материалу, равный 1,2.

Н.3. Расчет на статическую прочность

Н.3.1. Расчет пальца на изгиб проводят по схеме, приведеннойна рисунке Н.1. При этом максимальные напряжения изгибаопределяют по формуле:

-

,

(Н.1)

где N - осевое усилие, действующее на пальцевое соединение;

d - диаметр пальца;

t1 и t2 - толщины соединяемых пластин;

b - зазоры между пластинами;

Ru - расчетное сопротивление изгибу.


154

Обозначения: Мmax - изгибающий момент; q - распределеннаянагрузка; σизг - напряжения изгиба; остальные обозначения - см.формулы (Н.4), (Н.6) и (Н.7)

Рисунок Н.1 - Конструктивная и расчетная схема пальцевогосоединения

Н.3.2. Расчет элементов пальцевого соединения на смятиепроводят по формулам:

-

и

-

(Н.5)

где Rp - расчетное сопротивление проката смятию торцевойповерхности; остальные обозначения - см. формулу (Н.4).


155

На смятие следует рассчитывать соединяемые пластины.Проверку на смятие пальцев по формулам (Н.5) проводят в томслучае, если временное сопротивление материала пальца нижезначения аналогичной характеристики пластины.

Н.3.3. При рабочей длине пальца свыше 3d расчеты,выполняемые в соответствии Н3.1 и Н3.2 дают результаты,превышающие значения действительных напряжений. При болееточных компьютерных расчетах необходимо использоватьосновные предпосылки и расчетные схемы, отражающиедействительную конструкцию пальцевого соединения и условияего работы, в том числе необходимо учитывать возможностьувеличения зазоров в отверстии под воздействием переменныхнапряжений.

Н.3.4. Размеры пластин в пальцевых соединениях а, с и t1,указанные на рисунке Н.1, рассчитывают по формулам:

- (Н.6)

где а - расстояние вдоль усилия от края пластины до центраотверстия,

Ry - расчетное сопротивление по пределу текучести,

N, t1, d - см. формулу (Н.4);

- (Н.7)

где с - расстояние поперек усилия от края пластины до центраотверстия,

t1, d - см. формулу (Н.4),


156

Ry - см. формулу (Н.6);

-

, или

(Н.8)

- (Н.9)

где t1 - толщина пластины;

N, d - см. формулу (Н.4);

Ry - см. формулу (Н.6)

Н.3.5. В случае если конструктивно соотношения размеров,указанные в Н3.4, выполнить невозможно, необходимо провестирасчет пластин на растяжение по формулам:

- по сечению е - е (см. рисунок Н.1)

- (Н.10)

- по сечению k - k (см. рисунок Н.1)

-(Н.10)


157

Н.3.6. Расчет сварных соединений следует выполнять всоответствии с 10.2 настоящего стандарта.

Н.4. Расчет на усталость

Н.4.1. Расчет пальцев на усталость следует проводить поформулам (28) и (32) настоящего стандарта, причем значениекоэффициента βk принимают равным 1, если палец не имеетгеометрических концентраторов.

Н.4.2. Расчет на усталость промежуточных элементов сотверстиями и сварных соединений, прикрепляющих эти элементык основным элементам конструкции, проводят в соответствии стребованиями раздела 9 настоящего стандарта.

Н.5. Требования к конструированию

Н.5.1. В однопальцевых соединениях необходимо предусмотретьрезервирование пальца, если его отказ может вызвать разрушениеконструкции аттракциона.

Для резервирования пальца допускается применятьдополнительный коэффициент надежности γ'af ≥ 1,5 при расчетепальца на прочность либо разрабатывать специальную процедурусистематического контроля пальца, которая должна бытьпредусмотрена в чертежах и эксплуатационной документации.

Н.5.2. Конструкция многопальцевого соединения должнаобеспечивать сохранение его расчетной несущей способности вслучае отказа одного из пальцев.

Н.5.3. Зазор по диаметру между стенкой отверстия и пальцемдолжен быть не более 0,025 диаметра пальца и не более 1 мм,если к обеспечению надежности и работоспособности соединенияи конструкции в целом не предъявляют иные требования.


158

ПРИЛОЖЕНИЕ П(справочное)Библиография

1. Рекомендации по уточненному динамическому расчетузданий и сооружений на действие пульсационной составляющейветровой нагрузки, утвержденные Научно-техническим СоветомЦентрального научно-исследовательского института строительныхконструкций им. В.А. Кучеренко 15 декабря 1999 г.

2. Berechnungsgrundsatze fur Triebwerke in Hebezeugen. (Основырасчета механизмов подъемных устройств) DIN. Beuth, 1982

Ключевые слова: аттракционы механизированные,конструкции стальные, принципы расчета


159

Date post:	05-Oct-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

Complexdoc · ГОСТ 52170-2003 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ...

Documents