Расчет стального троса на разрыв

Обновлено: 23.01.2025

УТВЕРЖДАЮ:
Директор института
В.В. Ларионов
«__» ________1991 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ
по выбору типов и расчету прочности стальных
канатов, применяемых в строительных металлических
конструкциях

В рекомендациях содержатся вспомогательные данные для проектирования к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".

Рекомендации направлены на повышение надежности и долговечности, снижение металлоемкости конструкции, повышение качества проектирования и производительности труда проектировщиков.

В рекомендациях содержится информация по основным параметрам стальных канатов для строительных конструкций, даны указания по рациональному выбору типов канатов и их параметров, приведены таблицы характеристик рекомендуемых типов канатов, указания по расчету канатов на прочность и деформативность.

Рекомендации предназначены преимущественно для инженерно-технических работников проектных организаций и могут быть использованы при подготовке специалистов в высших и средних технических учебных заведениях строительного профиля.

Все замечания и предложения просим направлять по адресу: 117393, г . Москва, ул. архитектора Власова, д. 49, отдел ОПРИС-1.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения

2. Характеристики и основные параметры стальных канатов

3. Выбор типов канатов и их параметров

4. Рекомендуемый сортамент стальных канатов для использования в металлических строительных конструкциях

5. Рекомендации по расчету канатов на прочность.

ПРЕДИСЛОВИЕ

"Рекомендации по расчету прочности стальных канатов, применяемых в строительных металлических конструкциях" впервые были разработаны и выпущены в ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова в 1982 г . применительно к СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".

Основные положения рекомендаций были включены в " Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП II-23-81*)", М., ЦНИИСК им. Кучеренко, 1989 г .

С момента разработки указанных выше рекомендаций многократно вносились изменения в СНиП II-23-81*. Вышли новые СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы", в которых содержатся полезные сведения по канатам для мостов и методики их расчета. Накоплен опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений с элементами из стальных канатов.

В связи с этим стала очевидной необходимость разработки и издания новой, уточненной редакции рекомендаций, которая существенно дополнена сведениями о типах и характеристиках стальных канатов применительно к использованию в строительных металлических конструкциях.

В дальнейшем предполагается периодические издания поправок к рекомендациям (или новых редакций) в связи с изменениями нормативных документов.

Текст, таблицы 1, 9, 10, 11, 12 составлены М.М. Кравцовым, таблица 2 - Б.В. Остроумовым и В.И. Кинахом, остальные таблицы - Е.Е. Артюховой. Оформление материала и подготовка к изданию выполнена Е.Е. Артюховой.

1. Общие положения

1.1. Канаты используют в элементах конструкций, воспринимающих исключительно растягивающие усилия. При этом не требуется развитие сечений по условиям устойчивости и создается возможность эффективного применения сталей высокой прочности с полным использованием несущей способности материала, снижением расхода металла и уменьшением собственного веса конструкции. Вместе с тем, из-за малого диаметра элементов, образующих канат, особое внимание должно быть обращено на защиту от коррозии.

2. Характеристики и основные параметры стальных канатов

2.1. Канатная проволока

2.1.1. Канаты формируют из высокопрочной стальной проволоки с размером сечения до 5- 7 мм , получаемой из заготовок диаметром до 10- 12 мм путем прокатки и многократного волочения через фильеры (отверстия в пластинках из твердого сплава) с применением термической обработки, В процессе изготовления проволоки предел прочности повышается в 2-4 раза, однако пластические свойства существенно снижаются.

2.1.2. По форме поперечного сечения различают канатную проволоку круглого и фасонного (зетобразного, иксобразного или трапециевидного) сечения.

2.1.3. По виду поверхности различают проволоку: светлую (без покрытия), оцинкованную трех групп в зависимости от поверхностной плотности цинка: с толстым слоем цинка для особо жестких в коррозионном отношении условий работы (ОЖ), со слоем цинка средней толщины для жестких условий работы (Ж), со слоем цинка небольшой толщины для средних условий работы (С).

По специальным техническим условиям готовят проволоку с покрытием слоем алюминия или полимерных материалов.

2.1.4. Временное сопротивление разрыву проволоки характеризуется маркировочной группой от 1078 до 2352 MПa (110-240 кгс/ мм 2 ).

2.1.5. Механические свойства проволоки, преимущественно, по однородности и пластическим свойством характеризуются марками ВК (высокого качества), В и I, которые отличаются заданным разбегом временного сопротивления проволок (меньшим - для групп ВК и большим - для групп В и I) числом перегибов и скручиваний проволоки до разрушения - наибольшими для группы ВК и меньшими - для групп В и I.

2.2. Классификация канатов

2.2.1. По конструкции различают канаты (пучки) из параллельных проволок и витые канаты. Промышленностью в СССР изготовляются только витые канаты; канаты из параллельных проволок готовят только при строительстве отдельных крупных объектов (преимущественно, мостов) непосредственно на монтаже или на припостроечном полигоне.

2.2.2. По виду поперечного сечения различают круглые и плоские витые канаты.

2.2.3. По типу свивки круглые витые канаты подразделяются на следующие типы: канаты одинарной свивки (спиральные) с расположением проволок в концентрических кольцевых слоях, двойной и тройной свивки (многопрядные). Канаты двойной свивки образованы из спиральных канатов (прядей): одна прядь (сердечник) располагается в центре, а остальные - в концентрических слоях по спиральным линиям. Канаты тройной свивки состоят из свитых канатов двойной свивки (стренг).

2.2.4. По точности изготовления различают канаты нормальной (без обозначения) и повышенной (Т) точности.

2.2.5. Спиральные канаты могут быть образованы только из круглых проволок; закрытые спиральные канаты отличаются использованием в одном или нескольких внешних слоев фасонных проволок зетобразного, трапециевидного или иксобразного сечения.

2.2.6. По виду сердечника различают витые канаты с металлическим (МС) и органическим (ос) сердечником, а также с сердечником из искусственных материалов (ис) и из металлической про волоки малой прочности (мсм).

2.2.7. По типу свивки канатов одинарной свивки (в т.ч. прядей) различают канаты с точечным касанием проволоки между слоями (ТК) и о линейным касанием (ЛК), а также различные: модификации с одинаковым (ЛК-О) и разным (ЛК-Р) диаметром проволок по слоям, о проволоками заполнения (ЛК-3), с сочетанием слоев проволок одинаковых и разных диаметров (ЛК-ПО), с комбинированным точечно-линейным касанием (ТЛК).

2.2.8. По направлению свивки различают канаты правой (без обозначения) и левой (Л) свивки.

По сочетанию направлений свивки многопрядных канатов и их элементов различают: канаты крестовой свивки (без обозначения), в которых направления свивки каната и составляющих его прядей и стренг противоположны; канаты односторонней свивки (О), в которых одинаковы направления свивки каната и наружных слоев прядей; канаты комбинированной свивки (К) с чередующимися направлениями свивки прядей.

2.2.9. По способу свивки различают: канаты нераскручивающиеся (Н), в которых пряди (для многопрядных канатов) или проволоки (для спиральных канатов) сохраняют свое положение после снятия перевязок или заварки с конца каната; канаты раскручивающиеся (Р), не обладающие указанными выше качествами.

2.2.10. По степени крутимости различают канаты крутящиеся (без обозначения) с одинаковым направлением всех прядей и стренг и малокрутящиеся (МК) - многослойные канаты с противоположным направлением свивки в слоях.

2.2.11. По временному сопротивлению разрыву (маркировочной группе), механическим свойствам (групп ВК, В и I) и виду покрытия проволок канаты различают по соответствующим характеристикам канатной проволоки, из которой образован канат (см. выше.).

2.2.12. По назначению различают канаты грузолюдские (ГЛ) только марки В, а также грузовые.

2.2.13. Конструкция, основные характеристики и диаметры канатов приведены в соответствующих стандартах на сортамент канатов; имеются стандарты - технические условия на канаты и на канатную проволоку.

Условное обозначение каната должно отвечать требованиям соответствующего сортаментного стандарта и включать: диаметр каната, назначение, марку, вид покрытия, направление свивки, сочетание направлений свивки, способ свивки, степень крутимости, маркировочную группу, номер стандарта на сортамент.

2.2.14. Стандартами - техническими условиями предусмотрена возможность предъявления потребителем некоторых дополнительных требований.

В процессе изготовления проволоки, пряди и канаты покрываются смазкой, в определенной степени, способствующей антикоррозионной защите. Могут быть предъявлены требования по типу смазки, по поставке канатов со смазанной или с несмазанной наружной поверхностью.

Может быть регламентирован шаг свивки проволок в прядях и прядей в канате; шаг свивки численно характеризуется кратностью - отношением длины шага свивки проволоки (пряди) к диаметру пряди (каната).

Потребителем устанавливается и длина каната.

3. Выбор типов канатов и их параметров

3.1 При выборе типов и параметров канатов в первую очередь необходимо учитывать требования эксплуатации сооружения; должны быть учтены также условия возведения и экономические требования.

3.2. По условиям защиты от коррозии, в металлических конструкциях постоянных сооружений не следует применять канаты с проволокой диаметром менее 2,4 мм (в мостах - 2,6 мм ), для менее ответственных сооружений, как исключение, не менее 2 мм ; это ограничение не относится к проволокам заполнения и сердечника. Во всех случаях следует использовать канаты из проволоки максимально возможного диаметра.

3.3. В конструкциях следует применять только канаты с проволокой, имеющей металлическое (цинковое или алюминиевое) покрытие; применение светлой (неоцинкованной) проволоки для металлических конструкций постоянных сооружений не допускается.

Выбор типа металлического покрытия по толщине (ОЖ, Ж или С) производится в зависимости от степени агрессивного воздействия по СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии", обязательное приложение II. При высокой степени агрессивности предусматривают дополнительную защиту канатов лакокрасочными покрытиями или полимерными пленками, которые, как правило, наносят на монтаже.

3.4. В целях экономии металла следует использовать канаты максимальных по прочности маркировочных групп сортаментного стандарта, но не более 1764 МПа (180 кгс/мм 2 ), поскольку оцинкованная проволока высокой прочности при агрессивных воздействиях среды может проявлять склонность к хрупкому коррозионному разрушению под напряжением ("водородная хрупкость").

3.5. Канаты из параллельных проволок отличаются высокой прочностью, продольной жесткостью (модуль упругости каната близок к модулю упругости проволоки). Ползучесть при эксплуатации практически отсутствует, поэтому нет необходимости в предварительной вытяжке. К недостаткам этих канатов можно отнести повышенную изгибную жесткость, осложняющую перевозку, монтаж и устройство перегибов в опорных узлах.

Из-за отсутствия в стране налаженного промышленного производства канаты из параллельных проволок могут быть рекомендованы лишь для особо ответственных сооружений с большим объемом потребления (свыше 500-1000 т), с получением по импорту или с изготовлением на месте монтажа.

3.6. В остальных случаях в строительных конструкциях применяют круглые витые канаты грузовые (Г) одинарной (спиральные) и двойной свивки нормальной точности. Канаты тройной свивки из-за повышенной деформативности мало пригодны для использования в качестве несущих элементов.

Из-за неравномерного распределения усилий между проволоками и их взаимного проскальзывания, разрывное усилие витого каната в целом (определенное при испытаниях образцов каната на разрывной машине) ниже суммарного разрывного усилия проволок, составляющих канат; по той же причине модуль упругости каната значительно ниже модуля упругости материала проволок.

Величина этого снижения для спиральных канатов невелика (порядка 5 % - по прочности и 15 % - по жесткости). Поэтому спиральные канаты лучше отвечают условиям эксплуатации в строительных конструкциях. Необходимо учитывать, что диаметр спиральных оцинкованных канатов из круглых проволок, выпускаемых в стране, не превышает 18,5 мм .

3.7. Закрытые спиральные канаты обладают повышенной коррозионной стойкостью благодаря наличию фасонных проволок во внешних слоях и могут быть рекомендованы для широкого применения в строительных конструкциях, особенно при необходимости формирования элементов с большими расчетными усилиями (50 т и более) и при отсутствии промежуточных перегибов по длине каната. Необходимо учитывать, однако, повышенную по сравнению с многопрядными канатами сложность выполнения работ по устройству концевых закреплений и по монтажу. Вопросы поставки закрытых канатов из оцинкованной проволоки должны быть согласованы с изготовителем.

3.8. Канаты двойной свивки для элементов постоянных сооружений следует применять только из круглых прядей с металлическим сердечником, поскольку наличие органического сердечника ведет к снижению продольной жесткости и коррозионной стойкости каната. Снижение разрывного усилия каната в целом по сравнению с суммарным разрывным усилием всех проволок достигает 15-20 %, а уменьшение модуля упругости каната по сравнению с модулем упругости проволок - 25-35 %.

3.9. Предпочтительно использование канатов с линейным касанием проволок (Ж) и их модификаций, в которых уменьшены контактные напряжения между проволоками и деформации ползучести по сравнению с канатами, имеющими точечное (ТК) касание проволок.

3.10. Нераскручивающиеся канаты (Н) удобнее при изготовлении канатных элементов и монтаже, чем раскручивающиеся. Некоторые специалисты отмечают снижение агрегатной прочности нераскручивающихся канатов по сравнению с раскручивающимися, однако это снижение не имеет практического значения, тем более что имеются данные о повышенной выносливости нераскручивающихся канатов.

В случае применения раскручивающихся канатов необходимо предусматривать удлиненные обвязки мягкой проволокой по концам канатов у анкеров.

3.11. Как правило, не имеют значения для канатов в строительных конструкциях направления свивки и их сочетания. В тех случаях, когда анкерные закрепления не могут воспринимать крутящие моменты, следует использовать канаты крестовой или комбинированной (К) свивки, малокрутящиеся (Ж).

Элементы конструкций в виде пучков или групп канатов следует формировать из равного числа канатов правой и левой свивки.

3.12. Для элементов конструкций, воспринимающих вибрационные и динамические воздействия, а также для статически нагруженных элементов особо ответственных сооружений следует применять канаты марок ВК и В по механическим свойствам; в остальных случаях могут быть использованы канаты марки I.

3.13. Для повышения продольной жесткости и уменьшения де формаций ползучести следует предусматривать канаты с максимальными величинами кратности свивки, что должно быть согласовано с изготовителем. Некоторые технические условия на канаты, специально предназначенные для строительных конструкций, содержат прямые указания об изготовлении канатов с увеличенной кратностью свивки.

3.14. При эксплуатации сооружений в районах с низкими расчетными температурами (ниже минус 40°), либо в районах с высокими летними расчетными температурами следует предусматривать по согласованию с поставщиком применение, соответственно, морозостойких и тугоплавких канатных смазок.

3.15. Требования к канатам для оттяжек антенных сооружений и элементов антенных полотен регламентированы п. 16.3 СНиП II-23-81* "Стальные конструкции". При назначении групп покрытий необходимо учитывать новые обозначения групп покрытия - ОЖ вместо ЖС, Ж вместо СС. Требования к канатам для стальных конструкций мостов регламентированы п. 4.4 СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы".

При использовании в конструкциях небольших количеств канатов (до 15-20 т) необходимо учитывать возможность варьирования типов канатов по требованиям заказчика и изготовителя. Требования к канатам для особо ответственных сооружений при большом объеме применения должны быть предварительно согласованы с изготовителем.

3.17. В некоторых случаях целесообразна разработка специальных технических условий для канатов конкретных объектов с учетом специфических условий эксплуатации и строительства; такие технические условия были составлены, например, для канатов Останкинской телебашни, мостов через р. Амударью у Сазакино и Келифа, Шексну в Череповце, Южного моста через Днепр в Киеве и др.

При этом могут быть предъявлены требования к канатам, выходящие за рамки указаний соответствующих стандартов.

3.18. При составлении заказа на канаты следует учитывать возможность раскроя на элементы требуемой длины с запасом по 1- 3 м на каждый конец элемента и 5- 10 м на полную длину отрезка каната на каждом транспортном барабане. Необходимо учитывать ограничения длины каната на транспортном барабане, приведенные в соответствующих стандартах, а также приплаты за мерность, предусмотренные в прейскурантах.

3.19. Ори изготовлении канатных элементов из витых канатов обязательно выполнение предварительной вытяжки в соответствии с п.п. 4.43 и 4.44, а также испытаний готовых канатных элементов в соответствии с п.4.122 СНиП 3.03.01-87 "Несущие и ограждающие конструкции".

4. Рекомендуемый сортамент стальных канатов для использования в металлических строительных конструкциях

В таблице 1 приведен перечень государственных стандартов и технических условий на стальные канаты и канатную проволоку, рекомендуемых для использования в металлических строительных конструкциях в соответствии с положениями раздела 3.

В таблице 2 дан сокращенный сортамент стальных канатов для мачтовых сооружений объектов связи.

В таблицах 3 ÷8 приведен сортамент свальных канатов, рекомендуемых для использования в строительных металлических конструкциях, таблицы 3 ÷ 5 - канаты двойной свивки, таблицы 6 ÷8 - закрытые несущие канаты.

Таблица 1

Стандарты и технические условия на стальные канаты, рекомендуемые для применения в металлических строительных конструкциях

Расчет стальных канатов. Формула. Нормы отбраковки канатов.

Стальные канаты согласно Госгортехнадзору, рассчитываются по формуле:

S = P/K,

S – самое большое усилие на канат, кг;

P – разрывное усилие каната, кг;

K – табличный коэффициент запаса прочности, выбирается из таблицы 1. (для грузовых и тяговых канатов, а также оттяжек (расчалок).

Когда проверяют канаты на прочность, их разрывное усилие берется из сертификата, а в случае его отсутствия определяется практически, путем лабораторного испытания. В этом случае расчет каната ведется по суммарному усилию разрыва отдельных проволок, умноженному на 0,83.

Размеры барабанов для каната.

Самый меньший диаметр барабана или блока, который допускается огибать стальным канатом рассчитывается по формуле:

D ≥ d(с – 1),

D – наименьший диаметр канавки огибаемого барабана или блока, мм;

d – диаметр каната, мм;

e – коэффициент, который зависит от типа грузоподъемной машины и режима её работы. (выбирается по таблице 2. см. ниже)

Диаметр уравнительного блока нужно принимать на 40% меньше диаметра барабанов и блоков.

Более детально про виды, типы свивок, вес стальных канатов Вы можете узнать в статье: Характеристики стальных канатов. Канат двойной свивки типа ТК, ЛК-Р.

Таблица 1.

Наименьшие допустимые значения коэффициентов запаса прочности К.

Уход за стальными канатами. Смазка канатов.

Нельзя допускать резких переломов, «жучков», сплющивания каната из-за падения предметов или защемления его. Необходимо постоянно смазывать канаты специальной мазью не содержащей влаги, это мази с таким составом по весу:

— масляный гудрон — 68%;
— битум марки 3 — 10%;
— канифоль – 10%;
— технический вазелин – 7%;
— графит – 3%;
— озокерит – 2%.

Также возможно смазывать стальные канаты вязким минеральным маслом по типу вискозина.

Периодичность смазки стальных канатов.

Период смазки зависит от того находится он в работе или просто хранится на складе:

— при работе – через каждые 1,5 месяца;
— при хранении на складе – через 6 месяцев.

Расход смазки.

Расход смазки зависит от того новый канат или б/у. Если канат новый, то расход составляет 0,3 кг на 100 п.м. каната, а если б/у – 0,45 кг на 100 п.м. каната.

Идеально было бы не допускать канаты трению о кирпичные здания и металлоконструкции, соприкосновения их с электросварочными проводами.

Хранить желательно в сухих, закрытых помещения, хорошо смазанными (с периодичностью смазки описанной выше), в бухтах и на деревянном настиле.

Таблица 2.

Наименьшие допустимые коэффициенты запаса прочности e.

Выбраковка стальных канатов.

В таблице 3 приведены данные согласно которым происходит отбраковка грузовых канатов по количеству обрывов проволок. При подсчете обрыв толстой проволоки принимается за 1.7, а тонкой — за 1.0. В табл. 3 приведены значения для трех типов каната 6 × 19 = 114, 6 × 37 = 222, 6 × 61 = 366. Если необходимо подсчитать отбраковку каната, которого нет в табл. 3, то данные этой таблицы нужно умножить на отношение числа проволок в наружных слоях прядей искомого каната и ближайшее значение по табл. 3. Это число берется самое близкое по количеству проволок и прядей в сечении.

К дальнейшей работе канат не допускается, если обнаружилась оборванная пряжа.

Таблица 3.

Нормы отбраковки грузовых канатов.

Таблица 4.

Коэффициент уменьшения допускаемого числа обрывов проволок при наличии поверхностного износа и коррозии проволок каната.

Разрывная и допустимая нагрузка стального троса

Минимальная прочность на разрыв относится к наименьшей нагрузке, которая разорвет трос. Суммарная прочность - совокупная устойчивость на разрыв всех проводов в одном канате. Поэтому производитель проверяет их по отдельности.

Как рассчитываются рабочие показатели прочности

Прочность тросов, канатов по производственному назначению регламентируется соответствующими ГОСТами:

Прочность троса из стали определяется двумя критериями:

разрывная прочность тросов – расчетная величина, определяющая, при каких минимальных нагрузках стальной трос начинает разрушаться;
рабочая прочность или допустимое усилие – показатель эксплуатационных возможностей, оптимальных нагрузок на трос при которых он может эксплуатироваться определенный срок без обрывов и разрушений. Этот показатель определяет, какие рабочие нагрузки допустимы для стального каната.

Разрывная и рабочая прочность зависит от технологии производства, конструкции, степени жесткости. Чем выше жесткость троса, тем выше показатели прочности на разрыв.

Область применения

Использование стального каната можно встретить в разных областях. Это может быть, как трос для монтажа палатки и вантовых кровельных конструкций до подвесных мостов и телерадиобашен.

Различные области применения тросов предъявляют разные требования к прочности, устойчивости к истиранию и коррозии. Чтобы соответствовать этим требованиям, трос изготавливается из таких материалов как:

Нержавеющая сталь. Используется там, где коррозия является основным фактором.
Оцинкованная углеродная сталь. Применяется там, где прочность стоит на первом месте, а коррозионная стойкость менее важна.

Проволока (один элемент) может иметь сечение до 3 мм. Этого достаточно, чтобы выдерживать нагрузку до 200кгс/мм2. Стальные тросы и канаты различаются в плане свивки, которая бывает одинарная, двойная или тройная. Расположение проволоки в разных слоях, имеет одно из следующих касаний:

точечное (используются, как правило, при несущественных прерывистых нагрузках);
линейное (применяется во многих сферах);
точечно-линейное (используется для дополнительной прочности).

Расчет параметра прочности

Под параметром прочности подразумевается наименьшее напряжение на канат или трос, при котором происходит его разрыв. Такого рода характеристики можно узнать в ГОСТе либо используя формулу:

R – прочность на разрыв, кгс;

K – коэффициент ресурса прочности;

d – диаметр.

Коэффициент запаса прочности К при расчете нагрузок не изменяется, выбор коэффициента зависит от номенклатуры изделия.

Назначение канатов

Привод грузоподьемной
машины и режим ее работы

Коэффициент
запаса прочности K

Грузовые стреловые

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый непрерывного действия

Стреловые, являющиеся растяжками

Оттяжки мачт и опор:

постоянно действующих кранов

временно действующих кранов
(со сроком работы до 1 года)

Несущие канаты кабельных кранов:

Тяговые канаты кабельных кранов

Канаты полиспастов
для заякоривания несущих канатов (кабельных кранов)

Минимальные допустимые значения коэффициента К, принимаемого при расчетах запаса прочности.

Тип грузоподьемной машины

Значение

коэффициента e

Грузоподьемные машины всех

типов, за исключением стреловых кранов, талей и лебедок.

тяжелый, весьма тяжелый
и весьма тяжелый

Краны стреловые

Электрические тали (тельферы)

Лебедки с ручным приводом для подьема грузов или людей

В таблице указаны наименьшие допустимые показатели запаса прочности стальных канатов для подъемной техники в зависимости от назначения. Запас прочности зависит от запаса прочности, толщины каната.Расчет рабочей прочности стальных канатов

Подбирая номенклатуру стальных канатов для конкретных рабочих условий необходимо рассчитать допустимую прочность стального каната на разрыв. Прочность на разрыв – показатель, который определяет допустимые пределы натяжения троса при определенной нагрузке. Или иначе – допустимые эксплуатационные нагрузки, при которых трос не оборвется.

Рабочая прочность (допустимое усилие) измеряется по формуле:

R – разрывная прочность, кгс;
K – запас крепости, постоянный коэффициент рассчитываемый в килоньютонах, 1 кН = 102 кг.

Предельные нагрузки стальных тросов для такелажных работ будут отличаться в зависимости от диаметра (толщины). Например, для троса диаметром 3 мм запас крепости 1,06 кН, а для каната диаметром 8 мм – 7,52 кН или в номенклатуре на изделие указывается маркировка толщины троса 10 мм и разрывного усилия 5880 кг.

Диаметр троса	Рабочая нагрузка, кН	Разрушающая нагрузка, кН
2мм	0,47	2,35
3мм	1,06	5,29
4мм	1,88	9,41
5мм	2,94	14,7
6мм	4,24	21,2
8мм	7,52	37,6
10мм	11,76	58,8

При подборе троса для такелажных работ важно кроме рабочей и разрывной прочности, учитывать заводские требования по эксплуатации к подъемным машинам, механизмам, оборудованию. Применять номенклатуру тросов, какую рекомендует производитель конкретного подъемного оборудования.

Статьи по ремонту

Разрывное усилие каната: характеристики прочности тросов

Стальные тросы являются широко распространенным видом приспособлений, используемых в строительстве, транспорте и других областях, где существует необходимость поднятия грузов. Производители выпускают большое количество канатов, различающихся типом, конструкцией, используемыми материалами и условиями эксплуатации, что следует учитывать при выборе грузонесущего инвентаря.

Базовые характеристики

Все грузонесущие приспособления производятся в соответствии с государственными требованиями или европейскими нормами. Большая часть информации об изделии зашифрована в его маркировке, а также содержится в паспорте.

Основополагающим критерием выбора троса является его прочность, определяющая максимальный вес, который изделие выдерживает при подъеме. Это свойство зависит от сочетания многих факторов, включающих:

материал изготовления,
сечение проволоки,
наличие или отсутствие покрытия на проволочной поверхности,
тип свивки,
диаметр изделия,
диаметр отдельных проволок.

Основным свойством, по которому определяется прочность строп, является разрывное усилие каната.

Расчет параметров прочности

Сила, которую необходимо приложить, чтобы изделие разорвалось, и называется разрывным усилием каната. Данная характеристика всегда указывается в паспорте или сертификате изделия и не должна быть меньше, чем требуют условия ГОСТа, по которому оно изготовлено.

Показатель рассчитывается двумя способами:

Прикладыванием усилия, достаточного для разрыва всего изделия;
Разрывом каждой проволоки отдельно и суммированием показателей (временного сопротивления).

Временным сопротивлением называют максимальное механическое напряжение, при превышении которого происходит разрушение материала.

Второй способ менее надежен: суммарное усилие, необходимое для разрыва всех проволок, выше, чем для целого грузонесущего приспособления соответствующего диаметра.

При прочих равных условиях разрывное усилие возрастает пропорционально диаметру изделия.

Величина характеристики определяется экспериментальным методом на разрывной машине, чье максимальное усилие не превышает предполагаемое разрывное, более чем в 5 раз. Для определения параметра берется участок стропа длиной не менее 20 диаметров изделия, но не меньше 25 см. Испытание считается пройденным, если разрыв произошел ближе 5 см от места прикрепления и совпадает с указанным в ГОСТе.

Величиной, определяющей допустимую нагрузку на грузонесущий инвентарь и каждую из его ветвей, является коэффициент запаса прочности. Параметр показывает: во сколько раз разрывное усилие превосходит допустимое тяговое.

Характеристики, отображаемые в маркировке

Все основные параметры грузонесущих элементов указываются в их маркировке соответствующими обозначениями.

Канаты могут иметь органический (ОС) или металлический (МС) сердечник, правое или левое (Л) направление свивки прядей, одностороннее (О) или двустороннее плетение, быть раскручивающимися и нераскручивающимися (Н), рихтованными (Р) или нерихтованными, с цинковым покрытием для особо жесткий (ОЖ), жестких (Ж) или средне агрессивных (С) условий работы или без покрытия, изготовленными с нормальной или высокой (Т) точностью.

По механическим характеристикам инвентарь делится на марки:

высокого качества (ВК),
обыкновенного качества (В).

А по назначению изделия разделяются на:

грузолюдские (ГЛ), служащие для транспортировки людей и грузов;
грузовые (Г), созданные только для переноса грузов.

Кроме вышеперечисленных параметров, в маркировке указывается диаметр приспособления, временное сопротивление проволок (Н/мм2), ГОСТ (ТУ), по которому оно изготовлено.

Подбирать трос следует, обращая особое внимание на прочность, чтобы изделие долго и надежно выполняло свои функции в транспортировке грузов.

Читайте также: