محاسبه بار باد جرثقیل سقفی: راهنمای کامل سرعت باد، فشار باد و محدودیت‌های طراحی

تاریخ: ۱۵ ژوئیه ۲۰۲۶

فهرست مطالب

محاسبه بار باد جرثقیل سقفی یکی از مهمترین جنبه‌های طراحی سازه جرثقیل و عملکرد ایمن در فضای باز است. چه طراحی یک جرثقیل های سقفی, جرثقیل زیرزمینیمهندسان در جرثقیل‌های کانتینری RTG، RMG یا کشتی به ساحل، باید سرعت باد طراحی، فشار باد و محدودیت‌های باد عملیاتی را به طور دقیق تعیین کنند تا از استحکام سازه، پایداری و عملکرد ضد واژگونی آن اطمینان حاصل شود. محاسبات نادرست بار باد می‌تواند منجر به تنش بیش از حد سازه، خروج جرثقیل از ریل، لغزش، واژگونی یا آسیب شدید به تجهیزات در هنگام بادهای شدید یا طوفان شود.

محاسبه بار باد جرثقیل سقفی راهنمای کامل سرعت باد فشار باد و محدودیت‌های طراحی

این راهنما اصول مهندسی محاسبه بار باد جرثقیل را بر اساس GB/T 3811-2008، GB/T 6067.1-2010، GB/T 28591-2012 و GB/T 43237-2023 توضیح می‌دهد و فرمول‌های فشار باد، تبدیل سرعت باد، طبقه‌بندی نیروی باد بوفورت، دسته‌بندی‌های تایفون و محدودیت‌های سرعت باد عملیاتی برای انواع مختلف جرثقیل‌ها را پوشش می‌دهد.

*جدول 1 پارامترهای طراحی سرعت باد برای مشخصات جرثقیل پروژه*

۱. الزامات بادسنج و هشدار سرعت باد

برای جرثقیل‌های مرتفع در فضای باز، یک بادسنج باید در موقعیتی رو به باد روی جرثقیل نصب شود. (GB/T 6067.1، بند 9.6.1.1)
جرثقیل‌های مرتفع فضای باز باید به دستگاه هشدار سرعت باد مجهز باشند که سرعت باد لحظه‌ای را نمایش می‌دهد و هنگامی که نیروی باد از آستانه سرعت باد طراحی شده در حین کار تجاوز می‌کند، سیگنال هشدار را منتشر می‌کند. (بند 9.6.1.2)
هنگامی که سرعت باد از حداکثر سرعت باد کاری مشخص شده توسط سازنده بیشتر شود، استفاده از جرثقیل ممنوع است. (بند ۱۷.۱)

۲. طراحی سرعت باد و فشار باد

فشار باد در طراحی ضمن خدمت به دو سطح تقسیم می‌شود:

pⅠ — فشار باد طراحی شده در شرایط کاری عادی، مورد استفاده برای انتخاب توان موتور (محاسبه مقاومت و تأیید حرارتی)
pⅡ — حداکثر فشار باد طراحی در حین کار، که برای بررسی استحکام، سختی و پایداری اجزای سازه‌ای، تأیید ظرفیت اضافه بار درایو و پایداری ضد واژگونی و ایمنی ضد لغزش در حین کار استفاده می‌شود.

pⅠ = 0.6 × pⅡ

فشار باد طراحی خارج از سرویس pⅢ حداکثر فشار بادی است که جرثقیل باید در زمان عدم استفاده تحمل کند. این فشار برای بررسی‌های استحکام خارج از سرویس، تأیید پایداری ضد واژگونی و طراحی گیره‌های ریلی، دستگاه‌های لنگر و مهارهای طوفان استفاده می‌شود.

رابطه اساسی فشار باد-سرعت باد (قابل اجرا برای هر دو شرایط در حال سرویس و خارج از سرویس):

p = 0.625 × Vs²

نماد	معنی	واحد
ص	طراحی فشار باد	N/m²
در مقابل	سرعت باد طراحی (تندباد ۳ ثانیه‌ای)	ام‌اس

*جدول 2 فشار باد طراحی در حین سرویس و سرعت باد طراحی (منبع: GB/T 3811-2008 جدول 15)*

رابطه تبدیل کلیدسرعت باد طراحی Vs یک تندباد ۳ ثانیه‌ای است که در ارتفاع ۱۰ متر در زمین باز اندازه‌گیری می‌شود. برای شرایط در حال کار، Vs = سرعت باد متوسط ۱۰ دقیقه‌ای × ۱.۵ (به جدول ۳ مراجعه کنید). برای شرایط خارج از کار، Vs = سرعت باد متوسط ۱۰ دقیقه‌ای × ۱.۴ (به جدول ۴ مراجعه کنید). سرعت باد متوسط ۱۰ دقیقه‌ای، مرجع مقیاس نیروی باد هواشناسی است.

جدول ۳ رابطه بین فشار باد طراحی p سرعت تندباد در ثانیه در مقابل سرعت باد متوسط ۱۰ دقیقه Vp و مقیاس نیروی باد — جدول 3 رابطه بین فشار باد طراحی p، سرعت تندباد 3 ثانیه Vs، سرعت باد متوسط 10 دقیقه Vp و مقیاس نیروی باد (منبع: GB/T 3811-2008 جدول E.1)

*جدول ۴ فشار باد طراحی خارج از سرویس و سرعت باد طراحی (منبع: GB/T 3811-2008 جدول ۱۸)*

مشتق هسته

از جداول ۲ و ۳، برای جرثقیل‌هایی که تحت شرایط باد معمولی کار می‌کنند:

حداکثر فشار باد طراحی: ۲۵۰ نیوتن بر متر مربع
حداکثر سرعت باد طراحی (تندباد): 20 متر بر ثانیه
نیروی باد مربوطه: نیروی ۶

به همین دلیل است که هشدار سرعت باد باید در Force 6 فعال شود - این سرعت، سرعت باد محدودی است که سازه و پایداری جرثقیل در حالت عادی برای آن طراحی شده است.

از جدول ۴، برای جرثقیل‌های داخلی در شرایط خارج از سرویس:

حداقل فشار باد طراحی خارج از سرویس: ۵۰۰ نیوتن بر متر مربع
حداقل سرعت باد طراحی خارج از سرویس (تندباد): ۲۸.۳ متر بر ثانیه
نیروی باد مربوطه: نیروی ۸

به همین دلیل است که جرثقیل باید در موقعیت Force 8 لنگر انداخته شود - این حداقل شرایط طراحی خارج از سرویس برای جرثقیل‌های داخلی است.

۳. طبقه‌بندی مقیاس نیروی باد

۳.۱ اصطلاحات

سرعت باد: مسافت افقی طی شده توسط هوا در واحد زمان. واحدهای رایج: متر بر ثانیه، کیلومتر بر ساعت یا گره. (GB/T 28591-2012)
نیروی باد: شدت باد، که معمولاً با اعداد مقیاس نیروی باد بیان می‌شود. مقیاس بوفورت به صورت بین‌المللی استفاده می‌شود. (GB/T 28591-2012)

۳.۲ مقیاس نیروی باد

به ازای هر GB/T 28591-2012 مقیاس نیروی بادنیروی باد به ۱۸ سطح طبقه‌بندی می‌شود: ۰ تا ۱۷.

*جدول 5 طبقه‌بندی مقیاس نیروی باد (منبع: GB/T 28591-2012)*

۳.۳ مقیاس نیروی باد بوفورت

مقیاس بوفورت توسط فرانسیس بوفورت (۱۷۷۴-۱۸۵۷) در سال ۱۸۰۵ ابداع و در سال ۱۹۴۶ گسترش یافت. این مقیاس، سطوح نیروی باد را با ویژگی‌های قابل مشاهده سطح زمین مرتبط می‌کند.

مقیاس نیروی باد بوفورت 6 قابل تنظیم با ویژگی های زمین — *جدول 6 مقیاس نیروی باد بوفورت با ویژگی‌های زمین (منبع: GB/T 28591-2012)*

۴. طبقه‌بندی طوفان

طوفان‌ها به پنج سطح شدت طبقه‌بندی می‌شوند: طوفان گرمسیری، طوفان گرمسیری شدید، تایفون، تایفون شدید و ابرتایفون. حداکثر سرعت متوسط باد در نزدیکی مرکز و ویژگی‌های سطح زمین مربوطه در جدول 7 به تفصیل شرح داده شده است.

*جدول 7 دسته بندی طوفان ها - حداکثر میانگین سرعت باد در نزدیکی مرکز و عوارض زمینی (منبع: GB/T 43237-2023)*

۵. محدودیت‌های سرعت باد عملیاتی جرثقیل بر اساس نوع

#	نوع جرثقیل	استاندارد	محدودیت در حین سرویس	محدودیت خارج از سرویس
1	جرثقیل دروازه‌ای عمومی	GB/T 14406-2011	فشار داخلی ≤150 پاسکال (F5)، فشار ساحلی ≤250 پاسکال (F6)	—
2	جرثقیل دروازه‌ای بالابر برقی	JB/T 5663-2008	فشار داخلی ≤150 پاسکال (F5)، فشار ساحلی ≤250 پاسکال (F6)	≤800 پاسکال (F10)
3	جرثقیل کانتینری RTG	GB/T 14783-2009	≤20 متر بر ثانیه (F6)	≤۴۴ متر بر ثانیه (F11)
4	جرثقیل کانتینری RMG	GB/T 19683-2005	≤20 متر بر ثانیه (F6)	—
5	جرثقیل کانتینری کشتی به ساحل	GB/T 15361-2009	≤20 متر بر ثانیه (F6)	≤50 متر بر ثانیه (F12)
6	جرثقیل دروازه‌ای کشتی‌سازی	GB/T 27997-2011	≤250 پاسکال (F6)	۱۰۰۰ پاسکال (F11)؛ لنگر ساحلی ۵۵ متر بر ثانیه (F13)
7	تخلیه کننده بار از کشتی با قلاب از نوع پل مانند	GB/T 26475-2021	≤20 متر بر ثانیه (F6)	≤۴۹ متر بر ثانیه (F12)؛ لنگر ساحلی ≥۵۵ متر بر ثانیه (F13)
8	جرثقیل پورتال	GB/T 29560-2013	جدول ۱۵ به ازای هر GB/T 3811	جدول ۱۸ به ازای هر GB/T 3811
9	دستگاه نصب تیرچه پل	GB/T 26470-2011	فشار عبوری ≥150 پاسکال (F5)، فشار نصب ≥250 پاسکال (F6)	≥1200 پاسکال (F11)
10	جرثقیل برجی	GB/T 5031-2019	≤20 متر بر ثانیه (F6)؛ نعوظ ≤12 متر بر ثانیه (F5)	به جدول 8 مراجعه کنید
11	جرثقیل کامیونی	JB/T 9738-2015	≤14.1 متر بر ثانیه (F5)؛ جمع شدن بازوی بالابر با ≥15.5 متر بر ثانیه؛ جمع شدن بوم با ≥20 متر بر ثانیه (F6)	—
12	جرثقیل دروازه‌ای نیروگاه برق آبی	JB/T 6128-2008	به جدول 9 مراجعه کنید	به جدول 9 مراجعه کنید

*جدول 8 فشار باد و سرعت باد طراحی خارج از سرویس جرثقیل دروازه‌ای نیروگاه برق آبی (منبع: JB/T 6128-2008)*

توجه داشته باشیدسرعت‌های باد ذکر شده در موارد ۱ تا ۱۲ فوق، همگی سرعت‌های باد طراحی هستند - یعنی سرعت‌های تندباد ۳ ثانیه‌ای که ۱.۵ برابر یا ۱.۴ برابر مقادیر مرجع طبقه‌بندی نیروی باد هواشناسی هستند. برای انواع جرثقیل که در فهرست ذکر نشده‌اند، به استاندارد محصول مربوطه مراجعه کنید.

۶. خلاصه محاسبه بار باد جرثقیل سقفی

نیروی باد	آستانه (میانگین ۱۰ دقیقه)	۳ ثانیه تندباد در مقابل	طراحی فشار باد	اقدام لازم
نیرو ۶	۱۰.۸–۱۳.۸ متر بر ثانیه	۲۰ متر بر ثانیه	۲۵۰ نیوتن بر متر مربع	هشدار - جرثقیل در حداکثر شرایط طراحی خود در حین کار است؛ به اپراتور هشدار دهید تا شرایط را رصد کند و آماده شود
نیروی ۷	۱۳.۹–۱۷.۱ متر بر ثانیه	~۲۲–۲۵ متر بر ثانیه	—	خاموش کردن و قفل کردن - باد از محدودیت‌های طراحی اکثر جرثقیل‌ها فراتر رفته است؛ تمام عملیات را متوقف کنید، از لغو دستی جلوگیری کنید
نیروی ۸	۱۷.۲–۲۰.۷ متر بر ثانیه	۲۸.۳ متر بر ثانیه	۵۰۰ نیوتن بر متر مربع	لنگر - بادهای سطح طوفان گرمسیری؛ تمام گیره‌های ریل، دستگاه‌های لنگر و مهارهای طوفان را درگیر می‌کند

موارد خاص مانند جرثقیل‌های بندری مقاوم در برابر باد، جرثقیل‌های نظامی و جرثقیل‌های نجات ممکن است آستانه‌های متفاوتی داشته باشند. برای همه جرثقیل‌های سقفی و جرثقیل‌های دروازه‌ای استاندارد، قانون Force 6/7/8 برقرار است.

۷. محاسبه بار باد جرثقیل سقفی: نکات کلیدی مهندسی

محاسبه دقیق بار باد جرثقیل سقفی برای طراحی، بهره‌برداری و نگهداری ایمن تجهیزات بالابری در فضای باز اساسی است. با تعیین صحیح سرعت باد طراحی، فشار باد، ترکیبات بار و محدودیت‌های باد عملیاتی، مهندسان می‌توانند طراحی سازه را بهینه کنند، پایداری ضد واژگونی را بهبود بخشند و دستگاه‌های محافظت در برابر باد مناسب مانند بادسنج‌ها، گیره‌های ریلی، سیستم‌های لنگر و مهارهای طوفان را انتخاب کنند. درک رابطه بین داده‌های باد هواشناسی، فشار باد طراحی و شرایط عملیاتی جرثقیل برای جلوگیری از خرابی‌های مرتبط با باد و اطمینان از عملیات بالابری ایمن به همان اندازه مهم است.

پیروی از روش‌های محاسبه و الزامات طراحی مشخص شده در GB/T 3811، همراه با مفاد ایمنی GB/T 6067.1 و استانداردهای مربوط به محصول جرثقیل، تولیدکنندگان، طراحان و تیم‌های تعمیر و نگهداری را قادر می‌سازد تا رویه‌های ارزیابی بار باد قابل اعتمادی را برای جرثقیل‌های سقفی، جرثقیل‌های دروازه‌ای، جرثقیل‌های RTG، جرثقیل‌های RMG، جرثقیل‌های کشتی به ساحل و سایر تجهیزات بالابری در فضای باز ایجاد کنند. محاسبه صحیح بار باد نه تنها ایمنی عملیاتی را بهبود می‌بخشد، بلکه عمر مفید تجهیزات را افزایش می‌دهد و قابلیت اطمینان بلندمدت را در شرایط سخت محیطی افزایش می‌دهد.

استانداردهای مرجع اصلی(استعلام استانداردهای جرثقیل چینی):

GB/T 6067.1-2010 قوانین ایمنی برای بلند کردن وسایل - بخش 1: عمومی
GB/T 3811-2008 قوانین طراحی جرثقیل‌ها
GB/T 43237-2023 راهنمای عمومی پیشگیری از بلایای هواشناسی — تایفون
GB/T 28591-2012 مقیاس باد

کریستال

کارشناس نصب جرثقیل

با 8 سال تجربه در سفارشی کردن تجهیزات بالابر، به بیش از 10000 مشتری با سوالات و نگرانی های قبل از فروش خود کمک کرد، اگر هر گونه نیاز مرتبط دارید، لطفا با من تماس بگیرید!

واتس اپ: +86 199 1373 9708

پست الکترونیک: krystalli@kscranegroup.com

برچسب ها: بادسنج,طراحی جرثقیل,ایمنی جرثقیل,جرثقیل دروازه ای,GB/T 3811,جرثقیل سقفی,طبقه‌بندی تایفون,مقیاس نیروی باد,محافظت در برابر باد,هشدار سرعت باد