Perhitungan Beban Angin pada Derek Atas: Panduan Lengkap tentang Kecepatan Angin, Tekanan Angin, dan Batas Desain

Perhitungan beban angin pada derek gantung merupakan salah satu aspek terpenting dalam desain struktur derek dan pengoperasian luar ruangan yang aman. Baik itu dalam mendesain sebuah derek di atas kepala, gantry cranePada derek kontainer RTG, RMG, atau derek kontainer kapal-ke-darat, para insinyur harus secara akurat menentukan kecepatan angin desain, tekanan angin, dan batas angin operasi untuk memastikan kekuatan struktural, stabilitas, dan kinerja anti-terbalik. Perhitungan beban angin yang salah dapat mengakibatkan tekanan struktural yang berlebihan, anjloknya derek, tergelincirnya, terbaliknya derek, atau kerusakan peralatan yang parah selama angin kencang atau kondisi topan.

Panduan ini menjelaskan prinsip-prinsip teknik di balik perhitungan beban angin pada derek berdasarkan GB/T 3811-2008, GB/T 6067.1-2010, GB/T 28591-2012, dan GB/T 43237-2023, yang mencakup rumus tekanan angin, konversi kecepatan angin, klasifikasi kekuatan angin Beaufort, kategori topan, dan batas kecepatan angin operasional untuk berbagai jenis derek.

1. Persyaratan Anemometer dan Alarm Kecepatan Angin

1. Untuk derek ketinggian luar ruangan, anemometer harus dipasang pada posisi yang lebih tinggi di sisi yang menghadap angin pada derek tersebut. (GB/T 6067.1, Klausul 9.6.1.1)
2. Derek tinggi di luar ruangan harus dilengkapi dengan perangkat alarm kecepatan angin yang menampilkan kecepatan angin sesaat, dan harus mengeluarkan sinyal alarm ketika kekuatan angin melebihi ambang batas kecepatan angin desain operasional. (Klausul 9.6.1.2)
3. Pengoperasian derek dilarang apabila kecepatan angin melebihi kecepatan angin kerja maksimum yang ditentukan oleh pabrikan. (Pasal 17.1)

2. Kecepatan Angin Desain dan Tekanan Angin Desain

Tekanan angin desain saat beroperasi dibagi menjadi dua tingkatan:

• pⅠ — tekanan angin desain kondisi kerja normal, digunakan untuk pemilihan daya motor (perhitungan resistansi dan verifikasi termal)
• pⅡ — tekanan angin desain maksimum saat beroperasi, digunakan untuk pemeriksaan kekuatan, kekakuan, dan stabilitas komponen struktural, verifikasi kapasitas beban berlebih penggerak, serta stabilitas anti-terbalik dan keselamatan anti-selip saat beroperasi.

pⅠ = 0,6 × pⅡ

Tekanan angin desain saat tidak beroperasi pⅢ adalah tekanan angin maksimum yang harus ditahan oleh derek saat tidak beroperasi. Nilai ini digunakan untuk pemeriksaan kekuatan saat tidak beroperasi, verifikasi stabilitas anti-terguling, dan desain klem rel, perangkat jangkar, dan bantalan penahan badai.

Hubungan mendasar antara tekanan angin dan kecepatan angin (berlaku untuk kondisi beroperasi maupun tidak beroperasi):

p = 0,625 × Vs²

Hubungan konversi kunciKecepatan angin desain Vs adalah hembusan angin 3 detik yang diukur pada ketinggian 10 m di medan terbuka. Untuk kondisi operasional, Vs = kecepatan angin rata-rata 10 menit × 1,5 (lihat Tabel 3). Untuk kondisi non-operasional, Vs = kecepatan angin rata-rata 10 menit × 1,4 (lihat Tabel 4). Kecepatan angin rata-rata 10 menit adalah referensi skala kekuatan angin meteorologis.

Derivasi Inti

Dari Tabel 2 dan 3, untuk derek yang beroperasi dalam kondisi angin normal:

• Tekanan angin desain maksimum: 250 N/m²
• Kecepatan angin maksimum yang dirancang (embusan): 20 m/s
• Kekuatan angin yang sesuai: Kekuatan 6

Inilah mengapa alarm kecepatan angin harus berbunyi pada Kekuatan 6 — ini adalah kecepatan hembusan angin batas yang menjadi dasar desain struktur dan stabilitas derek dalam penggunaan normal.

Dari Tabel 4, untuk derek darat dalam kondisi tidak beroperasi:

• Tekanan angin desain minimum saat tidak beroperasi: 500 N/m²
• Kecepatan angin desain minimum saat tidak beroperasi (hembusan): 28,3 m/s
• Kekuatan angin yang sesuai: Kekuatan 8

Inilah mengapa derek harus ditambatkan pada Gaya 8 — ini adalah kondisi desain minimum saat tidak beroperasi untuk derek di perairan pedalaman.

3. Klasifikasi Skala Kekuatan Angin

3.1 Terminologi

• Kecepatan angin: jarak horizontal yang ditempuh udara per satuan waktu. Satuan umum: m/s, km/jam, atau knot. (GB/T 28591-2012)
• Kekuatan angin: intensitas angin, umumnya dinyatakan dalam angka skala kekuatan angin. Skala Beaufort digunakan secara internasional. (GB/T 28591-2012)

3.2 Skala Kekuatan Angin

Berdasarkan GB/T 28591-2012 Skala Kekuatan AnginKekuatan angin diklasifikasikan menjadi 18 tingkatan: 0 hingga 17.

3.3 Skala Kekuatan Angin Beaufort

Skala Beaufort dirancang oleh Francis Beaufort (1774–1857) pada tahun 1805 dan diperluas pada tahun 1946. Skala ini mengkorelasikan tingkat kekuatan angin dengan fitur permukaan tanah yang dapat diamati.

4. Klasifikasi Topan

Topan diklasifikasikan menjadi lima tingkat intensitas: badai tropis, badai tropis parah, topan, topan parah, dan topan super. Kecepatan angin rata-rata maksimum di dekat pusat dan fitur permukaan daratan yang terkait dirinci dalam Tabel 7.

5. Batas Kecepatan Angin Operasi Derek Berdasarkan Jenisnya

CatatanKecepatan angin yang tercantum dalam butir 1–12 di atas adalah kecepatan angin desain — yaitu kecepatan hembusan 3 detik, yang merupakan 1,5× atau 1,4× nilai referensi klasifikasi kekuatan angin meteorologis. Untuk jenis derek yang tidak tercantum, lihat standar produk yang berlaku.

6. Ringkasan Perhitungan Beban Angin Derek Atas

7. Perhitungan Beban Angin pada Derek Atas: Poin-Poin Penting dari Aspek Teknik

Perhitungan Beban Angin pada Derek Atas yang Akurat sangat mendasar untuk desain, pengoperasian, dan pemeliharaan peralatan pengangkat luar ruangan yang aman. Dengan menentukan kecepatan angin desain, tekanan angin, kombinasi beban, dan batas angin operasi secara tepat, para insinyur dapat mengoptimalkan desain struktural, meningkatkan stabilitas anti-terguling, dan memilih perangkat pelindung angin yang sesuai seperti anemometer, klem rel, sistem jangkar, dan pengikat badai. Memahami hubungan antara data angin meteorologis, tekanan angin desain, dan kondisi operasi derek sama pentingnya untuk mencegah kegagalan yang terkait dengan angin dan memastikan operasi pengangkatan yang aman.

Dengan mengikuti metode perhitungan dan persyaratan desain yang ditentukan dalam GB/T 3811, bersama dengan ketentuan keselamatan GB/T 6067.1 dan standar produk derek yang berlaku, memungkinkan produsen, perancang, dan tim pemeliharaan untuk menetapkan prosedur penilaian beban angin yang andal untuk derek overhead, derek gantry, RTG, RMG, derek kapal-ke-darat, dan peralatan pengangkat luar ruangan lainnya. Perhitungan beban angin yang tepat tidak hanya meningkatkan keselamatan operasional tetapi juga memperpanjang masa pakai peralatan dan meningkatkan keandalan jangka panjang dalam kondisi lingkungan yang keras.

Standar Referensi Utama(Pertanyaan tentang Standar Derek Cina):

• GB/T 6067.1-2010 Aturan keselamatan untuk peralatan pengangkat — Bagian 1: Umum
• GB/T 3811-2008 Aturan desain untuk derek
• GB/T 43237-2023 Pedoman pencegahan bencana meteorologi publik — Topan
• Skala angin GB/T 28591-2012

kristal

Ahli OEM derek

Dengan 8 tahun pengalaman dalam menyesuaikan peralatan pengangkat, membantu 10.000+ pelanggan dengan pertanyaan dan kekhawatiran pra-penjualan mereka, jika Anda memiliki kebutuhan terkait, jangan ragu untuk menghubungi saya!

Ada apa: +86 199 1373 9708

Surel: krystalli@kscranegroup.com