J. Groenendijk
Analyse van het dynamisch gedrag van spoorrails tijdens laden en lossen.
Ontwerpopdracht,
Rapport 2003.TL.6798, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Dit rapport is geschreven ten behoeve van het bedrijf RailPro te
Hilversum. Dit bedrijf levert ten behoeve van de aanleg en de vernieuwing
van sporen stukken spoorstaaf met standaardlengten van 180 of 360 meter.
Deze stukken worden samengesteld uit stukken met een standaardlengte van
120 meter die door middel van een stuiklasproces worden verbonden.
Vanuit de markt komt steeds vaker de vraag om afwijkende lengten. Het
bedrijf is uitgerust met een installatie bestaande uit 18 bovenloopkranen
die afzonderlijk of gekoppeld te bedienen zijn om de stukken spoorstaaf
(van maximaal 360 meter lengte) te kunnen laden op een speciaal daarvoor
aangepaste trein. Doel van dit onderzoek is het bepalen welke afwijkende
lengten spoorstaaf door deze kraancombinatie behandeld kan worden zonder
dat problemen optreden.
Het gedrag van zo'n lange spoorstaaf is zeer complex tijdens het hijsen en
verplaatsen van de kraan. De optredende verplaatsingen zijn groot in
verhouding tot de dwarsdoorsnede van het railprofiel. Omdat de rail zo
lang is met tot wel 18 ophangpunten is gekozen voor simulatie en
berekeningen met behulp van het eindige elementen pakket Ansys 5.7.
Voordat de computeranalyse plaatsvindt wordt eerst een analytische
berekening uitgevoerd om de maximale lengte te bepalen die de spoorstaaf
uit mag steken voorbij de laatste hijsklauw. Het gebruikte model bestaat
uit een stuk spoorstaaf met drie hijspunten. De inertiakrachten en de
optredende stoot komen worden met een belastingfactor Φ in de berekening
meegenomen.
Bepalend voor de maximum overhanglengte kunnen zijn:
- De maximum hijslast van de kraan wordt overschreden
- Het maximum buigend moment in de rail wordt overschreden
- De maximum wrijvingskracht tussen hijsklauw en rail wordt overschreden,
waardoor de rail kan gaan glijden t.o.v. de hijsklauw.
- De spoorstaaf mag niet te ver doorbuigen ivm hanteerbaarheid,
beschikbare ruimte, en instabiliteit
De analytische oplossing wordt gevolgd door een statische eindige
elementen berekening om de belastingfactor te controleren, en een
dynamische analyse om te controleren op instabiliteit.
De mogelijkheid dat een lengte zonder problemen gehesen kan worden hangt
ook af van de gekozen hijsstrategie. De huidige strategie is om alle
staven onder de kranen te rollen, waarbij gebruik gemaakt wordt van een
eindstop waardoor dus één kant van de spoorstaaf altijd
gelijk ligt. Dit levert in ongunstige gevallen een overhang op die groter
is dan hanteerbaar door de kraan.
Een mogelijke oplossing is zorgen dat de spoorstaven altijd symmetrisch
onder de kraan gepositioneerd worden. De theoretische overhang is dan
nooit langer dan de halve kraanafstand. Nadeel van deze methode is dat er
een kleine aanpassing aan het terrein gedaan moet worden om het bepalen van
de afstand raileinde-hijsklauw eenvoudig mogelijk te maken.
De derde mogelijkheid is een combinatie van beide methoden, waardoor de
eenvoud van de eerste strategie standaard gebruikt wordt, en voor de
lengten die zo niet behandeld kunnen worden de tweede symmetrische
methode. De te gebruiken methode kan worden afgelezen dan uit een tabel.
Gebruikmakend van de tweede of derde strategie zijn alle lengten
spoorstaaf te hijsen behalve de lengten 348-352 meter.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
Gewijzigd: 2004.01.06;
logistics@3mE.tudelft.nl
, TU Delft
/ 3mE
/ TT
/ LT.