Предельное состояние, связанное с образованием трещин, хрупкого разрушения, местных деформаций и т. п., предупреждается совокупностью мер, направленных на правильный выбор материала и технологического процесса сварки, на создание соответствующей конструктивной формы и устранение влияния зон концентрации напряжений. Основная цель расчета по методу предельных состояний—получить гарантии, что в процессе нормальной эксплуатации конструкции не.наступит ни одно из описанных выше предельных состояний.

Металлоконструкция перегружателя представляет собой пространственную стержневую систему, которая статически решается путем расчленения ее на отдельные плоские системы (главные фермы, ездовые балки, продольные связи, поперечные связи, жесткая опора, гибкая опора и т. п.), или как единая пространственная система.

Главные фермы воспринимают все нагрузки, действующие на перегружатель. Отдельные элементы главных ферм могут одновременно участвовать в работе нескольких плоских систем. Так, верхний пояс одновременно участвует в работе главных ферм и верхних продольных связей. Стойки и подвески одновременно входят в состав главных ферм и поперечных рам. Ездовые балки работают совместно с нижними поясами главных ферм.

Усилия в элементах главных ферм определяют по действующей нагрузке или по линиям влияния подвижной нагрузки и нагрузок, характер воздействия которых может быть приведен к равномерной или сосредоточенной нагрузке.

Испытания показали, что нормальная сила в ездовых балках составляет 20—40% полного усилия в нижнем поясе главных ферм. Нормальные силы в ездовых балках могут быть определены в результате соответствующего загружения линий влияния усилий в элементах нижних поясов главных ферм и принимаются равными 40% соответствующего усилия в поясе главной фермы. Грейферная тележка при этом устанавливается в том же положении, что и при определении максимального изгибающего момента в неразрезной схеме.

Изгибающие моменты, возникающие в ездовой балке в результате эксцентричного приложения нормальных сил, распределяются между смежными пролетами по закону фокусных отношений.

Для элементов нижнего пояса главных ферм нормальная сила должна быть уменьшена на 20%, так как на восприятие ездовыми балками нормальной силы влияют геометрические размеры обоих элементов, взаимное расположение центров тяжести их сечений и другие факторы.

Поперечные рамы подвержены воздействию динамической нагрузки при каждом проходе грейферной тележки. Если принять, что в рудных перегружателях в течение года в среднем совершается 200—300 тыс. циклов и что разница между весом грейферной тележки с грузом и без груза составляет примерно 10%, а нагрузка от собственного веса ездовых балок и тормозных конструкций невелика, то при двух колесах на одной стороне тележки элементы пбперечных рам претерпевают в течение года нормальной эксплуатации 800—1200 тыс. изменений однозначных напряжений от минимума до максимума. Эти конструкции, особенно их элементы, непосредственно примыкающие к ездовым балкам (консоль, подвеска), оказываются наиболее, после ездовых балок, чувствительными к повреждениям.

Тензометрическими измерениями и теоретическими исследованиями установлено, что при расположении вертикальной подвижной нагрузки вблизи расчетной рамы в работу включаются соседние рамы; при этом на долю расчетной рамы приходится около 85% (г) = 0,85) усилия, а остальная часть распределяется между соседними поперечными рамами, как это видно из линии влияния опорного давления. Сказанное относится только к поперечным рамам, расположенным в пролетной части моста или на консолях. Рамы, расположенные вблизи опор, а также торцовые рамы воспринимают опорные давления полностью.

Продольные связи, располагаемые на уровне верхних поясов главных ферм при езде понизу и на уровне верхних и нижних поясов при езде поверху, воспринимают горизонтальные поперечные нагрузки, возникающие при передвижении крана и при действии ветра. Поперечные нагрузки распределяются между верхними и нижними продольными связями пропорционально их жесткостям.

В первом случае все нагрузки могут быть переданы на верхнюю продольную ферму. Эти нагрузки могут быть также распределены между верхними и нижними связями, которые соединяют ездовые балки и главные фермы. При этом на долю верхних связей будет приходиться 90, а на обе фермы нижних связей 10% общей нагрузки.

Во втором случае нагрузки распределяются поровну между верхними и нижними связями.

Горизонтальные нагрузки, действующие в плоскости связевой системы, передаются на нее полностью.

При полураскосой системе решетки усилия от вертикальной нагрузки в элементах продольных связей не учитываются.

Разнообразие конструктивных схем опор перегружателей требует индивидуального подхода при выборе расчетной схемы.

При плоскостной схеме расчета в зависимости от способа присоединения затяжки принимается шарнирная или рамная схема. Внешние нагрузки на расчетную раму передаются в виде вертикальных симметричных Р и кососимметричных Р1 сил, а также горизонтальной силы Я; нагрузки от перегрузочных устройств, встроенных в опору, приводятся к двум вертикальным силам Р2. Принципиальные рекомендации по расчету плоских рам опор перегружателей изложены М. М. Гохбергом.

5) полученные нормативные усилия от перекоса суммируют с усилиями от других нагрузок при передвижении крана и производят проверку сечений элементов.

Методика определения усилий от перекосной нагрузки зависит от принятой расчетной схемы.

Перед началом расчетов полезно, хотя бы ориентировочно, знать, какое из эксплуатационных состояний для данного типа элементов является решающим. Для этого рекомендуется пользоваться результатами анализа усилий и напряжений в элементах перегружателей жесткой системы решетчатой и трубчато-балочной конструкций.

Приближение расчетных схем к действительным условиям работы перегружателей осуществимо при использовании современной вычислительной техники.

Впервые ЭВМ были применены при проектировании типовых перегружателей решетчатой конструкции. Все статические расчеты металлоконструций перегружателей трубчато-балочной конструкции, в том числе и типового ряда, были осуществлены с применением ЭВМ Минск-2. Расчет системы выполнялся в двух вариантах:
1) плоский расчет, предусматривающий расчленение конструкции на плоскую главную раму и две плоские рамы опор;
2) пространственный расчет, предусматривающий расчет пространственной системы, состоящей из моста и двух опор, по программе МАРСС (механизированный автоматический расчет стержневых систем), разработанной в Гипротисе. В результате плоского расчета для каждого узла или сечения определены продольная сила, изгибающий момент и поперечная сила. Пространственный расчет для каждого узла или сечения выдает усилий — нормальную силу, изгибающие моменты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, поперечные силы по двум взаимно перпендикулярным направлениям и крутящий момент.