Различные нагрузки могут действовать на кран одновременно. Некоторые из них можно считать независимыми (например, вес груза и ветер) и вероятность их совпадения определять статистическими методами,другие (например, вес груза и динамика подъема) функционально связаны.

Исследованиями неоднократно было установлено, что динамические нагрузки при одновременном пуске (торможении) двух механизмов горизонтальных движений меньше суммы тех же нагрузок при раздельном пуске (торможении). Объяснение этого явления, данное А. А. Зарец-ким [22], можно пояснить на простейшем примере одновременного разгона механизма поворота и передвижения системы кран—груз, рассматриваемой как жесткое тело (рис. 158) и находящейся под воздействием постоянных внешних сил Т (передвижение) и момента М (поворот).

Рис. 158. Простейшая расчетная схема крана с грузом при одновременном пуске механизмов передвижения и поворота

Подробный анализ явления с учетом колебаний груза и конструкций крана, а также реальных условий пуска и торможения подтвердил приведенный вывод.

Практически динамические нагрузки при передвижении башенного крана или его грузовой тележки всегда значительно меньше, чем при повороте. Учет одновременного их действия не приводит к увеличению расчетной нагрузки, поэтому, выбирая сочетания нагрузок, следует учитывать наибольшую из них, а именно: динамическую нагрузку, создаваемую механизмом поворота, что принято в ГОСТе 13994—68.

Вероятность других сочетаний динамических нагрузок может быть оценена на основе данных, приведенных в табл. 18. Из табл. 18 видно, что наиболее частым является сочетание подъема и поворота. Достаточно частым является также одновременный подъем и изменение вылета с помощью грузовой тележки, однако при этом динамические нагрузки значительно меньше, чем при первом сочетании.

Одновременное действие трех механизмов, по тем же данным, имеет ту же вероятность. Однако при этом вряд ли возникнут большие нагрузки, так как вероятность совпадения переходных процессов и направлений действия динамических сил значительно ниже. Этот вопрос должен быть дополнительно изучен, но, по-видимому, для практического расчета три одновременно действующие динамические нагрузки учитывать не следует.

Еще полностью не изучены статистические распределения динамических нагрузок. В первых опытах, проведенных в 1967 г., регистрировались суммарные ускорения пола кабины кранов КБ-160.2 и БК-180 в плоскости подвеса стрелы и перпендикулярно к ней.

Распределения ускорений подчиняются центрированному нормальному закону. Ускорения, определяемые по указаниям предыдущего рездела, лежат в пределах 2а, что свидетельствует о высокой вероятности их появления.

Ветровые и горизонтальные нагрузки, вызываемые наклоном крана, не складываются с максимальными динамическими нагрузками, действующими в горизонтальном направлении в первые моменты пуска (торможения), так как максимальные моменты двигателя и тормоза выбираются так, чтобы ^только преодолеть силы сопротивления, ветра и уклона.

Но как показывают исследования, после окончания первого полупериода колебаний груза динамическая нагрузка может складываться с нагрузками от ветра и наклона. Правда, к этому времени вследствие затухания радиальная динамическая нагрузка уменьшается примерно до 20% первоначального значения, но в сумме с нагрузками от ветра и наклона она может оказаться больше, чем одна динамическая нагрузка в начале пуска.

Тангенциальные колебания груза сопровождаются радиальными, причем эти колебания смещены по фазе так, что когда амплитуда одного из них достигает максимума, другое близко к нулю. Поэтому в расчете следует учитывать одно или другое.

Большое влияние оказывает выбор направления действия ветра, в особенности в нерабочем состоянии крана, когда нагрузка от ветра достигает большой величины. В СССР, как и во многих других странах, принято принимать ветер направленным в наиболее невыгодную сторону, т. е. в сторону противовеса.

Для высоких кранов расчет на нагрузки нерабочего состояния может иметь решающее значение. Во многих случаях может оказаться, что указанное выше направление ветра маловероятно. Прежде всего ветровой поток неравномерен, точное совпадение его направления с осью стрелы понижает вероятность ветровой нагрузки в десятки раз.

Поэтому в ГОСТе 13994—68 разрешается в нерабочем состоянии принимать ветер направленным в сторону стрелы при расчете кранов, поворотная часть которых может свободно вращаться. Подобные указания имеются в бельгийских нормах (NBN 159, 1963 г.); они используются также во Франции, где нормы не регламентируют направление ветра нерабочего состояния.

Различные сочетания внешних нагрузок могут представлять большую опасность для одних элементов крана и меньшую для других.

Для стержней решетки башен наибольшее значение имеют горизонтальные нагрузки от ветра и динамических нагрузок, а для поясов тех же башен — вертикальные нагрузки.

Для поясов стрел основное значение имеют вертикальные нагрузки и горизонтальные, действующие перпендикулярно плоскости подвеса. Горизонтальные силы, действующие в плоскости подвеса, для стрел не существенны.

Исходя из приведенных соображений, в ГОСТе 13994—68 выбраны сочетания нагрузок для расчета на прочность и устойчивость, приведенные в табл. 56.