SIST ISO 5049-1:1997
(Main)Mobile equipment for continuous handling of bulk materials -- Part 1: Rules for the design of steel structures
Mobile equipment for continuous handling of bulk materials -- Part 1: Rules for the design of steel structures
Establishes rules for determining the loads, types and combinations of loads (main, additional and special loads) which must be taken into account when designing steel structures for mobile continuous bulk handling equipment. Is applicable to rail-mounted mobile equipment, especially to stackers, shiploaders, reclaimers, combined stackers and reclaimers and continuous ship unloaders (equipment fitted with bucket wheels or bucket chains). For other equipment, e.g. excavators, scrapers, reclaimers with scraper chain, mixed tyre or caterpillar-mounted stackers and reclaimers, the clauses as adapted to each type of apparatus are applicable.
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac -- Partie 1: Règles pour le calcul des charpentes en acier
Mobilne naprave za kontinuirni transport sipkih materialov - Pravila za konstruiranje jeklenih konstrukcij
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL
IS0
STANDARD
5049-I
Second edition
1994-07-01
Mobile equipment for continuous handling
of bulk materials -
Part 1:
Rules for the design of steel structures
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac -
Partie I: Rhgles pour le calcul des charpentes en acier
Reference number
IS0 5049-I :I 994(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 5049=1:1994(E)
Contents
Page
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Normative references
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
3.1 Main loads ,.,.
2
3.2 Additional loads
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 Special loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
4 Load cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
9
5 Design of structural parts for general stress analysis . . . . . . . . . . . . 10
5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5.2 Characteristic values of materials
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Calculation of allowable stresses with respect to the yield
point .,.,.
11
5.4 Checking of framework elements submitted to compression
loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6 Design of joints for general stress checking
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.1 Welded joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.2 Bolted and riveted joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
6.3 Joints using high-strength friction-grip (HSFG) bolts with controlled
tightening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
6.4 Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
20
7 Calculation of allowable fatigue strength for structural members and
for joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
7.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
7.2 Allowable stress, OD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.3 Characteristic curves for allowable fatigue strength
. . . . . . . . . . . . 21
8 Exceeding allowable stresses
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9 Safety against overturning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
0 IS0 1994
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
63 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
9.1 Checking for safety against overturning . 46
9.2 Additional precautions . 46
10 Safety against drifting . 46
Annex
. . . . . .*.
A Bibliography 48
. . .
111
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0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 5049-l was prepared by Technical Committee
lSO/TC 101, Continuous mechanical handling equipment.
This second edition cancels and replaces the first edition (IS0
5049-I :I 980), of which it constitutes a technical revision.
IS0 5049 consists of the following parts, under the general title Mobile
equipment for continuous handling of bulk materials:
- Part 1: Rules for the design of steel structures
- Part 2: Rules for the design of machinery
Annex A of this part of IS0 5049 is for information only.
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INTERNATIONAL STANDARD 0 IS0 IS0 5049=1:1994(E)
Mobile equipment for continuous handling of bulk
materials -
Part 1:
Rules for the design of steel structures
2 Normative references
1 Scope
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
of this part of IS0 5049. At the time of publication, the
This part of IS0 5049 establishes rules for determin-
editions indicated were valid. All standards are subject
ing the loads, types and combinations of loads (main,
to revision, and parties to agreements based on this
additional and special loads) which must be taken into
part of IS0 5049 are encouraged to investigate the
account when designing steel structures for mobile
possibility of applying the most recent editions of the
continuous bulk handling equipment.
standards indicated below. Members of IEC and IS0
maintain registers of currently valid International
This part of IS0 5049 is applicable to rail-mounted
Standards.
mobile equipment for continuous handling of bulk
materials, especially to IS0 286-2:1988, IS0 system of limits and fits -
Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit
- stackers, deviations for holes and shafts.
- shiploaders,
IS0 630: 1980, Structural steels.
- reclaimers,
IS0 2148: 1974, Continuous handling equipment -
- combined stack- equipment fitted with
Nomenclature.
ers and reclaimers, bucket wheels or
I
bucket chains
- continuous ship
I
IS0 5048: 1989, Continuous mechanical handling
I
unloaders.
equipment - Belt conveyors with carrying idlers -
Calculation of operating power and tensile forces.
For other equipment, such as
- excavators,
3 Loads
- scrapers,
- reclaimers with scraper chain,
Depending on their frequency, the loads are divided
- mixed tyre or caterpillar-mounted stackers
into three different load groups: main loads, additional
and reclaimers,
loads and special loads.
the clauses in this International Standard as adapted a) The main loads comprise all the permanent loads
to each type of apparatus are applicable. which occur when the equipment is used under
normal operating conditions.
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IS0 5049=1:1994(E)
- buffer effects;
They include, among others:
- loads due to earthquakes.
- dead loads;
- material loads; In addition, it may be necessary to take into ac-
count the loads occurring on certain parts of the
- incrustation;
structure during assembly.
- normal digging and lateral resistances;
3.1 Main loads
- forces at the conveying elements for the ma-
terial load; 3.1.1 Dead loads
- permanent dynamic effects; Dead loads are load forces of all fixed and movable
construction parts, always present in operation, of
- incli nation of the machine;
mechanical and electrical plants as well as of the
support structure.
- loads on the gangways, stairs and platforms.
3.1.2 Material loads
b) The additional loads are loads that can occur
intermittently during operation of the equipment
The material load carried on conveyors and reclaimers
or when the equipment is not working; these
is considered.
loads can either replace certain main loads or be
added to the main loads.
3.1.2.1 Material load carried on the conveyors
They include, among others:
These loads are determined from the design capacity
(in cubic metres per hour).
- wind load for machines in operation;
3.1.2.1.1 Units with no built-in reclaiming device
- snow load;
a) Where the belt load is limited by automatic de-
- temperature load;
vices, the load on the conveyor will be assumed
to be that which results from the capacity thus
- abnormal digging and lateral resistance;
limited.
- resistances due to friction and travel;
b) Where there is no capacity limiter, the design ca-
- horizontal lateral forces during travelling; pacity is that resulting from the maximum cross-
sectional area of the conveyor multiplied by the
- non-permanent dynamic effects.
conveying speed.
c) The special loads comprise the loads which Unless otherwise specified in the contract, the
should not occur during and outside the operation cross-sectional area shall be determined assuming
of the equipment but the occurrence of which is a surcharge angle 0 = 20 ”.
not to be excluded.
The maximum sections of materials conveyed are
calculated in accordance with IS0 5048.
They include, among others:
c) Where the design capacity resulting from a) or b)
- blocking of chutes;
on the upstream units is lower than that of the
downstream units, the downstream units may be
- resting of the bucket whee or the bucket lad-
deemed to have the same capacity as the up-
der on the ground or face;
stream units.
- blocking of travelling device s;
Units fitted with a reclaiming device
3.1.2.1.2
- lateral collision of the bucket wheel with the
(bucket wheel or bucket chain)
slope;
a) Where there is no capacity limiter, the design ca-
- wind load for machines not in operation;
pacity is 1,5 times the nominal filling capacity of
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0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
the buckets multiplied by the maximum number
follow shall be taken as guidance. The actual values
of discharges. In the case of bucket wheels, the
can deviate towards either higher or lower values.
factor 1,5, which takes into account the volumes
For storage yard appliances, the values are generally
which can be filled in addition to the buckets, can
lower, while for other equipment (for example in
be replaced by taking into account the actual value
mines) they shall be taken as minimum values.
of nominal and additional filling.
Loads due to dirt accumulation shall be taken into ac-
Where there are automatic capacity limiters, the
b)
count:
design capacity s hall be the capacity thus limited.
on the conveying devices, 10 % of the material
Where the unit is intended to convey materials of a)
load calculated according to 3.1.2;
different densities (for example, coal and ore), safety
devices shall be provided to ensure that the calculated
b) for bucket wheels, the weight of a 5 cm thick
load will not be exceeded with the heavier material.
layer of material on the centre of the bucket
Dynamic load factor: wheel, considered as a solid disc up to the cutting
circle;
In order to take into account the dynamic loads which
could be applied to the conveyor during transport, the
c) for bucket chains, 10 % of the design material
load shall be multiplied by a factor of 1 ,I.
load calculated according to 3.1.2, uniformly dis-
tributed over the total length of the ladder.
3.1.2.2 Load in the reclaiming devices
3.1.4 Normal digging and lateral resistances
To take into account the weight of the material to be
conveyed in the reclaiming devices, it is assumed that
These forces shall be calculated as concentrated
loads, i.e. on bucket wheels as acting at the most
a) for bucket wheels
unfavourable point of the cutting circle, and on bucket
chains as acting at a point one-third of the way along
- one-quarter of all available buckets are 100 %
.
the part of the ladder in contact with the face.
full
I
for bucket chains
b)
3.1.4.1 Normal digging resistance
- one-third of all the buckets in contact with the
The normal digging resistance acting tangentially to
face are one-third full;
the wheel cutting circle or in the direction of the
bucket chain (on digging units and, in general, on units
- one-third of all the buckets in contact with the
. for which the digging load is largely uncertain) is ob-
face are two-thirds full
I
tained from the rating of the drive motor, the effi-
ciency of the transmission gear, the circumferential
- all other buckets up to the sprocket are
speed of the cutting edge and the power necessary
100 % full.
to lift the material and (in the case of bucket chains)
from the power necessary to move the bucket chain.
3.1.2.3 Material in the hoppers
To calculate the lifting power, the figures indicated in
The weight of the material in the hoppers is obtained
3.1.2.2 may be used.
by multiplying the bulk density of the material by the
For storage yard applications, the above method of
volume (filled to the brim).
calculation may be ignored if the digging resistance
If ‘he weight of the material is limited by reliable
of the material is accurately known as a result of tests
clcltomatic controls, deviation from the value given in
and if it is known for sure that this digging resistance
3.1.2.2 is permissible.
will not be exceeded during normal operation.
X3.3 Incrustation
3.1.4.2 Normal lateral resistance
The degree of incrustation (dirt accumulation) de- Unless otherwise specified, the normal lateral resist-
pends on the specific material and the operating con-
ance can be assumed to be 0,3 times the value of the
ditions prevailing in each given case. The data which
normal digging resistance.
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0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
3.1.5 Forces on the conveyor fied because of local conditions. The aerodynamic
pressure, 4, in kilopascals l), shall be calculated using
Belt tensions, chain tensions, etc. shall be taken into
the following generally applied formula:
consideration for the calculation as far as they have
2
an effect on the structures. Fw
=-
4
1 600
3.1.6 Permanent dynamic effects
3.1.6.1 In general, the dynamic effect of the digging
is the wind speed in metres per second.
%f
resistances, the falling masses at the transfer points,
the rotating parts of machinery, the vibrating feeders,
The aerodynamic pressure during the handling oper-
etc. need only be considered as acting locally.
ation is then
3.1.6.2 The inertia forces due to acceleration and
q = 0,25 kN/m2
braking of moving structural parts shall be taken into
account. These can be neglected for appliances
working outdoors if the acceleration or deceleration is
Calculating wind action:
less than 0,2 m/s2.
If possible, the drive motors and brakes shall be de- It shall be assumed that the wind can blow horizon-
signed in such a way that the acceleration value of tally in all directions.
0,2 m/s2 is not exceeded.
The effect of wind action on a structural element is a
If the number of load cycles caused by inertia forces
resultant force, P, in kilonewtons, the component of
due to acceleration and braking is lower than 2 x IO4
which resolved along the direction of the wind is
during the life-time of the machine, the effects shall
given by the equation
be considered as additional loads (see also 3.2.7).
P=Axqxc
3.1.7 Loads due to inclination of the machine
In the case of inclination of the working level, forces
A is the area, in square metres, presented to
will be formed by breaking down the weight loads
the wind by the structural element, i.e. the
acting vertically and parallel to the plane of the work-
projected area of the structural element on
ing level. The slope loads shall be based on the max-
a plane perpendicular to the direction of
imum inclinations specified in the delivery contract
the wind;
and shall be increased by 20 % for the calculation.
is the aerodynamic pressure, in kilo-
4
3.1.8 Loads on the gangways, stairs and
newtons per square metre;
platforms
is an aerodynamic coefficient taking into
Stairs, platforms and gangways shall be constructed
account the overpressures and underpres-
to bear 3 kN of concentrated load under the worst
sures on the various surfaces. It depends
conditions, and the railings and guards to stand
on the configuration of the structural el-
0,3 kN of horizontal load.
ements; its values are given in table 1.
When higher loads are to be supported temporarily
by platforms, the latter shall be designed and sized
When a girder or part of a girder is protected from the
accordingly.
wind by another girder, the wind force on this girder
is determined by applying a reducing coefficient q. It
3.2 Additional loads
is assumed that the protected part of the second
girder is determined by the projection of the contour
Wind load for machines in operation
3.2.1
of the first girder on the second in the direction of the
wind. The wind force on the unprotected parts of the
During handling, a wind speed of vw = 20 m/s
(72 km/h) shall be assumed, unless otherwise speci- second girder is calculated without the coefficient q.
1) 1 kPa = 1 kN/m*
4
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IS0 5049-l : 1994(E)
The value of this coefficient q will depend on h and b is the enveloped area (solid portions +
A,
(see figure 1 and table 2) and on the ratio voids);
A
=- h is the height of the girder;
’ A
e
b is the distance between the surfaces fac-
ing each other.
where
When, for lattice girders, the ratio cp = A/A, is higher
A is the visible area (solid portion area);
than 0,6, the reducing coefficient is the same as for
a solid girder.
Table 1 - Values of the aerodynamic coefficient, c
Lattice of rolled sections
Solid-web
Of
box girders
Tubular lattice
NOTE - Certain values of c can be lowered if wind tunnel tests show that the values contained in the table are too high.
Table 2 - Values of reducing coefficient q as a function of (p = A/A, and the ratio b/h
A
’ =- OrI 02 0,3 0,4 0,5 0,6 03 1
A
e
1
0,05
b/h = 0,5 0,75 0,4 0,32 0,21 0,15 0,05 0,05
b/h = I 0,92 0,75 0,59 0,43 0,25 o,l OJ 011
0,33 02 02 02
b/h = 2 0,95 018 0,63 0,5
I 0,88 0,76 0,66 0,55 0,45 0,45 0,45
bjh = 4
I
I 0,95 0,88 0,81 0,75 I 0,68 0,68 0,68
I b/h = 5 I
NOTE - These values are also represented by the curves in figure 2.
I
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
Q IS0
IS0 5049=1:1994(E)
the bucket wheel or in the direction of the bucket
chain is calculated from the starting torque of the
drive motor or from the cut-off torque of the built-in
safety coupling, taking into account the more un-
favourable of the two cases listed below:
a) if the wheel or chain is not loaded:
Figure 1 - Height h and width b
in this case, account is not taken of the power
necessary to lift the material to be transported,
and the load due to the starting torque of the
motor is considered as a digging load;
b/h=6
b) if the wheel and chain are loaded according to
3.1.2.2:
in this case, the digging power results from
08
,
the starting torque of the motor, reduced by
the lifting power.
06
,
The abnormal lateral resistance is calculated as in
3.1.4.2, thereby considering a load of 0,3 times the
abnormal digging resistance.
04
,
If appropriate, this load can be calculated from the
working torque of an existing cut-out device at least
equal to I,1 times the sum of the torques due to the
02
,
inclination of the machine (see 3.1.7) and to wind load
for machines in operation (see 3.2.1).
p+
02 04 06 08 1 e
, . ,
I
3.2.5 Resistances due to friction and travel
Figure 2 - Curves giving values of q
a) Frictional resistances need only be calculated as
long as they influence the sizes.
3.2.2 Snow and ice load
The friction coefficients shall be calculated as fol-
The loads due to snow and ice have been considered
lows:
by the load case 3.1.3 (incrustation). If the customer
does not prescribe load values due to particular cli- - for pivots and ball bearings: ,U = 0,lO
matic conditions, snow and ice need not be included.
- for structural parts with sliding friction:
3.2.3 Temperature p = 0,25
Temperature effects need only be considered in spe- b) For calculating the resistances to travel, the fric-
cial cases, for example when using materials with
tion coefficients are as follows:
very different expansion coefficients within the same
- on wheels of rail-mounted machines: 1-1 = 0,03
component.
- on wheels of crawler-mounted machines:
3.2.4 Abnormal digging resistance and abnormal
p =O,l
lateral resistance
The abnormal digging resistance acting tangentially to - between crawler and ground: p = 0,60
---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 5049=1:1994(E)
Figure 3 - Appliances on rails
A
3.2.6 Reactions perpendicular to the rail due to
movement of appliance
02
,
In the case of appliances on rails which do not
015 ’
#
undergo any reaction perpendicular to the rail other
than those reactions due to wind and forces of inertia,
01 -
,
account shall be taken of the reactions resulting from
the rolling movement of the unit taking a couple of
0,05
force Hv directed perpendicularly to the rail as in
figure 3.
0 ’
0 2 4 6 8 10 12 a
The components of this couple are obtained by
multiplying the vertical load exerted on the wheels or
bogies by a coefficient ;1 which depends on the ratio Figure 4 - Values of ;1
of the rail gauge, p, to the wheel or bogie wheel
base, a.
To calculate the couple Hy, take the centre of gravity
S of the appliance on the y-axis in an unfavourable
3.2.7 Non-permanent dynamic effects
position in relation to sides 1 and 2.
The mass forces due to the acceleration and braking
II there are horizontal guiding wheels, the distance
of moving structural parts occurring less than 2 x IO4
between the guiding wheels shall be taken as
times during the lifetime of the appliance shall be
value a.
checked as additional loads. They may be disregarded
if their effect is less than that of the wind force during
Figure4 gives the values of ;1 as a function of the p/a
operation as per 3.2.1.
ratio.
If the mass forces are such that they have to be taken
into account, the wind effect can be disregarded.
---------------------- Page: 11 ----------------------
0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
derailment or rail fracture. The maximum drive effort
3.3 Special loads
of non-blocked wheels shall then be determined. It
shall not exceed the friction-transmitted effort be-
3.3.1 Blockage of chutes
tween wheels and rails.
The weight of material due to a blockage shall be
calculated using a load which is equivalent to the ca-
3.3.5 Lateral collision with the slope in the case
pacity of the chute in question, with due reference to
of bucket wheel machines
the angle of repose. The material norma ly within the
chute may be deducted. The actual bulk weight shall
The maximum lateral resistance in bumping against
be taken for the calculation.
the slope is determined by the safety coupling in the
slewing gear or the kinetic energy of the superstruc-
ture. This load shall be applied in accordance with
3.3.2 Resting of the bucket wheel or the bucket
3.1.4. In calculating the lateral resistance from the
ladder on the face
kinetic energy, a theoretical braking distance of
30 cm and a constant braking deceleration shall be
Where safety devices, for example slack rope safe-
guard for rope suspensions or pressure switches for assumed.
hydraulic hoists, are installed which prevent the full
weight of the bucket wheel or the bucket ladder from
3.3.6 Wind load on non-operating machines
coming to rest, the allowable resting force shall be
calculated as a special load at 1 ,l times its value.
For this case, unless otherwise specified because of
local conditions, the wind speeds and aerodynamic
Where such safety devices are not provided, the
pressures given in table3 shall be taken, with refer-
special load shall be calculated with the full resting
ence to the above-ground height of the structural el-
weight.
ement in question.
3.3.3 Failure of safety devices as in 3.1.2.1
Table 3 - Wind speeds and aerodynamic
In the case of failure on the part of the automatic
pressures
safety devices mentioned in 3.1.2.1 to limit the useful
Above-ground
loads on the conveyors, the capacity can be calculated / Wind speed
height of the
as follows:
structural element
a) in the case of appliances without built-in reclaim-
m kN/m* 1
m/s 1 km/h 1
I
ing device, according to 3.1.2.1 .l b);
2 to 20
b) in the case of appliances with built-in reclaiming
20 to 100
device, according to 3.1.2.1.2 a). above 100
For this purpose, account need not be taken of the
For wind effect calculation, see 3.2.1.
dynamic factor III.
3.3.7 Buffer effects
3.3.4 Locking of travelling devices
For rail-mounted equipment, it shall be taken into ac- For horizontal speeds below 0,5 m/s, no account shall
be taken of buffer effects. For speeds in excess of
count that bogies may be blocked, for example by
0,5 m/s, account shall be taken of the reaction of the
derailment or rail fracture. For the loads occurring un-
structure to collision with a buffer, when buffering is
der such conditions, the coefficient of friction be-
tween driven wheels and rails shall be taken as not made impossible by special devices.
,U = 0,25 provided that the drive motors can generate
It shall be assumed that the buffers are capable of
sufficient power.
absorbing the kinetic energy of the machine with op-
For equipment mounted on fixed rails, a wheel can erating load up to the rated travelling speed, VT, as a
be considered as blocked (i.e. unable to rotate but minimum.
sliding on the rail).
The resulting loads on the structure shall be calculated
For equipment mounted on movable rails, blocking of in terms of the retardation imparted to the machine
a trailing wheel or bogie shall be assumed as due to by the buffer in use.
---------------------- Page: 12 ----------------------
Q IS0
IS0 5049=1:1994(E)
3.3.8 Loads due to earthquakes
4 Load cases
If the delivery contract includes data concerning the
The main, additional and special loads mentioned in
effects due to earthquakes, these loads shall be con-
clause 3 shall be combined in load cases I, II and III
sidered in the calculation as special loads.
according to table 4.
Only loads which can occur simultaneously and which
3.3.9 Erection loads
produce, with the dead weight, the greatest forces
at the cutting points, shall be combined.
In certain cases, it may be necessary to check some
structural parts under dead loads in particular mo- For case III the most unfavourable combination shall
mentary situations during erection. be retained.
Table 4 - Load combinations
Main, additional and special loads
Sub-clause Type of load
III ’) Ill Ill
I II
6 7 8
3.1.1 Dead loads X X
3.1.2 Material loads on conveyors, reclaiming X X
devices and hoppers
3.1.3 Incrustation X
3.1.4 Normal digging and lateral resistances
X
3.1.5 Forces on the conveyor
3.1.6 Permanent dynamic effects X
X
3.1.7 Loads due to inclination of machine
X
3.2.1 Wind load during operation*)
3.2.2 Snow and ice (possibly)
3.2.3 Temperature (possibly)
3.2.4 Abnormal digging and lateral resistances X
X
3.2.5 Resistances due to friction and travel
X
3.2.6 Reactions perpendicular to the rail
X
3.2.7 Non-permanent dynamic effects
3.3.1 X
Blockage of chutes
3.3.2 Bucket-wheel resting X
3.3.3 Failure of safety devices X
3.3.4 X
Locking of travelling device
3.3.5 Lateral collision with the slope (bucket
wheel)
3.3.6 Wind load on non-operating machine
3.3.7 Buffer effects
3.3.8 Loads due to earthquakes
3.3.9 Erection loads (dead loads in particular
situations)
I! The removal of abnormal digging resistances (see 3.2.4) shall be ensured, when necessary, by appropriate devices
ilocking device which prevents slewing of appliance when out of servi
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 5049-1:1997
01-marec-1997
Mobilne naprave za kontinuirni transport sipkih materialov - Pravila za
konstruiranje jeklenih konstrukcij
Mobile equipment for continuous handling of bulk materials -- Part 1: Rules for the design
of steel structures
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac -- Partie 1: Règles pour
le calcul des charpentes en acier
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 5049-1:1994
ICS:
53.040.01 Oprema za neprekinjen Continuous handling
transport na splošno equipment in general
SIST ISO 5049-1:1997 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
INTERNATIONAL
IS0
STANDARD
5049-I
Second edition
1994-07-01
Mobile equipment for continuous handling
of bulk materials -
Part 1:
Rules for the design of steel structures
Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac -
Partie I: Rhgles pour le calcul des charpentes en acier
Reference number
IS0 5049-I :I 994(E)
---------------------- Page: 3 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
IS0 5049=1:1994(E)
Contents
Page
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Normative references
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
3.1 Main loads ,.,.
2
3.2 Additional loads
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 Special loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
4 Load cases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
9
5 Design of structural parts for general stress analysis . . . . . . . . . . . . 10
5.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5.2 Characteristic values of materials
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Calculation of allowable stresses with respect to the yield
point .,.,.
11
5.4 Checking of framework elements submitted to compression
loads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
6 Design of joints for general stress checking
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.1 Welded joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6.2 Bolted and riveted joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
6.3 Joints using high-strength friction-grip (HSFG) bolts with controlled
tightening . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
6.4 Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.
20
7 Calculation of allowable fatigue strength for structural members and
for joints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
7.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
7.2 Allowable stress, OD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.3 Characteristic curves for allowable fatigue strength
. . . . . . . . . . . . 21
8 Exceeding allowable stresses
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
9 Safety against overturning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
46
0 IS0 1994
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 4 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
63 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
9.1 Checking for safety against overturning . 46
9.2 Additional precautions . 46
10 Safety against drifting . 46
Annex
. . . . . .*.
A Bibliography 48
. . .
111
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, governmental
and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 5049-l was prepared by Technical Committee
lSO/TC 101, Continuous mechanical handling equipment.
This second edition cancels and replaces the first edition (IS0
5049-I :I 980), of which it constitutes a technical revision.
IS0 5049 consists of the following parts, under the general title Mobile
equipment for continuous handling of bulk materials:
- Part 1: Rules for the design of steel structures
- Part 2: Rules for the design of machinery
Annex A of this part of IS0 5049 is for information only.
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
INTERNATIONAL STANDARD 0 IS0 IS0 5049=1:1994(E)
Mobile equipment for continuous handling of bulk
materials -
Part 1:
Rules for the design of steel structures
2 Normative references
1 Scope
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions
of this part of IS0 5049. At the time of publication, the
This part of IS0 5049 establishes rules for determin-
editions indicated were valid. All standards are subject
ing the loads, types and combinations of loads (main,
to revision, and parties to agreements based on this
additional and special loads) which must be taken into
part of IS0 5049 are encouraged to investigate the
account when designing steel structures for mobile
possibility of applying the most recent editions of the
continuous bulk handling equipment.
standards indicated below. Members of IEC and IS0
maintain registers of currently valid International
This part of IS0 5049 is applicable to rail-mounted
Standards.
mobile equipment for continuous handling of bulk
materials, especially to IS0 286-2:1988, IS0 system of limits and fits -
Part 2: Tables of standard tolerance grades and limit
- stackers, deviations for holes and shafts.
- shiploaders,
IS0 630: 1980, Structural steels.
- reclaimers,
IS0 2148: 1974, Continuous handling equipment -
- combined stack- equipment fitted with
Nomenclature.
ers and reclaimers, bucket wheels or
I
bucket chains
- continuous ship
I
IS0 5048: 1989, Continuous mechanical handling
I
unloaders.
equipment - Belt conveyors with carrying idlers -
Calculation of operating power and tensile forces.
For other equipment, such as
- excavators,
3 Loads
- scrapers,
- reclaimers with scraper chain,
Depending on their frequency, the loads are divided
- mixed tyre or caterpillar-mounted stackers
into three different load groups: main loads, additional
and reclaimers,
loads and special loads.
the clauses in this International Standard as adapted a) The main loads comprise all the permanent loads
to each type of apparatus are applicable. which occur when the equipment is used under
normal operating conditions.
---------------------- Page: 7 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
IS0 5049=1:1994(E)
- buffer effects;
They include, among others:
- loads due to earthquakes.
- dead loads;
- material loads; In addition, it may be necessary to take into ac-
count the loads occurring on certain parts of the
- incrustation;
structure during assembly.
- normal digging and lateral resistances;
3.1 Main loads
- forces at the conveying elements for the ma-
terial load; 3.1.1 Dead loads
- permanent dynamic effects; Dead loads are load forces of all fixed and movable
construction parts, always present in operation, of
- incli nation of the machine;
mechanical and electrical plants as well as of the
support structure.
- loads on the gangways, stairs and platforms.
3.1.2 Material loads
b) The additional loads are loads that can occur
intermittently during operation of the equipment
The material load carried on conveyors and reclaimers
or when the equipment is not working; these
is considered.
loads can either replace certain main loads or be
added to the main loads.
3.1.2.1 Material load carried on the conveyors
They include, among others:
These loads are determined from the design capacity
(in cubic metres per hour).
- wind load for machines in operation;
3.1.2.1.1 Units with no built-in reclaiming device
- snow load;
a) Where the belt load is limited by automatic de-
- temperature load;
vices, the load on the conveyor will be assumed
to be that which results from the capacity thus
- abnormal digging and lateral resistance;
limited.
- resistances due to friction and travel;
b) Where there is no capacity limiter, the design ca-
- horizontal lateral forces during travelling; pacity is that resulting from the maximum cross-
sectional area of the conveyor multiplied by the
- non-permanent dynamic effects.
conveying speed.
c) The special loads comprise the loads which Unless otherwise specified in the contract, the
should not occur during and outside the operation cross-sectional area shall be determined assuming
of the equipment but the occurrence of which is a surcharge angle 0 = 20 ”.
not to be excluded.
The maximum sections of materials conveyed are
calculated in accordance with IS0 5048.
They include, among others:
c) Where the design capacity resulting from a) or b)
- blocking of chutes;
on the upstream units is lower than that of the
downstream units, the downstream units may be
- resting of the bucket whee or the bucket lad-
deemed to have the same capacity as the up-
der on the ground or face;
stream units.
- blocking of travelling device s;
Units fitted with a reclaiming device
3.1.2.1.2
- lateral collision of the bucket wheel with the
(bucket wheel or bucket chain)
slope;
a) Where there is no capacity limiter, the design ca-
- wind load for machines not in operation;
pacity is 1,5 times the nominal filling capacity of
---------------------- Page: 8 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
the buckets multiplied by the maximum number
follow shall be taken as guidance. The actual values
of discharges. In the case of bucket wheels, the
can deviate towards either higher or lower values.
factor 1,5, which takes into account the volumes
For storage yard appliances, the values are generally
which can be filled in addition to the buckets, can
lower, while for other equipment (for example in
be replaced by taking into account the actual value
mines) they shall be taken as minimum values.
of nominal and additional filling.
Loads due to dirt accumulation shall be taken into ac-
Where there are automatic capacity limiters, the
b)
count:
design capacity s hall be the capacity thus limited.
on the conveying devices, 10 % of the material
Where the unit is intended to convey materials of a)
load calculated according to 3.1.2;
different densities (for example, coal and ore), safety
devices shall be provided to ensure that the calculated
b) for bucket wheels, the weight of a 5 cm thick
load will not be exceeded with the heavier material.
layer of material on the centre of the bucket
Dynamic load factor: wheel, considered as a solid disc up to the cutting
circle;
In order to take into account the dynamic loads which
could be applied to the conveyor during transport, the
c) for bucket chains, 10 % of the design material
load shall be multiplied by a factor of 1 ,I.
load calculated according to 3.1.2, uniformly dis-
tributed over the total length of the ladder.
3.1.2.2 Load in the reclaiming devices
3.1.4 Normal digging and lateral resistances
To take into account the weight of the material to be
conveyed in the reclaiming devices, it is assumed that
These forces shall be calculated as concentrated
loads, i.e. on bucket wheels as acting at the most
a) for bucket wheels
unfavourable point of the cutting circle, and on bucket
chains as acting at a point one-third of the way along
- one-quarter of all available buckets are 100 %
.
the part of the ladder in contact with the face.
full
I
for bucket chains
b)
3.1.4.1 Normal digging resistance
- one-third of all the buckets in contact with the
The normal digging resistance acting tangentially to
face are one-third full;
the wheel cutting circle or in the direction of the
bucket chain (on digging units and, in general, on units
- one-third of all the buckets in contact with the
. for which the digging load is largely uncertain) is ob-
face are two-thirds full
I
tained from the rating of the drive motor, the effi-
ciency of the transmission gear, the circumferential
- all other buckets up to the sprocket are
speed of the cutting edge and the power necessary
100 % full.
to lift the material and (in the case of bucket chains)
from the power necessary to move the bucket chain.
3.1.2.3 Material in the hoppers
To calculate the lifting power, the figures indicated in
The weight of the material in the hoppers is obtained
3.1.2.2 may be used.
by multiplying the bulk density of the material by the
For storage yard applications, the above method of
volume (filled to the brim).
calculation may be ignored if the digging resistance
If ‘he weight of the material is limited by reliable
of the material is accurately known as a result of tests
clcltomatic controls, deviation from the value given in
and if it is known for sure that this digging resistance
3.1.2.2 is permissible.
will not be exceeded during normal operation.
X3.3 Incrustation
3.1.4.2 Normal lateral resistance
The degree of incrustation (dirt accumulation) de- Unless otherwise specified, the normal lateral resist-
pends on the specific material and the operating con-
ance can be assumed to be 0,3 times the value of the
ditions prevailing in each given case. The data which
normal digging resistance.
---------------------- Page: 9 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
3.1.5 Forces on the conveyor fied because of local conditions. The aerodynamic
pressure, 4, in kilopascals l), shall be calculated using
Belt tensions, chain tensions, etc. shall be taken into
the following generally applied formula:
consideration for the calculation as far as they have
2
an effect on the structures. Fw
=-
4
1 600
3.1.6 Permanent dynamic effects
3.1.6.1 In general, the dynamic effect of the digging
is the wind speed in metres per second.
%f
resistances, the falling masses at the transfer points,
the rotating parts of machinery, the vibrating feeders,
The aerodynamic pressure during the handling oper-
etc. need only be considered as acting locally.
ation is then
3.1.6.2 The inertia forces due to acceleration and
q = 0,25 kN/m2
braking of moving structural parts shall be taken into
account. These can be neglected for appliances
working outdoors if the acceleration or deceleration is
Calculating wind action:
less than 0,2 m/s2.
If possible, the drive motors and brakes shall be de- It shall be assumed that the wind can blow horizon-
signed in such a way that the acceleration value of tally in all directions.
0,2 m/s2 is not exceeded.
The effect of wind action on a structural element is a
If the number of load cycles caused by inertia forces
resultant force, P, in kilonewtons, the component of
due to acceleration and braking is lower than 2 x IO4
which resolved along the direction of the wind is
during the life-time of the machine, the effects shall
given by the equation
be considered as additional loads (see also 3.2.7).
P=Axqxc
3.1.7 Loads due to inclination of the machine
In the case of inclination of the working level, forces
A is the area, in square metres, presented to
will be formed by breaking down the weight loads
the wind by the structural element, i.e. the
acting vertically and parallel to the plane of the work-
projected area of the structural element on
ing level. The slope loads shall be based on the max-
a plane perpendicular to the direction of
imum inclinations specified in the delivery contract
the wind;
and shall be increased by 20 % for the calculation.
is the aerodynamic pressure, in kilo-
4
3.1.8 Loads on the gangways, stairs and
newtons per square metre;
platforms
is an aerodynamic coefficient taking into
Stairs, platforms and gangways shall be constructed
account the overpressures and underpres-
to bear 3 kN of concentrated load under the worst
sures on the various surfaces. It depends
conditions, and the railings and guards to stand
on the configuration of the structural el-
0,3 kN of horizontal load.
ements; its values are given in table 1.
When higher loads are to be supported temporarily
by platforms, the latter shall be designed and sized
When a girder or part of a girder is protected from the
accordingly.
wind by another girder, the wind force on this girder
is determined by applying a reducing coefficient q. It
3.2 Additional loads
is assumed that the protected part of the second
girder is determined by the projection of the contour
Wind load for machines in operation
3.2.1
of the first girder on the second in the direction of the
wind. The wind force on the unprotected parts of the
During handling, a wind speed of vw = 20 m/s
(72 km/h) shall be assumed, unless otherwise speci- second girder is calculated without the coefficient q.
1) 1 kPa = 1 kN/m*
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
63 IS0
IS0 5049-l : 1994(E)
The value of this coefficient q will depend on h and b is the enveloped area (solid portions +
A,
(see figure 1 and table 2) and on the ratio voids);
A
=- h is the height of the girder;
’ A
e
b is the distance between the surfaces fac-
ing each other.
where
When, for lattice girders, the ratio cp = A/A, is higher
A is the visible area (solid portion area);
than 0,6, the reducing coefficient is the same as for
a solid girder.
Table 1 - Values of the aerodynamic coefficient, c
Lattice of rolled sections
Solid-web
Of
box girders
Tubular lattice
NOTE - Certain values of c can be lowered if wind tunnel tests show that the values contained in the table are too high.
Table 2 - Values of reducing coefficient q as a function of (p = A/A, and the ratio b/h
A
’ =- OrI 02 0,3 0,4 0,5 0,6 03 1
A
e
1
0,05
b/h = 0,5 0,75 0,4 0,32 0,21 0,15 0,05 0,05
b/h = I 0,92 0,75 0,59 0,43 0,25 o,l OJ 011
0,33 02 02 02
b/h = 2 0,95 018 0,63 0,5
I 0,88 0,76 0,66 0,55 0,45 0,45 0,45
bjh = 4
I
I 0,95 0,88 0,81 0,75 I 0,68 0,68 0,68
I b/h = 5 I
NOTE - These values are also represented by the curves in figure 2.
I
5
---------------------- Page: 11 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
Q IS0
IS0 5049=1:1994(E)
the bucket wheel or in the direction of the bucket
chain is calculated from the starting torque of the
drive motor or from the cut-off torque of the built-in
safety coupling, taking into account the more un-
favourable of the two cases listed below:
a) if the wheel or chain is not loaded:
Figure 1 - Height h and width b
in this case, account is not taken of the power
necessary to lift the material to be transported,
and the load due to the starting torque of the
motor is considered as a digging load;
b/h=6
b) if the wheel and chain are loaded according to
3.1.2.2:
in this case, the digging power results from
08
,
the starting torque of the motor, reduced by
the lifting power.
06
,
The abnormal lateral resistance is calculated as in
3.1.4.2, thereby considering a load of 0,3 times the
abnormal digging resistance.
04
,
If appropriate, this load can be calculated from the
working torque of an existing cut-out device at least
equal to I,1 times the sum of the torques due to the
02
,
inclination of the machine (see 3.1.7) and to wind load
for machines in operation (see 3.2.1).
p+
02 04 06 08 1 e
, . ,
I
3.2.5 Resistances due to friction and travel
Figure 2 - Curves giving values of q
a) Frictional resistances need only be calculated as
long as they influence the sizes.
3.2.2 Snow and ice load
The friction coefficients shall be calculated as fol-
The loads due to snow and ice have been considered
lows:
by the load case 3.1.3 (incrustation). If the customer
does not prescribe load values due to particular cli- - for pivots and ball bearings: ,U = 0,lO
matic conditions, snow and ice need not be included.
- for structural parts with sliding friction:
3.2.3 Temperature p = 0,25
Temperature effects need only be considered in spe- b) For calculating the resistances to travel, the fric-
cial cases, for example when using materials with
tion coefficients are as follows:
very different expansion coefficients within the same
- on wheels of rail-mounted machines: 1-1 = 0,03
component.
- on wheels of crawler-mounted machines:
3.2.4 Abnormal digging resistance and abnormal
p =O,l
lateral resistance
The abnormal digging resistance acting tangentially to - between crawler and ground: p = 0,60
---------------------- Page: 12 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
IS0 5049=1:1994(E)
Figure 3 - Appliances on rails
A
3.2.6 Reactions perpendicular to the rail due to
movement of appliance
02
,
In the case of appliances on rails which do not
015 ’
#
undergo any reaction perpendicular to the rail other
than those reactions due to wind and forces of inertia,
01 -
,
account shall be taken of the reactions resulting from
the rolling movement of the unit taking a couple of
0,05
force Hv directed perpendicularly to the rail as in
figure 3.
0 ’
0 2 4 6 8 10 12 a
The components of this couple are obtained by
multiplying the vertical load exerted on the wheels or
bogies by a coefficient ;1 which depends on the ratio Figure 4 - Values of ;1
of the rail gauge, p, to the wheel or bogie wheel
base, a.
To calculate the couple Hy, take the centre of gravity
S of the appliance on the y-axis in an unfavourable
3.2.7 Non-permanent dynamic effects
position in relation to sides 1 and 2.
The mass forces due to the acceleration and braking
II there are horizontal guiding wheels, the distance
of moving structural parts occurring less than 2 x IO4
between the guiding wheels shall be taken as
times during the lifetime of the appliance shall be
value a.
checked as additional loads. They may be disregarded
if their effect is less than that of the wind force during
Figure4 gives the values of ;1 as a function of the p/a
operation as per 3.2.1.
ratio.
If the mass forces are such that they have to be taken
into account, the wind effect can be disregarded.
---------------------- Page: 13 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
0 IS0
IS0 5049=1:1994(E)
derailment or rail fracture. The maximum drive effort
3.3 Special loads
of non-blocked wheels shall then be determined. It
shall not exceed the friction-transmitted effort be-
3.3.1 Blockage of chutes
tween wheels and rails.
The weight of material due to a blockage shall be
calculated using a load which is equivalent to the ca-
3.3.5 Lateral collision with the slope in the case
pacity of the chute in question, with due reference to
of bucket wheel machines
the angle of repose. The material norma ly within the
chute may be deducted. The actual bulk weight shall
The maximum lateral resistance in bumping against
be taken for the calculation.
the slope is determined by the safety coupling in the
slewing gear or the kinetic energy of the superstruc-
ture. This load shall be applied in accordance with
3.3.2 Resting of the bucket wheel or the bucket
3.1.4. In calculating the lateral resistance from the
ladder on the face
kinetic energy, a theoretical braking distance of
30 cm and a constant braking deceleration shall be
Where safety devices, for example slack rope safe-
guard for rope suspensions or pressure switches for assumed.
hydraulic hoists, are installed which prevent the full
weight of the bucket wheel or the bucket ladder from
3.3.6 Wind load on non-operating machines
coming to rest, the allowable resting force shall be
calculated as a special load at 1 ,l times its value.
For this case, unless otherwise specified because of
local conditions, the wind speeds and aerodynamic
Where such safety devices are not provided, the
pressures given in table3 shall be taken, with refer-
special load shall be calculated with the full resting
ence to the above-ground height of the structural el-
weight.
ement in question.
3.3.3 Failure of safety devices as in 3.1.2.1
Table 3 - Wind speeds and aerodynamic
In the case of failure on the part of the automatic
pressures
safety devices mentioned in 3.1.2.1 to limit the useful
Above-ground
loads on the conveyors, the capacity can be calculated / Wind speed
height of the
as follows:
structural element
a) in the case of appliances without built-in reclaim-
m kN/m* 1
m/s 1 km/h 1
I
ing device, according to 3.1.2.1 .l b);
2 to 20
b) in the case of appliances with built-in reclaiming
20 to 100
device, according to 3.1.2.1.2 a). above 100
For this purpose, account need not be taken of the
For wind effect calculation, see 3.2.1.
dynamic factor III.
3.3.7 Buffer effects
3.3.4 Locking of travelling devices
For rail-mounted equipment, it shall be taken into ac- For horizontal speeds below 0,5 m/s, no account shall
be taken of buffer effects. For speeds in excess of
count that bogies may be blocked, for example by
0,5 m/s, account shall be taken of the reaction of the
derailment or rail fracture. For the loads occurring un-
structure to collision with a buffer, when buffering is
der such conditions, the coefficient of friction be-
tween driven wheels and rails shall be taken as not made impossible by special devices.
,U = 0,25 provided that the drive motors can generate
It shall be assumed that the buffers are capable of
sufficient power.
absorbing the kinetic energy of the machine with op-
For equipment mounted on fixed rails, a wheel can erating load up to the rated travelling speed, VT, as a
be considered as blocked (i.e. unable to rotate but minimum.
sliding on the rail).
The resulting loads on the structure shall be calculated
For equipment mounted on movable rails, blocking of in terms of the retardation imparted to the machine
a trailing wheel or bogie shall be assumed as due to by the buffer in use.
---------------------- Page: 14 ----------------------
SIST ISO 5049-1:1997
Q IS0
IS0 5049=1:1994(E)
3.3.8 Loads due to earthquakes
4 Load cases
If the delivery contract includes data concerning the
The main, additional and special loads mentioned in
effects due to earthquakes, these loads shall be con-
clause 3 shall be combined in load cases I, II and III
sidered in the calculation as special loads.
according to table 4.
Only loads which can occur simultaneously and which
3.3.9 Erection loads
produce, with the dead weight, the greatest forces
at the cutting points, shall be combined.
In certain cases, it may be necessary to check some
structural parts under dead loads in particular mo- For case III the most unfavourable combination shall
mentary situations during erection. be retained.
Table 4 - Load combinations
Main, additional and special loads
Sub-clause Type of load
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5049-I
Deuxième édition
1994-07-O 1
Appareils mobiles de manutention
continue pour produits en vrac -
Partie 1:
Règles pour le calcul des charpentes en acier
Mobile equipment for continuous handling of bulk materials -
Part 1: Rules for the design of steel structures
Numéro de référence
ISO 5049-I :1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5049=1:1994(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Sollicitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3.1 Sollicitations principales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3.2 Sollicitations additionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 Sollicitations spéciales
. . . . . . . . .*. 9
4 Cas de sollicitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5 Calcul des éléments de charpente pour l’analyse générale des
contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2 Valeurs caractéristiques des matériaux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Détermination des contraintes admissibles par rapport à la limite
élastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.4 Vérification de la tenue des éléments de charpente soumis aux
efforts de compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6 Calcul des assemblages pour la vérification générale des
contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 14
6.1 Assemblages soudés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
6.2 Assemblages boulonnés et rivetés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .m. 16
6.3 Assemblage par boulons à haute résistance avec serrage
contrôlé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
6.4 Câbles .,. 21
7 Détermination de la résistance à la fatigue admissible pour les
éléments de charpente et les assemblages
. . . . . . . . .*. 21
7.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7.2 Contrainte admissible, OD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7.3 Courbes caractéristiques pour la résistance a la fatigue
admissible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
0 ISO 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-1 211 Geneve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 5049=1:1994(F)
.......................... 46
8 Transgression des sollicitations admissibles
............................................ 46
9 Sécurité contre le renversement
9.1 Vérification de la sécurité contre le renversement . 46
............................................... 47
9.2 Précautions supplémentaires
.............................................. 47
10 Sécurité contre l’entraînement
Annexe
A Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 5049-1:1994(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 5049-l a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 101, Engins de manutention continue.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition
(ISO 5049-l :1980), dont elle constitue une révision technique.
L’ISO 5049 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac:
- Partie 1: Règles pour le calcul des charpentes en acier
- Partie 2: Règles pour le calcul des mkanismes
L’annexe A de la présente partie de I’ISO 5049 est donnée uniquement à
titre d’information.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 5049~1:1994( F)
Appareils mobiles de manutention continue pour
produits en vrac -
Partie 1:
Règles pour le calcul des charpentes en acier
les articles de la présente partie de I’ISO 5049 adap-
1 Domaine d’application
tés à ces types d’appareils sont applicables.
La présente partie de I’ISO 5049 etablit des règles
pour la détermination des sollicitations et des combi-
naisons de sollicitations éventuelles (sollicitations
principales, sollicitations additionnelles et sollicitations
2 Références normatives
spéciales) dont il faut tenir compte dans I’établis-
sement des projets de charpentes en acier des appa-
Les normes suivantes contiennent des dispositions
reils mobiles de manutention continue pour produits
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
en vrac.
tuent des dispositions valables pour la présente partie
de I’ISO 5049. Au moment de la publication, les édi-
La présente partie de I’ISO 5049 est applicable aux
tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
appareils mobiles sur rails de manutention continue
sujette à révision et les parties prenantes des accords
pour produits en vrac, plus spécialement
fondés sur la présente partie de I’ISO 5049 sont invi-
tées a rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
- aux appareils de mise au stock,
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
- aux chargeurs de navire,
des Normes internationales en vigueur à un moment
- aux appareils de reprise au
donné.
appareils
stock,
munis de
- aux appareils mixtes de mise ISO 286-2: 1988, Système ISO de tolérances et
roues-
et reprise au stock, Partie 2: Tables des degrés de to-
d’ajustements -
pelles ou
France normal&% et des &arts limites des akages
de chaînes
- aux déchargeurs en continu
et des arbres.
à godets
de navires.
ISO 630: 1980, Aciers de construction métallique.
Pour les autres appareils tels que
ISO 2148: 1974, Engins de manutention continue -
- les excavateurs,
Nomenclature.
- les gratteurs,
ISO 5048:1989, Engins de manutention continue -
- les appareils de reprise par chaînes gratteuses,
Transporteurs à courroie munis de rouleaux porteurs
- les appareils mixtes de mise et reprise au
- Calcul de la puissance d’entraînement et des ef-
stock sur pneus et sur chenilles,
forts de tension.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5049-l : 1994(F) 0 ISO
c) Les sollicitations spéciales comprennent les solli-
3 Sollicitations
citations qui ne devraient pas se présenter pen-
dant l’exploitation ou a l’arrêt, mais dont
l’apparition n’est pas exclue.
D’après leur fréquence, les sollicitations sont classees
en trois groupes différents: sollicitations principales, Ce sont, entre autres:
sollicitations additionnelles et sollicitations spéciales.
- l’engorgement des goulottes;
a) Les sollicitations principales comprennent toutes
- la pose de la roue-pelle ou de I’élinde à godets
les sollicitations permanentes qui se manifestent
sur le sol ou sur le stock;
pendant l’exploitation normale de l’appareil.
- le blocage des mécanismes de déplacement;
Ce sont, entre autres:
- la butée latérale contre le talus;
- les poids propres;
- le vent lorsque l’appareil est hors service;
- les charges utiles;
- le tamponnement;
- l’encrassement;
- les sollicitations dues aux tremblements de
- les résistances de fouille normales et les ré-
terre.
sistances latérales normales;
En outre, il peut s’avérer nécessaire de considérer
- les efforts agissant sur les éléments de trans-
les sollicitations s’exerçant pendant l’opération de
port pour la charge utile;
montage sur certaines parties des structures.
- les efforts dynamiques permanents;
3.1 Sollicitations principales
- l’inclinaison de l’appareil;
Poids propres
3.1 .l
- les sollicitations dues aux charges supportées
par les passerelles, les escaliers et les plates-
Par poids propres, on entend les forces exercées par
formes.
le poids de tous les éléments fixes et mobiles, tou-
jours présents durant le service, des installations mé-
b) Les sollicitations additionnelles comprennent les
caniques et électriques ainsi que du châssis porteur.
sollicitations qui peuvent se présenter, a interval-
les temporaires, pendant l’exploitation ou à l’arrêt.
3.1.2 Charges utiles
Ces sollicitations peuvent soit se substituer à
certaines sollicitations principales, soit s’ajouter à
On considère les charges utiles sur les transporteurs
ces dernières.
et dans les organes de reprise.
Ce sont, entre autres:
Charges utiles sur les transporteurs
3.1.2.1
- le vent durant le service;
Ces charges sont déterminées a partir du débit théo-
rique de calcul (en metres cubes par heure).
- la neige;
3.1.2.1.1 Appareils sans organe de reprise
- la température;
incorporé
- les résistances de fouille anormales et les ré-
a) Si le débit en amont de l’appareil est limité par des
sistances latérales anormales;
dispositifs automatiques, on prend comme charge
- les résistances de frottement et de dépla- sur le transporteur celle résultant du débit ainsi li-
mité.
cement;
- les forces latérales horizontales pendant la b) En l’absence de limiteur de débit, le débit théori-
translation; que est celui résultant de la section transversale
de remplissage du transporteur multiplié par la vi-
- les effets dynamiques non permanents.
tesse de transport.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
8 ISO
ISO 5049-l :1994(F)
À moins de dispositions particulières fixées ex- - un tiers de tous les godets en prise dans la
pressément dans le contrat, cette section trans-
matière est rempli aux deux tiers;
versale doit être déterminée en admettant un
- tous les autres godets, jusqu’aux tourteaux,
angle de talus dynamique 8 = 20”.
sont remplis à 100 %.
Les sections maximales de produits manu-
tentionnés sont calculées suivant les indications
3.1.2.3 Produit dans les trémies
de I’ISO 5048.
Le poids du produit dans les trémies s’obtient en
c) Si le débit théorique, tel qu’il résulte de a) ou b),
multipliant la masse volumique du produit par le vo-
des installations situées en amont est inférieur à
lume de la trémie supposée remplie à ras bord.
celui des installations situées en aval, on peut
adopter le débit des appareils situés en amont
Si le poids du produit est limité par des dispositifs
pour les appareils situés en aval.
sûrs et automatiques, on peut s’écarter de la valeur
indiquée en 3.1.2.2.
3.1.2.1.2 Appareils équipés d’un organe de
reprise (roues-pelles ou chaînes à godets)
3.1.3 Encrassement
En l’absence de limiteur de débit, le débit théori-
a)
que de calcul est égal à 1,5 fois le remplissage
L’importance de l’encrassement est fonction, cas par
nominal des godets multiplié par le nombre maxi-
cas, des conditions spéciales de matériel et d’exploi-
mal de déversements. Pour les roues-pelles, le
tation. Les indications ci-après doivent être considé-
coefficient 1,5, qui tient compte des volumes qui
rées comme des valeurs guides. Les valeurs réelles
peuvent être remplis en plus des godets, peut
peuvent s’en écarter aussi bien vers le haut que vers
être remplacé par la prise en compte de la valeur
le bas.
réelle de remplissage (volume nominal du godet
+ volume supplémentaire).
Pour les appareils de parc, les valeurs sont géné-
ralement plus petites alors que pour les autres appa-
S’il existe des dispositifs automatiques limitant le
b)
reils (par exemple, les appareils d’extraction), elles
débit, le débit théorique doit être celui ainsi limité.
sont a considérer comme des valeurs minimales.
Lorsque l’appareil est destiné au transport de produits
Les sollicitations dues à l’encrassement doivent être
de densités différentes (par exemple pour le charbon
prises en compte comme suit:
et le minerai), il convient de s’assurer par des dispo-
sitifs de sécurité que la charge utile calculée ne sera
a) sur les organes transporteurs, 10 % de la charge
pas dépassée pour le produit le plus dense.
utile calculée d’après 3.1.2;
Coefficient dynamique:
b) sur les roues-pelles, le poids supposé appliqué au
centre de la roue d’une couche de matière de
Pour tenir compte des effets dynamiques pouvant se
5 cm d’épaisseur, déposée sur une face de la
présenter sur le transporteur pendant le transport, la
roue-pelle considérée comme disque plein jus-
charge utile doit être multipliée par le facteur 1 ,l .
qu’au cercle de coupe;
c) sur les chaînes à godets, 10 % de la charge utile
3.1.2.2 Charge dans les organes de reprise
calculée d’après 3.1.2, également distribuée sur
toute la longueur de l’élinde.
Pour calculer le poids des produits à transporter dans
les organes de reprise, on admet que
3.1.4 Résistance de fouille normale et résistance
J) pour les roues-pelles
latérale normale
- un quart de tous les godets est rempli à
Ces efforts doivent être considérés comme des char-
100 %;
ges concentrées qui, sur les roues-pelles, s’exercent
au point le plus défavorable du cercle de coupe et, sur
b) pour les chaînes à godets:
les excavateurs a chaîne a godets, s’exercent en un
- un tiers de tous les godets en prise dans la
point situé au tiers avant de I’élinde à godets en prise
matiere est rempli au tiers; dans la matière.
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5049-I : 1994(F) 0 ISO
3.1.4.1 Résistance de fouille normale
Si le nombre de manoeuvres provoquant des forces
d’inertie dues à l’accélération et au freinage est infé-
Pour les appareils d’extraction, et en général pour les
rieur à 2 x 104 pendant la durée de vie de l’appareil,
appareils pour lesquels une large incertitude existe
les effets doivent être considérés comme des sollici-
sur les efforts de fouille qui peuvent se présenter, la
tations additionnelles (voir 3.2.7).
résistance de fouille normale qui agit tangentiellement
au cercle de coupe ou suivant la direction de la chaîne
à godets s’obtient à partir de la puissance nominale
du moteur installé, du rendement du mécanisme, de 3.1.7 Sollicitations dues à l’inclinaison de
la vitesse circonférentielle à l’arête du couteau et de l’appareil
la puissance nécessaire à l’élévation de la matière et,
pour les chaînes a godets, a partir de la puissance En cas d’inclinaison du terrain à exploiter, la décom-
position des poids donne des forces verticales et pa-
nécessaire à l’entraînement de la chaîne.
rallèles au plan du terrain. Les sollicitations dues à
Pour le calcul de la puissance nécessaire à l’élévation
l’inclinaison doivent être déterminées d’après les
du produit, il convient de retenir les valeurs indiquées
pentes maximales prévues au contrat. Pour le calcul,
en 3.1.2.2.
celles-ci doivent être majorées de 20 %.
Pour les appareils de parc, et en général pour les ap-
pareils destinés à manutentionner des produits offrant
des résistances de fouille connues par expérience et
3.1.8 Sollicitations sur les passerelles, escaliers
qui ne seront pas dépassées en service normal, on
et plates-formes
peut s’écarter de la méthode ci-dessus et prendre
comme effort de fouille normal la valeur réelle cor-
Les passerelles, les escaliers et les plates-formes
respondant au produit.
doivent être calculés pour supporter une charge
concentrée de 3 kN dans les conditions les plus dé-
3.1.4.2 Résistance latérale normale
favorables, et les lisses et les garde-corps pour sup-
porter une force horizontale de 0,3 kN.
Sauf indications particulières, la résistance latérale
normale peut être comptée comme étant 0,3 fois la
Si les plates-formes doivent supporter temporai-
valeur de la résistance de fouille normale.
rement des charges plus élevées, elles doivent être
dimensionnées conformément a ces charges.
3.1.5 Efforts sur les éléments transporteurs
Les tensions des courroies, des chaînes, etc. doivent
être prises en considération dans la mesure où elles
ont une influence sur les charpentes. 3.2 Sollicitations additionnelles
3.1.6 Effets dynamiques permanents
3.2.1 Vent durant le service
3.1.6.1 En général, les effets dynamiques des résis-
tances de fouille, des masses qui se déversent aux
Sauf indication contraire due à une localisation parti-
points de transfert, des pièces en mouvement de ro-
culière, il faut admettre durant le service de manu-
tation, des distributeurs vibrants, etc. ne doivent être
tention une vitesse du vent v,,.,, = 20 m/s (= 72 km/h).
considérés que localement.
La pression aérodynamique, 4, en kilopascalsl), est
déterminée par l’équation généralement appliquée
3.1.6.2 Les forces d’inertie dues à l’accélération et
au freinage d’éléments de construction mobiles doi-
Y2
=-
vent être prises en compte. Elles peuvent cependant
9
1 6woO
être négligées pour les appareils utilisés à l’air libre si
l’accélération ou la décélération est inférieure ou
où v,,,, est la vitesse du vent, en mètres par seconde.
égale à 0,2 m/s*.
La pression aérodynamique durant le service de ma-
Dans la mesure du possible, les moteurs d’entraî-
nutention est alors
nement doivent être conçus de manière que I’accélé-
q = 0,25 kN/m*
ration de 0,2 m/s* ne soit pas dépassée.
1) 1 kPa = 1 kN/m*
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
0 ISO
ISO 5049~1:1994( F)
Calcul de l’action du vent:
est la pression aérodynamique, en
4
kilonewtons par mètre carré;
On admet que le vent peut souffler horizontalement
C est un coefficient aérodynamique qui tient
dans toutes les directions.
compte des surpressions et dépressions
sur les différentes surfaces; ce coefficient
L’effort dû à l’action du vent sur un élément de char-
dépend de la configuration de l’élément de
pente est une force résultante, P, en kilonewtons,
charpente et ses valeurs sont indiquées
dont la composante dans la direction du vent est
dans le tableau 1.
donnée par l’équation
Lorsqu’une poutre ou une partie de poutre est proté-
gée du vent par la présence d’une autre poutre, on
P=Axqxc
détermine l’effort du vent sur cette poutre en prenant
en compte un coefficient réducteur, q. On admet que
où
la partie protégée de la deuxième poutre est délimitée
A est la surface en mètres carrés, offerte au
par la projection dans la direction du vent du contour
vent par l’élément de charpente, c’est-à-
apparent de la première poutre sur la deuxième. L’ef-
dire la surface de la projection de l’élément fet du vent sur les parties non protégées de la deu-
de charpente sur un plan perpendiculaire xième poutre est calculé sans application du
à la direction du vent; coefficient q.
Tableau 1
- Valeurs du coefficient aérodynamique, c
Type de poutre c
I
Treillis en profilés
Poutre à âme pleine
ou
caissons fermés
(en mètres)
1 Éléments à section circulaire
d,/%& I 1,2
.b
Tl
Treillis en tubes
d,/g > I 0,7
w
q (en kilonewtons par métre carré)
NOTE - Certaines valeurs de c peuvent être diminuées si les essais en soufflerie démontrent que les valeurs de ce tableau sont trop
élevées.
I I
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5049=1:1994(F) 0 ISO
La valeur du coefficient q- dépend de h et de b (voir
est la surface enveloppe (pleins + vides);
A,
figure 1 et tableau 2) et du rapport
h est la hauteur de la poutre;
A
=-
’ A
b est la distance qui sépare les faces qui se
e
trouvent en vis-à-vis.
où
Lorsque, pour les poutres en treillis, le rapport
A est la surface visible (surface des pleins);
q = A/Ae est supérieur a 0,6, le coefficient réducteur
q est le même que pour une poutre pleine.
Tableau 2 - Valeurs du coefficient q en fonction de (D = A/A, et du rapport b/h
. I
v
.
A
1
Of3 0,4 OH5 0,6 018
’ =- w 02
A
e
0,05
0,21 0,15 0,05 0,05
b/h = 0,5 0,75 0,4 0,32
0,25 03 QI 61
0,92 0,75 0,59 0,43
b/h = 1
02 02
03 0,63 Ot5 0,33 02
b/h = 2 0,95
0,45
0,66 0,55 0,45 0,45
b/h = 4 1 0,88 0,76
0,75 0,68 0,68 0,68
1 0,95 0,88 0,81
b/h = 5
NOTE - Ces valeurs sont données par les courbes de la figure 2.
/
A------
* b - -b-
-t
A v
Figure 1 - Hauteur h et distance b
blh=6
08
,
06
,
04
#
A
=-
P
A e
0 02 04 ‘ 06 08 1
, I ,
Figure 2 - Courbes des valeurs du coefficient q
---------------------- Page: 10 ----------------------
3.2.2 Neige et glace 3.2.5 Résistances de frottement et de
déplacement
.
Le cas de sollicitation selon 3.1.3 (encrassement) tient
a) Les résistances de frottement ne sont à considé-
compte des sollicitations dues à la neige et à la glace.
rer que dans la mesure où elles influencent le
Si l’utilisateur ne prescrit pas de valeurs de sollici-
dimensionnement.
tation en raison de conditions climatiques particu-
lières, il n’est pas besoin de tenir compte de la neige
Comme coefficient de frottement, il faut prendre:
et de la glace.
- pour les axes d’appui et les roulements:
=
01
cc 1
- pour les éléments de construction en cas de
3.2.3 Température
frottement glissant: p = 0,25
L’effet des influences de la température n’est à
b) Pour le calcul des résistances de déplacement, les
considérer que dans des cas particuliers, par exemple
coefficients de frottement suivants s’appliquent:
si des matériaux ayant des coefficients de dilatation
très différents sont utilisés dans un même élément
- sur les galets de roulement des appareils sur
de construction.
rails: p = 0,03
- sur les galets de roulement des appareils sur
chenilles: p = 0,l
3.2.4 Résistance de fouille anormale et résistance
- entre les plaques d’assise et le terrain:
latérale anormale
=
06
P 1
La résistance de fouille anormale, qui agit tangen-
tiellement à la roue-pelle ou suivant la direction de la
chaîne à godets, est déterminée à partir du couple de
démarrage du moteur d’entraînement ou du couple
de débrayage de l’accouplement de sécurité incor-
poré, en considérant le cas le plus défavorable des
3.2.6 Réactions transversales dues au roulement
deux possibilités ci-dessous:
sur rails
la roue ou la chaîne est vide de produit:
a)
Pour les engins roulant sur rails qui ne sont soumis à
aucune réaction perpendiculairement au rail, mis a
dans ce cas, on ne tient pas compte de la
part les réactions dues au vent et aux forces d’inertie,
puissance nécessaire a l’élévation du produit
il faut tenir compte des réactions provoquées par le
et tout l’effort provenant du couple de démar-
roulement de l’appareil en considérant un couple de
rage du moteur est considéré comme l’effort
forces, Hy, dirigé perpendiculairement au rail suivant
de fouille;
la figure 3.
b) la roue ou la chaîne est chargée conformément a
On obtient les composantes de ce couple en multi-
3.1.2.2:
pliant la charge verticale s’exerçant sur les galets ou
sur les boggies par un coefficient A dépendant du
dans ce cas, l’effort de fouille résulte du cou-
rapport de l’écartement des rails, p, à l’empattement
ple de démarrage du moteur, diminué de la
des galets ou boggies, a.
part correspondant a l’élévation du produit.
Pour le calcul du couple Hv, on part du centre de gra-
-a résistance latérale anormale se détermine confor-
vité S sur l’axe y en position défavorable par rapport
mément à 3.1.4.2, en considérant un effort égal à 0,3
aux côtés 1 et 2.
fois la résistance de fouille anormale.
S’il existe des galets de guidage horizontaux, on prend
Cst effort peut être déterminé, le cas échéant, suivant
pour la valeur a la distance des points de contact des
le couple de fonctionnement d’un limiteur existant au
deux galets sur les rails
moins égal à 1 ,l fois la somme des couples résultant
de l’inclinaison de l’appareil (voir 3.1.7) et de l’action La figure4 donne les valeurs du coefficient Â. en
du vent durant le service (voir 3.2.1). fonction du rapport p/a.
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
@=J ISO
ISO 5049=1:1994(F)
3.2.7 Effets dynamiques non permanents nelles. Elles peuvent être négligées si leur influence
est inférieure à celle du vent durant le service selon
Les forces d’inertie dues à l’accélération et au frei-
3.2.1.
nage des ékments en mouvement se présentant
moins de 2 x 104 fois pendant la durbe de vie de
Si les forces d’inertie sont telles qu’il faille les prendre
l’appareil sont à vérifier comme sollicitations addition- en considération, l’effet dû au vent peut être négligé.
a
HY
Y
a
1 I
I
. H
x
X
x
0
1
,
I I
I
:aT I a/2 - !li@)i? w
a/2
HYl
UY
I I
I
HZ
Y
I
1 I
1 1
I
I I
r ’ 1
01 I w
F
I! Id !m-r
1
I
H
‘I’ Hx f
x
I
Figure 3 - Engins roulant sur rails
P
6 8 10 12 a
0 2 4
Figure 4 - Valeurs du coefficient Â.
---------------------- Page: 12 ----------------------
3.3 Sollicitations spéciales Pour les appareils sur rails ripables, le blocage d’une
roue porteuse ou d’un boggie doit être suppose dû à
un déraillement ou à une rupture du rail. On doit alors
3.3.1 Engorgement des goulottes
déterminer l’effort de commande maximal des roues
non bloquées, qui ne doit pas dépasser l’effort trans-
L’engorgement doit être pris en considération pour
missible par frottement entre les roues et les rails.
un poids correspondant a la capacité de réception de
la goulotte en question, compte tenu de l’angle
d’eboulement du produit. Le produit se trouvant nor-
3.3.5 Butée latérale contre le talus pour des
malement dans la goulotte peut être deduit. Pour le
appareils à roue-pelle
calcul, il faut prendre le poids foisonné réel.
La résistance latérale maximale en heurtant le talus
est determinée par l’accouplement de sécurité dans
3.3.2 Pose de l’organe de reprise ou de la flèche
le dispositif de pivotement ou par l’énergie cinétique
de la superstructure. Le point d’application doit être
S’il y a des dispositifs de sécurité, par exemple un
choisi conformément à 3.1.4. En déterminant la ré-
interrupteur par câble détendu en cas de relevage par
sistance latérale a partir de l’énergie cinétique, il y a
câble ou un interrupteur à pression en cas de relevage
lieu d’admettre une longueur d’arrêt idéale de 30 cm
hydraulique, évitant la pose complète de l’organe de
et une décélération d’arrêt constante.
reprise ou de la flèche, les efforts maximaux resultant
de la pose, compte tenu de la mise en œuvre des
dispositifs de sécurité, doivent être multiplies par 1,l.
3.3.6 Vent hors service
S’il n’y a pas de tels dispositifs de sécurité, le calcul
doit tenir compte de la pose complète de la roue ou Sauf autre indication due à une localisation particu-
de la flèche comme sollicitation spéciale.
lière, il faut introduire pour le cas hors service, selon
la hauteur au-dessus du sol de l’élément de
construction considéré, les vitesses du vent et les
3.3.3 Défaillance des dispositifs de sécurité
pressions aérodynamiques indiquées dans le
prévus en 3.1.2.1
tableau 3.
Dans le cas de non-fonctionnement des dispositifs de
sécurité prévus en 3.1.2.1 destinés à limiter les char-
Tableau 3 - Vitesses du vent et pressions
ges sur les transporteurs, il convient de calculer le
aérodynamiques
débit comme suit:
Hauteur au-dessus
du sol de l’élément
a) pour les appareils sans organe de reprise incor-
de construction
poré, suivant 3.1.2.1.1 b);
m km/h kN/m*
m/s
b) pour le
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5049-I
Deuxième édition
1994-07-O 1
Appareils mobiles de manutention
continue pour produits en vrac -
Partie 1:
Règles pour le calcul des charpentes en acier
Mobile equipment for continuous handling of bulk materials -
Part 1: Rules for the design of steel structures
Numéro de référence
ISO 5049-I :1994(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5049=1:1994(F)
Sommaire
Page
1 Domaine d’application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1
2 Références normatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 Sollicitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
3.1 Sollicitations principales
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3.2 Sollicitations additionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
3.3 Sollicitations spéciales
. . . . . . . . .*. 9
4 Cas de sollicitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5 Calcul des éléments de charpente pour l’analyse générale des
contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
5.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.2 Valeurs caractéristiques des matériaux
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.3 Détermination des contraintes admissibles par rapport à la limite
élastique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5.4 Vérification de la tenue des éléments de charpente soumis aux
efforts de compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
6 Calcul des assemblages pour la vérification générale des
contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 14
6.1 Assemblages soudés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
6.2 Assemblages boulonnés et rivetés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .m. 16
6.3 Assemblage par boulons à haute résistance avec serrage
contrôlé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
6.4 Câbles .,. 21
7 Détermination de la résistance à la fatigue admissible pour les
éléments de charpente et les assemblages
. . . . . . . . .*. 21
7.1 Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7.2 Contrainte admissible, OD
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7.3 Courbes caractéristiques pour la résistance a la fatigue
admissible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
0 ISO 1994
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l’accord
écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-1 211 Geneve 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO 5049=1:1994(F)
.......................... 46
8 Transgression des sollicitations admissibles
............................................ 46
9 Sécurité contre le renversement
9.1 Vérification de la sécurité contre le renversement . 46
............................................... 47
9.2 Précautions supplémentaires
.............................................. 47
10 Sécurité contre l’entraînement
Annexe
A Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
---------------------- Page: 3 ----------------------
0 ISO
ISO 5049-1:1994(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l’approbation de 75 % au moins des co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 5049-l a été élaborée par le comité techni-
que ISO/TC 101, Engins de manutention continue.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition
(ISO 5049-l :1980), dont elle constitue une révision technique.
L’ISO 5049 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Appareils mobiles de manutention continue pour produits en vrac:
- Partie 1: Règles pour le calcul des charpentes en acier
- Partie 2: Règles pour le calcul des mkanismes
L’annexe A de la présente partie de I’ISO 5049 est donnée uniquement à
titre d’information.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE 0 ISO ISO 5049~1:1994( F)
Appareils mobiles de manutention continue pour
produits en vrac -
Partie 1:
Règles pour le calcul des charpentes en acier
les articles de la présente partie de I’ISO 5049 adap-
1 Domaine d’application
tés à ces types d’appareils sont applicables.
La présente partie de I’ISO 5049 etablit des règles
pour la détermination des sollicitations et des combi-
naisons de sollicitations éventuelles (sollicitations
principales, sollicitations additionnelles et sollicitations
2 Références normatives
spéciales) dont il faut tenir compte dans I’établis-
sement des projets de charpentes en acier des appa-
Les normes suivantes contiennent des dispositions
reils mobiles de manutention continue pour produits
qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
en vrac.
tuent des dispositions valables pour la présente partie
de I’ISO 5049. Au moment de la publication, les édi-
La présente partie de I’ISO 5049 est applicable aux
tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
appareils mobiles sur rails de manutention continue
sujette à révision et les parties prenantes des accords
pour produits en vrac, plus spécialement
fondés sur la présente partie de I’ISO 5049 sont invi-
tées a rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
- aux appareils de mise au stock,
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
- aux chargeurs de navire,
des Normes internationales en vigueur à un moment
- aux appareils de reprise au
donné.
appareils
stock,
munis de
- aux appareils mixtes de mise ISO 286-2: 1988, Système ISO de tolérances et
roues-
et reprise au stock, Partie 2: Tables des degrés de to-
d’ajustements -
pelles ou
France normal&% et des &arts limites des akages
de chaînes
- aux déchargeurs en continu
et des arbres.
à godets
de navires.
ISO 630: 1980, Aciers de construction métallique.
Pour les autres appareils tels que
ISO 2148: 1974, Engins de manutention continue -
- les excavateurs,
Nomenclature.
- les gratteurs,
ISO 5048:1989, Engins de manutention continue -
- les appareils de reprise par chaînes gratteuses,
Transporteurs à courroie munis de rouleaux porteurs
- les appareils mixtes de mise et reprise au
- Calcul de la puissance d’entraînement et des ef-
stock sur pneus et sur chenilles,
forts de tension.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5049-l : 1994(F) 0 ISO
c) Les sollicitations spéciales comprennent les solli-
3 Sollicitations
citations qui ne devraient pas se présenter pen-
dant l’exploitation ou a l’arrêt, mais dont
l’apparition n’est pas exclue.
D’après leur fréquence, les sollicitations sont classees
en trois groupes différents: sollicitations principales, Ce sont, entre autres:
sollicitations additionnelles et sollicitations spéciales.
- l’engorgement des goulottes;
a) Les sollicitations principales comprennent toutes
- la pose de la roue-pelle ou de I’élinde à godets
les sollicitations permanentes qui se manifestent
sur le sol ou sur le stock;
pendant l’exploitation normale de l’appareil.
- le blocage des mécanismes de déplacement;
Ce sont, entre autres:
- la butée latérale contre le talus;
- les poids propres;
- le vent lorsque l’appareil est hors service;
- les charges utiles;
- le tamponnement;
- l’encrassement;
- les sollicitations dues aux tremblements de
- les résistances de fouille normales et les ré-
terre.
sistances latérales normales;
En outre, il peut s’avérer nécessaire de considérer
- les efforts agissant sur les éléments de trans-
les sollicitations s’exerçant pendant l’opération de
port pour la charge utile;
montage sur certaines parties des structures.
- les efforts dynamiques permanents;
3.1 Sollicitations principales
- l’inclinaison de l’appareil;
Poids propres
3.1 .l
- les sollicitations dues aux charges supportées
par les passerelles, les escaliers et les plates-
Par poids propres, on entend les forces exercées par
formes.
le poids de tous les éléments fixes et mobiles, tou-
jours présents durant le service, des installations mé-
b) Les sollicitations additionnelles comprennent les
caniques et électriques ainsi que du châssis porteur.
sollicitations qui peuvent se présenter, a interval-
les temporaires, pendant l’exploitation ou à l’arrêt.
3.1.2 Charges utiles
Ces sollicitations peuvent soit se substituer à
certaines sollicitations principales, soit s’ajouter à
On considère les charges utiles sur les transporteurs
ces dernières.
et dans les organes de reprise.
Ce sont, entre autres:
Charges utiles sur les transporteurs
3.1.2.1
- le vent durant le service;
Ces charges sont déterminées a partir du débit théo-
rique de calcul (en metres cubes par heure).
- la neige;
3.1.2.1.1 Appareils sans organe de reprise
- la température;
incorporé
- les résistances de fouille anormales et les ré-
a) Si le débit en amont de l’appareil est limité par des
sistances latérales anormales;
dispositifs automatiques, on prend comme charge
- les résistances de frottement et de dépla- sur le transporteur celle résultant du débit ainsi li-
mité.
cement;
- les forces latérales horizontales pendant la b) En l’absence de limiteur de débit, le débit théori-
translation; que est celui résultant de la section transversale
de remplissage du transporteur multiplié par la vi-
- les effets dynamiques non permanents.
tesse de transport.
2
---------------------- Page: 6 ----------------------
8 ISO
ISO 5049-l :1994(F)
À moins de dispositions particulières fixées ex- - un tiers de tous les godets en prise dans la
pressément dans le contrat, cette section trans-
matière est rempli aux deux tiers;
versale doit être déterminée en admettant un
- tous les autres godets, jusqu’aux tourteaux,
angle de talus dynamique 8 = 20”.
sont remplis à 100 %.
Les sections maximales de produits manu-
tentionnés sont calculées suivant les indications
3.1.2.3 Produit dans les trémies
de I’ISO 5048.
Le poids du produit dans les trémies s’obtient en
c) Si le débit théorique, tel qu’il résulte de a) ou b),
multipliant la masse volumique du produit par le vo-
des installations situées en amont est inférieur à
lume de la trémie supposée remplie à ras bord.
celui des installations situées en aval, on peut
adopter le débit des appareils situés en amont
Si le poids du produit est limité par des dispositifs
pour les appareils situés en aval.
sûrs et automatiques, on peut s’écarter de la valeur
indiquée en 3.1.2.2.
3.1.2.1.2 Appareils équipés d’un organe de
reprise (roues-pelles ou chaînes à godets)
3.1.3 Encrassement
En l’absence de limiteur de débit, le débit théori-
a)
que de calcul est égal à 1,5 fois le remplissage
L’importance de l’encrassement est fonction, cas par
nominal des godets multiplié par le nombre maxi-
cas, des conditions spéciales de matériel et d’exploi-
mal de déversements. Pour les roues-pelles, le
tation. Les indications ci-après doivent être considé-
coefficient 1,5, qui tient compte des volumes qui
rées comme des valeurs guides. Les valeurs réelles
peuvent être remplis en plus des godets, peut
peuvent s’en écarter aussi bien vers le haut que vers
être remplacé par la prise en compte de la valeur
le bas.
réelle de remplissage (volume nominal du godet
+ volume supplémentaire).
Pour les appareils de parc, les valeurs sont géné-
ralement plus petites alors que pour les autres appa-
S’il existe des dispositifs automatiques limitant le
b)
reils (par exemple, les appareils d’extraction), elles
débit, le débit théorique doit être celui ainsi limité.
sont a considérer comme des valeurs minimales.
Lorsque l’appareil est destiné au transport de produits
Les sollicitations dues à l’encrassement doivent être
de densités différentes (par exemple pour le charbon
prises en compte comme suit:
et le minerai), il convient de s’assurer par des dispo-
sitifs de sécurité que la charge utile calculée ne sera
a) sur les organes transporteurs, 10 % de la charge
pas dépassée pour le produit le plus dense.
utile calculée d’après 3.1.2;
Coefficient dynamique:
b) sur les roues-pelles, le poids supposé appliqué au
centre de la roue d’une couche de matière de
Pour tenir compte des effets dynamiques pouvant se
5 cm d’épaisseur, déposée sur une face de la
présenter sur le transporteur pendant le transport, la
roue-pelle considérée comme disque plein jus-
charge utile doit être multipliée par le facteur 1 ,l .
qu’au cercle de coupe;
c) sur les chaînes à godets, 10 % de la charge utile
3.1.2.2 Charge dans les organes de reprise
calculée d’après 3.1.2, également distribuée sur
toute la longueur de l’élinde.
Pour calculer le poids des produits à transporter dans
les organes de reprise, on admet que
3.1.4 Résistance de fouille normale et résistance
J) pour les roues-pelles
latérale normale
- un quart de tous les godets est rempli à
Ces efforts doivent être considérés comme des char-
100 %;
ges concentrées qui, sur les roues-pelles, s’exercent
au point le plus défavorable du cercle de coupe et, sur
b) pour les chaînes à godets:
les excavateurs a chaîne a godets, s’exercent en un
- un tiers de tous les godets en prise dans la
point situé au tiers avant de I’élinde à godets en prise
matiere est rempli au tiers; dans la matière.
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ISO 5049-I : 1994(F) 0 ISO
3.1.4.1 Résistance de fouille normale
Si le nombre de manoeuvres provoquant des forces
d’inertie dues à l’accélération et au freinage est infé-
Pour les appareils d’extraction, et en général pour les
rieur à 2 x 104 pendant la durée de vie de l’appareil,
appareils pour lesquels une large incertitude existe
les effets doivent être considérés comme des sollici-
sur les efforts de fouille qui peuvent se présenter, la
tations additionnelles (voir 3.2.7).
résistance de fouille normale qui agit tangentiellement
au cercle de coupe ou suivant la direction de la chaîne
à godets s’obtient à partir de la puissance nominale
du moteur installé, du rendement du mécanisme, de 3.1.7 Sollicitations dues à l’inclinaison de
la vitesse circonférentielle à l’arête du couteau et de l’appareil
la puissance nécessaire à l’élévation de la matière et,
pour les chaînes a godets, a partir de la puissance En cas d’inclinaison du terrain à exploiter, la décom-
position des poids donne des forces verticales et pa-
nécessaire à l’entraînement de la chaîne.
rallèles au plan du terrain. Les sollicitations dues à
Pour le calcul de la puissance nécessaire à l’élévation
l’inclinaison doivent être déterminées d’après les
du produit, il convient de retenir les valeurs indiquées
pentes maximales prévues au contrat. Pour le calcul,
en 3.1.2.2.
celles-ci doivent être majorées de 20 %.
Pour les appareils de parc, et en général pour les ap-
pareils destinés à manutentionner des produits offrant
des résistances de fouille connues par expérience et
3.1.8 Sollicitations sur les passerelles, escaliers
qui ne seront pas dépassées en service normal, on
et plates-formes
peut s’écarter de la méthode ci-dessus et prendre
comme effort de fouille normal la valeur réelle cor-
Les passerelles, les escaliers et les plates-formes
respondant au produit.
doivent être calculés pour supporter une charge
concentrée de 3 kN dans les conditions les plus dé-
3.1.4.2 Résistance latérale normale
favorables, et les lisses et les garde-corps pour sup-
porter une force horizontale de 0,3 kN.
Sauf indications particulières, la résistance latérale
normale peut être comptée comme étant 0,3 fois la
Si les plates-formes doivent supporter temporai-
valeur de la résistance de fouille normale.
rement des charges plus élevées, elles doivent être
dimensionnées conformément a ces charges.
3.1.5 Efforts sur les éléments transporteurs
Les tensions des courroies, des chaînes, etc. doivent
être prises en considération dans la mesure où elles
ont une influence sur les charpentes. 3.2 Sollicitations additionnelles
3.1.6 Effets dynamiques permanents
3.2.1 Vent durant le service
3.1.6.1 En général, les effets dynamiques des résis-
tances de fouille, des masses qui se déversent aux
Sauf indication contraire due à une localisation parti-
points de transfert, des pièces en mouvement de ro-
culière, il faut admettre durant le service de manu-
tation, des distributeurs vibrants, etc. ne doivent être
tention une vitesse du vent v,,.,, = 20 m/s (= 72 km/h).
considérés que localement.
La pression aérodynamique, 4, en kilopascalsl), est
déterminée par l’équation généralement appliquée
3.1.6.2 Les forces d’inertie dues à l’accélération et
au freinage d’éléments de construction mobiles doi-
Y2
=-
vent être prises en compte. Elles peuvent cependant
9
1 6woO
être négligées pour les appareils utilisés à l’air libre si
l’accélération ou la décélération est inférieure ou
où v,,,, est la vitesse du vent, en mètres par seconde.
égale à 0,2 m/s*.
La pression aérodynamique durant le service de ma-
Dans la mesure du possible, les moteurs d’entraî-
nutention est alors
nement doivent être conçus de manière que I’accélé-
q = 0,25 kN/m*
ration de 0,2 m/s* ne soit pas dépassée.
1) 1 kPa = 1 kN/m*
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
0 ISO
ISO 5049~1:1994( F)
Calcul de l’action du vent:
est la pression aérodynamique, en
4
kilonewtons par mètre carré;
On admet que le vent peut souffler horizontalement
C est un coefficient aérodynamique qui tient
dans toutes les directions.
compte des surpressions et dépressions
sur les différentes surfaces; ce coefficient
L’effort dû à l’action du vent sur un élément de char-
dépend de la configuration de l’élément de
pente est une force résultante, P, en kilonewtons,
charpente et ses valeurs sont indiquées
dont la composante dans la direction du vent est
dans le tableau 1.
donnée par l’équation
Lorsqu’une poutre ou une partie de poutre est proté-
gée du vent par la présence d’une autre poutre, on
P=Axqxc
détermine l’effort du vent sur cette poutre en prenant
en compte un coefficient réducteur, q. On admet que
où
la partie protégée de la deuxième poutre est délimitée
A est la surface en mètres carrés, offerte au
par la projection dans la direction du vent du contour
vent par l’élément de charpente, c’est-à-
apparent de la première poutre sur la deuxième. L’ef-
dire la surface de la projection de l’élément fet du vent sur les parties non protégées de la deu-
de charpente sur un plan perpendiculaire xième poutre est calculé sans application du
à la direction du vent; coefficient q.
Tableau 1
- Valeurs du coefficient aérodynamique, c
Type de poutre c
I
Treillis en profilés
Poutre à âme pleine
ou
caissons fermés
(en mètres)
1 Éléments à section circulaire
d,/%& I 1,2
.b
Tl
Treillis en tubes
d,/g > I 0,7
w
q (en kilonewtons par métre carré)
NOTE - Certaines valeurs de c peuvent être diminuées si les essais en soufflerie démontrent que les valeurs de ce tableau sont trop
élevées.
I I
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5049=1:1994(F) 0 ISO
La valeur du coefficient q- dépend de h et de b (voir
est la surface enveloppe (pleins + vides);
A,
figure 1 et tableau 2) et du rapport
h est la hauteur de la poutre;
A
=-
’ A
b est la distance qui sépare les faces qui se
e
trouvent en vis-à-vis.
où
Lorsque, pour les poutres en treillis, le rapport
A est la surface visible (surface des pleins);
q = A/Ae est supérieur a 0,6, le coefficient réducteur
q est le même que pour une poutre pleine.
Tableau 2 - Valeurs du coefficient q en fonction de (D = A/A, et du rapport b/h
. I
v
.
A
1
Of3 0,4 OH5 0,6 018
’ =- w 02
A
e
0,05
0,21 0,15 0,05 0,05
b/h = 0,5 0,75 0,4 0,32
0,25 03 QI 61
0,92 0,75 0,59 0,43
b/h = 1
02 02
03 0,63 Ot5 0,33 02
b/h = 2 0,95
0,45
0,66 0,55 0,45 0,45
b/h = 4 1 0,88 0,76
0,75 0,68 0,68 0,68
1 0,95 0,88 0,81
b/h = 5
NOTE - Ces valeurs sont données par les courbes de la figure 2.
/
A------
* b - -b-
-t
A v
Figure 1 - Hauteur h et distance b
blh=6
08
,
06
,
04
#
A
=-
P
A e
0 02 04 ‘ 06 08 1
, I ,
Figure 2 - Courbes des valeurs du coefficient q
---------------------- Page: 10 ----------------------
3.2.2 Neige et glace 3.2.5 Résistances de frottement et de
déplacement
.
Le cas de sollicitation selon 3.1.3 (encrassement) tient
a) Les résistances de frottement ne sont à considé-
compte des sollicitations dues à la neige et à la glace.
rer que dans la mesure où elles influencent le
Si l’utilisateur ne prescrit pas de valeurs de sollici-
dimensionnement.
tation en raison de conditions climatiques particu-
lières, il n’est pas besoin de tenir compte de la neige
Comme coefficient de frottement, il faut prendre:
et de la glace.
- pour les axes d’appui et les roulements:
=
01
cc 1
- pour les éléments de construction en cas de
3.2.3 Température
frottement glissant: p = 0,25
L’effet des influences de la température n’est à
b) Pour le calcul des résistances de déplacement, les
considérer que dans des cas particuliers, par exemple
coefficients de frottement suivants s’appliquent:
si des matériaux ayant des coefficients de dilatation
très différents sont utilisés dans un même élément
- sur les galets de roulement des appareils sur
de construction.
rails: p = 0,03
- sur les galets de roulement des appareils sur
chenilles: p = 0,l
3.2.4 Résistance de fouille anormale et résistance
- entre les plaques d’assise et le terrain:
latérale anormale
=
06
P 1
La résistance de fouille anormale, qui agit tangen-
tiellement à la roue-pelle ou suivant la direction de la
chaîne à godets, est déterminée à partir du couple de
démarrage du moteur d’entraînement ou du couple
de débrayage de l’accouplement de sécurité incor-
poré, en considérant le cas le plus défavorable des
3.2.6 Réactions transversales dues au roulement
deux possibilités ci-dessous:
sur rails
la roue ou la chaîne est vide de produit:
a)
Pour les engins roulant sur rails qui ne sont soumis à
aucune réaction perpendiculairement au rail, mis a
dans ce cas, on ne tient pas compte de la
part les réactions dues au vent et aux forces d’inertie,
puissance nécessaire a l’élévation du produit
il faut tenir compte des réactions provoquées par le
et tout l’effort provenant du couple de démar-
roulement de l’appareil en considérant un couple de
rage du moteur est considéré comme l’effort
forces, Hy, dirigé perpendiculairement au rail suivant
de fouille;
la figure 3.
b) la roue ou la chaîne est chargée conformément a
On obtient les composantes de ce couple en multi-
3.1.2.2:
pliant la charge verticale s’exerçant sur les galets ou
sur les boggies par un coefficient A dépendant du
dans ce cas, l’effort de fouille résulte du cou-
rapport de l’écartement des rails, p, à l’empattement
ple de démarrage du moteur, diminué de la
des galets ou boggies, a.
part correspondant a l’élévation du produit.
Pour le calcul du couple Hv, on part du centre de gra-
-a résistance latérale anormale se détermine confor-
vité S sur l’axe y en position défavorable par rapport
mément à 3.1.4.2, en considérant un effort égal à 0,3
aux côtés 1 et 2.
fois la résistance de fouille anormale.
S’il existe des galets de guidage horizontaux, on prend
Cst effort peut être déterminé, le cas échéant, suivant
pour la valeur a la distance des points de contact des
le couple de fonctionnement d’un limiteur existant au
deux galets sur les rails
moins égal à 1 ,l fois la somme des couples résultant
de l’inclinaison de l’appareil (voir 3.1.7) et de l’action La figure4 donne les valeurs du coefficient Â. en
du vent durant le service (voir 3.2.1). fonction du rapport p/a.
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
@=J ISO
ISO 5049=1:1994(F)
3.2.7 Effets dynamiques non permanents nelles. Elles peuvent être négligées si leur influence
est inférieure à celle du vent durant le service selon
Les forces d’inertie dues à l’accélération et au frei-
3.2.1.
nage des ékments en mouvement se présentant
moins de 2 x 104 fois pendant la durbe de vie de
Si les forces d’inertie sont telles qu’il faille les prendre
l’appareil sont à vérifier comme sollicitations addition- en considération, l’effet dû au vent peut être négligé.
a
HY
Y
a
1 I
I
. H
x
X
x
0
1
,
I I
I
:aT I a/2 - !li@)i? w
a/2
HYl
UY
I I
I
HZ
Y
I
1 I
1 1
I
I I
r ’ 1
01 I w
F
I! Id !m-r
1
I
H
‘I’ Hx f
x
I
Figure 3 - Engins roulant sur rails
P
6 8 10 12 a
0 2 4
Figure 4 - Valeurs du coefficient Â.
---------------------- Page: 12 ----------------------
3.3 Sollicitations spéciales Pour les appareils sur rails ripables, le blocage d’une
roue porteuse ou d’un boggie doit être suppose dû à
un déraillement ou à une rupture du rail. On doit alors
3.3.1 Engorgement des goulottes
déterminer l’effort de commande maximal des roues
non bloquées, qui ne doit pas dépasser l’effort trans-
L’engorgement doit être pris en considération pour
missible par frottement entre les roues et les rails.
un poids correspondant a la capacité de réception de
la goulotte en question, compte tenu de l’angle
d’eboulement du produit. Le produit se trouvant nor-
3.3.5 Butée latérale contre le talus pour des
malement dans la goulotte peut être deduit. Pour le
appareils à roue-pelle
calcul, il faut prendre le poids foisonné réel.
La résistance latérale maximale en heurtant le talus
est determinée par l’accouplement de sécurité dans
3.3.2 Pose de l’organe de reprise ou de la flèche
le dispositif de pivotement ou par l’énergie cinétique
de la superstructure. Le point d’application doit être
S’il y a des dispositifs de sécurité, par exemple un
choisi conformément à 3.1.4. En déterminant la ré-
interrupteur par câble détendu en cas de relevage par
sistance latérale a partir de l’énergie cinétique, il y a
câble ou un interrupteur à pression en cas de relevage
lieu d’admettre une longueur d’arrêt idéale de 30 cm
hydraulique, évitant la pose complète de l’organe de
et une décélération d’arrêt constante.
reprise ou de la flèche, les efforts maximaux resultant
de la pose, compte tenu de la mise en œuvre des
dispositifs de sécurité, doivent être multiplies par 1,l.
3.3.6 Vent hors service
S’il n’y a pas de tels dispositifs de sécurité, le calcul
doit tenir compte de la pose complète de la roue ou Sauf autre indication due à une localisation particu-
de la flèche comme sollicitation spéciale.
lière, il faut introduire pour le cas hors service, selon
la hauteur au-dessus du sol de l’élément de
construction considéré, les vitesses du vent et les
3.3.3 Défaillance des dispositifs de sécurité
pressions aérodynamiques indiquées dans le
prévus en 3.1.2.1
tableau 3.
Dans le cas de non-fonctionnement des dispositifs de
sécurité prévus en 3.1.2.1 destinés à limiter les char-
Tableau 3 - Vitesses du vent et pressions
ges sur les transporteurs, il convient de calculer le
aérodynamiques
débit comme suit:
Hauteur au-dessus
du sol de l’élément
a) pour les appareils sans organe de reprise incor-
de construction
poré, suivant 3.1.2.1.1 b);
m km/h kN/m*
m/s
b) pour le
...
Questions, Comments and Discussion
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