2x400 ton portal kren tasarımı ve sayısal yöntemle analizi
Design and analysis with numerical method of 2x400 ton gantry crane
Yazar: GÖKÇE AKGÜN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde, çoğunlukla gemi inşa endüstrisinde olmak üzere birçok alanda portal krenlere ihtiyaç duyulmaktadır. Gelişen teknolojiyle birlikte inşa edilen yapıların boyutları da büyümektedir. Bu yapıların inşasında genellikle ağır yüklerin kaldırılması için portal krenler tercih edilmektedir. Krenler, işletmelerin ihtiyaçları doğrultusunda tasarlanmaktadır. Krenin kaldırması gereken ağırlık, kaldırma yüksekliği, krenin yük kaldırma ve yürüme hızı, çevre koşulları gibi doneler önceden bilinmelidir.
Bu çalışmada işletmenin ihtiyaçları tespit edildikten sonra, krenin FEM ve DIN normlarına göre sınıflandırması yapılmıştır. Daha sonra yine bu normlara göre kreni oluşturan temel elemanlar (halat donanımı, makaralar, kanca, tekerlekler ve raylar) seçilmiştir.
Çalışma esnasında krene çeşitli yükler etkimektedir. Krene etkiyen en temel yük krenin kendi ağırlığıdır ve bunun yanı sıra çalışma yükü, rüzgar yükü ve dinamik yükler de krene etkimektedir. Krene etkiyen bu yükler sonucunda krende gerilmeler meydana gelir. Krene ait ana kiriş ve kanca blokunda meydana gelen maksimum gerilmeler analitik hesaplar ile hesaplanmıştır. Oluşan bu gerilmelerin emniyet sınırları içerisinde kalıp kalmadığı kontrol edilmiştir.
Çağımızda çoğu mühendislik probleminin çözümünde sayısal yöntemlerden faydalanılmaktadır ve bunlar arasında en yaygını sonlu elemanlar yöntemidir.
Bir sonraki adımda ise kreni oluşturan çelik konstrüksiyonlar (ana kiriş, kanca bloku, mafsal bacak, rijit bacak, gergi kirişleri, denge kirişleri, bojiler) bir çizim programı yardımıyla modellenmiştir. Kanca bloku ve ana kirişin ayrı olarak, bir analiz programı yardımıyla sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analizleri gerçekleştirilmiştir. Ardından tüm çelik konstrüksiyonlar montajlanmış ve analiz tekrar gerçekleştirilmiştir. Çalışmada; yapılan analizler sonucunda elde edilen gerilme değerleri irdelenmiş, tasarımda bazı bölgelerin uygun şekilde revize edilmesi gerektiği belirlenmiştir ve analitik hesaplamalar sonucu elde edilen sonuçlar ile sonlu elemanlar yöntemiyle elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Nowadays, mostly in shipbuilding, gantry cranes are needed in many areas. With evolving technology, the size of the structures are growing too. Generally, in the construction of these structures gantry cranes are preferred for lifting heavy loads. Cranes are designed in accordance with the operating conditions. The datas such as lifting capacity, lifting height, lifting speed and crane speed, environmental conditions must be previously known.
In this study, after identifying the operating conditions, the classification of the crane is made according to FEM and DIN norms. Then again according to these norms, the basic elements of the crane (ropes, pulleys, hook, wheels and rails) are determined.
During operation, various loads are acting on the crane. The most basic load acting on the crane is the self-weight of crane and additionally working load, wind load and dynamic loads are acting on the crane. As a result of these loads acting on the crane, stresses occur on the crane. Stresses occurring in the main beam of crane and hook block are calculated using the analytical methods. These stresses are controlled whether they are remained within the limits of safety.
In our age, numeric methods are used to solve the most of the engineering problems, and most common numeric method is finite-element method.
In the next step, the steel structures that constitute the crane (main beam, hook block, hinded leg, rigid leg, end carriage, equalizer beams, bogies) are modeled with the help of a CAD program and the analysis of hook block and main beam are performed separately using finite element method with the help of an analyse program. Then again, all the steel structures are assembled and analysed. In this study, the stress values obtained from the analysis are examined and it is identified that some regions in the design are needed to be revised and the results obtained from analytical calculations are compared with the results obtained with the finite element method.