Dimensionering av mastkran på båthustak
2025 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Design of a mast stepping crane on a boathouse roof (English)
Abstract [sv]
Detta arbete behandlar strukturell analys och dimensionering av en ny mastkran i syfte att ersätta befintlig sådan belägen i Bergshamraviken söder om Norrtälje. Arbetet innefattar en analys av olika konstruktionsmaterial för de bärande huvudkomponenterna i kranen: pelare, bom och stag. För att möjliggöra detta kontrolleras bärförmåga och stabilitet mot kraven i gällande Eurokoder. Tre olika materialalternativ beaktas i form av varmvalsat konstruktionsstål som varmgalvaniserats, konstruktionsvirke samt rostfritt syrafast stål. De tre materialalternativen analyseras var för sig utifrån hållfasthet, stabilitet, livslängd, miljöbelastning och ekonomiska kostnad. Syftet är att identifiera lämpliga alternativ med hänsyn till användningsområdet samt den miljö kranen ska verka i. Beräkningar utfördes för dimensionering av samtliga komponenter i de olika materialalternativen. Vidare nyttjades programvaran RFEM för analytisk kontroll av beräkningar. Men även CAD-programmet SolidWorks där en analys med finita elementmetoden kunde kontrollera kranens deformationer. En litteraturstudie har genomförts för att fastställa förväntade tekniska livslängder för materialen. Materialkostnad och GWP utvärderas med avseende på förväntad livslängd i kranens rådande miljö. Detta för att kunna jämföra alternativen med livslängden i åtanke. Resultatet av analysen visar tydliga skillnader mellan materialalternativen med avseende på kostnad, miljöpåverkan och livslängd. Rostfritt syrafast stål uppvisar lång livslängd men till en hög kostnad och miljöpåverkan. Varmgalvaniserat konstruktionsstål visar en lägre kostnad med kortare livslängd. Slutligen visar konstruktionsvirket på en klimatpositiv påverkan samt en betydligt lägre kostnad än de två andra alternativen. Arbetet bidrar till ökad förståelse för sambandet mellan materialens strukturella egenskaper kontra dess kostnad och klimatavtryck, även med hänsyn till livslängden.
Abstract [en]
The project addresses the structural analysis and design of a new mast stepping crane intended to replace the existing one located in Bergshamraviken, south of Norrtälje. The study includes the analysis of different construction alternatives for the crane’s main load-bearing components: the column, boom, and stay. To facilitate this comparison, load-bearing capacity and stability are verified against the requirements of the applicable Eurocodes. Three alternatives are considered: hot-rolled structural steel with hot dip galvanization, structural timber, and acid-proof stainless steel. Each of the three materials is analyzed individually in terms of strength, stability, durability, environmental impact, and economic cost. The objective is to identify suitable alternatives based on the intended application and the environmental conditions in which the crane will operate. Calculations were carried out for the structural design of all components in the different material alternatives. Furthermore, the RFEM software was used for analytical verification of the hand calculations. The CAD software SolidWorks was also utilized, with finite element analysis applied to assess the crane’s deformation. A literature review was conducted to determine the expected technical service life of the materials. Material cost and global warming potential were evaluated in relation to the expected service life under the crane’s operating environment. This allows for a comparison of the alternatives with service life considered. The result of the analysis reveals clear differences between the materials in terms of cost, environmental impact, and durability. Stainless steel demonstrates a long service life but comes with high cost and environmental impact. Hot-dip galvanized structural steel offers lower cost but has a shorter service life. Lastly, structural timber demonstrates a positive climate impact, and a significantly lower cost compared to the other two alternatives. This study contributes to a broader understanding of the relationship between the structural properties of the materials and their associated cost and environmental footprint, also considering their service life.
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25454
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-365776OAI: oai:DiVA.org:kth-365776DiVA, id: diva2:1979066
Supervisors
Examiners
2025-06-302025-06-30