Выносливость металлических подкрановых конструкций при тяжелом режиме циклических нагружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.01, кандидат технических наук Кузьмишкин, Алексей Александрович

• Кузьмишкин, Алексей Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кузьмишкин, Алексей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ

ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Усталостные разрушения в подкрановых конструкциях.

1.2. Анализ конструктивных форм нижнего пояса подкраново-подстропильных ферм с учетом их долговечности. ф 1.2.1. Схемы подкрановых конструкций и сечения элементов.

1.3. Особенности работы подкраново-подстропильных ферм.

1.4. Пути повышения долговечности нижнего пояса подкраново-подстропильных конструкций

1.5. Тенденции развития подкрановых конструкций.

1.6. Цель и задачи исследования.

Глава 2. ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ И РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЗА СЧЕТ ПЕРЕХОДА К РЕЛЬСОБАЛОЧНЫМ КОНСТРУКЦИЯМ

2.1. Рельсобалочная конструкция с двумя арочными трехглавыми рельсами.

2.1.1. Особенности методики расчета рельсобалочной конструкции.

2.2. Сортамент эффективных эллиптических профилей

2.3. Трубчатые, овальные в сечении рельсобалочные конструкции для среднего ряда колонн.

2.3.1. Рельсобалочная конструкция трубчатого составного сечения.

2.3.2. Рельсобалочный блок конструкций.

Выводы по главе 2.

Глава 3. ПОДКРАНОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ПРОЛЕТОВ

30. 36м.

3.1. Особенности подкрановых конструкций, перекрывающих пролеты до 30. .36 м.

3.2. Подкраново-подстропильные фермы и их недостатки.

3.2.1. Характерные усталостные трещины в подкрановоподстропильных фермах.

3.3. Моделирование силового сопротивления подкрановой конструкции подвижными воздействиями, бегущими вслед за колесами кранов.

3.3.1. Методика расчета подкраново-подстропильной конструкции овальной в сечении.

3.4. Подкраново-подстропильная балка с нижним поясом из симметричной пары рельсобалочных конструкций.

3.5. Повышение выносливости подкрановых конструкций.

Выводы по главе 3.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ПОДКРАНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНЫХ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ СИЛ И КРУТЯЩИХ МОМЕНТОВ.

4.1. Цель и задачи экспериментального исследования.

4.2. Стенд для испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость.

4.3. Экспериментальные модели рельсобалочных конструкций

4.4. Испытание рельсобалочных конструкций на выносливость . 86 4.4.1. Методика испытаний рельсобалочных конструкций на выносливость.

4.4.2. Результаты испытаний рельсобалочной конструкции на выносливость.

Выводы по главе 4.

Глава 5. ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОЕКТНОГО ПОЛОЖЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ

ВЫНОСЛИВОСТИ ПОДКРАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Увеличение работоспособности за счет рихтовки. ф 5.1.1. Рихтовка разрезных подкрановых балок.

5.1.2. Рихтовка каркаса здания при помощи фундамента макрорегулятора.

5.2. Соединение рельсов с трубчатым поясом подкрановоподстропильной балки.

5.3. Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой.

5.4. Мостовые краны.

5.5. Управление динамическими воздействиями посредством изменения конструкции кранов.

5.6. Основы экономики стальных подкрановых конструкций 128 5.6.1. Мероприятия по снижению стоимости стальных подкрановых конструкций.

Выводы по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выносливость металлических подкрановых конструкций при тяжелом режиме циклических нагружений»

Рост экономики и ужесточение требований по безопасности производственного процесса, а также надежности и экономичности конструкций каркаса неразрывно связано с техническим перевооружением действующих промышленных предприятий.

Наиболее остро эта проблема стоит в таких отраслях, как черная и цветная металлургия, где сконцентрирована почти треть всего фонда эксплуатируемых строительных металлоконструкций (32,7%) [101].

Проблема усложняется еще и тем, что техническое перевооружение предприятий, приводящее к увеличению выпуска продукции, как правило, вызывает ужесточение режима работы кранов и повышению их грузоподъемности. Результатом этого будет снижение долговечности подкрановых конструкций. Долговечность подкрановых конструкций во много раз ниже, чем других элементов каркаса здания и не превышает 5-10 лет. В цехах с тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К) усталостные трещины могут возникнуть через 1-3 года эксплуатации (0,7.0,8 млн. циклов). На Череповецком металлургическом комбинате балки ремонтируют практически каждый год [88]. Масса подкрановых конструкций от массы каркаса на металлургических комбинатах достигает 30%. Ремонт и замена рельсовых путей и балок требуют полной или частичной остановки производственного процесса. За каждый день простоя предприятие терпит убытки, во много раз превышающие затраты на ремонт и замену подкрановых конструкций.

Разрушения в подкрановых балках возникают от усталости. Усталостное разрушение происходит вследствие накопления числа дислокаций при каждом цикле загружении и концентрации их около стыков зерен с последующим скоплением в большие группы, что способствует разрыхлению металла в этом месте и, наконец, образованию трещины усталости, которая, развиваясь, приводит к разрыву. При каждом цикле длина трещины в поврежденном месте увеличивается.

Усталостные разрушения вызывают подвижные, циклические воздействия от колес крана. Выносливость зависит от числа циклов и величины воздействий Р, Т и Мкр от мостовых кранов.

Проблема усталостных повреждений подкрановых конструкций возникла более 30 лет, но сразу привлекла внимание ученых из-за материальных потерь, которые несут предприятия [53]. За это время было высказано большое количество предложений и рекомендованы различные способы увеличения ресурса подкрановых балок.

С увеличением интенсивности эксплуатации и с переходом к сварным балкам в зоне верхние поясных швов стали появляться усталостные трещины, нарушающие нормальную безопасную эксплуатацию конструкций [98], несмотря на достаточную прочность при статическом действии нагрузки. Трещины возникали в зоне верхнего поясного шва как у опорных и промежуточных ребер, так в промежутках между ними и были явно усталостными.

Систематические исследования этой проблем приводились: на кафедре металлических конструкций и испытательной станцией МИСИ им. В.В. Куйбышева под руководством Н.С.Стрелецкого и Е.И. Белени, в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко под руководством В.А. Балдина, в ЦНИИ Проектстальконструкция и в других организациях.

На кафедре металлические конструкции МИСИ исследования, проведенные: А.И. Кикиным [29], Б.Н. Кошутиным [33], В.Н. Батем [5], И.В. Изосимовым, А.В. Фигаровским, С.Ф. Пичугиным [25, 104, 92]

B.Н. Валем [12], Ю.С. Куниным [40], Ю.С. Эглескалном [108] позволили нормировать вертикальные и горизонтальные воздействия для кранов различного режима работы.

В дальнейшем закономерности крановых воздействий были исследованы И.Р. Руховичем [94], В.И. Камбаровым [26], И.В. Попченков [93],

C.В. Орешкин [90].

В 1973 году начал работать стенд с гидроприводом в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, на котором проводил усталостные испытания В.П. Федосеев [103]. Стенд был малопроизводительный, поэтому В.П. Федосееву удалось испытать только четыре балки на базе 0,2 миллиона циклов на-гружений. Результаты испытаний достаточно хорошо согласовывались с результатами, полученными К.К. Неждановым [50]. Исследования выносливости в ЦНИИСК им. Кучеренко были продолжены JT.C. Лазаряном под руководством В.М. Горпинченко [21].

Впоследствии, на основании результатов испытаний [103, 50, 21] предел выносливости зоны верхнего поясного шва был внесен в СНиП П-23-81* [98].

В Пензенском ГУ АС с 1971 г. работает лаборатория выносливости, в которой проводятся усталостные испытания подкрановых балок под руководством основателя лаборатории - д.т.н., проф. Нежданова К.К. На первом этапе работы лаборатории проводились испытания сварных балок. Была получена линия регрессии, связывающая максимальные касательные напряжения и число циклов нагружения до появления видимой трещины, результаты вошли в СНиП 11-23-81* «Стальные конструкции». Затем были испытаны балки из тавров, балки на фрикционных шпильках, балки с податливыми стенками, в том числе с двойной стенкой. В последние годы разработано ряд новых сечений подкрановых балок.

Нежданов К.К. на базе большого объема экспериментальных исследований балок при подвижном характере нагрузки подтвердил, что причиной усталостных повреждений служат максимальные касательные напряжения, направленные под углом 45° к поверхности стенки и к главной оси 2 [9, 58]. Таким образом, активные зоны сдвига расположены на взаимно перпендикулярных площадках, а первые микродефекты образуются в месте их пересечения с поверхностью со стороны эксцентриситета.

Достоинством данного подхода является то, что он позволяет учитывать совместное действие местного сжатия и кручения. К несомненным достоинствам также следует отнести учет эффективного коэффициента концентрации напряжений при определении эквивалентных касательных напряжений, что позволяет объяснить возникновение различных типов трещин (как в верхней зоне стенки, так и в местах вырезов ребер).

Цель данной работы - повышение выносливости замкнутых профилей подкрановых конструкций, совершенствование подкрановых балок и подкраново-подстропильных конструкций.

Автор защищает:

- закономерности изменения условий образования трещин в зависимости от цикличности воздействий мостовых кранов на подкрановую конструкцию и ее формы сечения, а так же предложения по расчету подкрановых конструкций на выносливость;

- новый подход, позволяющий рационально распределить материал по сечению подкрановой конструкции;

- сортамент эллиптических трубчатых профилей;

- рельсобалочные конструкции, в которых рельс является усиливающим элементом сечения балки и составляет с ней единое целое;

- профиль сечения подкраново-подстропильной конструкции, не-повреждаемой усталостными трещинами и обладающей амортизирующими свойствами;

- результаты экспериментальных исследований выносливости моделей рельсобалочных конструкций;

- способы повышения и восстановления работоспособности подкрановых конструкций.

Научную новизну работы составляют:

- сортамент эллиптических трубчатых профилей;

- рельсобалочные и подкраново-подстропильные конструкции из трубчатых профилей обладающие высокой выносливостью и пониженной материалоемкостью;

- рельсовые блоки, составленные из прокатных профилей;

- экспериментальные линии влияния всех компонентов напряжений, полностью описывающих напряженное состояние рельсобалочной конструкции замкнутого сечения при имитации воздействий мостовых четырехколесных кранов;

- методы повышения и восстановления работоспособности подкрановых конструкций.

Практическое значение диссертационной работы заключается в разработке новых конструктивных решений подкрановой балок, снижении материалоемкости, повышении технологичности изготовления, монтажа и ремонтопригодности, разработке оригинальных методов расчета предложенных конструкций.

Практическая значимость диссертационной работы возрастает в связи с тем, что предлагаемые конструкции и методы расчета значительно повышают выносливость с одновременным снижением материалоемкости до 25%. Кроме этого предлагаются варианты рихтовке рельсовых путей и восстановления рабочего положения каркаса в цехах без остановки производственного процесса. Рихтовка выполняется механизировано, что ведет к снижению трудоемкости и значительно продлевает срок службы подкрановых конструкций.

Внедрение результатов. Практическая реализация результатов осуществлена в рамках программы сотрудничества между Министерством образования и Федеральной службой специального строительства при разработке эффективных рельсовых конструкций для цехов черной и цветной металлургии с интенсивной эксплуатацией.

По материалам работы осуществлена рихтовка подкрановых балок на предприятиях ОАО "Пензенская генерирующая компания" и ОАО "Пензком-прессормаш"; предложенные профили использовались в работе ООО "Пенза-стройсервис" (экономический эффект составил 115,0 тыс. рублей); материалы работы используются в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных работ, а также при чтении курса по металлическим конструкциям и спецсооружениям.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и представлены на научно-технических конференциях международного и регионального уровня в г. Пензе, 2002 - 2006 гг., а также опубликованы в центральной печати.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано восемь печатных работ.

Работа выполнена в рамках межвузовской научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограмма «Архитектура и строительство» в соответствии с НИР 3.1.19. «Развитие теории эффективных рельсовых конструкций для цехов черной и цветной металлургии при интенсивной эксплуатации» (шифр 67.11.35) под руководством д.т.н., профессора, засл. изобр. России Нежданова К.К.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы из 108 наименований и 9 приложений. Полный объем диссертации 187 страниц, включая 9 таблиц, 68 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Строительные конструкции, здания и сооружения», Кузьмишкин, Алексей Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Существующие подкрановые конструкции не отвечают современным условиям эксплуатации и не имеют запасов по нормативным механическим свойствам при циклических подвижных воздействий от колес кранов. В связи с этим разработаны стальные подкрановые конструкции, обеспечивающие нормальную интенсивную эксплуатацию в течение 25.30 лет. Это достигнуто за счет применения новой формы подкрановой конструкции - трубчатой, обладающей амортизирующими свойствами и большими (по сравнению с двутаврами) моментами при изгибе и кручении. Применение эллиптического профиля позволяет убрать верхний поясной сварной шов от места приложения динамических импульсных воздействий от колес крана, что уменьшает концентраторы напряжения в верхней зоне, сводя их к единице.

2. Конструктивная форма подкрановых конструкций является основным фактором, влияющим на их выносливость и долговечность. Полученные аналитические зависимости, позволили повысить момент сопротивления до своего максимума Wx max. На основании полученных зависимостей разработан эффективный сортамент эллиптических труб. Эллиптический трубчатый профиль при п = 3 имеет характеристики, при которых Wx достигает максимального значения, при одинаковой материалоемкости момент сопротивления относительно оси X на 14,5% больше, чем у двутавра такой же материалоемкости.

3. Объединена работа двух параллельных подкрановых конструкций по средним рядам колонн и доказана эффективность их совместной работы, получены аналитические зависимости для параллельных рельсовых путей, позволяющие значительно повысить долговечность конструкций с одновременным понижением материалоемкости на 20.25 процентов.

4. Проведены усталостные испытания моделей замкнутых подкрановых конструкций на стенде, имитирующем все подвижные волнообразные импульсные воздействия от кранов Р, Г, Мкр. Усталостные испытания подтвердили, что новая форма подкрановой конструкции обладает высокой выносливостью и работоспособностью. В самой подкрановой конструкции в зоне болтовых соединений усталостные трещины при наборе 2,86 миллионов циклов нагружений не возникли.

5. Внедрены новые способы и технология восстановления проектного положения подкрановой конструкции посредством легких монтажных домкратов без применения кранового оборудования. Эти способы повысили долговечность и ремонтопригодность. Одновременно наблюдается значительная экономия за счет выполнения работ без остановки технологического процесса и механизации процесса рихтовки.

6. Величина и размах локальных напряжений возникающих от каждого из колес крана зависит не только то мощности рельса и формы профиля верхней части балки, но и конструкции стальной продольно гофрированной подрельсовой подкладки, позволяющей надежно и быстро объединить рельс и балку в единое целое. Ее применение позволяет снизить локальные напряжения и повысить выносливость подрельсовой зоны подкрановой балки.

7. Конструктивная форма мостовых кранов не учитывает специфику работы подкрановых конструкций производственных зданий. На основе анализа степени влияния геометрических характеристик кранов на работу подкрановой конструкции разработаны конструкция колес крана и их подвеска к раме мостового крана, позволяющие исключить его сход с рельсов, снизить сопротивление продольному движению, уменьшить износ колес и рельсов, и повысить долговечность и надежность, как крана, так и подкрановых конструкций. Число циклов нагружения от колес кранов уменьшено в 8 . 16 раз, из-за слияния локальных воздействий от колес на балку, также снижена масса и высота крана за счет применения новой конструкции балансирных тележек крана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кузьмишкин, Алексей Александрович, 2006 год

1. P. Fergencik, J. Schun, J. Melcher, V. Vorisek, E. Chladny, NAVRHOVAN1. OCELOVYCH KONSTRUKCII, 1. Cast, ALFA, Bratislava.

2. Абаринов A.A., Петров В.П., Рожков E.E. Технология изготовления стальных конструкций. Москва: ГИ, 1963.

3. Балдин В.А., Вейцман Ш.К., Горпинченко В.М. Подкрановая балка: а.с. № 861280. СССР //Бюл. № 33. 1981.

4. Бать А.А. О расчете на выносливость. Строительная механика и расчет сооружений. 1959, № 5.

5. Бать А.А. Режим эксплуатации подкрановых балок и их расчёт на выносливость: Автореф. дисс. канд. техн. наук, М.: МИСИ, 1959. 18 с.

6. Бать А.А., Кошутин Б.Н. Режим эксплуатации подкрановых балок и мостовых кранов. Строительное проектирование промышленных предприятий № 1. М.: Госстройиздат, 1961.

7. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1976.-600 с.

8. Беленя Е.И. и др. Металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1986.-560 с.

9. Беленя Е.И., Нежданов К.К. К вопросу выносливости сжатой зоны стенки стальных подкрановых балок. «Промышленное строительство», 1976, №4.

10. Бирюлев В.В. и др. Проектирование металлических конструкций. Специальный курс /Под ред. В.В.Бирюлева. Л.: Стройиздат, 1990. -432 с.

11. Богинский К.С. и др. Мостовые и металлургические краны. М.: Машиностроение, 1970. - 300 с.

12. Валь В.Н. Исследование вертикальных воздействий мостовых кранов на подкрановые балки: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1970.- 17 с.

13. Валь В.Н., Горохов Е.В., Уваров Б.Ю. Усиление стальных каркасов одноэтажных производственных зданий при их реконструкции. М.: Стройиздат, 1987.

14. Васильев А.А. Особенности работы подкрановых конструкций и повышение срока их службы. «Промышленное строительство», 1965, №7.

15. Васюта Б.Н. Подкрановая балка со сменной подрельсовой частью. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Новосибирск, 1990.

16. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. М.: Высшая школа, 1976.-479 с.

17. Вериго М.Ф. Вертикальные силы, действующие на железнодорожный путь при прохождении подвижного состава. Тр. ВНИИЖТ, 1955, вып. 97, с. 25-288.

18. Вериго М.Ф., Крепкогорский С.С. Общие предпосылки для корректировки Правил расчета железнодорожного пути на прочность и предложения по изменению Правил. Тр. ВНИИЖТ, 1972,24, № 7, с. 4-50.

19. Гарагаш Б.А. Надежность пространственных регулируемых систем "сооружение основание" при неравномерных деформациях основания. -Сочи: Кубанькино, 2004.

20. Гордеев В.А. Рельсовые пути тяжелых транспортных устройств. -М.: Транспорт, 1981. 159 с.

21. Горпинченко В.М., Лазарян А.С. Экспериментальные исследования усталостной прочности сварной подкрановой балки //Промышленное строительство, 1975.-№ 12.

22. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин, Машиностроение, Ленинград, 1969.

23. Давиденков Н.Н. Усталость металлов. Киев: Изд. АН УССР, 1949.

24. Изготовление стальных конструкций /Под ред. В.М. Краснова. М., Стройиздат, 1978.

25. Изосимов И.В. Исследование боковых сил мостовых кранов цехов металлургических заводов: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1966.

26. Камбаров В.И. Влияние технологических факторов на характеристики крановых нагрузок, ресурс и долговечность сварных подкрановых балок в цехах металлургического производства: Дисс. канд. техн. наук, М.: МИСИ, 1988.-236 с.

27. Карев М.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук "Новая стальная подкрановая конструкция. Методы расчета прочности и выносливости".

28. Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. -М.: Стройиздат, 1984. 301 с.

29. Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий/ Под. ред. А.И. Кикина. М.: Стройиздат, 1969.-415 с.

30. Кикин А.И. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. 2-е изд. /Под ред. А.И. Кикина. М.: Стройиздат, 1984.-302 с.

31. Кикин А.И. Особенности проектирования стальных конструкций зданий и сооружений заводов черной металлургии при учете условий эксф плуатации: Дисс. доктора техн. наук. М.: МИСИ, 1954.

32. Кикин А.И., Сабуров А.Ф. Исследование подкранового пути на низкомодульных прокладках. «Промышленное строительство», 1975, №8.

33. Кошутин Б.Н. Определение коэффициента нагрузки вертикальной ф крановой нагрузки на основании статистического изучения работы крановв действующих цехах: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1961. -26 с.

34. Кудишин Ю.И. Некоторые особенности работы сварных подкрановых балок: Дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1967.

35. Кузьмишкин А.А. Подкраново-подстропильные конструкции //Сборник статей IV Международной научно-практической конференции. -Пенза, 2005.

36. Кузьмишкин А.А. Применение макрорегуляторов в строительстве и при реконструкции //Сборник статей Международной научно-практической конференции: «Вопросы теории и практики в Российской правовой науке». ПГПУ, Пенза, 2005.

37. Кузьмишкин А.А. Рекомендации по проектированию и повышениюработоспособности подкрановых конструкций //Сборник статей Международной научно-практической конференции: «Вопросы теории и практики в Российской правовой науке». ПГПУ, Пенза, 2005.

38. Кузьмишкин А.А. Стендовые испытания коробчатых конструкций //Сборник статей V Международной научно-практической конференции: «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах». ПГУАС, Пенза, 2006.

39. Кунин Ю.С. Исследование процессов нагружения стальных подкрановых балок вертикальными крановыми нагрузками в цехах металлургического производства: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1970.- 15 с.

40. Математическое моделирование при расчете и исследованиях строительных конструкций: Учеб. пособие /В.В. Горев, В.В. Филиппов, Н.Ю. Тезиков. М: Высшая школа, 2002. - 206 с.

41. Металлические конструкции. В 3-х томах. Т-2. Стальные конструкции зданий и сооружений /Под общей редакцией Кузнецова В.В. М.: 1998.

42. Металлические конструкции. В 3-х томах. Т-3. Стальные сооружения, конструкции из алюминиевых сплавов. Реконструкция, обследование, усиление и испытания конструкций зданий и сооружений /Под общей редакцией Кузнецова В.В. М.: 1998.

43. Москалев Н.С. Исследование работы сварных стержневых подкрановых балок с динамической нагрузкой: Дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1959.- 12 с.

44. Муханов К.К. Металлические конструкции. -М.: Стройиздат, 1978. -512с.

45. Муханов К.К., Шишов К.А. Исследование действительной работы и анализ дефектов подкрановых балок сортопрокатного цеха ЧМЗ. В кн.: Металлические конструкции. Сборник трудов МИСИ. -М., 1970, № 85.

46. Мысак В.В. Особенности расчёта и технологии изготовления подкрановых балок с поясами из широкополочных тавров: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М.: МИСИ, 1985.-21 с.

47. Нежданов К.К. Автоматическое устройство для захвата и продольлного перемещения кранового рельса: а.с. 678012, СССР //М. Кл. В 66 С 1/42//Б.И. 1979. -№ 29.

48. Нежданов К.К. Долговечные подкрановые конструкции: Учебное пособие. Пенза: Пензенский гос. архит.-строит. ин-т, 1995. - 80 с.

49. Нежданов К.К. Исследование выносливости сжатой зоны стенки сварных стальных подкрановых балок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1974.

50. Нежданов К.К. Кузьмишкин А.А. Рубликов С.Г. Новые эффективные профили. Известия вузов, «Строительство», №10,2005.

51. Нежданов К.К. Кузьмишкин А.А. Рубликов С.Г. Эффективный прокатный профиль. Известия вузов, «Строительство», № 1, 2006.

52. Нежданов К.К. О повышении долговечности стальных подкрановых балок //Реф. сб. ЦИНИС Госстроя СССР. Общие вопросы строительства. Отечественный опыт. 1974. - Вып. 12.

53. Нежданов К.К. О повышении долговечности стальных подкрановых балок. Реферативный сборник. Отечественный опыт. Общие вопросы строительства. ЦИНИС Госстроя СССР. М.: 1974, № 2. - С. 52-57.

54. Нежданов К.К. Повышение выносливости подкрановых балок //Промышленное строительство. 1987. -№ 1. - С. 43-45.

55. Нежданов К.К. Подкрановая балка высокой выносливости //Промышленное строительство. 1990. - № 5. - С. 19-20.

56. Нежданов К.К. Снижение локальных напряжений в подкрановой балке гофрированием стенки /Строит, мех. и расчет сооружений. 1989.4.-С. 9-11.

57. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчета: Дис. докт. техн. наук. Пенза, 1992. - 349 с.

58. Нежданов К.К. Стенд для испытания балок на выносливость. Патент России. № 840679, СССР, М. Кл.3, G01M5/0011 Б.И, 1981, № 23.

59. Нежданов К.К., Васильев А.В., Калмыков В.А., Нежданов А.К. Способ и устройство для неподвижного соединения. Патент России № 2114328. Бюл. № 18 зарег. 27.06.1998.

60. Нежданов К.К., Второв Б.М. Результаты испытаний на выносливость стальных подкрановых балок //Библиограф, указ. депонир. рукописей. Строительство и архитектура. ВНИИС. 1981. - № 2574. - Вып. 6.

61. Нежданов К.К., Карев М.А., Кузьмишкин А.А., Рубликов С.Г. Решение проблемы выносливости подкрановых конструкций с использованием рельсобалочных профилей. //Сборник статей IV Международной научно практической конференции. - Пенза, 2005.

62. Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А. Сортамент эллиптических профилей. Информационный листок № 501-06. Пензенский ЦНТИ, 2006.

63. Нежданов К.К., Нежданов А.К. Туманов В.А. Долговечные подкрановые конструкции. Учебное пособие. Пенза: ПГАСА, 2000. - 176 с.

64. Нежданов К.К., Туманов В.А., Карев М.А. Подкрановые балки с трубчатым верхним поясом. М.: Госстрой России. ФГУП ВНИИНТПИ. - № 11852. - 2002. - 120 с.

65. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А. Грунтонасос. Информационный листок № 10-05. Пензенский ЦНТИ, 2004.

66. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А. Подкраново-подстропильная балка. Информационный листок № 344-04. Пензенский ЦНТИ, 2004.

67. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А. Способ рихтовки подкрановых балок //Сборник статей Международной научно-технической конференции. Пенза, 2002.

68. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А. Узел упругого соединения трехглавого рельса с подкрановой балкой. Информационный листок № 09-05. Пензенский ЦНТИ, 2004.

69. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А., Нежданов А.К. "Рельсобалочный блок конструкций для параллельных рельсовых путей" заявка № В 66 С 7/20.

70. Нежданов К.К., Туманов В.А., Кузьмишкин А.А., Нежданов А.К. Подкраново-подстропильная конструкция заявка № 2003-116199 на получения патента РФ.

71. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Арочный рельс. Заявка № 2001118872/20 (019989) от 06.07.2001.

72. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К. Долговечные подкрановые конструкции. Пенза, Пензенская ГАСА, 2000. - 176 с.

73. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Карев М.А. Рельсо-балочная конструкция. Патент RU 2192381 С2, 10.11.2002 Бюл. № 31.

74. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Кузьмишкин А.А. Грунтонасос. Патент RU 2228408 С2, 10.05.2004 Бюл. № и.

75. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Кузьмишкин А.А. Соединение рельсов с трубчатым поясом подкраново-подстропильной балки. Патент RU 2232126 С2, 10.07.2004 Бюл. № 19.

76. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Кузьмишкин А.А. Способ рихтовки разрезных подкрановых балок. Патент RU 2235675 С2, 10.09.2001 Бюл. №25.

77. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданов А.К., Лаштанкин А.С. Жесткое фрикционное соединение подкрановых балок с колонной. Заявка № 2002104723/20 (004868) от 21.02.2002.

78. Нежданов К.К., Туманов В.А., Нежданова А.К., Кузьмишкин А.А. Узел упругого соединения трёхглавого рельса с подкрановой балкой. Патент России RU 2249557 С2,10. 04. 2005 Бюл. 10.

79. Нежданов К.К., Туманов В.А., Попченков И.В. Арочные профилирельсов. Долговечные рельсобалочные конструкции. М.: Госстрой России. ФГУП ВНИИНТПИ. - № 11828. - 2001. - 118 с.

80. Нежданов К.К., Туманов В.А., Попченков И.В., Нежданов А.К. Непо-вреждаемые усталостными трещинами подкрановые конструкции. Промышленное и гражданское строительство, № 11/2000. М.: ПГС, 2000. -С.33-55.

81. Незальзов О.Р., Савело В.М. Металлическая подкрановая балка: а.с. 1469059. СССР. М. Кл. Е 04 С 3/06 // Бюл. № 12. 1989.

82. Обследование и испытание сооружений: Учеб. для вузов /О.В. Лужин, А.Б. Злочевский и др.; Под ред. О.В. Лужина. М.: Стройиздат, 1987. -263 с.

83. Обследовать состояние металлоконструкций объектов комбината и выдать техническую документацию по его усилению. Отчёт о НИР. № Гос. per. 01900059585. Руководитель Нежданов К.К. Пенза, 1990. -146 с.

84. ОРД 0000089. Техническая эксплуатация стальных конструкций производственных зданий. Вводится в действие с 3.08.1989. М.; МИНЧЕРМЕТ, 1989 - 98 с.

85. Орешкин С.В. Статистическое исследование надежности антикоррозионной защиты стальных конструкций //Пром. стр-во. 2000. - № 1. -С. 28-30.

86. Писаренко Г.С. Справочник по сопротивлению материалов /Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев //2-е изд., перераб. и доп. -Киев, 1988.-736 с.

87. Пичугин С.Ф. Статистическое исследование горизонтальных и вертикальных силовых воздействий мостовых кранов на конструкции промышленных зданий: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1968.

88. Попчёнков И.В. Новые профили крановых рельсов и прочность рельсобалочных конструкций. Канд. дисс. Пенза: 2000. - 174 с.

89. Рухович И.Р. Особенности нагружения стальных подкрановых балок в условиях эксплуатации и реконструкции: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-Киев: 1985.-22 с.

90. Сабуров В.Ф. Закономерности усталостных повреждений и разработка методов расчётной оценки долговечности подкрановых путей производственных зданий. Автореферат диссертации докт. техн. наук. Челябинск: ЮУрГУ, 2002. - 40 с.

91. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия /Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. - 36 с.

92. СНиП И-23-61. Стальные конструкции: -М.: 1982.

93. СНиП 11-23-81*. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.-96 с.

94. СНиП III-18-75. Часть III. Правила производства и приёмки работ. Глава 18. Металлические конструкции. М., Стройиздат, 1976. - 160 с.

95. Справочник по кранам: 2 т. Т1. Характеристики материалов и нагрузок. Основы расчетов кранов, их приводов и металлических конструкций //В.И. Брауде, М.М. Гохберг, И.Е. Звягин и др.; Под общ. ред. М.М. Гохберга. М.: Машиностроение, 1988. - 536 с.

96. ТУ-104-53. Технические условия проектирования стальных конструкций зданий металлургических заводов с тяжелым режимом работы:-М.: Стройиздат. 1953.

97. Туманов В.А. Система управления выносливостью стальных подкрановых конструкций интенсивной нагруженности. Дис. докт. техн. наук. Пенза: 2004.

98. Федосеев В.П. Экспериментально-теоретическое исследование усталостной прочности сжатой зоны стенки сварной подкрановой балки: Ав-тореф. дисс. канд. техн. наук. -М.: 1975.

99. Фигаровский А.В. Исследование горизонтальных поперечных воздействий мостовых кранов с гибким подвесом груза на конструкции промышленных зданий: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М.: МИСИ, 1969.

100. Хомутинников Н.И., Морозов К.Д. Металлические конструкции промышленных зданий. Ленинград-Москва: Госстойиздат, 1933. - 536 с.

101. Чумаков В.А. Увеличение ресурса эксплуатируемых подкрановых балок путем подкрепления пояса продольными ребрами: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М., 1987.

102. Шимановский В.Н. Основные задачи и направления исследований в области реконструкции зданий и сооружений //Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1987. -№ 4. - С. 1-5.

103. Эглескалн Ю.С. Исследование физического износа металлических конструкций производственных зданий: Автореф. дисс. канд. техн. наук. -М.: МИСИ, 1974.

104. St, Sa центральный (относительно оси /) и секториальный статические моменты IS°TC, S™ - то же' отсеченной части поперечного сеченияоп ос то же пояса и стенки1. О,- , О;

105. Ji, JM центральный (относительно оси /) и секториальный моменты инерции поперечного сеченияj" ^ jc моменты инерции пояса и стенки относительно оси i

106. Wx, Wy моменты сопротивления сечения относительно осей соответственно х-х, у-у1.. Силовые факторы и напряжения

107. I. Физико-механические характеристики

108. Е модуль упругости первого рода G - модуль сдвигаv коэффициент Пуассона Rn - расчетное и нормативное сопротивление материала растяжению-сжатию Rcp, i?"p - расчетное и нормативное сопротивление материала срезу1. Rv предел выносливости

109. Множители и приставки для обозначения десятичных кратных и дольных единиц

110. Расчет рельсобалочной конструкции для среднего ряда колонн под кран тяжелого режима работы грузоподъемностью Q = 50/10 т

111. Требуемый момент сопротивления трубчатого сечения:1. М 3839000 10„01 з1. W= — =-= 18281 см1. R 2101,5 Wx 1,5-18281 1Г . ЛА ст = = У^Г- = , при X = 90.

112. Примем толщину стенки 2tст = 1,6 см (две стенки по 0,8 см).

113. Необходимая площадь сечения рельсобалочной конструкции

114. A = j6-Wx-tCI =л/б-1828-1,6 = 419 см2. Площадь сечения двух стенок 2 • = /iCT • 2 • h„.

115. Момент инерции рельсобалочной конструкции2.t^-hl . (h.1. Jx = 2-J^2-Ap—51—£L + 2-А3ст v 2 у2

116. Тогда момент сопротивления Wx = ~~~ •

117. Подставив эти значения в предыдущее уравнение, получимh.T + 489,11 -hi-48907,23• h„ -2807308,17 = 0. Решив кубическое уравнение, получим hCT= 119,1 см. Тогда высота всей балки Я = 165,5 см.

118. Площадь ее стенки ACT=2-hCT -t„ = 2-119,1-0,8 = 190,56 см2. Выполнив проверку, получим Wx= 18281 см3. То есть высота стенки h„ и всего сечения Я определена правильно. Назначим стенку 119,1 ■ 2 • 0,8 = 190,56 см2.

119. Площадь сечения рельсобалочной конструкции А = 2-Ар+2-А3 + Аст, А = 2 -112,91 + 2 -17,52 + 190,56 = 451,42 см2высота сечения Н = 119,1 + 2-23,2 = 165,5 см.

120. Момент сопротивления по (4.2) Wx = 18281,0 см . Проверка прочности при изгибе в вертикальной плоскости

121. М 3839000 ЛЛЛЛПЛЛ/1ГТ о1лл*гг а = — =-= 209,999 МПа <210 МПа.1. Wx 18281,01. Прочность обеспечена.

122. Поперечное сечение конструкции показано на рис. П.1.

123. Рис. П.1. Поперечное сечение рельсобалочной конструкции по среднему ряду колонн под кран грузоподъемностью 50 т

124. Главный момент инерции относительно оси .у1. Jу 2-./ур + 2-АстьVг-и-К = 122.12076,6 + 2198,08 fl6,3^2 "2.0,4-43,8 4-1-— = 42451,1 см .

125. Максимальная ширина рельсобалочной конструкции1. Ятах = 46,8 см,2^ = ^245U=i ' ^шах 46,8

126. Напряжения при изгибе в горизонтальной плоскости от сил Т изгибающий момент без изменения.

127. Мт = 335090 гН-см, Мт 3350901. Wv 1814,2184,7 МПа <210 МПа.1. Прочность обеспечена.

128. Рис. П.2. Эквивалентное эллиптическое сечение

129. Момент инерции на кручение по сравнению с традиционным решением, представленном в учебнике Муханова К.К. 45., увеличился в 667920/430,7 = 1550 раз!

130. Момент сопротивления при кручениип.п.Кл/ 314-3 78\ WKp =-(l а4) = ---(l - 0,9634 )= 8730,14 см3.1. Крутящий момент

131. Т \Н И,) = 505 - (165,5 - 23,2 ) 2 2 Проверка касательных напряжений при кручении

132. Мкр = —^—^ =-i—i-= 35930,75 гНсм.т=Л^ = 3593075= <п1. WKp 8730,141. Напряжения очень малы.

133. Прочность подкрановой балки на действие крутящего момента достаточна.

134. Примечание: точки с максимальными напряжениями при изгибе в вертикальной и горизонтальной плоскости не совпадают, поэтому проверка на косой изгиб обеспечена.

135. Локальные напряжения в стенке

136. Эффективная длина распределенияi*s=3>25ir=3-25i^=68'39 см

137. Локальные напряжения при центральном сжатии

138. Р 3939 а = -^52- =-= 35,99 МПа.loc lfta 68,39-0,8-2где Рэкв = Ь ■ У/1 • Рн = 0,6 • 1,3 • 5050 = 3939 гН. Режим работы 7К.

139. Величина локальных напряжений получается незначительной, поэтому возникновение усталостных трещин исключено.

140. Сравним материалоемкость конструкций (см. Табл. П.1).