Презентация_Незнаев_подкрановые_балки

1.

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ · ЗАЩИТА ВКР
Влияние крановых нагрузок
на деформацию и долговечность
подкрановых балок
в условиях эксплуатации
МА ГИ С ТРА Н Т
РУКОВОДИ ТЕ Л Ь
КА ФЕ ДРА
Незнаев А. Д.
Горелов Н. Г.
СК и СП · УрГУПС
08.04.01.20.РД.СТм-214.01.ПЗ

2.

1
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Подкрановые балки — одни из самых ответственных и интенсивно
нагруженных элементов каркаса промышленных зданий. По
статистике они имеют наименьшую долговечность среди всех
элементов каркаса.
Значительная часть зданий в РФ и СНГ возведена в середине XX века и
характеризуется высоким физическим износом: усталостные
трещины, коррозия, остаточные деформации. Эксплуатация таких
конструкций сопряжена с риском аварий и требует особого подхода к
оценке остаточного ресурса.
5–10 лет
2–3 года
60–70 %
ресурс при режимах 7К–8К
до первых трещин
трещин — в верхней зоне
Усталостная трещина в стенке и поясном шве подкрановой балки
(объект исследования)

3.

2
ПОСТАНОВКА РАБОТЫ
Цель, объект и задачи
ЦЕЛЬ
Оценить, как реальные крановые нагрузки влияют на прогибы и
срок службы подкрановых балок, и дать практические
рекомендации по их надёжной эксплуатации.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1
Анализ отечественного и зарубежного опыта расчёта,
классификация дефектов и повреждений
2
Обоснование выбора программного комплекса для численного
моделирования НДС
3
Разработка конечно-элементной модели с учётом подвижного и
динамического нагружения
4
Численное исследование деформаций и напряжений при крановых
нагрузках
ОБЪЕКТ
Стальная разрезная подкрановая балка пролётом 6 м в
реальном промышленном цехе
ПРЕДМЕТ
Влияние параметров крановых нагрузок на
деформативность и долговечность балок
5
6
Оценка остаточного ресурса по анализу усталостной прочности
Практические рекомендации по долговечности и безопасной
эксплуатации

4.

3
ГЛАВА 3 · ОБСЛЕДОВАНИЕ
Объект эксперимента
Габариты в плане
180 × 648 м, 5-пролётный стальной каркас
Пролёты
36, 30 и 18 м · 3 температурных блока
Подкрановые балки
Разрезные, двутавровые, пролёты 6 / 12 / 24 м
Рельс / режим
КР70 · группы работы кранов 7К
Промышленный цех, 1986 г. постройки · слабоагрессивная среда
Категория технического состояния: ограниченноработоспособное

5.

4
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ
Характерные дефекты и повреждения
Усталостные трещины
Грибовидность поясов
Коррозионный износ
В верхней зоне стенок и верхних поясных швах —
динамическое воздействие кранов
Погиб верхних поясов до 40 мм из-за смещения
рельса с оси балки
Повреждение АКЗ балок и тормозных листов,
постоянное замачивание
Истирание поясов
Дефекты рельсов
Перепад отметок пути
Продольное перемещение рельса, износ зоны
контакта с колесом
Сверхнормативные зазоры, отсутствие болтов,
разрушение головки рельса
Превышение допусков по приказу №461 на
соседних колоннах

6.

5
ГЛАВА 2 · МЕТОДОЛОГИЯ
Численное моделирование (МКЭ)
Метод конечных элементов выбран как наиболее адекватный
инструмент: учитывает пространственную работу, стеснённое
кручение, местные напряжения и подвижный характер нагрузки.
ВЫБРАННЫЙ КОМПЛЕКС
ЛИРА-10
Сертификация Госстроя · полная адаптация к СП · удобные инструменты крановых
нагрузок · нелинейные расчёты
Пространственные модели с учётом крутильной жёсткости и
депланации
Подвижная нагрузка: последовательное приложение крановых
сил
Единый расчёт на прочность и выносливость для оценки
ресурса
Комплекс
Норм. СП
Усталость
Подв. нагрузка
ЛИРА-10
Полный
Есть
Удобно
SCAD Office
Полный
Базовый
Удобно
ANSYS
Частичн.
Модули
Программир.
Abaqus
Частичн.
Модули
Программир.

7.

ГЛАВА 3 · РАСЧЁТ БАЛКИ А–Б
6
Результаты: исчерпание несущей способности
148
112
Прочность не обеспечена
предел 100 %
116
111
105
До 148 % исчерпания в наиболее напряжённых
сечениях верхней зоны стенки. Условия по СП
16.13330 (ф. 64–66) не выполняются.
82
Усталость: запас 71 %
σmax / α·Rv·γv = 0,29 < 1 — несущая способность по
расчёту на усталость верхней зоны стенки
обеспечена.
Верхний
пояс
Стенка
(формула 6)
σ + σloc,x
σloc,y + σfy
τ касат.
Нижний
пояс

8.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Выводы и рекомендации
Подтверждена опасность верхней
зоны
Нормативный плоский расчёт занижает напряжения
верхней зоны до 30–40 %. Именно здесь возникает
большинство усталостных трещин.
Регулярный технический осмотр
В ходе активной эксплуатации — не реже двух раз в год:
торможение крана вызывает трещины и погибы балок.
Полный учёт нагрузок при расчёте
Современные ПК повышают
точность
Без учёта горизонтальных сил от торможения тележки срок
службы резко падает — вплоть до угрозы жизни.
ЛИРА / SCAD + точное инструментальное обследование —
основа достоверной оценки срока эксплуатации.
Спасибо за внимание!
Незнаев А. Д. · УрГУПС · кафедра «СК и СП»