Совершенствование расчетных моделей и конструкций для продления сроков эксплуатации промышленных зданий

Abstract

RU: Диссертация посвящена проблеме обеспечения безопасной эксплуатации и продления ресурса промышленных зданий, оборудованных мостовыми кранами. Выполнен анализ конструктивных решений эксплуатируемых цехов, причин характерных повреждений, расчетных схем проектирования и особенностей крановых воздействий на конструкции таких зданий. Приведен обзор научных трудов, оказавших влияние на развитие и совершенствование расчетных моделей и конструкций крановых цехов. Изложены принципы формирования расчетных моделей, адекватных фактической работе конструкций промышленных зданий. С учетом особенности конструктивной схемы каркаса эксплуатируемых цехов, обоснована возможность и целесообразность решения этой задачи на основе уточнения традиционных предпосылок в отношении топологии расчетной системы, схематизации элементов и узлов, эффекта пространственной работы локально загруженных конструкций. Предложено расчетную систему, обоснованно выделенную из полной схемы конструктивного комплекса, дополнять упругими стержневыми связями – для учета совместной работы этой системы с элементами каркаса, не включенными в ее состав («внешние» упругие связи) и учета упругой податливости сопряжений и креплений элементов («внутренние» упругие связи). Получены формулы и составлены таблицы для определения параметров «внешних» упругих связей, что упрощает работу на этапе подготовки исходных данных к расчетному анализу усилий и деформаций. Подтверждена достаточная точность и достоверность результатов расчетов на предлагаемом варианте адекватной расчетной модели путем сравнения этих результатов с данными натурных испытаний. Численными экспериментами на различных вариантах расчетных моделей, производных от предлагаемого базового варианта, показаны возможности усиления поперечных конструкций каркаса рациональным изменением жесткости и количества продольных элементов. Уточнены, на основе решения задачи оптимизации, рекомендуемые соотношения параметров системы для расчета статически неопределимых конструкций каркаса на первом этапе проектирования. Разработаны методы экспериментально-теоретического исследования упругой податливости узловых и опорных связей каркаса и моделирования их на расчетной системе «внутренними» упругими связями. Учитывается вероятность случайной изменчивости характеристик упругого защемления колонн каркаса в «верхних» и «нижних» узлах, поэтому определение этих параметров проводится с применением статистического анализа результатов натурных испытаний. Исследован «эффект опорного сечения» неразрезной подкрановой эстакады с выявлением изгибно-крутильных деформаций и максимальных напряжений в зоне узла сопряжения основных элементов. Сделаны рекомендации для учета такого напряженно-деформированного состояния при оценки работоспособного состояния подкрановых конструкций. Разработаны методы усиления подкрановых и крановых конструкций промышленных зданий – введением в систему «кран-каркас» упругих противоперекосных устройств и гибких высокопрочных элементов с начальными усилиями. Решены задачи о подборе рациональных параметров указанных элементов усиления для устранения причин преждевременного износа, минимизации боковых сил, улучшения динамических характеристик системы «кран-каркас» и увеличения грузоподъемности колонн. Разработана новая конструктивная схема каркаса с разделением функций несущих элементов, упрощением их конструктивной формы, использованием высокопрочных сталей и конструктивным обеспечением рационального управления напряженно-деформированным состоянием. Приведены данные, позволяющие судить о преимуществах новых конструкций и модернизированной конструктивной схемы каркаса по показателям экономичности и эксплуатационным качествам. Результаты исследований, приведенных в диссертации, внедрены: при разработке информационно-экспертной системы для технической эксплуатации ответственных промышленных зданий, при решении задач продления технического ресурса конструкций ряда цехов в городах Украины и России, при подготовке Государственного стандарта Украины ДСТУ Б В.2.6-10-96 «Конструкции стальные строительные. Методы испытаний нагружением».

EN: The thesis is devoted to the problem of providing the safe maintenance and prolonging technical resources of industrial building which are equipped with bridge cranes. The principles to form versions of adequate accounted models for appreciating the technical conditions of framework design are developed. References for shaping the main framework design (transverse and longitudinal) by means of plane and spatial subsystems with elastic junctions are performed. Experimental research methods of practical element, junction and supporting framework design are developed; they are aced for making more precise and defining the accounted model parameters. Methods of strengthening the subcrane and crane design of industrial buildings by introducing the elastic and anti-bending devices and flexible high durable elements with initial stresses into the «crane - framework system» are developed. Design and construction project of the framework with devices for autoregulation the stresses from crane ladings are worked out.