Введение к работе
Актуальность темы. Наибольшее распространение среди других видов стальных листовых конструкций в практике промышленного строительства (многоэтажные производственные здания типа этажерок специального технологического назначения - обогатительные фабрики и т. п.) получили жесткие бункеры пирамидально-призматической формы. Поэтому улучшение эксплуатационных качеств данных сооружений имеет важное экономическое значение.
Материалы натурных обследований показывают, что в элементах кострукций технологических бункеров развиваются усталостные повреждения. В настоящее время расчет конструкций жестких бункеров ведется с использованием методик, учитывающих пластическую работу материала. В ранее выполненных исследованиях рассматривалась лишь работа стенок бункеров за пределом упругости в условиях регулярного циклического нагружения. До настоящего времени практически не обсуждался вопрос о долговечности узловых соединений конструкций бункеров, в частности, узлов сопряжения горизонтальных ребер жесткости, при эксплуатационных нагрузках. Эти зоны являются конструктивными концентраторами напряжений и, в большинстве случаев, именно здесь зарождаются усталостные трещины, приводящие к разрушению конструкций.
В общем весе металлоконструкций бункера доля стенки весьма высока. Данные предыдущих исследований указывают на существование значительных запасов прочности в стенках бункеров. Имеющиеся расхождения в назначении расчетной схемы стенки свидетельствуют о необходимости дальнейшего уточнения ее действительной работы.
Целью работы является исследование работы стенок пирамидально-призматических бункеров, оценка долговечности узловых соединений ребер жесткости и разработка предложений по повышению их эксплуатационной надежности.
На защиту выносятся:
результаты анализа технического состояния жестких стальных бункеров промышленных предприятий;
предложения по определению расчетных характеристик эксплуатационной нагруженности элементов конструкций технологических бункеров;
методика измерения деформаций в стенках бункеров, результаты экспериментального исследования работы стенки и предложения по расчету смещений наклонных стенок в скатном направлении;
результаты оценки эксплуатационного ресурса узловых соединений ребер жесткости бункеров и предложения по определению их долговечности в условиях малоциклового нагружения.
Научная новизна работы заключается в том, что:
выполнен статистический и вероятностный анализ режимов нагружения бункеров промышленных предприятий и установлены закономерности распределения напряжений в элементах конструкций бункеров при эксплуатационных нагрузках;
проведено экспериментальное и теоретическое исследование работы наклонных стенок бункеров и получено выражение для определения смещений стенок в скатном направлении;
исследовано напряженно-деформированное состояние узловых соединений ребер жесткости и выявлено распределение напряжений в зоне концентрации;
проведена оценка надежности узлов сопряжения ребер жесткости, получены функции распределения долговечности и зависимости для определения их эксплуатационного ресурса
Практическая значимость работы состоит в том, что результаты выполненнных исследований позволяют обоснованно назначать параметры эксплуатационной нагруженности элементов конструкций бункеров, прогнозировать долговечность узловых соединений ребер жесткости в зависимости от их конструктивного решения и уровня нагрузки, учитывать смещение воронок бункеров в скатном направлении. Методика измерения деформаций позволяет выявить распределение внутренних усилий и напряжений по сечению стенки при одностороннем доступе.
Внедрение результатов работы осуществлено при разработке рекомендаций по эксплуатации технологических бункеров производственных зданий обогатительных фабрик разреза "Нерюнгринс-кий" и Депутатского ГОКа. Полученные результаты использовались в учебном процессе Якутского госуниверситета.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации докладывались на Всесоюзном семинаре "Повышение качества и надежности строительных металлоконструкций" (Челябинск, 1988 г.), Всесоюзной школе-семинаре "Прогрессивные методы ведения
проектных и исследовательских работ при реконструкции зданий и сооружений" (Киев, 1989 г.), Республиканских конференциях молодых ученых и специалистов 1988-1990 гг. в г. Якутске, на заседании секции НТС ЦНИИПроектстальконструкции им. Мельникова по статической и динамической прочности металоконструкций, на научных конференциях Якутского госуниверситета 1988-1992 гг.
Структура и об"ем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 102 наименований и приложений. Работа изложена на \"!7 страницах., включающих 131 машинописных страниц основного текста, 46 страниц рисунков и таблиц.
По разделам работы научные консультации давал доктор технических наук, профессор Е Е Филиппов.