Напряжённо-деформированное состояние опорных частей подкраново-подстропильных ферм Романов Михаил Викторович

Содержание к диссертации

Введение *..б

Глава ї. Анализ условий эксплуатации и повреждаемости подкраново-

подстропильных ферм (ППФ) 10

1.L Область применения ППФ 10

1. Анализ конструктивных решений ППФ 11

2. Анализ повреждаемости ППФ 15

1А Обзор методов расчёта напряженно-деформированного

состояния ППФ 18

1. Нагрузки, воспринимаемые ППФ а IS

2. Существующая инженерная методика расчета новых ППФ 18

1АЗ. Иные теоретические подходы к расчёту НДС ППФ 21

1.5. Исследование действительной работы ППФ, проводимые

другими исследователями 24

1.5Л. Изучение фактических свойств сталей, примененных

при изготовлении ППФ 24

1.5,2, Изучение НДС опорных частей ППФ и стальных

подкрановых балок коробчатого сечения 27

6. Определение оптимальной долговечности технических систем 28

7. Цели и задачи диссертационной работы 30

1.8. Общие выводы по главе 1 31

Глава 2. Методика экспериментально-теоретических исследований 32

2.1. Выбор объектов исследований , 32

1. Прокатный цех №3 ЗМК 32

2. Кислородно-конвертерный цех ММК 38

2.2. Обследование технического состояния натурных
конструкций 45

*„-:.- ... . >-з-\--.-. '- .

2.2.1. Методика определения величин
стабилизировавшихся осадок опор ППФ
геодезическими методами 46

2.3. Изучение свойств сталей, применённых при изготовлении

ППФ 47

2.3. L Отбор фрагмента¹ конструкции ППФ для

лабораторных исследований ;. " 48

2. Изучение химического состава 49

3. Изучение ударной вязкости 49

2.4. Изучение напряжённо-деформированного состояния

. . опорных частей ППФ \ '. : 4Ф

2.5. Методика обработки результатов тензометрических

испытаний 54

2.5.1. Определение параметров НДС в изучаемых зонах 54

2.5.2 Определение погрешности измерения

деформированного состояния тензорезистивным
методом 56

2.6. Методика исследования температурных воздействий на

ППФ 59

2.7. Расчёт НДС опорной части ППФ 61

1. Математические основы элемента 62

2. Сбор нагрузок 63

3. Расчётная схема 67

2.8. Общие выводы по главе 2 70

Глава 3. Результаты экспериментально-теоретических исследований 7І

3.1. Результаты натурных обследований 71

3.1.1. Результаты измерения осадок опор ППФ 76

3.2. Характеристики сталей, применяемых при производстве
ППФ-. 77

4. Химический состав 77

5. Механические характеристики 78

6. Ударная вязкость 82

3.3* Кинетика напряженно-деформированного состояния

опорных частей ППФ 85

3.3.1. Узел "21-П" ППФ отделения непрерывной разливки

. стали 8$

3.3.2. Узел "44-Е" ППФ конвертерного отделения 95

4. Температурный режим работы ППФ 102

5. Результаты теоретического изучения НДС материала опорных частей ППФ методом конечных элементов 105

1. НДС материала опорных частей ППФ при учёте фактического режима загруження мостовыми кранами 105

2. Дополнительные напряжения от фактических

. температурных технологических воздействии 120

3.5.3. Влияние осадки опор на НДС материала опорных
частей ППФ 127

3.6, Общие выводы по главе 3 132

Глава 4. Рекомендации по проектированию новых и эксплуатации

существующих опорных частей ППФ. 136

4.1. Рекомендации по проектированию опорных частей новых
подкраново-подстропильных ферм 136

4.2, Рекомендации по эксплуатации опорных частей ППФ 138

' 4.2.1. Рекомендации по усилению опорных частей

подкраново-подстропильных ферм, имеющих
усталостные трещины 13S

^ . --

_г н

-5-4.2.2. Усиление опорных частей подкраново-

подстропильных ферм, имеющих вырезы и

отверстия 143

3. Методика определения оптимального с экономической точки зрения срока эксплуатации опорных частей подкраново-подстропильных ферм 145

4. Примеры оценки оптимального срока эксплуатации опорных частей ППФ по предложенной методике 149

4.5. Общие выводы по главе 4 150

Основные выводы по работе 152

Литература 154

Введение к работе

Актуальность темы

Подкраново-подстропильная ферма (Ш1Ф) - комбинированная система, объединяющая функции подкрановых и подстропильных конструкций, В ППФ максимально использованы принципы совмещения функций и концентрации материала. Применение ГШФ позволяет получить экономию стали в период проектирования и изготовления конструкции и затрат в период монтажа, а также снизить затраты на эксплуатацию промышленных зданий в связи с уменьшением строительного объёма здания. ГШФ, как правило, являются сложными неразрезными многопролётпыми конструкциями, характерной особенностью которых являются большие геометрические размеры {величина одного пролёта достигает 24-36 м и более) и тяжёлые условия эксплуатации (применение кранов режимов 7К и ЗК грузоподъёмностью до 500 т при собственном весе крана до 750 т). Недостаточная изученность реальных условий эксплуатации и недостаток сведений о фактическом напряжённо-деформированном состоянии (НДС) узлов ППФ является причиной продолжающихся повреждений ППФ, эксплуатирующихся в цехах с источниками повышенных тепловыделений (кислородно-конвертерные цехи, прокатные цехи и др.).

Изучение действительной работы ПТ7Ф в цехах с повышенными темпера-турно-технологическнми воздействиями и интенсивными крановыми нагрузками, выполненное специалистами ЦНИИпросктстальконструкция, ЦНИИСК_? Магнитогорский ГИПРОМЕЗ, МГСУ, МГТУ им. Г\И. Носова и др.₃ показало, что подкраново-п од стропильные фермы являются наиболее повреждаемыми элементами металлических каркасов промышленных зданий. При этом наиболее распространённым типом дефектов эксплуатации являются усталостные трещины. В самих ГТПФ наиболее повреждаемыми в процессе эксплуатации являются опорные части. Наличие преобладающего числа усталостных трещин в опорных частях подчеркивает, что усталостный ресурс всей конструкции (ППФ) ограничивается ресурсом опорных частей, в связи с чем работа по изу- -7-чекию фактического напряжённо-деформированного состояния материала в наиболее повреждённых (опорных) частях ППФ является актуальной и своевременной.

Цель работы

Изучение и анализ напряжё ни о-л сформированного состояния материала в зонах выявленных и возможных усталостных повреждений опорных частей подкраново-полстропильных ферм, эксплуатирующихся в цехах с источниками повышенных температурио-технологических воздействий (на примере предприятий чёрной металлургии).

Научную новизну работы составляют: - Результаты анализа экспериментально-теоретических исследований факти- ческого НДС материала в зонах выявленных и возможных усталостных по вреждений опорных частей подкраново-подстропильных ферм, эксплуати рующихся в цехах с источниками повышенных температурно- технологических воздействий, — Методика оценки оптимального с экономической точки зрения срока экс плуатации опорных частей подкраново-подстропильных ферм, эксплуати рующихся в цехах с источниками повышенных температурно- технологических воздействий.

Практическое значение работы 1. Разработаны рекомендации по совершенствованию конструктивных реше ний опорных частей новых ППФ, эксплуатирующихся на предприятиях чёр ной металлургии в цехах с источниками повышенных температурно- технологичесхих воздействий, _г, . 1. ^т?здр1Йлхшны р^кимещещий "уиипення шшртлх чыггеи гтущеитвуящих їїі'ГлР, эксплуатирующихся в прокатном цехе № 3 ОАО «Элатоустовскнй металлур гический комбинат» и кислородно-конвертерном цехе ОАО «Магнитогор ский металлургический комбинат». л -8-Реалнзация научных исследований

Разработанные рекомендации по усиление ^и совершенствованию конструктивного решения опорных частей новых ППФ> эксплуатирующихся в цехах с источниками повышенных температурно-технс^{,логическ}их воздействий, переданы в ОАО «Златоустовский металлургический комбинат» и ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» для практического применения.

Апробация работы

Основные результаты экспериментальные исследований и положения диссертации представлялись на следующих конф^еР^енЧ^иях:

Ш-& ^4&&t&4&sb4&^L чизАффзкцн&. та торгам. на^чнп-исслйдаватдоі>гл^. работ за 2000-2001 годы, посвященной 70-детию Магнитогорского металлургического комбината, г. Магнитогорск, 2О0ЇІ

Международной научной конференции "Коммунальное хозяйство. Энергосбережение, Градостроительство и экология на рубеже третьего тысячелетия", г. Магнитогорск, 2001;

61-й научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 2001-2002 годы, посвящение 60-летию архитектурно-строительного факультета МГТУ им. ПИ. Носова, г. Магнитогорск, 2002;

Международной научно-практической конфер^ен1ШИ "Проблемы и перспективы развития строительства в XXI веке", г. Магнитогорск, 2002.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 рабо*⁴ в научных журналах, сборниках научных статей и материалах научно-технич^^ских конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит ш введения, четырем ^глав> общих выводов, списка литературы. Содержит 170 страниц машинописного текста, включая 123 рисунка и 17 таблиц. Список литературных источников содержит 133 наименования. -9-На защиту выносятся

Результаты анализа экспериментально-теоретических исследований фактического НДС материала в зонах выявленных и возможных усталостных повреждений опорных частей подкраново-подстропияьных ферм, эксплуатирующихся в цехах с источниками повышенных температурно-технологических воздействий, в том числе с учётом эксплуатационных температурных воздействий и выявленной стабилизировавшейся осадки опор ППФ.

Методика оценки оптимального с экономической точки зрения срока эксплуатации опорных частей подкраново-подстропильных ферм, эксплуатирующихся на предприятиях чёрной металлургии в цехах с источниками повышенных температурно-технологических воздействий-

Похожие диссертации на Напряжённо-деформированное состояние опорных частей подкраново-подстропильных ферм

Напряженно-деформированное состояние узлов ферм из замкнутых гнутосварных профилей Мухин Анатолий Викторович

Оценка влияния особенностей конструкции и нагрузки на напряженное состояние и прочность ездовых поясов систем типа подкраново-подстропильных ферм. ПриложенияЛампси Борис Борисович

Оценка влияния особенностей конструкции и нагрузки на напряженное состояние и прочность ездовых поясов систем типа подкраново-подстропильных фермЛампси Борис Борисович

Детерминированная и вероятностная модели напряженно-деформированного состояния железобетонных ферм с учетом физической нелинейностиКалаш Оксана Александровна

Математическое моделирование и изучение напряженно-деформированного состояния части трубопровода по известным перемещениям точек поверхностиОлийник, Андрей Петрович

Совершенствование методики расчета напряженно-деформированного состояния проточной части центробежных насосных агрегатов с учетом эксплуатационных параметровСулейманов Марат Ринатович

Устройство дистанционного зондирования для системы управления техническим состоянием линейной части магистрального газопроводаПлюснин Иннокентий Иванович

Разработка методики и оборудования определения напряженно-деформированного состояния линейной части газопроводовПрилуцкий Максим Андреевич

Совершенствование методов диагностирования состояния проточной части авиационных ГТД с использованием линейных математических моделейКузнецов, Николай Савостьянович

Разработка методов и средств контроля технического состояния линейной части магистральных газопроводовЛютак, Зиновий Петрович