автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Долговечность узловых соединений жестких стальных бункеров большой емкости

РГ6 од

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им.Н.П.Мельникова

ЦНИИПРОЕКТСТАЛЬКОНСТРУКЦИЯ им.Мельникова

На правах рукописи

ВАРЛАМОВ Александр Владимирович

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ УЗЛОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕСТКИХ СТАЛЬНЫХ БУНКЕРОВ БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ

05.23.01 - Строительные конструкции здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1993

Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного знамени научно-исследовательском и проектном институте строительных металлоконструкций имени Е П. Мельникова и Якутском ордена Дружбы Народов государственном университете.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Грудев Иван Дмитриевич

Официальные оппоненты -доктор технических наук, профессор

Поповский Б.В.

Ведущая организация - Институт физико-техяичеоких проблем

Севера ЯНЦ СО РАН

на заседании специализированного Совета ДОЗЗ. 12.01 в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и проектном институте строительных металлоконструкций им. Е Е Мельникова по адресу: 117393, Москва, ул. Архитектора Власова, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова

кандидат технических наук, доцент Уваров Б.Ю.

¿МР/Гс? 19 ¿8Г в

Защита состоится

часов

Автореферат разослан

Ученый секретарь • специализированного Совета, кандидат технических наук

Т. С. Волкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 трешдны, 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 смешений 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 ЦНИЩроектстальконструкции 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 \П 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен обзор литературы, посвященной вопросам расчета элементов конструкций пирамидально-призматических бункеров, дана краткая характеристика технологических бункеров промышленных предприятий и приведены результаты исследования технического состояния сооружений, эксплуатирующихся на об"ектах Республики Саха (Якутия).

Основой для разработки существующих в настоящее время рекомендаций по расчету и проектированию жестких бункеров послужили исследования К А. Ушакова, Е Г. Антонюка, Л. П. Ддахина, М. Б. Соло даря, А. а Коше лева, К! С. Шишкина, Б. И. Лобарова и других авторов. Традиционно стенка пирамидального бункера-воронки расчитывается по моментной теории как трапециевидная пластинка, подкрепленная ребрами жесткости. Ребра, образующие жесткие рамы, рассматриваются как растянуто-изгибаемые стержневые элементы. Натурные испытания бункеров, выполненные в 1950-х гг. А. М. Ивановым и Е Н. Малевичем, выявили большие запасы прочности в стенках и ребрах жесткости. Показано, что в дальнейшем теоретические исследования конструкций бункеров проводились с учетом работы материала за пределом упругости и основывались, главным образом, на гипотезе мгновенного включения шарнира пластичности и теории предельного равновесия. В соответствии с этим, стенка бункера расчитывается как элементарная балка-по-

лоска, жестко или шарнирно опертая на несмещаемые опоры (ребра жесткости). Анализ, проведенный в ЦНИИПроектстальконструкции им. Мельникова, показал, что несмещаемость опор в бункерах конструктивно не обеспечивается. Существующие расхождения требуют уточнения действительной работы стенок бункеров. Расчет ребер жесткости ведется по моменту, равному предельному в шарнире пластичности.

Отмечается, что использование современных методик расчета связано с развитием значительных пластических деформаций, особенно в зонах концентрации напряжений. В связи с этим сделано предположение о возможности появления усталостных повреждений в элементах конструкций на стадии эксплуатации бункеров. Ю.С. Плишкин и Б. И.Любаров исследовали работу стенки бункера при регулярном циклическом нагружении и показали, что в конструкции возникают обратные пластические деформации, приводящие к переменной пластичности. Вопрос о долговечности узловых соединений элементов бункеров в условиях эксплуатационных нагрузок практически не рассматривался.

Многоцелевой характер назначения и зависимость от об"ем-но-планировочных решений каркасов промзданйй приводят к большому разнообразию, а часто-и к уникальности форм и конструктивных решений пирамидально-призматических бункеров. Поэтому не существует типовых серий данных сооружений, и на стадии проектирования учитываются только общие рекомендации по конструированию бункеров. Отмечено, что вследствие поставки к месту строительства отдельными панелями, практически все основные соединения элементов конструкций бункеров выполняются монтажной сваркой. я*

Материалы натурных обследований технологических бункеров показывают, что сооружения эксплуатируются, имея значительное количество дефектов и повреждений в элементах конструкций. Наиболее распространенными видами дефектов являются общие искривления (36 % от общего количества дефектов и повреждений), некачественное выполнение сварных соединений (24 %). К основным эксплуатационным повреждениям относятся вырезы и трещины (17 %), а также местные погибы элементов (12 X). Вследствие погнутостей линейных и плоских элементов до 70 % горизонтальных сварных стыков стенок, являющихся основными соединениями

бункеров, имеют депланацию. Кроме того в 25 % этих соединений наблюдаются сплошные подрезы основного металла Для указанных дефектов построены эмпирические распределения и подобраны теоретические законы. По величинам депланации и подреза с обеспеченностью 0,995 вычислены теоретические коэффициенты концентрации напряжений в зоне стыковых сварных швов, имеющие следующие значения: депланация -до 1,75, подрез -до 1,58, депланация плюс подрез -до 2,77 в зависимости от толщины стенки бункера Определенные по допускаемым СНиП II1-18-75 и СНиП 3.03.01-87 размерам этих дефектов коэффициенты концентрации достигают 1,71, 1,32 и 2,26, соответственно. В результате происходит резкое снижение несущей способности соединений, воспринимающих растягивающие усилия. Представляется целесообразным провести специальное нормирование депланации и подрезов стыковых соединений стенок стальных бункеров.

При эксплуатации крупноразмерных бункеров в узлах сопряжения ребер жесткости возникаю^ усталостные трещины, приводящие к разрушению соединений граней стенок и разгерметизации сооружений. Массовое образование трещин происходит в ребрах жесткости верхней части воронок. Таким образом, становится невозможной дальнейшая эксплуатация бункеров, что основными положениями расчета строительных конструкций классифицируется как предельное состояние.

На основании проведенного обзора и с учетом данных о действительном техническом состоянии пирамидальных бункеров сформулированы цели и задачи настоящей работы.

Во второй главе изложены результаты исследования режимов эксплуатационной нагружености бункеров промышленных предприятий. Анализ проводился на основе обработки осциллограмм, отражающих уровень загружения бункеров, полученных с помощью датчиков-самописцев.

Уровень загружения бункеров изменяется от 0 до 100 % от об"ема сооружений, причем среднее значение загрузки близко к 0,5 геометрического об"ема Процессы загружения имеют случайный нерегулярный характер. Вычисленные значения коэффициентов нерегулярности лежат в диапазоне от 0,30 до 0,62, что свидетельствует о широкополосности и большом разбросе частот. Ста-

тистическая обработка величины заполнения бункеров V и продолжительности цикла нагружения Ъ стандартным способом показала, что распределения величины V в основном симметричны и имеют приблизительно равномерные или нормальные частоты, но не могут быть описаны каким-либо одним законом. Дисперсия V изменяется в широких пределах. Распределения величины Тудовлетворительно описываются логарифмически-нормальным законом. Среднее значение Т составило 5,06-6,95 часов, коэффициент вариации 0,38-0,46. Полученные параметры свидетельствуют о малоцикловом характере нагрузок на элементы конструкций бункеров.

Методом априорной оценки статистических испытаний установлена оптимальная продолжительность наблюдений для определения расчетных параметров эксплуатационной нагруженности. Показано, что при увеличении периода наблюдений свыше 60-80 суток происходит стабилизация среднего числа максимумов процессов нагружения бункеров и выравнивание статистических характеристик. Таким образом, на указанном временном интервале исследуемые процессы обладают свойством стационарности и для выявления расчетных характеристик нагруженности элементов конструкций бункеров рекомендуется размер блока нагружения с числом циклов 240-330.

Проведен сравнительный анализ методов схематизации случайных процессов с нерегулярностью 0,30-0,62. Эмпирические функции распределения амплитуд напряжений показывают, что методы экстремумов и максимумов приводят к существенному завышению действующих напряжений. Метод полных циклов отличается большей достоверностью и рекомендуется для исследования процессов нагружения бункеров. Результаты исследования реализованы в алгоритме и программе автоматизированной обработки случайных процессов по методу полных циклов.

Установлены зависимости номинальных напряжений в ребрах жесткости от уровня загружения бункеров и произведена обработка 78 блоков нагружения. Для описания статистических данных аппроксимировали функцию вероятностей случайной величины Здесь ¿¿-амплитуда напряжения, выделенная методом полных циклов; ^-напряжение предела текучести стали. Отмечено, что скачкообразность эмпирических функций не позволяет удовлетворительно подобрать общий закон распределения. С целью улучшения

аппроксимации опытных данных рассматривали функции распределения приближенной оценки математического ожидания_вероятностей на различных уровнях амплитуд напряжений по 18-20 выборкам. Применив интерполяционный метод линейного регрессионного анализа (диапазон изменения фактора невелик и ограничен), выявили, что амплитуды напряжений распределены по экспоненциальному или логарифмическому законам:

тр(^г)=а1-^<ч,е;\ т/)((Га/с'г)=а2+¿¿¿п(%/<гг). и)

Экспоненциальные кривые точнее описывают эмпирические распределения в области малых и средних амплитуд напряжений, а функции логарифмического закона - наоборот, напряжения высокого уровня. Таким образом, вторая формула становится предпочтительней. Проведена проверка методом моментов параметра 4> остающегося после дифференцирования в формуле плотности логарифмического закона. Получены незначительные расхождения статистических средних выборок и математического ожидания аргумента .

По результатам исследования определены следующие числовые характеристики функций распределения амплитуд напряжений в ребрах жесткости: а2 =1,457, вл-0,Ш,т.=0,134, ¿>=0,00337, <Г= 0,058, )> = 0,43. Здесь /71 -математическое ожидание, Й-дисперсия, <г-сре-днеквадра^ическое отклонение, ^-коэффициент вариации номинальных напряжений.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований напряженно-деформированного состояния стенок бункеров и узловых соединений ребер жесткости.

Разработана методика измерения деформаций в стенках пирамидальных бункеров. Стенка подвержена действию осевой силы и изгиба и является конструкцией с односторонним доступом. В таких условиях традиционные способы измерения деформаций не позволяют выявить распределения напряжений по сечению элемента и разделить их на растягивающую и изгибную составляющие. В предлагаемой схеме измерения производятся на наружной поверхности стенки датчиками сопротивления (£н) и на вынесенном фиктивном волокне с помощью специально разработанного тензометра ). По двум замеренным значениям, в соответствии с гипотезой плоских сечений, экстраполированием определяется деформация внутренней

поверхности стенки:

(£,- Ен)-(£/Л.) , (2)

где Ь-толщина стенки; /£ -фиктивная высота сечения. После этого, используя известные соотношения, находятся распределения напряжений, изгибающих моментов и растягивающих усилий по сечению стенки. Лабораторная тарировка показала, что инструментальная погрешность измерения относительных деформаций на фиктивных фибрах не превышает 5,1 %. Средние отклонения экспериментальных значений растягивающих усилий и изгибающих моментов от их теоретических величин составляют 12,9 и 4,1 % соответственно.

С помощью разработанной методики проведены натурные тен-зометрические испытания стенки пирамидального бункера. Определены внутренние усилия, напряжения и прогибы в панели воронки при различных уровнях загружения бункера. Экспериментальные данные сопоставлялись с решениями, полученными для различных расчетных схем стенки. Сравнение показало, что фактические прогибы и напряжения значительно ниже, чем в принятых схемах пластинки на несмещаемых опорах. Установлено, что действительной работе стенки бункера больше соответствует схема жестко опертой пластинки с малыми смещениями кромок.

В горизонтальных сечениях крупноразмерных бункеров действуют значительные растягивающие усилия от веса сыпучего в скатном направлении наклонных стенок. Для схемы однопролетной защемленной пластинки при цилиндрическом изгибе в линейной постановке получено выражение, поволяющее определять смещения наклонных стенок в плоскости пластинок:

где 3) -цилиндрическая жесткось пластинки. Перемещения определяются в функции от нормального давления у, момента в опорном сечении М0 и растягивающего усилия Анализ результатов решения задачи показывает, что интегральное перемещение нижней точки стенки отличается от 0 и воронки бункеров могут испытывать удлинение или-укорочение. При расчете стенок с учетом

смещений растягивающие напряжения увеличиваются, напряжения изгиба существенно снижаются, и полные максимальные напряжения оказываются в зависимости от уровня загружения бункера на ТО-28 % ниже напряжений, соответствующих простому защемлению краев.

Проведено исследование концентрации напряжений при упруго-пластическом деформировании в узлах сопряжения горизонтальных ребер жесткости, подкрепляющих стенки бункеров. Использовалась ргипотеза об изменении составляющих деформаций в сечении элемента, как и в линейной задаче Нейбера при р=0,5. Напряжения определялись итерационным решением упругого напряженно-деформированного состояния с использованием метода конечных элементов. Получены функции распределения напряжений в узлах для различных конструкций сопряжения ребер жесткости. В общем случае прямоугольного в плане бункера установлено, что максимальные напряжения действуют у двугранного угла соединения смежных граней воронки в стенке более длинного ребра жесткости. Коэффициент концентрации напряжений при упругом деформировании металла равен 3,96. Постановка накладок на стенки ребер при их соединении вызывает существенное изменение напряженного состояния узла. В сечениях, удаленных от концентратора, происходит снижение напряжений в 1,5-4,0 раза, но по мере приближения к внутреннему углу они начинают резко возрастать и, в зависимости от вида накладки, коэффициенты концентрации напряжений составляют 4,5-6,4. Наибольшие пластические деформации в зоне концентрации не превышают 5*«г, где

В четвертой главе рассматривается долговечность узловых соединений ребер жесткости бункеров в условиях малоциклового нагружения и приводятся предложения по реализации результатов.

Показано, что невозможность дальнейшей эксплуатации сооружений, т.е. их предельное состояние может наступить вследствие усталостных разрушений узловых соединений ребер жесткости. Анализ отказов элементов конструкций бункеров свидетельствует о недопустимости образования трещин, поэтому эксплуатационный ресурс узлов ограничивается их долговечностью на стадии образования усталостной трещины.

Рассмотрены используемые в конструкторской практике методы расчетов'ограниченной выносливости элементов конструкций и,

применительно к задаче настоящей работы, определена методика, основанная на теории подобия малоциклового усталостного разрушения. Для расчета долговечности узловых соединений применялось крит.-риальное уравнение К Р. Кузьмина, основанное на раздельно» суммировании усталостных повреждений, вызванных упругой и пластической составляющими полной деформации:

где/^.-разрушающее число циклов. Уравнение содержит два параметра: амплитуду пластической составляющей полной деформации еар и амплитуду напряжений Са.

Величины е и Са определялись через эффективные напряжения и деформации с использованием функций распределения напряжений в расчетных сечениях, полученных из решения задачи о концентрации напряжений в узлах сопряжения ребер жесткости при 1)- 0,5. При расчете эффективных напряжений и деформаций использовали механические свойства и характеристики диаграмм статического и циклического деформирования сталей, найденные по литературным данным.

Из решений уравнения (4) построены расчетные кривые усталости наиболее распространенных типов узловых соединений. Показано, что конструкция сопряжения оказывает большое влияние на долговечность элемента на стадии зарождения трещины. Установлены пределы выносливости узлов 6Г,Д, имеющие значения от 32 до 44 МПа. Кривые усталости аппроксимируются выражением:

где //„-базовое число циклов, соответствующее пределу выносливости при симметричном растяжении-сжатии. Получены параметры кривых усталости при записи относительно верхней границы выражения (5).

Учет нерегулярного характера эксплуатационной нагружен-ности осуществляли по корректированной линейной гипотезе суммирования усталостных повреждений. Тогда эксплуатационный ресурс узловых соединений определяется числом блоков нагружения до образования усталостной трещины:Л=^, где Яр-сумма относительных долговечностей, соответствующая предельному повреждению

блоком нагрузки. Выявлено, что долговечность узлов ограничивается числом циклов нагружения Л^=2,62-103-2,22-104, т.е. составляет 1,8-14,7 лет.

Проведен вероятностный анализ надежности узловых соединений по критерию образования усталостной трещины. Получено, что в 1 год эксплуатации бункеров вероятность образования трещины Р3 не превышает 5 %. По мере накопления усталостных повреждений величина^ резко возрастает и после 2,5 - 3,0 лет эксплуатации ресурс узлов при 50 % уровне надежности исчерпывается. В зависимости от величины относительной нагрузки бункеров долговечность узла при Ру = 50 X можно определить из следующего соотношения:

Г = 0,187■ V'1'" , 0,5£ 7*1,0 . (6)

Здесь ¿'¿^/¿„-эксплуатационный ресурс конструкции в годах отнесений к нормативному сроку службы бункера Получена зависимость долговечности узловых соединений на стадии образования усталостной трещины от уровня концентрации напряжений:

0,0114-е3*-'/*? , (?)

гдеу®-приведенная функция, характеризующая максимальные местные напряжения в зоне концентрации.

По результатам проведенных исследований разработаны предложения, способствующие повышению надежности узлов сопряжения горизонтальных ребер жесткости. Эффективными конструктивными мероприятиями являются: отказ от прямого стыка ребер жесткости и использование диагонального соединения; применение накладок треугольного очертания и усиливающих элементов по наружным полкам ребер, выполненных из профильных уголков или гибом листа; устройство круглых вырезов в стенках ребер жесткости у зоны концентрации напряжений. Из условия обеспечения нормативного срока службы сооружений требуемый радиус выреза, найденный по^/®, составляет £=(0,05-0,1)^, но не менее 1,41^, Здесь Ир-высота сечения стенки ребра жесткости, ¿„-толщина стенки бункера. Анализ выражения (6) показывает, что на стадии эксплуатации бункеров можно добиться значительного увеличения долговечности узловых соединений в результате снижения уровня нагруженности бункеров.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Результаты комплексных натурных обследований технологических бункеров промышленных предприятий Севера показывают, что наиболее распространенными дефектами являются общие искривления элементов конструкций и некачественное выполнение сварных соединений. Отсутствие допусков на величину депланации кромок в стыковых сварных соединениях листовых конструкций приводит к тому, что вследствие концентрации напряжений, обусловленной депланацией, происходит резкое снижение их несущей способности. В дальнейшем представляется целесообразным нормирование указанных дефектов в стыковых сварных соединениях стенок стальных бункеров. При эксплуатации крупноразмерных пирамидально-призматических бункеров в узлах соединения ребер жесткости развиваются усталостные трещины, приводящие к разрушению элементов конструкций и наступлению предельного состояния сооружений.

2. Процессы нагружения технологических бункеров горнодобывающих предприятий, участвующих в обогащении породы, имеют случайный нерегулярный характер с большим разбросом частот. Данные статистической обработки продолжительности цикла нагружения указывают на малоциловый характер нагрузок на конструкции бункеров. Установлены периоды стабилизации параметров процессов нагружения бункеров и оптимальная продолжительность наблюдений. Для определения статистических характеристик эксплуатационной нагруженности элементов конструкций бункеров рекомендуется принимать размер блока нагружения с числом циклов 240-330. Нерегулярные процессы нагружения бункеров рекомендуется схематизировать методом полных циклов. Статистический и вероятностный анализ режимов нагруженности показал, что в процессе загружения бункеров амплитуды напряжений в элементах конструкций изменяются по логарифмическому закону. Определены параметры аппроксимирующих уравнений.

3. Разработана методика измерения деформаций в стенках пирамидально-призматических бункеров, позволяющая при одностороннем доступе к конструкции выявить распределение внутренних усилий и напряжений по сечению элемента. Действительной работе наклонной стенки бункера соответствует расчетная схема защем-

ленной пластинки с малыми смещениями кромок. Для схемы одноп-роЛетной жестко опертой на ребра жесткости пластинки при цилиндрическом изгибе получено выражение, позволяющее определять смещения наклонных стенок бункеров в скатном направлении.

4. Исследования напряженно-деформированного состояния узловых соединений ребер жесткости выявили, что максимальные местные напряжения действуют у двугранного угла соединения смежных граней воронок бункеров в стенке более длинного ребра жесткости. Коэффициент концентрации напряжений при упругом деформировании узла равен 3,96. Постановка накладок на стенки ребер снижает напряжения в 1,5-4,0 раза в сечениях, удаленных от концентратора, но увеличивает концентрацию напряжений у внутреннего угла до 4,5-6,4. Наибольшие пластические деформации не превышают 5-вДгде £г-деформация, соответствующая условному пределу текучести для низколегированных сталей).

5. Эксплуатационный ресурс бункеров в условиях малоциклового нагружения регламентируется долговечностью узловых соединений. Получены и аппроксимированы расчетные кривые усталости узлов сопряжения ребер жесткости. В зависимости от конструкции соединения ребер разброс числа циклов до разрушения достигает 10 раз. Установлены значения пределов выносливости узлов. Учет нерегулярного характера эксплуатационной нагруженности показал, что долговечность узловых соединений ребер жесткости на стадии зарождения усталостной трещины лежит в диапазоне 2,62 10 - 2,22 10 циклов. Получены степенная и экспоненциальная зависимости долговечности узлов сопряжения ребер жесткости от уровня заполнения бункера и от уровня концентрации напряжений, позволяющие прогнозировать ресурс узловых соединений при регулировании эксплуатационных нагрузок и конструировании сопряжений элементов. -

На основании проведенного исследования предложены некоторые рекомендации по проектированию узловых соединений, способствующие повышению надежности конструкций.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Варламов А. В. О создании банка данных о действительном состоянии строительных металлических конструкций//1/II Республиканская конференция молодых ученых и специалистов: Тез. докл. -

Якуток, 1908. - Часть 2. - С. 94-96.

2. Варламов А. К Исследования действительной работы стального бункера емкостью 700 т//Всесоюз. семинар "Повышение качества и надежности строительных металлоконструкций":

Тез. докл. - Челябинск: Уральский дом НТП, 1988. - Ч. 1. - С. 28-29.

3. Варламов А. К Долговечность жестких стальных бункеров большой емкости горнодобывающих предприятий Севера//Всесо-

юз. школа-семинар "Прогрессивные методы ведения проектных и исследовательских работ при реконструкции зданий и сооружений": Тез. докл. - Киев: Республиканский дом НГП, 1989. - С. 46-47.

4. Варламов А. Е Экспериментальное исследование работы стенки жесткого стального бункера//УШ Республиканская конференция молодых ученых и специалистов: Тез.докл.- Якутск, 1990.- С. 32-33.

5. Кузьмин Е Р., Филиппов Е Е , Варламов А. Е Оценка эксплуатационной надежности стальных бункеров по критериям усталостной прочности//Строительная механика и расчет сооружений. -1990.- N 2.- С. 18-24.

6. Филиппов Е Е, Варламов А. Е Особенности действительной работы большеоб"емных стальных бункеров//Испытания металлических материалов и конструкций при климатических низких температурах. - Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1991. - С. 70-76.