автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Несущая способность подкрановых балок в штатных режимах эксплуатации и аварийных ситуациях

ЧАБАН Елена Анатольевна

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК В ШТАТНЫХ РЕЖИМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ЧАБАН Елена Анатольевна

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК В ШТАТНЫХ РЕЖИМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Красноярской государственной архитектурно-строительной академии и в Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН (г. Красноярск).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

В. В. Москвичев

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кандидат технических наук, доцент

П. Н. Сильченко

В. Г. Кудрин

Ведущая организация: ЦНИИпроектстальконструкция им. Н. П. Мельникова

Защита состоится « 14 » июня 2004 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.096.01 при Красноярской государственной архитектурно-строительной академии по адресу: 660041, Красноярск, пр. Свободный, 82.

Тел. (8-3912) 44-58-53; факс: (8-3912) 44-58-60; e-mail: root@gasa.krs.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярской государственной архитектурно-строительной академии.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета на имя ученого секретаря.

Автореферат разослан «13» мая 2004 г. Ученый секретарь диссертационного совет?

кандидат технических наук, профессор

. 1'ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ j БИБЛИОТЕКА ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Высокий уровень износа основных производственных фондов, массовая эксплуатация инженерных сооружений и металлоконструкций в запроектных сроках с высоким уровнем накопленных повреждений приводят к созданию условий возникновения аварийных ситуаций. Для их предотвращения необходимо совершенствование методов расчета и проектирования металлических конструкций, предусматривающих анализ несущей способности при наступлении предельных состояний и аварийных ситуаций.

Для подкрановых балок (ПБ) кранов режимов работы 7К-8К в условиях циклического нагружения характерны интенсивное накопление повреждаемости и длительные сроки эксплуатации с усталостными трещинами. В этом случае предельное состояние по потере несущей способности ПБ возникает путем реализации разрушения на определенной стадии развития усталостных трещин. Долговечность элементов конструкций, в том числе и ПБ, с развивающимися в них трещинами может составлять от 10 до 80 % общей долговечности конструкции. Развитие эксплуатационных повреждений и долговечность подкрановых конструкций определяются следующими факторами:

• условия, характер и интенсивность нагружения;

• концентрация напряжений, применение неудачных конструктивных решений, низкое качество сварных соединений, дефекты устройства крановых путей, применение несоответствующей марки стали;

• нарушение условий эксплуатации.

Нормами проектирования СНиП П-23-81* «Стальные конструкции» предусматривается проверка выносливости подкрановых конструкций, но это не исключает возникновение усталостных трещин уже на ранней стадии эксплуатации. Появление усталостных трещин является одной из причин классификации балок как неработоспособных, так как согласно действующим нормам Госгортехнадзора России эксплуатация конструкций с подобными повреждениями недопустима. Безусловное выполнение данных требований приведет к массовому выводу ПБ из эксплуатации при сохранении ими несущей способности. В этой ситуации необходим дополнительный анализ остаточного ресурса ПБ с эксплуатационными дефектами. Эта процедура должна регулироваться соответствующим нормативным документом, методической основой которого должны быть обязательные численные исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) ПБ в штатных и аварийных ситуациях, кинетические зависимости и уравнения предельных состояний, сформулированные на базе критериев механики деформирования и разрушения.

Традиционными нормативными расчетами на выносливость не удается полностью исключить возможность усталостных разрушений. Использование методов и критериев механики разрушения позволяет проводить уточненные расчеты напряженного состояния ПБ с дефектами на стадии проектирования и

эксплуатации и прогнозировать остаточный ресурс ПБ с усталостным дефектом, появившемся в процессе ее эксплуатации. Решение задач остаточного ресурса базируется на применении базовых характеристик циклической трещиностойкости, которые достаточно полно отражены в нормативно-справочной литературе.

Основанием для выполнения диссертационной работы послужили: Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». Проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий» (1991-2000 гг.);

план НИР Научного совета РАН по комплексной проблеме «Машиностроение (1997-2001 гг.);

научно-техническая программа «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма: 211 «Архитектура и строительство».

Исследования по указанным планам и программам выполнялись при непосредственном участии автора и являются результатом многолетнего сотрудничества специалистов Отдела машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН и кафедры «Строительные конструкции» Красноярской государственной архитектурно-строительной академии по решению конкретных задач в области прочности и надежности строительных металлоконструкций.

Целью диссертационной работы является оценка уровня несущей способности подкрановых балок при наступлении предельного состояния в запроектных сроках эксплуатации и в условиях аварийных ситуаций с учетом развития усталостных трещин.

Для достижения данной цели предполагалось решение следующих задач:

• Систематизация и уточнение формулировок предельных состояний и аварийных ситуаций ПБ для кранов режимов работы 7К-8К

• Выбор и обоснование расчетных моделей для анализа НДС ПБ в штатных (без трещины) и аварийных (с усталостной трещиной) режимах эксплуатации.

• Численные исследования особенностей НДС ПБ в штатных и аварийных ситуациях с оценкой влияния эксцентриситета приложения нагрузки.

• Разработка инженерной методики оценки циклической трещиностойкости (остаточного ресурса) стенки ПБ при наличии усталостных трещин.

Научная новизна работы заключается в уточнении формулировок предельных состояний и аварийных ситуаций, численном исследовании НДС ПБ в штатных режимах эксплуатации и аварийных ситуациях с учетом эксцентриситета приложения нагрузки и ее положения по длине ПБ, и разработке на этой основе алгоритма расчета остаточного ресурса ПБ с усталостной трещиной.

Практическая значимость работы заключается в обобщении данных технического освидетельствования (анализ дефектности, причин отказов) и разработке методики определения индивидуального ресурса ПБ при реализации возможных аварийных ситуаций.

Внедрение результатов осуществлено в научно-исследовательском проектно-строительном предприятии «РЕКОН» научно-технического центра «ЭРКОНСИБ» (НГАСУ) при разработке «Руководства по определению индивидуального ресурса стальных подкрановых балок с усталостными трещинами в стенках для допущения их временной эксплуатации», а также в НПП «СибЭРА» при выполнении работ по техническому освидетельствованию и реконструкции цехов электролиза АО «КрАЗ».

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается соответствием результатов конечноэлементного моделирования экспериментальным данным исследования НДС ПБ, сопоставимостью с результатами других авторов. Достоверность экспериментальных результатов достигается использованием нормативных методов испытаний, сертифицированных средств измерений и испытательного оборудования.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов. При выполнении расчетов на циклическую трещиностойкость использованы результаты экспериментальных исследований роста усталостных трещин в верхней зоне стенки ПБ, предоставленные сотрудниками кафедры металлических и деревянных конструкций НГАСУ, которым автор выражает глубокую благодарность за помощь в работе.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:

• международной конференции «Математические модели и методы их исследования», Красноярск, 1999 г.;

• VI Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции - экономика», Красноярск, 2000 г.;

• XVIII - XX Региональных научно-технических конференциях «Проблемы архитектуры и строительства», Красноярск, 2000,2001,2002 г.;

• Ш Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», Красноярск, 2003 г.;

• научном семинаре «Проблемы конструкционной прочности» Отдела машиноведения ИВМ СО РАН, Красноярск, 2002,2003,2004 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 5 статьях, 5 тезисах конференций и нормативно-техническом документе.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. Основное содержание и выводы отражены на 104 страницах. Диссертация содержит 39 рисунка и 14 таблиц. Список литературы включает 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Проблемы эксплуатации и исследования несущей способности подкрановых балок

Подкрановые балки (ПБ) являются основным несущим элементом подкрановых конструкций промышленных зданий, что служит основанием для проведения обследования их технического состояния в соответствии с требованиями нормативных документов Госгортехнадзора и Госстроя РФ и для которых необходимо решение комплекса задач в области прочности, надежности и ресурса. Исследованию несущей способности, напряженно-деформированного состояния ПБ, а также проблемам их усталостной долговечности посвящено значительное количество работ. Большой вклад в решение указанных задач внесли В. И. Бабкин, В. И. Балдии, Е. И. Беленя, Б. Н. Васюта, А. И. Киневский, И. И. Крылов, И. Н. Малышкина, К. К. Нежданов, В. Ф. Сабуров, А. И. Скляднев, С. Д. Шафрай, Б. А. Шемшура и др.

Основные направления исследований последних десятилетий связаны, в большей степени, с экспериментальными исследованиями несущей способности, напряженно-деформированного состояния подкрановых балок, а также с совершенствованием их конструктивных форм. Особое внимание уделялось вопросам усталостного разрушения и развитию методов расчета на выносливость и трещиностойкость элементов ПБ. Анализ работ, посвященных данной проблеме, позволил выделить ряд факторов, определяющих несущую способность подкрановых балок:

• влияние ребер жесткости на НДС отсека ПБ;

• эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки;

• концентрация напряжений;

• влияние остаточных сварочных напряжений;

• влияние неровностей контактирующих поверхностей рельса и эффект

распределения нагрузки рельсом.

При обследовании технического состояния промышленных зданий цехов металлургической промышленности выявляется значительное количество повреждений ПБ (рисунок 1, а). Развитие трещин в ПБ составляет 25-30 % от всех повреждений, выявляемых при обследовании подкрановых конструкций. В цехах с режимами работы кранов 7К-8К уже после 1-3 лет эксплуатации в верхней зоне стенки ПБ возникают продольные усталостные трещины, длина которых в ходе дальнейшей эксплуатации может достигать 90 % от длины самой балки. Несмотря на это, ПБ сохраняет несущую способность на длительных периодах эксплуатации.

В соответствии с требованиями Госгортехнадзора РФ в период с 1995 г. по 2003 г. был проведен комплекс работ по техническому освидетельствованию цехов электролиза АО «КрАЗ», в состав которых входило освидетельствование и диагностика ПБ. На рисунке 1, б представлена диаграмма повреждаемости ПБ за этот период их эксплуатации. Основные выявленные дефекты и повреждения ПБ показаны на рисунке 2. Из всех повреждений наибольший интерес

Рисунок 1 - Характерные повреждения подкрановых конструкций (а) и повреждаемость ПБ в процессе эксплуатации (б)

Рисунок 2 - Основные дефекты и повреждения подкрановых балок: локальная деформация верхнего пояса (а); трещины в сварном шве между стенкой и верхним поясом (б), раскрытие стыка ПБ и уступ в стыке рельсов (в)

представляют продольные трещины в верхней зоне стенки (ВЗС) ПБ (рисунок 2, б). Наибольшая длина такой трещины, выявленной при первом техническом обследовании, составляла 500 мм. При обследовании в 2003 году максимальный размер выявленной трещины достигал 900 мм.

При обследовании были установлены многочисленные случаи смещения рельса относительно стенки ПБ, достигающие более 30 мм, при этом его величина не должна превышать 15 мм на стадии монтажа и 30 мм на стадии эксплуатации. Наличие эксцентриситета является одной из основных причин образования продольных трещин усталости.

Проведенный анализ результатов технического освидетельствования ПБ позволил определить ряд характерных отказов и разрушений, зоны возникновения и развития усталостных трещин. Выявляемые при обследовании ПБ предельные состояния могут быть объединены в пять групп:

1) повреждения рельсов и их крепления к поясу балки;

2) разрушение стенок ПБ;

3) разрушение верхних поясов балок;

4) разрушение креплений балок к колоннам;

5) разрушение креплений тормозных балок и ферм к колоннам и ПБ.

Тип предельного состояния определяет характер, механизмы и вид

разрушения, при этом его конкретизация и обоснованно установленная возможность возникновения позволяют назначить соответствующие методы расчетов. Возникновение предельного состояния за счет образования трещин усталости обуславливает наступление аварийной ситуации, способной привести к катастрофическим разрушениям. В данной диссертационной работе для подкрановой балки рассматриваются следующие аварийные ситуации:

• АСПБ-0 - нагружение ПБ с эксцентриситетом е более 15 мм относительно оси симметрии поперечного сечения ПБ (без наличия трещины);

• АСПБ-1 - трещина расположена над ребром жесткости, ближайшем к опорному ребру, и развивается горизонтально в направлении смежных отсеков балки;

• АСПБ-2 - трещина расположена в приопорном отсеке и развивается горизонтально от опорного ребра в направлении отсека;

• АСПБ-3 - система трещин, состоящая из двух выше описанных трещин. Для аварийных ситуаций АСПБ-1 - АСПБ-3 длины трещин изменяются от 50 мм до 300 мм, нагружение балки происходит с нормативным значением эксцентриситета, с эксцентриситетом, превышающим нормативное значение и без него.

2. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановой балки в штатных режимах эксплуатации

Важнейшей составной частью анализа несущей способности ПБ является исследование ее НДС. В настоящее время основным методом анализа НДС является конечноэлементное моделирование с использованием соответствующего программного обеспечения. Для проведения численного эксперимента использовалось программное обеспечение Л№У8 5.7. В качестве

основной характеристики для оценки сложного напряженного состояния ПБ использовались значения интенсивности напряжений. Результаты расчетов представлялись в виде эпюр и линий влияния интенсивности напряжений, а также изолиний интенсивности напряжений при разных эксцентриситетах нагружения.

В ходе численного эксперимента определялось НДС разрезной подкрановой балки, запроектированной для эксплуатации в электролизном цехе АО «КрАЗ», а также модели ПБ (Таблица I), испытания которой проводились в лаборатории кафедры металлических и деревянных конструкций НГАСУ (Крылов И. И., Васюта Б. Н.).

По результатам расчетов НДС ПБ были получены:

- распределение интенсивности напряжений по длине балки при разных эксцентриситетах нагружения;

- распределения компонент напряженного состояния в сечении балки при ее нагружении одним колесом крана посередине отсека, ближайшего к центру ПБ.

Анализ распределения интенсивности напряжений а„ возникающих в ВЗС ПБ, позволяет сделать ряд выводов:

• подтверждается зависимость между напряжениями, возникающими в ВЗС ПБ, и величиной эксцентриситета нагружения;

• максимальные значения интенсивности напряжений сг„ возникающие в ВЗС ПБ при прокатывании колеса крана, изменяются по всей ее длине ввиду конструктивных особенностей самой балки.

Для всех случаев значений эксцентриситета нагружений ПБ характерно:

• максимальные значения интенсивности, напряжений а, возникают в приопорной зоне, этому способствует повышенная жесткость балки в вертикальном направлении в зоне опорного ребра;

• минимальные значения интенсивности напряжений су, возникают над ребром жесткости;

• значения интенсивности напряжений а, в отсеках ПБ при их нагружений колесом крана посередине увеличиваются по мере приближения нагрузки к центру ПБ;

• напряжения, возникающие в ВЗС возле ребра жесткости, резко увеличиваются по сравнению с напряжениями, возникающими над ребром жесткости.

При анализе значений интенсивности напряжений а„ возникающих в ВЗС в пределах одного отсека, было выявлено, что их изменение происходит одинаково при всех значениях эксцентриситета е в каждом отсеке. При нагружении колесом крана балки над ребром жесткости значения интенсивности напряжений минимальны, поскольку сечение, воспринимающее нагрузку, увеличивается за счет ребер жесткости. Как только колесо крана оказывается рядом с ребром жесткости, напряжения, возникающие в ВЗС, резко возрастают за счет появления значительного уровня касательных напряжений При дальнейшем движении нагрузки вдоль отсека значения напряжений

Таблица 1 - Расчетные схемы подкрановых балок

Проектная ПБ

Модельная ПБ

Ребро жестхостм двустороннее 90x8

2 Ш

5 С

и

2 я

о о.

1

. «СТ..

Опорюс рфо 18*320

360

Ребро жесткости двустороннее 45x3

160

4 1 V л 8

Т. 500 , 3000 00 А

рс^о

Нагружение ПБ при штатных условиях эксплуатации

е, мм

I 0

II 15

III 30

й-

№

ш

е, мм

15

Аварийные ситуации эксплуатации

Длина е, мм

трещины

100 мм 0; 8;

15

200 мм 0; 8;

15

300 мм 0,8;

15

У л

АСПБ-1

_ш—а

АСПБ-2

1 ш

: 500 , < 500 ,

Длина трещины

100 мм

200 мм

300 мм

е, мм

0; 8; 15 0; 8; 15 0; 8; 15

несколько падают, однако при достижении нагрузкой середины отсека снова повышаются ввиду увеличения изгибающего момента стенки отсека из ее плоскости. Значительные уровни напряжений, по сравнению со значениями, возникающими вдоль всей балки, возникают при ее нагружении возле ребра жесткости, ближайшего к опорному ребру.

Таким образом, анализ полученных распределений интенсивности напряжений в ВЗС ПБ показывает, что наибольшие значения напряжений возникают в случае нагружения ПБ колесом крана возле ребер жесткости, особенно возле опорного ребра. Это объясняет возникновение усталостных трещин непосредственно возле ребер жесткости при натурном эксперименте, проводимом в НГАСУ, и частое их выявление в этой области при проведении технических освидетельствований.

Анализ распределения полей напряжений в ПБ при ее нагружении колесом крана показывает, что максимальные значения напряжений в случае е - О мм возникают в опорном ребре в месте соединения стенки, нижнего пояса и опорного ребра. При технических освидетельствованиях в этом месте также выявляются усталостные трещины. При эксцентриситетах нагружения е = 8 и 15 мм максимальные значения напряжений находятся в ВЗС непосредственно под местом нагружения. В случае нагружения балки колесом крана над ребром жесткости, при наличии эксцентриситета, максимальные значения могут возникнуть в самом ребре жесткости, поскольку нагружение происходит таким образом, что оно большей частью воспринимается самим ребром жесткости.

При анализе результатов численного исследования НДС ПБ было выявлено, что в случае нагружения ПБ без эксцентриситета интенсивность напряжений, возникающих в проектной ПБ, находится в пределах 17,4 ... 71,9 МПа, что говорит об отсутствии напряжений, превышающих допускаемые значения. При эксцентриситете приложения нагрузки, равном 15 мм для проектной ПБ, величина интенсивности напряжений находится в пределах 12,4 ... 201,2 МПа. Такие уровни напряжений в условиях статического нагружения не оказывают существенного влияния на несущую способность балок, но при длительных периодах циклического нагружения возможно образование усталостных трещин. При эксцентриситете нагружения 30 мм интенсивность напряжений находится в пределах 10,7 ... 289,7 МПа. В этом случае уровни напряжений становятся недопустимыми для конструкций, работающих в условиях циклического нагружения. Максимальные касательные напряжения распределены в стенке балки так же, как интенсивность напряжений, и зависят от величины эксцентриситета приложения вертикальной нагрузки. Значения при приложении нагрузки в сечении балки без эксцентриситета находятся в пределах 7,3 ... 38,4 МПа, при е =15 мм - 6,6 ... 107,6 МПа, при е = 30 мм - 5,7 ...154,9 МПа.

Проведенные расчеты позволяют сделать вывод о пропорциональной зависимости интенсивности напряжений ПБ, характеризующих ее сложное напряженное состояние, от эксцентриситета приложения нагрузки (рисунок 3, в). Из графика видно, что на характер НДС ПБ эксцентриситет приложения

Рисунок 3 - Результаты исследования НДС ПБ в штатных режимах эксплуатации: линия влияния интенсивности напряжений по длине ПБ при е = 15 мм (а); интенсивность напряжений сг, в сечении балки (б); зависимость а, от величины е приложения вертикальной нагрузки (в)

нагрузки оказывает существенное влияние: с увеличением эксцентриситета приложения нагрузки значения интенсивности напряжений, а следовательно, и максимальных касательных напряжений увеличиваются. Это создает предпосылки для возникновения трещин усталости и указывает на необходимость более жестких ограничений на смещение рельса от оси симметрии балки и его контроль в процессе эксплуатации.

По толщине стенки ПБ реализуется неоднородное напряженное состояние. С разных сторон стенки нормальные и касательные напряжения могут иметь не только разные значения, но и разные знаки. При увеличении эксцентриситета степень неоднородности повышается.

Таким образом, в результате численного анализа напряженно-деформированного состояния стенки ПБ было установлено:

• НДС стенки существенно зависит от величины эксцентриситета приложения крановой нагрузки;

• уровень интенсивности напряжений, возникающих в стенке балки, зависит от места приложения крановой нагрузки по длине балки;

• по толщине стенки возникает неоднородное напряженное состояние, степень неоднородности которого зависит от величины эксцентриситета.

3. Численное исследование напряженно-деформированного состояния подкрановой балки в условиях аварийных ситуаций.

В данном случае наступление аварийной ситуации предполагает наличие усталостной трещины различной длины и разного местоположения, при этом нагружение балки происходит с эксцентриситетом е. Исследовалась модель ПБ, использовавшаяся при натурном эксперименте, проведенном в лаборатории кафедры металлических и деревянных конструкций НГАСУ.

В рамках численного эксперимента ставились следующие задачи:

• установить закономерности НДС стенки ПБ, возникающего при реализации аварийных ситуаций АСПБ-1 и АСГТБ-2 (рисунок 4, а, б), как наиболее часто встречаемых при технических освидетельствованиях;

• исследовать зависимость НДС стенки ПБ от длины трещины 1тр с учетом влияния величины эксцентриситета;

• исследовать зависимость НДС стенки ПБ, ослабленной трещиной, от места приложения нагрузки по длине отсека ПБ (рисунок 4);

• оценить уровни НДС стенки ПБ при наличии в ней системы усталостных трещин.

При проведении расчетов значения эксцентриситета нагружения принимались: е = 0; 8; 15 мм (см. таблица I). При расчетах НДС стенки ПБ, ослабленной трещиной или системой трещин, в зависимости от места приложения нагрузки по длине отсека ПБ, нагрузка последовательно прикладывалась вдоль балки в той ее части, где находится трещина. По результатам расчетов были построены линии влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин. Для нагружений, при которых в вершинах трещин возникали наибольшие значения интенсивности напряжений, строились графики распределения интенсивности

Рисунок 4 -Линии влияния интенсивности напряжения в вершинах трещин АСПБ-1 длиной / = 100 мм (а), 200 мм (б); 300 мм (в) ---.е = 0 мм,------ е = 8 мм,-----е — 15 мм

напряжений в вершинах трещин.

Анализ результатов исследования НДС стенки ПБ в аварийных ситуациях показывает, что при нагружении ПБ в области расположения трещины в стенке происходит перераспределение напряжений: максимальные значения напряжений локализуются в вершинах трещины. В зависимости от длины трещины и места нагружения по длине балки локализация интенсивности напряжения может происходить в обоих концах трещины или в одном -ближайшем к месту нагружения. Чем больше длина трещины, тем более вероятна локализация напряжений именно в одной вершине трещины. Если нагружение происходит вне области местоположения трещины, то наблюдается такое же распределение полей напряжений в зоне нагружения, как и при отсутствии трещины.

Анализ линий влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин (рисунок 4) показывает, что их максимальные значения возникают в случае нагружения колесом крана на некотором расстоянии от вершины трещины в пределах ее длины. При разных длинах трещин возникает разное соотношение между максимальными значениями интенсивности напряжений, возникающих в разных вершинах одной трещины. При длине трещины 100 мм (АСПБ-1) разница между максимальными значениями интенсивности напряжений мала. С увеличением длины трещины наибольшие значения интенсивности напряжений возникают в вершине трещины, ближайшей к центру ПБ. Полученные результаты анализа НДС в вершинах трещин соответствуют характеру распространения усталостной трещины, полученному при натурном эксперименте, проведенном в НГАСУ.

Интенсивность напряжений, возникающих в вершине трещины в зависимости от ее длины (рисунок 5) для АСПБ-1, увеличивается с ростом трещины при нагружении ПБ без эксцентриситета. Степень зависимости возникающих значений напряжений в вершинах трещины от наличия эксцентриситета нагружения тем меньше, чем больше ее длина. Наличие эксцентриситета оказывает большое влияние на возникновение трещины и начальное ее развитие, но при достижении трещиной определенной длины ее развитие от величины эксцентриситета практически не зависит.

В случае системы трещин (АСПБ - 3) каждая трещина развивается независимо друг от друга. Такое развитие происходит до тех пор, пока не проявится взаимодействие полей напряжений. Затем возможно соединение трещин с последующей потерей несущей способности ПБ.

Таким образом, от длины трещины зависит:

• степень влияния эксцентриситета приложения нагрузки на уровень интенсивности напряжений, возникающий в вершинах трещины;

• уровень значений интенсивности напряжений, возникающий в вершинах трещин;

• соотношение максимальных значений интенсивности напряжений для вершин ветвей одной трещины, определяющее при этом наиболее вероятное

Рисунок 5 - Зависимость интенсивности напряжений в вершине трещины от ее

длины

направление развития трещины;

• размер зон пластичности в вершинах трещины: с увеличением длины трещины зона пластичности уменьшается.

От величины эксцентриситета зависит:

• уровень значений интенсивности напряжений, возникающих в вершинах трещины длиной до 100 мм;

• размер зоны пластичности в вершинах трещин.

От местоположения трещины зависит:

• уровень значений интенсивности напряжений, возникающих в вершинах трещин;

• характер развития самой трещины ввиду конструктивных особенностей ПБ.

4. Анализ развития усталостных трещин в ПБ и оценка остаточного ресурса

Возникновение повышенных уровней нормальных и касательных напряжений при наличии эксцентриситета является основной причиной образования и начального развития усталостных трещин в ВЗС ПБ, при этом реализуется достаточно сложный кинетический механизм развития в условиях смешанной модели разрушения: «нормальный отрыв + поперечный сдвиг». Для описания смешанного типа развития трещины можно использовать как силовые, так и энергетические критерии. Напряженное состояние в вершине трещины характеризуется коэффициентом интенсивности напряжений (КИН), а энергетические затраты при развитии трещин описываются величиной I-интеграла.

Для проведения расчетов несущей способности ПБ с трещинами предлагается использовать эффективные (условные) значения КИН,

устанавливающие взаимосвязь между основной характеристикой НДС -интенсивностью напряжений в вершине трещины ст, и длиной трещины / в форме

Условные величины КИН используются в концепции предела трещиностойкости (Е. М. Морозов), при определении коэффициентов интенсивности деформаций в упругопластической области (Н. А. Махутов), при анализе развития трещин в зонах концентрации напряжений (В. В. Москвичев, А. Г. Козлов), при расчетах на трещиностойкость конструкций с большим запасом потенциальной энергии (Г. С. Васильченко, А. В. Лыглаев). Такой подход расширяет возможности инженерного анализа несущей способности конструкций. В данном случае значения рассчитываются

для конкретных условий нагружения, размеров трещин и мест их расположения в ПБ. При проведении численного эксперимента ПБ моделировалась с учетом ее конструктивных особенностей, геометрических размеров трещин, условий нагружения конструкции. В этой ситуации использование максимального значения а, для расчета Ки/ не требует расчета традиционных поправочных функций для КИН.

Для анализа кинетики усталостных трещин в ПБ использованы экспериментальные результаты, полученные в НГАСУ (Б. Н. Васюта) при проведении циклических испытаний модельных ПБ с регистрацией числа циклов нагружения и размеров трещин. Обработка результатов проведена в соответствии с РД 50-345-82. «Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении», расчет Кщ проводился по формуле (1). Диаграмма усталостного разрушения приведена на рисунке 6. В качестве базового уравнения для описания скорости роста трещины использовалось уравнение Пэриса При обработке диаграммы усталостного разрушения были получены соответствующие значения характеристик циклической трещиностойкости Сип. При таком подходе расчет остаточного ресурса ПБ может быть выполнен по формулам

0)

/

\

при и = 2,

где lo, I/ - начальная и текущая длины трещин.

Ц

Рисунок 6 - Диаграмма усталостного разрушения

На основе формул (1) и (2) устанавливается связь между эффективным коэффициентом интенсивности напряжений АТ,/и числом циклов нагружения N

Kief=F(N,a„l,C,n). (3)

Это позволило получить расчетные зависимости «/- М> и «K,ef— N» при /о = 100 мм и уровнях а, = 200; 300; 400 МПа, возникающих при различных эксцентриситетах нагружения. Согласно полученным зависимостям при увеличении интенсивности напряжений в вершине трещины уменьшается количество циклов нагружения до разрушения. Увеличение эксцентриситета нагружения ПБ ведет к ускоренному развитию аварийной ситуации с резким падением несущей способности ПБ более чем на порядок по числу циклов нагружения. Описание процедуры расчета О,, K¡ef, N, зависимостей «/ - N» и представлены в виде единого алгоритма оценки остаточного ресурса

ПБ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе анализа статистических данных по повреждаемости подкрановых балок установлены основные факторы отказов, зоны возникновения усталостных трещин, уточнены виды предельных состояний и условия наступления аварийных ситуаций за счет образования трещин усталости.

2. Для штатных режимов эксплуатации подкрановых балок установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния с

построением линий распределения интенсивностей напряжений по высоте и по длине балки.

3. В качестве основного отказообразующего фактора, приводящего к возникновению аварийных ситуаций, рассмотрено влияние эксцентриситета приложения крановой нагрузки и установлены особенности напряженно-деформированного состояния стенки подкрановой балки в зависимости от его величины (области неоднородного напряженного состояния, распределение максимальных значений интенсивности напряжений).

4. Исследования напряженно-деформированного состояния* подкрановой балки в аварийных ситуациях (наличие протяженных трещин над ребром жесткости и в верхней зоне стенки приопорного отсека) показали, что наличие трещины приводит к перераспределению напряжений в стенке, при этом с увеличением длины трещины величина эксцентриситета мало влияет на уровень интенсивности напряжений, возникающих в вершинах трещин.

5. Для рассмотренных аварийных ситуаций- построены линии влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин при нагружении подкрановой балки с эксцентриситетом и без него, и определены области их максимальных значений.

6. Для оценки несущей способности подкрановой балки в аварийных ситуациях предложено использовать эффективные значения коэффициентов интенсивности напряжений, рассчитываемые по максимальным величинам интенсивности напряжений в вершинах трещин для конкретных условий нагружения с учетом конструктивных особенностей, размеров трещин и мест их расположения в подкрановой балке.

7. На основе традиционных методов расчета конструкций на циклическую трещиностойкость сформулирован и реализован алгоритм расчета индивидуального ресурса подкрановых балок, включающий' обязательный анализ напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с трещиной для расчета эффективных значений коэффициентов интенсивности напряжений и построение кинетических зависимостей для скоростей роста трещин.

Основные публикации:

1. Бережная, Е. А. Применение методов механики разрушения к расчетам на усталость подкрановых конструкций / Бережная Е. А, Доронин С. В., Москвичев В. В. // Тез. докл. междун. конф. - Красноярск: КГУ. - 1999. - С. 41-42.

2. Чабан, Е. А. Анализ причин возникновения усталостных трещин в верхней зоне подкрановых балок / Чабан Е. А. II Перспективные материалы, технологии, конструкции - экономика: Материалы всерос науч-техн. конф. Вып. 6. - Красноярск, 2000. - С.475-477.

3. Чабан, Е. А. Анализ напряженно-деформированного состояния подкрановой балки / Е. А. Чабан II Проблемы архитектуры и строительства: Сб. материалов XIX регион, науч.-техн. конф.- Красноярск, 2001. - С. 27-28.

4. Чабан, Е. А. Анализ напряженно-деформированного состояния стенки подкрановой балки / Е. А. Чабан II Интеллект - 2001: Сб. тез. докл. краевой межвуз. науч. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. -Красноярск, 2001. - С. 44-45.

5. Москвичев, В. В. Анализ напряженно-деформированного состояния стенки подкрановой балки с учетом эксцентриситета нагружения / В. В. Москвичев, Е. А. Чабан //Транспортные средства Сибири: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 7. - Красноярск, 2001. - С. 494-502.

6. Чабан, Е. А. Оценка ресурса подкрановых балок по данным технической диагностики / Е. А. Чабан, А. Н. Цыплюк // Тр. науч. мероприятий «Природно-техногенная безопасность Сибири» Ч. 2. — Красноярск, 2001. - С.

7. Чабан, Е. А. Причины возникновения усталостных трещин в верхней зоне подкрановых балок / Е. А. Чабан II Вестник КрасГАСА. Вып. 4. -Красноярск, 2001.-С. 33-37.

8. Чабан, Е. А: Анализ напряженно-деформированного состояния стенки подкрановой балки с трещиновидным дефектом / Е. А. Чабан II Проблемы архитектуры и строительства: Сб. материалов XX регион, науч.-техн. конф.- Красноярск, 2002. - С. 42-44.

9. Москвичев, В. В. Напряженно-деформированное состояние стенки подкрановой балки при наличии усталостных повреждений / В. В. Москвичев, Е. А. Чабан // Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Т. 3. - Красноярск: ИВМ СО РАН, 2003. - С. 28-36.

10. Предельные состояния и аварийные ситуации подкрановых балок / М. П. Закревский, В. В. Москвичев, В. С. Котельников, А П. Черняев, Е. А. Чабан II Безопасность труда в промышленности. - 2004. - №3. - С. 31-33.

11. СТО 22-25-24. Стандарт научно-производственного консорциума «Ресурс». Руководство по определению индивидуального ресурса стальных подкрановых балок с усталостными трещинами в стенках для допущения их временной эксплуатации. Ч. 1. Основные положения - Новосибирск: ЦНИИПСК им. Н. П. Мельникова, 2004.

300-303.

Соискатель:

Подписано в печать «_»_

Формат 60x84/16 Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Отпечатано на ризографе КрасГАСА 660041, Красноярск, пр. Свободный, 82.

2004 г.

P11 0 61

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК

1.1. Эксплуатационная повреждаемость подкрановых балок

1.2. Предельные состояния и анализ аварийных ситуаций подкрановых балок

1.3. Особенности эксплуатационной нагруженности подкрановых балок

1.4. Исследования несущей способности подкрановых балок

2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДКРАНОВОЙ БАЖИ В ШТАТНЫХ РЕЖИМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

2.1. Обоснование расчетной модели подкрановой балки

2.2. Напряженно-деформированное состояние подкрановой балки с учетом эксцентриситета приложения нагрузки

2.3. Особенности напряженно-деформированного состояния

3. НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКРАНОВОЙ БАЖИ В УСЛОВИЯХ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ

3.1. Расчетные модели подкрановой балки в условиях аварийных ситуаций

3.2. Напряженно-деформированное состояние подкрановой балки в условиях аварийных ситуаций

3.3. Анализ результатов численного исследования напряженно-деформированного состояния подкрановой балки в условиях аварийных ситуаций

3.4. Определение эффективных значений коэффициентов интенсивности напряжений

4. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ УСТАЛОСТНЫХ ТРЕЩИН В

ПОДКРАНОВЫХ БАЖАХ И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА

4.1. Особенности развития эксплуатационных трещин в подкрановых балках

4.2. Методика экспериментальных исследований и построение диаграмм усталостного разрушения для подкрановых балок

4.3. Прогнозирование остаточного ресурса с учетом кинетики усталостных трещин

Актуальность работы. Высокий уровень износа основных производственных фондов, массовая эксплуатация инженерных сооружений и металлоконструкций в запроектных сроках с высоким уровнем накопленных повреждений приводят к созданию условий возникновения аварийных ситуаций. Для их предотвращения необходимо совершенствование методов расчета и проектирования металлических конструкций, предусматривающих анализ несущей способности при наступлении предельных состояний и аварийных ситуаций.

Для подкрановых балок (ПБ) кранов режимов работы 7К-8К в условиях циклического нагружения характерны интенсивное накопление повреждаемости и длительные сроки эксплуатации с усталостными трещинами. В этом случае предельное состояние по потере несущей способности ПБ возникает путем реализации разрушения на определенной стадии развития усталостных трещин. Долговечность элементов конструкций, в том числе и ПБ, с развивающимися в них трещинами может составлять от 10 до 80 % общей долговечности конструкции. Развитие эксплуатационных повреждений и долговечность подкрановых конструкций определяются следующими факторами:

• условия, характер и интенсивность нагружения;

• концентрация напряжений, применение неудачных конструктивных решений, низкое качество сварных соединений, дефекты устройства крановых путей, применение несоответствующей марки стали;

• нарушение условий эксплуатации.

Нормами проектирования СНиП Н-23-81* «Стальные конструкции» предусматривается проверка выносливости подкрановых конструкций, но это не исключает возникновение усталостных трещин уже на ранней стадии эксплуатации. Появление усталостных трещин является одной из причин классификации балок как неработоспособных, так как согласно действующим нормам Госгортехнадзора России эксплуатация конструкций с подобными повреждениями недопустима. Безусловное выполнение данных требований приведет к массовому выводу ПБ из эксплуатации при сохранении ими несущей способности. В этой ситуации необходим дополнительный анализ остаточного ресурса ПБ с эксплуатационными дефектами. Эта процедура должна регулироваться соответствующим нормативным документом, методической основой которого должны быть обязательные численные исследования напряженно-деформированного состояния (НДС) ПБ в штатных и аварийных ситуациях, кинетические зависимости и уравнения предельных состояний, сформулированные на базе критериев механики деформирования и разрушения.

Традиционными нормативными расчетами на выносливость не удается полностью исключить возможность усталостных разрушений. Использование методов и критериев механики разрушения позволяет проводить уточненные расчеты напряженного состояния ПБ с дефектами на стадии проектирования и эксплуатации и прогнозировать остаточный ресурс ПБ с усталостным дефектом, появившемся в процессе ее эксплуатации. Решение задач остаточного ресурса базируется на применении базовых характеристик циклической трещиностойкости, которые достаточно полно отражены в нормативно-справочной литературе.

Основанием для выполнения диссертационной работы послужили:

- Федеральная целевая научно-техническая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения». Подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». Проект 1.5.2 «Создание научных основ безопасности по критериям механики разрушения для проектных, запроектных и гипотетических аварий» (1991-2000 гг.);

- план НИР Научного совета РАН по комплексной проблеме «Машиностроение (1997-2001 гг.);

- научно-техническая программа «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», подпрограмма: 211 «Архитектура и строительство».

Исследования по указанным планам и программам выполнялись при непосредственном участии автора и являются результатом многолетнего сотрудничества специалистов Отдела машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН и кафедры «Строительные конструкции» Красноярской государственной архитектурно-строительной академии по решению конкретных задач в области прочности и надежности строительных металлоконструкций.

Целью диссертационной работы является оценка уровня несущей способности подкрановых балок при наступлении предельного состояния в запроектных сроках эксплуатации и в условиях аварийных ситуаций с учетом развития усталостных трещин.

Для достижения данной цели предполагалось решение следующих задач:

• Систематизация и уточнение формулировок предельных состояний и аварийных ситуаций ПБ для кранов режимов работы 7К-8К.

• Выбор и обоснование расчетных моделей для анализа НДС ПБ в штатных (без трещины) и аварийных (с усталостной трещиной) режимах эксплуатации.

• Численные исследования особенностей НДС ПБ в штатных и аварийных ситуациях с оценкой влияния эксцентриситета приложения нагрузки.

• Разработка инженерной методики оценки циклической трещиностойкости (остаточного ресурса) стенки ПБ при наличии усталостных трещин.

Научная новизна работы заключается в уточнении формулировок предельных состояний и аварийных ситуаций, численном исследовании НДС ПБ в штатных режимах эксплуатации и аварийных ситуациях с учетом эксцентриситета приложения нагрузки и ее положения по длине ПБ, и разработке на этой основе алгоритма расчета остаточного ресурса ПБ с усталостной трещиной.

Практическая значимость работы заключается в обобщении данных технического освидетельствования (анализ дефектности, причин отказов) и разработке методики определения индивидуального ресурса ПБ при реализации возможных аварийных ситуаций.

Внедрение результатов осуществлено в научно-исследовательском проектно-строительном предприятии «РЕКОН» научно-технического центра «ЭРКОНСИБ» (НГАСУ) при разработке «Руководства по определению индивидуального ресурса стальных подкрановых балок с усталостными трещинами в стенках для допущения их временной эксплуатации», а также в Hi ill «СибЭРА» при выполнении работ по техническому освидетельствованию и реконструкции цехов электролиза АО «КрАЗ».

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается соответствием результатов конечноэлементного моделирования экспериментальным данным исследования НДС ПБ, сопоставимостью с результатами других авторов. Достоверность экспериментальных результатов достигается использованием нормативных методов испытаний, сертифицированных средств измерений и испытательного оборудования.

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данного исследования, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, внедрении полученных результатов. При выполнении расчетов на циклическую трещиностойкость использованы результаты экспериментальных исследований роста усталостных трещин в верхней зоне стенки ПБ, предоставленные сотрудниками кафедры металлических и деревянных конструкций НГАСУ, которым автор выражает глубокую благодарность за помощь в работе.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: • международной конференции «Математические модели и методы их исследования», Красноярск, 1999 г.;

• VI Всероссийской научно-технической конференции «Перспективные материалы, технологии, конструкции - экономика», Красноярск, 2000 г.;

• XVIII - XX Региональных научно-технических конференциях «Проблемы архитектуры и строительства», Красноярск, 2000, 2001, 2002 г.;

• III Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», Красноярск, 2003 г.;

• научном семинаре «Проблемы конструкционной прочности» Отдела машиноведения ИВМ СО РАН, Красноярск, 2002, 2003, 2004 г.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 5 статьях, 5 тезисах конференций и нормативно-техническом документе.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. Основное содержание и выводы отражены на 104 страницах. Диссертация содержит 40 рисунков и 14 таблиц. Список литературы включает 100 наименований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе анализа статистических данных по повреждаемости подкрановых балок установлены основные факторы отказов, зоны возникновения усталостных трещин, уточнены виды предельных состояний и условия наступления аварийных ситуаций за счет образования трещин усталости.

2. Для штатных режимов эксплуатации подкрановых балок установлены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния с построением линий распределения интенсивностей напряжений по высоте и по длине балки.

3. В качестве основного отказообразующего фактора, приводящего к возникновению аварийных ситуаций, рассмотрено влияние эксцентриситета приложения крановой нагрузки и установлены особенности напряженно-деформированного состояния стенки подкрановой балки в зависимости от его величины (области неоднородного напряженного состояния, распределение максимальных значений интенсивности напряжений).

4. Исследования напряженно-деформированного состояния подкрановой балки в аварийных ситуациях (наличие протяженных трещин над ребром жесткости и в верхней зоне стенки приопорного отсека) показали, что наличие трещины приводит к перераспределению напряжений в стенке, при этом с увеличением длины трещины величина эксцентриситета мало влияет на уровень интенсивности напряжений, возникающих в вершинах трещин.

5. Для рассмотренных аварийных ситуаций построены линии влияния интенсивности напряжений в вершинах трещин при нагружении подкрановой балки с эксцентриситетом и без него, и определены области их максимальных значений.

6. Для оценки несущей способности подкрановой балки в аварийных ситуациях предложено использовать эффективные значения коэффициентов интенсивности напряжений, рассчитываемые по максимальным величинам интенсивности напряжений в вершинах трещин для конкретных условий нагружения с учетом конструктивных особенностей, размеров трещин и мест их расположения в подкрановой балке.

7. На основе традиционных методов расчета конструкций на циклическую трещиностойкость сформулирован и реализован алгоритм расчета индивидуального ресурса подкрановых балок, включающий обязательный анализ напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с трещиной для расчета эффективных значений коэффициентов интенсивности напряжений и построение кинетических зависимостей для скоростей роста трещин.

1. Конаков, А. И. Отказы и усиление строительных металлических конструкций. / А. И. Конаков, А. П. Махов // Обзор. Вып. 4. М.: ВНИИПС, 1980.-52 с.

2. Лащенко, М. Н. Повышение надежности металлических конструкций зданий и сооружений при реконструкции / М. Н. Лащенко. Л.: Стройиздат, 1987.- 136 с.

3. Енджиевский, Л. В. Отказы строительных конструкций и способы их предупреждения: Учеб. пособие / Л. В. Енджиевский, А. В. Василовский, В. Г. Кудрин. Красноярск: КрПИ, 1988. - 82 с.

4. Усанов, С. И. Отказы стальных конструкций одноэтажного производственного здания: Учеб. пособие / С. И. Усанов. — Барнаул: Алт. политехи, ин-т им. И. И. Ползунова, 1989. 57 с.

5. Симонов, В. И. Причины повреждения креплений подкрановых балок к колоннам / В. И. Симонов // Промышленное строительство. — 1966. — № 10. -С. 22-24.

6. Хаютин, И. Л. О недостатках подкрановых балок / И. Л. Хаютин // Промышленное строительство. 1966. - № 9. - С. 13-15.

7. Крылов, И. И. Живучесть эксплуатируемых сварных подкрановых балок с усталостными повреждениями / И. И.Крылов, В. В. Тарасевич // Изв. вузов. Строительство. 1998. - № 2. - С. 17-25.

8. Валь, В. Н. Усиление стальных каркасов одноэтажных производственных зданий при их реконструкции / В. Н. Валь, Е. В. Горохов, Б. Ю. Уваров М.: Стройиздат, 1987. - 220 с.

9. Балдин, В. А. О причинах преждевременного выхода из строя подкрановых балок и вопросы их улучшения их конструкции / В. А. Балдин // Промышленное строительство 1966. - № 10. - С. 20-22.

10. РД 10-138-97. Комплексное обследование крановых путей грузоподъемных машин. Ч. 1 Общие положения. Методические указания. М.: НПО ОБТ, 1998 г.-36 с.

11. СНиП III-18-75. Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ. М.: Стройиздат, 1976. - 161 с.

12. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. -М.: Изд-во стандартов, 1990. 38 с.

13. Шемшура, Б. А. Разработка расчета на выносливость сварных подкрановых балок с учетом напряженного состояния и асимметрии нагружения: Автореф. дис. . канд. техн. наук / Б. А. Шемшура. Москва, 1985. — 19 с.

14. Хамшиашвили, Р. В. Дефекты монтажа стальных конструкций производственных зданий и сооружений / Р. В. Хамшиашвили, А. В. Завьялов // Промышленное строительство. 1991. — № 10. — С. 15-17.

15. Беляев, Б. И. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения / Б. И. Беляев, В. С. Корниенко. М.: Стройиздат, 1986. — 67 с.

16. Мельников, Н. П. Условия и причины хрупких разрушений строительных стальных конструкций / Н. П. Мельников, О. Н. Винклер, Н. А. Махутов // Материалы по металлическим конструкциям. Вып. 6. — М., 1972. — С. 14-27.

17. СНиП П-23-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 96 с.

18. Москвичев, В. В. Основы конструкционной прочности технических систем и инженерных сооружений: В 3 ч. Ч. 1: Постановка задач и анализпредельных состояний / В. В. Москвичев. Новосибирск: Наука, 2002. - 106 с.

19. Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Конструкции зданий: Учеб. для строит, вузов / В. В. Горев, Б. Ю. Уваров, В. В. Филиппов, Г. И. Белый и др.- М.: Высш. шк., 1999. 528 с.

20. Пихтарников, Я. М. Расчет стальных конструкций: Справ, пособие / Я. М. Пихтарников, Д. В. Ладыженский, В. М. Клыков. К.: Буд1вельник, 1984. -368 с.

21. Сабуров, В. Ф. Особенности совместной работы крановых рельсов и подкрановых балок в подкрановых путях производственных зданий / Сабуров В. Ф. // Изв. вузов. Строительство. 1995. — № 12. - С. 8-13.

22. Малышкина, И. Н. Исследование напряженного состояния подкрановых балок / И. Н. Малышкина // Промышленное строительство. 1966. - № 10. -С. 29-32.

23. Киневский, А. И. Повышение долговечности сварных подкрановых балок на основе исследований в условиях эксплуатации: Автореф. дис. . канд. техн. наук / А. И. Киневский. Москва, 1983. - 16 с.

24. Сергеев, А. В. Влияние особенностей напряженного состояния в подкрановых балках на их прочность и выносливость / А. В. Сергеев, С. Д. Шафрай // Изв. вузов. Строительство. 1997. - № 7. - С. 9-12.

25. Фын Сю-Цзюнь Исследование усталостных повреждений верхней зоны стенок стальных подкрановых балок / Фын Сю-Цзюнь, Линь Синь-Шань, Фан Тиан // Промышленное и гражданское строительство. 1994. - № 11-12. -С. 33-35.

26. Кудишин, Ю. И. К вопросу о совместной работе на кручение рельса, верхнего пояса и стенки подкрановой балки при локальном поперечном изгибе / Ю. И. Кудишин, О. В. Колотов // Изв. вузов. Строительство. 1994.- № 2. С. 7-10.

27. Митюгов, Е. А. О местной прочности металлических подкрановых балок / Е. А. Митюгов // Изв. вузов. Строительство и архитектура. — 1990. — № 9. -С. 12-15.

28. Стенд для испытаний подкрановых балок / А. М. Гирос, Е. С. Измалков, А.

29. Нежданов, К. К. Исследование выносливости сжатой зоны стенки сварных стальных подкрановых балок: Автореф. дис. . канд. техн. наук / К. К. Нежданов. Москва, 1975. - с. 19

30. Незальзов, О. Р.Расчет напряжений изгиба стенки подкрановой балки с ребрами жесткости / О. Р. Незальзов, В. М. Савело // Металлические конструкции и испытания сооружений: Сб. науч. тр. JL: ЛИСИ, 1991. — С. 31-36.

31. Кочергова, Е. Е. Пути повышения долговечности подкрановых балок / Е. Е. Кочергова // Промышленное строительство. 1966. - № 9. - С. 18-21.

32. Новоселов, А. А. Исследование местного напряженного состояния балок с тавровым поясом / А. А. Новоселов, В. С. Казарновский // Изв. вузов. Строительство. 2000. -№ 9. - С. 139-143.

33. Крылов, И. И. Особенности работы подкрановых балок со сменной подрельсовой частью / И. И. Крылов, Б. Н. Васюта // Изв. вузов. Строительство и архитектура. 1990. - № 5. - С. 8-12.

34. Крылов, И. И. Исследование двух способов усиления балок / И. И. Крылов,

35. B. А. Чумаков / Металлические конструкции и испытания сооружений: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: ЛИСИ, 1988. - С. 44-50.

36. Сабуров, В. Ф. Анализ влияния конструктивно-технологических факторов на долговечность сварных подкрановых балок / В. Ф. Сабуров // Изв. вузов. Строительство. 1997. - № 7. - С. 4-9.

37. Нежданов, К. К. Расчет на выносливость зоны соединения верхнего пояса и стенки подкрановой балки / К. К. Нежданов, В. А. Туманов, М. А. Карев // Изв. вузов. Строительство. 2001. — № 8. - С. 139-143.

38. Крылов И. И. Устойчивость стенок в сварных подкрановых балках с усталостными трещинами / И. И. Крылов, А. А. Железнов, А. Г. Новиньков //Изв. вузов. Строительство. 1993. -№ 1.-С. 13-17.

39. Васюта, Б. Н. Некоторые особенности развития усталостных трещин в верхней зоне стенки сварных подкрановых балок / Б. Н. Васюта // Изв. вузов.-2003.-№ 10.-С. 4-13.

40. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия / Минстрой России. — М.: ГП ЦПП, 1996.-44 с.

41. Подъемно-транспортное оборудование: Каталог-справочник / ЦИНТИМАШ.-М.: 1962.- 184с.

42. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции / Госстрой СССР. -М.: АППЦИТП, 1991 192 с.

43. Серия 1.426.2-3. Стальные подкрановые балки. Вып. 8. Разрезные подкрановые балки пролетами 6, 12 и 18 м под мостовые краны общего назначения грузоподъемностью до 500 т с учетом технологических нагрузок (введено в действие с 01.04.1986 г.).

44. Каплун, А. Б. Расчет напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов / А. Б. Каплун, Е. М. Морозов, М. А. Олферьева // М.: МИФИ, 2003.-180 с.

45. Малинин, Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н. Н. Малинин. — М.: Машиностроение, 1975.-400 с.

46. Коцаньда, С. Усталостное разрушение металлов / С. Коцаньда. М.: Металлургия, 1976. — 456 с.

47. Щербаков, В. Н. Исследование кинетики трещин поляризационно-оптическим методом / В. Н. Щербаков, А. Н. Титов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 1998. — № 7. — С. 44-47.

48. Романив, О. Н. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособие в 4 т. Т. 4. Усталость и циклическая трещиностойкость конструкционных материалов / О. Н. Романив, С. Я. Ярема, Г. Н. Никифорчин. Киев: Наук, думка, 1990. - 679 с.

49. Трощенко, В. Т. Трещиностойкость металлов при циклическом нагружении / В. Т. Трощенко, В. В. Покровский, А. В. Прокопенко. — Киев: Наук, думка, 1987.-256 с.

50. Стрижайло, В. А. Анализ напряженно-деформированного состояния в зоне поверхностной полуэллиптической трещины при малоцикловом нагружении / В. А. Стрижайло, А. А. Березовский, В. А. Степаненко, А. Н. Лутай // Проблемы прочности. 1992. - № 3. - С. 3-12.

51. Партон, В. 3. Механика упругопластического разрушения / В. 3. Партон, Е. М. Морозов. -М.: Наука, 1985. 504 с.

52. Черепанов, Г. П. Механика хрупкого разрушения / Г. П. Черепанов. — М.: Наука, 1974.-640 с.

53. Развитие усталостных трещин в материалах и конструкциях / М. Э. Гарф, О. Ю. Крамаренко, М. Я. Филатов, Э. Я. Филатов — Киев: Наук. Думка, 1980. — 151 с.

54. Музыка, Н. Р. Развитие сквозной трещины в листовом материале при двухосном растяжении / Н. Р. Музыка // Проблемы прочности. — 1998. № 4.-С. 52-59.

55. Бородин, Н. А. О развитии сквозных усталостных трещин при плоском напряженном состоянии / Н. А. Бородин, С. П. Борисов, Д. В. Ильяшенко // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. — № 5. — С. 41-45.

56. Горицкий, В. М. Структура и усталостное разрушение металлов / В. М. Горицкий, В. Ф. Терентьев. -М.: Металлургия. 1980. 268 с.

57. Школьник, Л. М. Скорость роста трещин и живучесть металла / Л. М. Школьник. -М.: Металлургия, 1973. 215 с.

58. Беленький, Д. М. К определению предела трещиностойкости / Д. М. Беленький, Л. Г. Шамраев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2000. - № 4. - С. 41-45.

59. Фридман, Я. Б. Механические свойства металлов. Деформация и разрушение / Я. Б. Фридман. М.: Машиностроение, 1974. - 472 с.

60. Болотин, В. В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций / В. В. Болотин. — М.: Машиностроение, 1984. 312 с.

61. Эфтис Дж. Панель с трещиной под действием сдвиговых напряжений / Эфтис Дж., Субрамониан // Ракетная техника и космонавтика. 1980. — № 18.-С. 246-257.

62. Марголин, Б. 3. Влияние циклического деформирования на сопротивление материала хрупкому разрушению / Б. 3. Марголин, В. А. Швецова // Проблемы прочности. 1991. - № 1. - С. 14-21.

63. Работнов, Ю. Н. Механика деформируемого твердого тела / Ю. Н. Работнов. М.: Наука, 1979. - 744 с.

64. Овчаренко, Ю. Н. К оценке малоцикловой усталости при жестком режиме нагружения / Ю. Н. Овчаренко, А. С. Куркин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1999. - № 7. - С. 41-42.

65. Москвичев, В. В. Трещиностойкость и механические свойства конструкционных материалов технических систем / В. В. Москвичев, Н. А. Махутов, А. П. Черняев. Новосибирск: Наука, 2002. - 334 с.

66. Махутов, Н. А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность / Н. А. Махутов. — М.: Машиностроение, 1981. -272 с.

67. Механика разрушения и прочность материалов: Справ, пособ. в 4-х т. Т. 2: КИН в телах с трещинами / Под общ. ред. В. В. Панасюка. Киев: Наук, думка, 1988. - 1988. - 618 с.

68. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений: В 2-х томах. Т. 1 / Под ред. Ю. Мураками. М.: Мир. 1990. - 448 с.

69. Ларионов, В. В. Определение пороговых значений коэффициента интенсивности напряжений при циклических нагрузках / В. В. Ларионов, Н. А. Махутов // Заводская лаборатория. 1978. - № 6. - С. 739-742.

70. Бабкин, В. И. Оценка циклической трещиностойкости сварных подкрановых балок тяжелого режима работы: Автореф. дис. . канд. техн. наук / В. И. Бабкин. Москва, 1986. - 13 с.

71. Скляднев, А. И. Трещиностойкость стальных балок при действии циклических, подвижно-циклических и катучих нагрузок: Автореф. дис. . докт. техн. наук / А. И. Скляднев. — Липецк, 1999. — 39 с.

72. Чижик, А. А. О локальных критериях разрушения при наличии трещин в условиях сложного напряженного состояния / А. А. Чижик // Энергомашиностроение. 1975. — № 10. - С. 31-34.

73. Панасюк, В. В. Определение предельных усилий при растяжении пластины с дугообразной трещиной / В. В. Панасюк, Л. Т. Бережницкий // Вопросы механики реального твердого тела. 1964. — №3. — С. 3-19.

74. Зборомирский, А. И. Применимость критериев хрупкого разрушения для расчета траектории трещины / А. И. Зборомирский // ФХММ. 1986. — № 4. -С. 110-113.

75. Ярема, С. Я. Развитие трещины в твердом сплаве при комбинированной деформации I и II видов / С. Я. Ярема, Г. С. Иваницкая, А. А. Майстренко, А. И. Зборомирский // Проблемы прочности. 1984. - № 4. - С. 51-56.

76. Авадзи, X. Измерение трещиностойкости при комбинированном разрушении с помощью испытаний дисковых образцов / X. Авадзи, С. Сато // ТОИР. 1978. - № 2. - С. 67-75.

77. Махутов, Н. А. Определение характеристик трещиностойкости при комбинированном нагружении / Н. А. Махутов, В. В. Москвичев, И. И. Кокшаров, М. Э. Чапля // Заводская лаборатория. — 1987. — № 11. — С. 62-67.

78. Ободан, Н. И. О влиянии неоднородности напряженного состояния на процесс разрушения / Н. И. Ободан, И. П. Железко, Е. Ф. Прокопало // Проблемы прочности. 1992. - № 2. — С. 67-71.

79. Ларионов, В. В. Исследование работы строительных конструкций в условиях малоциклового нагружения: Автореф. дис. . доктора техн. наук / В. В. Ларионов. Москва, 1979. - 40 с.

80. Москвичев, В. В. Оценка и оптимизация долговечности и надежности при ресурсном проектировании сварных конструкций / В. В. Москвичев, С. В. Доронин // Заводская лаборатория. — 1996. № 3. — С. 38-42.

81. Махутов, Н. А. Инженерные методы оценки и продления ресурса сложных технических систем по критериям механики разрушения / Н. А. Махутов, В. Т. Алымов, В. Ю. Бармас // Заводская лаборатория. 1997. - № 6. - С. 4551.

82. Сиратори, М. Вычислительная механика разрушения: Пер. с японск. / М. Сиратори, Т. Миёси, X. Мацусита. М.: Мир, 1986. - 334 с.

83. Ивановаю, В. С. Природа усталости металлов / В. С. Иванова, В. Ф. Терентьев. М.: Металлургия, 1975.— 456 с.

84. Иванова, В. С. Усталостное разрушение металлов / В. С. Иванова. М.: Металлургиздат, 1963. — 272 с.

85. Финкель, В. М. Физика разрушения / В. М. Финкель. — М.: Металлургия, 1970.-376 с.

86. Панасюк, В. В. Методы оценки трещиностойкости конструкционных материалов / В. В. Панасюк, А. Е. Андрейкив, С. Е. Ковчик. Киев: Наук, думка, 1977.-278 с.

87. Бородий, М. В. Анализ экспериментальных данных малоцикловой усталости при непропорциональном деформировании / М. В. Бородий // Проблемы прочности. 2000. - № 1. - С. 13-21.

88. Пиняк, И. С. Аналитическое описание скорости роста усталостной трещины в металлах при различных асимметриях цикла нагружения / И. С. Пиняк // Проблемы прочности. -2001. -№ 5. —С. 111-119.

89. Доможиров, J1. И. О применении линейной механики разрушения для описания скорости роста усталостной трещины при повышенных уровнях нагрузки / JI. И. Доможиров // Проблемы прочности. — 1986. № 4. - С. 1015.

90. РД 50-345-82. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при циклическом нагружении. — М.: Изд-во стандартов, 1983. 95 с.

91. Механика катастроф. Определение характеристик трещиностойкости конструкционных материалов. Методические рекомендации / Международный институт безопасности сложных технически систем. -МИБСТС, 1995.-360 с.

92. Костенко, Н. А. Прогнозирование надежности и остаточного ресурса сталей с большим сроком службы / Н. А. Костенко, Т. И. Левкович, П. В. Костенко, Е. В. Буланова // Заводская лаборатория. 1997. - № 6. - С. 59-64.

93. Цыганок, А. Н. Циклическая трещиностойкость строительных сталей в условиях неоднородного напряженного состояния: Автореф. дис. . канд. техн. наук / А. Н. Цыплюк. — Москва, 1989. 21 с.

94. Еремон, К. И. Оценка остаточного ресурса строительных металлоконструкций по результатам натурных испытаний / К. И. Еремон, С. А. Нищета // Заводская лаборатория. 1997. - № 3. - С. 39-41.

95. Злочевский, А. Б. Остаточный ресурс сварных стальных конструкций и влияние на него материала / А. Б. Злочевский, П. Д. Одесский, А. Н. Шувалов // Заводская лаборатория. 1997. - № 3. - С. 42-47.

96. Справочник проектировщика. Металлические конструкции: В 3 т. / Под ред. В. В. Кузнецова. М.: изд-во АСВ, 1998. - 576 с.

97. Георгиев, М. Н. О развитии усталостной трещины / М. Н. Георгиев, В. Н. Данилов // Заводская лаборатория. 1977. - № 9. - С. 1134-1136.