автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Обеспечение долговечности решетчатых башен

п& °й

- з ^

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ ДОНБАСЬЗІА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ '

На правах рукопису

ГУБАНОВ Вадим Вікторович

ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ РЕШІТЧАТИХ БАШТ

Спеціальність 05.23.01 - будівельні конструкції,

- будівлі та споруди.

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Макіївка - 1995

Дисертаційна ро'отг вккэкана ка кафедрі "Кегаш?: коз-ітгі’нд'г Г* донбаської аеркавної, ска^емі 1 Зудівкедтва і Ерхі-

«

академік ЛІН України, доктор технічних наук, професор ГОРОХОВ.Євгенїй Васильович.

засдукеїшй діяч науки і техніки України, доктор технічних наук, професор

СИЛЬВЕСТРОВ Анатолій Васильович; чл.-кор. академі ї Архітектури України, кандидат технічних наук ЯЕБЕДИЧ Ігор Миколайович.

Ведуча організація: АП ПІ "Дн1прпроектстальконструкц1я"

Захист дисертації відбудеться " £?—” —" 1995

р. 0^ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 27.01.02 в Донбаській державній академії будівництва 1 архітектури за адресою: 339023, Донецька обл., м. Макіївка вул. Державіна, 2.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Донбаської ДАБА.

Автореферат розі слано "./У" . 1995 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради канд. техн. наук, доцент

С. Н. ШАПОВАЛОВ

тектури.

Науковий керівник:

Офиційні опоненти:

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ '

Актуальність теми. При проектуванні 1 експлуатації металевих конструкцій однією з основних задач е забезпечення надійності на протязі всього строку служби. II рішення базується на вивченні дійстної роботи конструкцій та розробці розрахункових 1 конструктивних методів підвищення надійності та довговічности.

В дійсний час в експлуатаціІ у країнах СЦЦ знаходиться понад 600 тис. т металоконструкція споруд баштового типу, значна частина яких розташована в Україні. З них третина експлуатується понад ЗО років, тобто вичерпала проектний строк слуяби або він наближаєтася до закінчення. Крім того, для умов середньо- і сильноагресивного корозійного середовища при проектуванні раніш використовувались заборонені • * • -діючими нормами типи профілів з підвищеною швидкістю зносу. Тому виникаоть проблеми оцінки технічного стану і підвищення довговічності башт, нормативний строк служби яких'вичерпано.

Досвід показує, що під час експлуатації виникають дефекти 1 пошкодження елементів конструкцій, в тому числі корозійне руйнування у небезпечних формах проявлення: містної, нерівномірної та щілинкової корозії. При проектуванні не-

^ у.

достатньо враховуються умови експлуатації 1 особливості пош-кодауємості несучих елементів каркасів 1 металевих конструкцій обладнання, тому несуча здатність і довговічність споруд виявляється иизсче проектної. У цьому БК--:ікі:кгз уггдо-та забезпечення ноф-аїнзаото сздмйи

ІС’ІУЗ'-"» Сзшт. >

- г -

■ Решітчап башти е складними інженерними спорудами, я часто розташовані в стиснених умовах міста або промисловс підприємства, 1 заміна конструкцій на нові веде до дові часових зупинок підприємств.

Тому актуальною проблемою є вивчення пошкоджуємось моделювання дійсної роботи баштових споруд з метою виявлеї резервів несучої вдатності 1 довговічності, а також з меч прогнозування остатнього строку служби 1 розробці раціона: них заходів що до його продовження.

Мета ]_ задачи роботи. Метою дисертації є підвищення де говічності решітчатих башт на підставі запропонованих розі хунково-ексіїериментальних методів з урахуванням конструки них особливостей, існуючих пошкоджень та умов експлуатації

Для досягнення поставленої мети необхідно вирі ви

слідуючі задачи: •

- виконати натурні обстеження башт 1 визначити осної пошкодження, що знижують надійність та довговічність;

- на підставі чисельних експериментів провеї

дослідження впливу пошкоджень на параметри напружно-дефорі ваного стану та довговічність башт 1 розробити рекомендаї по виконанню перевірочних розрахунків;

. - розробити методику визначення коефіцієнту умов робс

а урахуванням статистичних параметрів, характеризую' дійсну роботу конструкції;

- на підставі прогнозування довговічності і дослідкєі

факторів, знижуючих надійність, визначити раціонам

конструктивні рішення 1 захода що до відновлення несу1 здатності і підвищення строка сдужби башт.

Наукова коввака роботи: ' . '

' - з - ‘

- установлені основні експлуатаційні пошкодження 1 ви-іана якісна оцінка їх впливу на несучу здатність 1 довічність баштових споруд;

- розроблена методика уточнення несучої здатності з здуванням існуючих пошкоджень і особливостей навантаження, іонані дослідження по вивченню кількісних характеристик пиву пошкоджень на довговічність башт;

- запропоновано методику визначення коефіцієнту умов боти з використанням статистичних даних для конструкцій,

а

проектуються 1 експлуатуються;

- методами статистичного моделювання одержано значення ефіцієнту умов роботи 1 розроблено конструктивні рішення

до відновлення несучої здатності технологічного обладнан-витяжних бапгг, що забезпечують потрібну надійність та вговічність.

На захист виносяться: ,

- результати натурних і експериментальних досліджень

^нічного стану та процесів корозійного зносу метало-інструкцій решітчатих башт; . ~ '

- результати чисельних досліджень впливу пошкоджень на іраметри напружно-деформованого стану 1 довговічність башт;

- методика визначення коефіцієнту умов роботи для за-їзпечення потрібної надійності з урахуванням статистичних ірактеристик параметрів, які впливають на напрухно-деформо-іний стан;

- методика виконання перевірочних розрахунків решітча-іх башт 1 вибору проектних рішень що до посилення для за-ззпечення потрібної довговічності.

Практична цінність роботи. Запропоновані методики доз-

еоляють виявити резерви несучої здатності., провести оцінк; довговічності конструктивних елементі? решітчатих башт приеначити заходи що до II підвищення. Обгрунтоване призна чешія коефіцієнту уков роботи з урахуванням дійсних пара метрів конструкції дозволяє уточнити перевірочні роарахунк і забеспечкти потрібну надійність. Р,зроблені конструктивн заходи що до забезпечення довговічності сприяють продовженн строку служби башт, що експлуатуються, і підвищенню дов говічності конструкцій, що проектуються.

Упровадження результатів досліджень. Матеріали дослід ження використовані при виконанні робіт з оцінки тєхнічног стану, розробці документації 1 виконанню реконструкції баш тових споруд Горлівського БО "Стірол", при виконанні робіт продовження строку слукби світлових підпор стадіону "Аван гард" у м. Макіївці

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної робо ти доповідались на-Міжнародної науково-технічної конференці "Надійность будівль 1 споруд" в м. Черкаси у 1993 р., н II 1-й Міжнародної наукової конференції "Матеріали дл будівельних конструкцій" в м. Дніпропетровську у 1994 р.

Публікації. За темою Дисертації опубліковано чотиг друковані роботи, які відображають II основний зміст.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, п'ят глав, основних результатів та висновків, списку літератур та додатків.

Роботу викладено на 204 сторінках, у тому числі 11 сторінок основного тексту, з них 26 таблиць (15 сторінок; ЗО рисунків (29 сторінок), 120 наїменувань літератури (1 сторінок), 21 сторінка додатків.

' ЗМІСТ РОБОТІ!

У вступі обгрунтовується необ2:1 дність проведення теоре-

тичних та експериментальних досліджень що до забезпечення довговічності решітчатих башт, а також методичний підхід до розробки раціональних заходів що до підвищення строку служби

- на підставі вивчення дійсної роботи, уточнення розра-

хунків, виявлення резервів несучої здатності та прогнозування процесів зносу.

В першій главі приведено аналіз конструктивних рішень та засобів розрахунку башт з точки зору проблем експлуа-

тації, Існуючих даних що до пошкоджуемості та прогнозуванню зносу башт. Визначені аадачи роботи 1 конкретизовані об'єкти досліджень. .

Питанням зносу 1 довговічністі металевих конструкцій в агресивних середовищах присвячені праці А.І. Шкіна, Є. І. Беленя, А.І. Голубева, Є.В. Горохова та Інших. У ціх роботах розглянуто вплив конструктивної форми на величину зноса та розроблено системний аналіз умов експлуатації. Однак, зако-номірністі’зносу решітчатих башт досліджені недостатньо. Тому виникає задача вивчення пошкоджуемості та її впливу на несучу здатність і довговічність з урахуванням конструктивних особливостей башт.

' Методи розраунку та проектування баштових споруд розглянуто в роботах А.Г. Соколова, Г.А. Савицького, А.В. Пе-рельмутера, Б.В. Остроумова, М.Б. Солодарь та інших. В існуючих методах недостатньо враховуються особливості пошкод-ліуемості башт, відсутні рекомендації підвищення дав-

говічності башт, що експлуатуються, а урахуванням їх дійсного стану. Тому необхідно уточнення методів розрахунку та розробка заходів що до підвищення строку служби.

У межах розрахунків аа граничними станами уточнення розрахунків здійснюется шляхом призначення коефіцієнтів надійності. Питанням надійності конструкцій присвячені роботи В.В. Болотіна, А.Р. Рданіцина, А.В. Сільвестрова, В.Д. Райзера та інших. Однак, в них не розглянуто питання визна-. чення коефіцієнтів а урахуванням дійсного стану конструкцій. Тому виникав задача розробки методики визначення коефіцієнтів, яка дозволяв розробити раціональні конструктивні рівення, які підвищують надійність та довговічність конструкцій.

На підставі аналізу конструктивних рішень башт за об'єкт досліджень вибрано найбільп поширений тип бавт - окремо стоячи башти г стержнями із труб та прокатних профілів. При цьому враховується комплексний характер конструкцій башти: наявність в II складі несучих елементів, метало-

конструкцій технологічного обладнання та динамічних гасителів коливань (ДГК). На прикладі цих бавт вивчаються особливості навантаженнь і аносу, які загальні для всіх типів байтових споруд.

У другі* главі приведено результати натурних досліджень металоконструкція бавт та аналіз впливу пошкоджень на несучу здатність. .

З метою одержавші систематичних даних про основні пошкодження решітчатих бдах виконано доробку існуючої методики обстеження, оскільки вона недостатню враховує специфіку хб&стіРб’Ктивно! форт башт. Особливості розробленої методики

- 7 -

полягають в вирішенні таких питаннь:

- зонірування башт та вибір відповідних засобів контролю з урахуванням комплексного характеру конструкцій;

- використання методів виборчих досліджень при інструментальному контролі параметрів корозійного зкосу у зв’язку з їх Імовіркосним характером;

- обгрунтовування допустимих швидкостей вітру при проведенні геодезичних спостережень га переміщеннями башт.

Устаткування одержано! методики дозволило зменшити тру-домвмність та підвищити достовірність результатів обстежень.

На підставі цієї методики виконано натурні дослідження триграних башт з труб 1 чотириграних з кутників (усього 12 бант) з терміном експлуатації 10...40 років і висотою 40, 90, 100, 150, 180 м.

Н& основі виконаних обстежень визначено, щр основними факторами, знижуючими довговічність бант в процесі експлуатації, е: корозійний знос несучих конструкцій, знос канатів в ДГК, пошкодження металогежструкцій технологічного обладнання (для витяжних бавгг).

Рівномірний та локальний корозійний знос несучих конструкцій е найбільш поширенням пошкодженням, яке в 20Х бащ викликало руйнування окремих елементів. Особливістю корозійного зносу е наявність по висоті декількох зон (S...5), які відрізняються з середньо! величини зносу. На відзнаку від існуючих даних виявлено, цо розташування зон не підпорядковується загальним закономірностям, а залежить від метеорологічних умов, для промислової атмосфери - від розміщення та типів обладнання, яке виділяв агресивні компоненти. В умовах сильно- та середньоагресивного середовища виявлено

локальний знос у межах окремих гон 1 конструктивних еле ментів, аж до скрізних пошкоджень фасонрк, елементів решіт* та діафрагм. ”

Виявлено, ЩО у ВСІХ ДГК, ЯКІ було обстежено, Є ЗНОС Кс натів та упорів, який відбувається внаслідок процесів кс розійного аносу га стирання. На підставі трирічних періоди’ них натурних вимірів одержано модель зносу канатів в ді намічних гасителях маятникового типу:

1 - Ак / Ан = Кг (:

де Ак и Ан - початкова та кінцева площа канатів (см ); і час експлуатації; Кг - коефіцієнт, який залежить від ступеї агресивності середовищ та конструктивного рішення упор каната; С ~ коефіцієнт, який визначається типом каната. Д ДГК, що були обстежені, Кг = 0.019 и С =.0.75. Використан одержаної моделі дозволяє виконувати прогнозування ефекти пості гасителів та динамічної реакції башт. “

В ЗО % ВИТЯ2ШНХ башт, що були обстеаені, виявлено по коддеяня металоконструкція технологічного обладнання - г зовідвідннх стволів та їх кріплень до несучих конструкцій у вигляді тріщин та покривлень. ЦІ пошкодження характер для їонкостікких стволів та відбуваються внаслідок перена руження.

Втомні пошкодження не було виявлено, у тому числі баштах, що експлуатуються понад 40 років та мають коровій» анос вуэловых з'єднань до 40%.

. Відомо,"що наявність пошкоджень веде до змінення робс металевих конструкцій. Тому для решітчатих башт викона аналіз впливу пошкоджень, що були виявлені., на несу здатність поясів га рзпітет. Одеряако., що рівномірній епос

байтах визивае змінекня у динамічних параметрах конструкцій. Це веде до зміни пульсаційно! складаючої^вітрового тиску, навантаження у режимі вітрового резонансу, а також до роаре-гуляції ДГК. Пошкодження ДГК впливать на демпфіруючи властивості гасителів та приводять до підвищення амплітуди динамічних переміщень та напружень в елементах Саоти. Зроблено висновок про необхідність кількісного дослідження гмінеяня роботи башг при аносі.

У третій главі приведено результати чисельних та експериментальних досліджень дійсної роботи башт та впливу корозійного зносу на напружно-деформований стан (НДС) • несучих конструкцій. Дослідження дозволили уточнити НДС та виявити резерви несучої здатності башт.щэ експлуатуються.

Дія виконання чисдельних досліджень за основу було прийнято програмний комплекс га?АБ5, який розроблено на кафедрі металевих конструкцій Донбаськой ДАБА для розрахунку

просторових стержневих систем методом кінцевих елементів

. • • '

(ЫКЕ) у пружній постановці.

З метоп врахування специфіки баштових споруд КЯАБЗ було

- •* і -

додано слідуючими функціями: автоматичне визначення розподіленого вітрового навантаження на кожний стержень по розробленому алгорітму, який в узагальненням прийнятого у нормах; обчислювання частот та форм коливань по модифікованому методу зворотних ітерацій, що для баштових споруд дозволяє зменшити кількість ітерацій на один-два порядка в порівнянні а методами одночаСовкх ітерацій в підпростсрі.

Для оцінки точності використаних методів розрахунку бу-до виконано натурні дослідженій реаітчатої підпори висотою ЇВ м я вятявшх бгай? ансстоя 100 и 150 ы (рис, 1). В процесе

експерименту визначалися власні частоти коливань башт. Коли ваякя підпори 18 м викликалися: для першої частоти - відти кою верху та обривом проводу, для другої 1 третьої - за де помогою вЮромашинн в ексцентрічними вагами. Автоматичі реєстрація коливань виконувалась методами тензометрії в ві ведениям результатів на шлейфовий осцилограф. Для витяжні Саш* було використано метод резонансного збудження коливаї шляхом пркладення рухливого навантаження. Реєстрація колі вань виконувалась за допомогою геодезичних методів шляхі спостереження марки на відмітці 80 м.

Експерименти показали, до маються погрішності у чисел ноцу визначенні частот для деякії башт, які з'ясовуються н явністю невизначеностей в. розрахунковій схемі конструкц (башта 100 м у табл. 1), оскільки МКЕ дає значення верхяь межі дійсної частоти.

Порівняння експериментальних частот в частотами, я було одержано за допомогою розрахунку иа .програмному ком лексі КЗДББ баот по просторовій роврахунковій схемі, показ їх розходження у межах 2...112, для розрахункової схеми вигляді консольного стержня вказане розходження склад Ю..*.30Г для першої форми коливань (табл. 1). Зроблб висновок, до використані методи розрахунку дозволяють ліді щити точність обчислювання параметрів НДС башт.

На підставі програмного комплексу було проведе дослідження впливу корозійного зносу поясів і решітки статичні та.динамічні параметри реакції башт шляхом викові ня * чисельних експериментів по повному факторному плану, об'єкт дослідження було прийнято витяжні башти, як найб^

Рис. 1. Схеми витяжних башт

- Таблиця і

Розрахункові та експериментальні частоти коливань башт

Тил башти Висота, м Розрахункові частоти Експериментальні частоти, Гц

просторова- схеиа> консольний стержень

1-я" 2-Я* 1-я 2-Я 1-я 2-Я

Витяжна 100 0.957 ' - 1.12 - 1.05 ’ -

Витяжна 150 0.82 - 0.89 - - 0.80 -

Підпора 18 2.83 18.3 3.63 38.5 2.61 13.5

* номер форми коливань, складні в конструктивном/ відношенні. ВИСОТОЮ 100 И 150 м. З

і

урахуванням визначених при обстеженні особливостей корозійного зносу банти було розділено на чотири ділянки з висоти. ЯК фактори варіювання приймалися величини відносного корозійного зносу на трьох лижних ділянках (О...73 м). Вихідними параметрами були: частота коливань, зусилля у вайбільв напружених елементах поясів та решітки на ділянці 1 переміщення верху (при працюючих та непрацюючих ДПС).

Точність одержаних моделей для вихідних параметрів знаходиться у межах З...БХ. Результати для башт 100 и 150 м відрізняються незначно кількісно (3...6 X) при якісній схожості (рис. 2). Одержані результати дозволили визначити склад розрахунків та види корозійного зносу, які враховуються при виконанні перерахунків та прогнозуванні довговічності башт. .

Встановлено, що зміненням пульсаційної складаючої вітру при рівномірному корозійному зносі можна нехтувати у розрахунках по першій групі граничних станів і враховувати тільки локальний знос вузлів та стержнів.

... - Чисельні експерименти показали значне змінення переміщень в процесі рівномірного корозійного зносу, що викли- 1

кае необхідність його врахунку в розрахунках бавт по другої групі граничних станів.

Частота власних коливань баггг мав велику чутливість до :

рівномірного зносу (знижується на 22*). Відповідно значно зміншться величини/ які залежать від частоти: амплітуда поперечних' коливань конструкції у режимі вітрового резонансу (зменшується на 40%) и ефективність роботи динамічних гасителів коливань (знизується у 1.7...2.5-рази).

ДЬсІдяеїш заказали, що звичайно прийпита розрахункова

- 13 -

1 чостото то горизонтальне б) продольно зусилля у поясі

переміщення но відм. 1.0 м

— — - башта Н • 150 м Рис. 2. Змінсння пармстрів НДС башт при корозійному зносі на відм. 0-50 м ("н"- початкове значення, V- кінцеве значення)

схема дав значну погрішність. Тому а метою виявлення резервів несучої здатності виконано розрахунки по просторовій схемі на прикладі башти, яка була вбудована ЗО років тому. Отрим&но зниження аусадль у стержнях решітки на 25 X в порівнянні з проектними. Однак у местах перелому поясів проектні зусилля у виюче розташованих поясах занижені на 102.

Запропонована методика уточнення просторової розрахункової схеми з використанням експериментальних даних. Відповідно методики, обчислюється перша частота власних ко-лязана башти *&.. експершитмьие вішачоиия

частоти. У в\иад<у.; розходження частот біжш З £ вшшуо'гьса

коректування розрахункової схеми башти, доки розрахункові та експериментальні частоти не збігнуться. В залежності від типу байт коректуються: розподіл маси обладнання і (або) діафрагм; для витяжних байт - жорскіскі параметри технологічного обладнання.

Виконані розрахунки на прикладі банти Н - 100 м з коректуванням мас діафрагм на відмітки БО.. .90 м дозволяли уточнити величину пульсаційної складаючої вітрового тиску та понизити зусилля в поясах від II впливу на 20 X.

В четвертій главі приведено методику визначення коефіцієнту умов роботи («Та) з урахуванням дійсного стану конструкцій, результати обчислювання Те на прикладі газовідвідних стволів витяжяиг башт, а також конструктивні рішення, одержані на підставі аваліза факторів, знижуючих величину Гс. .

ЯК показали натурні обстеження, в окремих елементах реаітчатих башт виникають пошкодження, обумовлені впливом конструктивних та експлуатаційних факторів. Ці фактори мають статистичну природу, не залежать у явному виді від часу та не враховуються в звичайних розрахунках.

Для забеспечекня довговічності пляхом зниження впливу таких_факторів запропоновано методику коректування значення коефіцієнту умов роботи а використанням методів статистичного моделювання. Методика основана на лінейній залежності допустимого в розрахунку граничного напруження від *с, при ць-. ' - ' - ' . * ому надійність у межах методики граничних станів визна-

чаеться як:

Nad “ PC їс ^ Rr‘*c,p/S(Nr, Вг).“ іу )» (2)

де г - позначає випадковий характер величини; Rr - опір

сталі; S - напруження в конструкції, яке визначається по діючим нормам як функція навантаження Nr та параметрів геометрії конструкції Вг; уСір - коефіцієнт умов роботи для дано! конструкції відповідно діючим нормам.

Запропоновано визначення імовірності безвідкввно! роботи (Nad) відповідно діючим нормам а урахуванням імовірносних параметрів лите опору сталі та навантаження. Це дозволяє уникнути складних питаннь теоретичного обгрунтування рівня, надійності. '

Відповідно методики,' спочатку виконується вбір та обробка статистичної інформації, вибір законів розподілу для Вг, які визначають ЭДС. Потім одержують виборну значенії випадково! величи та визначають уточнене значення ко-

ефіцієнту умов роботи (%.)• Дія підвищення точності обчислювань, визначення коефіцієнту виковується so виборці значень без апроксімаці! якім-небудь законом розподілу із рішення рівняння: -

« ’

№

1 - Mad - E fGr. і Дті , (3)

ї-0 1-0

де fcr, j - середнс значення цільності розподілу на Інтервалі ІТі, ті + Дії І.

Одержана методика має достатню універсальність та може бути застосована при визначенні коефіцієнту умов роботи для використання у розрахунках різних елементів. Обмеження на кількість врахованих імовірносних параметрів обумовлено лише можливостями £011, яка використовується.

На підставі висловленої методики розроблено програму та виконано чисельні експерименти що до визначення коефіцієнту у?юа . роботи - для розрахунків па міцнійте газоаідзідігах

стволів витяжних башт, як одного а найбільш пошкоджуєш* елементів. Кріплення ствола прийнято у вигляді упорів, як сприймають горизонтальне навантаження, із бандажного кільця

З використанням повного факторного плану 4x2 виявлено з на чущі фактори та одержано формулу дія коефіцієнту: .

їс“0.736-0.008ДІІ+0.413АІ-1.4бУЬ+0.068Р+0. їв*, . (4

де Д и - різниця між нормативним значенням та математички» сподіванням зазору в упорі (мм), ДЪ - різниця між.норматив' ним значенням та математичним сподіванням товщини стаолз (мм), - коефіцієнт варіації товщини стволГ, Р -

імовірність відказу, - кількість стандартів між нормативним значенням опору сталі та математичним сподіванням опору. Формула (4) виконується для труб з товщиною стінки 3.. .6 ІАІ Із стаді а мехов текучості до 240 МПа та діаметром до 3 м.

Для конструкцій, що експлуатуються, одержано значення 4Гс на підставі визначення статистичних характеристик параметрів, які входять до (4), із натурних замірів (табл. 2).

таблиця г

Результати визначення Тс за даними обстежень

N Висота башти Ствол, мм Ди, мм &Ь, мм Уъ Гс

1 100 м 1640x3 4.8 0.05 0.017 Ю.900

2 150 М 2420X4 3.1 0.12 0.031 -0.867

На підставі аналізу факторів, що знижують величину ^с, розроблено конструктивні рішення що до забезпечення довговічності стволів: кріплення стволів до діафрагм тапоси-

• # * ' -

4 леїшя конструкцій стволу. Кріплення стволів запропоновані у вигляді окремих секцій, які дозволяють забезпечити точність "Тйелмчиш взвору, поштами АУ підвищвт» цім до 0.85, а

також знизити трудоємність виконання монтажних робіт. Посилення стволів виконується при визначному впливіАь и V*. В залежності від ступеня скривленості стінки воно складається із елементів у вигляді пласган 1 (або) гнутих швелерїв.

В п'ятій главі розроблено методику визначення строку служби несучих конструкцій башт в умовах корозійного та втомного зносів, приведено результати дослідження довговічності башт, а також заходи що до підвищення довговічності на стадії проектування та експлуатації.

З метою розробки методики попредньо було вивчено вплив зносу в ДГН на величину динамічних (6*) 1 повних ((?п) напружень в елементах башти.

Прогнозування роботи несучих конструкцій башт з урахуванням зносу ДГХ було "виконано на підставі (2) при припущенні лілійної залежності логарифмічного декремента ДГК від площи .канатів. Для одержаних значень параметрів зносу канатів бА підвищується з і.2 рази при строку слудби гасителів 40 років. ' •

Запропонована методика визначення залишкового строку елудби несучих металоконструкція башт.

Відмітною особливосте) методики в те, що на підставі існуючих доклей корозійних втрат для окремого елементу враховуються можливі критерії відказу решітчатих башт при корозійному зносі та обчислюється відповідні строки служби: за накопленням втомних пошкоджень (Тк.уст); за міцністю та стійкістю (Тк,пр); за появленням недопустимих переміщень (Тк.й). Зниження ефективності ДГК в процесі зносу враховується «иожзккям динамічних -напружень (переміщень) на відповідне авачвзня„кбе&іціенту Идгк/ який обчислиться.

. - 18 -

На підставі чисельних досліджень впливу зносу визначено кількість розрахунків НДС усій башти (рис. 1): одноразово для визначенні? Тк.усг я Тк.пр та дві чи для TK,d и Кдгк. Потім, відповідно методик!, у циклі перераховуються характе-„ ристики перерізів елементів та перевіряються вказані кри-; терії Еідказу. л

Запропоновано умову для визначення необхідності виконання ремонтних заходів що до підвищення довговічності а врахуванням специфіки байт:

w Тк.ост < Ттр , (5)

де Тк,ост - min< ІК.усг, Тк.пр, Тк,й >, Ттр - потрібний дій підприємства, яке експлуатує, строк служби для окремої башти.

Вид ремонтних заходів визначається в залежності від:

St v(Ttp) ] < Нобсл , ■ (6)

де S - зусилля; V(TTP) - швидкість вітру для потрібного

, • • - - ’ • ♦

строку служби; Йобсл - несуча здатність з урахуванням дійсного стану конструкцій за результатами обстежень.

Коли (6) виконується, то достатньо виконання ремонтних фарбувань п-разів:

п - ( Ттр - Tie,ост ) / < ЬТр ), (7)

, / * > -де Тр - строк служби захисного покриття, b - коефіцієнт,

який враховує вмінення строку служби покриття при ремонті.

При невиконанні (6) для забезпечення потрібного строк?

служби поясів та решітки експлуатуючихся башт розроблене

слідуючи заходи:

- посилення несучих конструкцій, конструктивне рішення

приймається на підставі врахування Індивідуальних кількісній

характеристик пошкоджень; при цьому, підбір перерізу еле-

- 19 - •

іентів виконується з використанням методики прогнозування іовгов ічності для елементів посилення та конструкції, що (ОСИЛЮЄТЬСЯ, а кінцевий вибір - шляхом техн1ко-екои1чного юрівняння варіантів;

- зниження рівню динамічних переміщень (напружень) гонструкціІ шляхом настройки ДГК на оптимальну частоту при зміненні частоти власних коливань башти внаслідок зносу;

- заміна канатів в ДГК маятникового типу при вирішаль-

юму впливі Кдгк. '•

В згоді з розробленими заходами проведено ремонтно-відбудовні роботи що до підвищення довговічності витяжних 5ашт Горянського виробничого об'єднання "Стірол”. Спостере-кення за станом посилених конструкцій на протязі 4 років показали ефективність запропонованих методів.

Виконані дослідженя пошкодкуемості реиітчатих башт та досвід виконання ремонтних робіт дозволили доповнити рекомендації що до проектування решітчатих башт та вибору конструктивних рівень з урахуванням особливостей експлуатації та процесів зносу:

- прогнозування довговічності несучих конструкцій та призначення перерізу елементів з урахуванням можливості експлуатації поверхней без захисту на протязі б...10 років;

- призначення плоди перерізу канатів в ДГК маятникового

типу шляхом множення розрахункової площи на коефіцієнт, який враховує наявність зносу, для промислової атмосфери Ккан -1.4; і

- - використання значень коефіцієнту умов роботи для роз. рахунків, тонкостінних газовідвідних стволів витяжних бант на міцність ?< - 0.86...0.35 в вагетаості від конструктивного

рішення упору.

Запропоновані рекомендаціІ дозволяйте забезпечити нормативний строк служби башт та знизити експлуатаційні витрати.

• ,

ОСНОВНІ висновки , .

. ' “

1. На підставі натурних досліджень за розробленою методикою виявлено, що основними факторами, які впливають на несучу здатність та довговічність реиітчатих башт, єі корозійний знос, пошкодження метлоконструкцій технологічного обладнання та динамічних гасителів коливань.

2. Чисельні експерименти на підставі розробленого програмного комплексу дозволили визначити кількісні характеристики впливу корозійного зносу на параметри напружно-де-формованого стану башт. Найбільші змінення відбуваються у частоті коливань - до 227. та переміщенні - до 40 X.

3. На підставі проведених експериментальних та чисель-

них досліджень НДС башт розроблено методику що до визначення зусиль в елементах експлуатуючихся башт/ яка дозволяє уточнити величину зусиль в елементах до 202. '

4. Запропонована методика визначення коефіцієнту умов

роботи забезпечує уточнення результатів розрахунків конструкцій на стаді! проектувння та експлуатації шляхом врахування дійсного стану та статистичних характеристик параметрів конструкцій. -

5. Розрахунки, виконані на підставі запропонованої методики, дозволили визначити значення коефіцієнту-умов роботи для газовідвідних стволів витяжних башт (Те= 0.85.. .0.95) та обгрунтувати конструктивні рішення для забезпечення потрібної надійності і продовження строку служби.

6. Розроблена методика визначення галажшзого строку, служби ретітчатих бакт при корозійному зксгі дозволяє ежо~ нувати прогнозування довговічності при різних критерій?, відказу. Запропоновані заходи та рекомендації що до підвищення довговічності башт на стадіях експлуатації та проектування.

Основний зміст дисертації опубліковано в слідуючих роботах:

1. Губанов В.В. Влияние коррозионных повреждений на

наярякенно-дефсрмировашгое состояние металлических решетчатых башен // Материалы для строительных конструкций : Тез.

докл. II 1-й Междунар. научн. конф. 8-10 июня 1994. - Днепропетровск, 1994. Часть II. с. 26-27. .

2. Губанов В.В. Коррозионный износ металлических решетчатых башен. Киев, 1994. - Дел. в ГНТБ Украины 14.12.94, N 2403-Ук94.- 10 с.

3. Мушднов В.Ф., Губанов В.В. Методика определения ко-

эффициента условий работы на примере расчета газоотводящих стволов на прочность. Киев, 1994. - Деп. в ГНТБ Украины

25.01.95, N 177-УК95. - 17 с.

4. Горохов Е.В., Губанов В.В. Износ в динамических гасителях колебаний // Матер, конф. "Современные строительные конструкции из металла и дерева". - Одесса, 1995. - с. 3-7.

- 22 -АНОТАЦІЯ

Губанов Вадим Вікторович. Забезпечення долговічності решітчатих башт.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.01 - "Будівельні конструкції, будівлі та споруди". Донбаська державна академія будівництва 1 архітектури. Макіїка, 1995.

Захищається дисертаційна робота, в який на підставі чисельних та експериментальних досліджень дається рішення актуальних проблем уточнення перевірочних розрахунків 1 прогнозування строку служби башт, розробки ' заходів що до підвищення довговічності башт.

Запропоновано методика визначення коефіцієнту умов роботи та одержано значення коефіцієнту і конструктивні рішення для металоконструкції* обладнання витяжних башт.

Ключові слова: решітчата башта, пошкодження, несуча

вдатність, коефіцієнт умов роботи, строк служби, посилення.

Gubanov Vadim Victorovich. Durability providing of tru-^ ssed towers.

Thesis for academic degree of candidate of science (technical) in speciality 05.23.01 - "Building structures, buildings and works". The Donbas State Academy of Constraction and Architecture. Makeyevka, 1995.

The dessirtation presents a solution of such urgent problems as making more precise of analysis and forecasting of tower lifetime, delivering of the methods for increase of durability.

Technique for determination of the reliability index is offered and structural concepts for metal structures of equipment of chimneys are obtained.