автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Особенности напряженно-деформированного состояния подкрановых балок с верхним поясом из прокатных тавров

На правах рукопиа

Новоселов Алексей Анатольевич

ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПОДКРАНОВЫХ БАЛОК С ВЕРХНИМ ПОЯСОМ ИЗ ПРОКАТНЫХ ТАВРОВ

Специальность 05.23.01 - «Строительные конструкции, здания и

сооружения»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск, 2005

Работа выполнена на кафедре «Строительные конструкции и здания на железнодорожном транспорте» Сибирского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты: -

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Вадим Соломонович Казарновский

доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН Лев Васильевич Енджиевский

кандидат технических наук, профессор Иосиф Иосифович Крылов

кафедра «Металлические и деревянные конструкции» Томского государственного архитектурно-строительного университета

Защита диссертации состоится 07 октября 2005 г., в 10.00 на заседании диссертационного совета Д 218.012.02 в Сибирском государственном университете путей сообщения по адресу: 630049, Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191, СГУПС, зал заседаний, ауд. 226.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан Cf S^уо/зос, 2005 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим выслать в секретариат ученого совета по указанному выше адресу, факс (383) 228-74-17, E-mail naa@stu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук ^ Неустроев А.Я.

ММ гъъоввя

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы: В настоящее время износ основных фондов многих предприятий отечественной промышленности достиг критического состояния. Это вызвано экономическим спадом в промышленности. На данный момент многие предприятия после длительного кризиса вступили в период устойчивого экономического роста. Кроме того, появляется перспектива строительства новых производственных зданий. В связи с этим вопросы поиска эффективных конструктивных форм подкрановых конструкций, обладающих повышенной долговечностью, становятся весьма актуальными. Одним из путей решения этой задачи, является применение подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра. Наиболее нагруженная зона поперечного сечения подкрановых балок, ответственная за появление и развитие усталостных трещин, изготавливается из тавра, полученного роспуском прокатных двутавров. Таким образом, сечение подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра является промежуточным конструктивным решением между сечением, скомпонованным из трех листов и прокатным двутавром. Компонуя верхний пояс из тавра, мы избавляемся от так называемого технологического фактора в самой напряженной зоне подкрановых балок, а именно, от концентрации напряжений, вызванных дефектами и формой сварного поясного шва, и остаточных сварочных напряжений.

При соответствующем обосновании, оптимизации сечения по усталостной долговечности, возможно получить эффективное решение сечения подкрановых балок для мостовых кранов различного режима работы и грузоподъемности.

Цель диссертационной работы: исследование действительной работы и разработка рекомендаций по проектированию подкрановых балок с верхним поясом из прокатных тавров с учетом оптимизации сечения и обеспечением выносливости верхней зоны стенки.

Результатом исследования является методика определения геометрических параметров сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра с гарантированной выносливостью на базе 3.. .4х 106 циклов загружения.

Для достижения поставленной цели:

- проанализированы результаты исследований напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых подкрановых балок и факторов, влияющих на нагруженность кон

- выполнен анализ результатов исследований усталостной долговечности сварных подкрановых балок и проведен анализ конструктивных форм подкрановых балок;

- исследованы особенности напряженно-деформированного состояния подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра;

- исследованы конструктивные особенности и напряженно-деформированное состояние ребер жесткости подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра;

- проведены сравнительные испытания на усталостную прочность крупномасштабных моделей;

- выполнена оптимизация сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра с учетом выносливости верхней зоны стенки;

- разработаны рекомендации по проектированию подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра.

Научную новизну работы составляют:

- методика определения предела выносливости подкрановых балок по критерию интенсивности напряжения;

- выявленные особенности напряженного состояния подкрановых балок в зоне перехода от стенки тавра к поясу;

- выявленное влияние геометрии зоны сопряжения стенки тавра и стенки-вставки и различных дефектов сварного стыкового шва на напряженно-деформированное состояние балки;

- разработанная конструктивная форма ребер жесткости для подкрановых балок с верхним поясом из тавра;

- оптимальные параметры сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра с учетом выносливости.

Практическую значимость работы представляют:

- методика определения предела выносливости верхней зоны подкрановых балок по критерию интенсивности напряжений (а)\

- разработанная методика расчета и рекомендации по проектированию подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра;

- предложенные конструктивные формы ребер жесткости для подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра;

- оценка влияния дефектов сварных швов в зоне сопряжения тавра со стенкой-вставкой на выносливость подкрановых балок.

На защиту выносятся:

- методика определения предела выносливости для подкрановых балок по критерию интенсивности напряжений (а)\

- результаты оптимизации сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра, методика их расчета и рекомендации по проектированию;

- результаты численного исследования напряженно-деформированного состояния балок с верхним поясом из прокатного тавра;

- результаты сравнительных испытаний на усталостную прочность моделей подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра и традиционных балок.

Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в практику проектирования производственных зданий проектной организацией ОАО «Новосибирский Промст-ройпроект» и в учебный процесс на кафедре «Строительные конструкции и здания на железнодорожном транспорте» СГУПС.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований и материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах:

- Научно-техническая конференция, посвященная 65-летию университета «Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири». - Новосибирск, 1997;

- Научно-практическая конференция «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе». - Новосибирск, 2001;

- Научно-техническая конференция «Архитектура и строительство». - Томск, 2002;

- Региональная научно-практическая конференция «Вузы Сибири и дальнего Востока Транссибу». - Новосибирск, 2002;

- Научно-технические конференции. - Новосибирск, НГАСУ, 1996, 2001,2003;

- VIII Украинская научно-техническая конференция «Металлические конструкции: Взгляд в прошлое и будущее». - Киев, 2004г.;

- V Всероссийский семинар «Проблемы оптимального проектирования сооружений». - Новосибирск, 2005 г.

Публикации: основное содержание работы изложено в 8 печатных работах, опубликованных в научных журналах, сборниках статей и материалах конференции.

Объем и структура работы: работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (103 источника). Общий объем диссертации 154 страницы, в том числе 56 иллюстраций и 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена основная проблема эксплуатации подкрановых конструкций производственных зданий - ограниченная выносливость. Дано обоснование актуальности диссертационной работы, приведены цели и задачи, изложены научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу исследований напряженного состояния и действительной работы сварных подкрановых балок, вопросам повышения надежности и долговечности балок, а также рассмотрены конструктивно-технологические мероприятия, направленные на повышение долговечности подкрановых балок.

Анализ работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям действительных условий эксплуатации подкрановых балок, определения локального напряженного состояния верхней зоны стенки от действия подвижной крановой нагрузки показывает, что существующие теоретические методы определения напряженного состояния верхней зоны стенки достаточно точно отражают действительную работу конструкции. Данные исследования проводились в ряде крупнейших научно-исследовательских организаций и вузах такими учеными, как A.A. Апалько, В.И. Бабкин, В.А. Балдин, Е.И. Беленя, Б.М. Броуде, В.Н. Валь, A.A. Васильев, В.М. Горпинчен-ко, О.И. Гуща, В.М. Дворецкий, А.И. Кикин, Б.Н. Кошутин, Ю.С. Ку-кин, Б.Б. Лампси, H.H. Малышкина, Е.А. Митюгов, Н.С. Москалев, К.К. Муханов, К.К. Нежданов, С.А. Нищета, С.Ф. Пичугин, В.А. Плотников, Э.А. Рывкин, А.Х. Хохарин, К.А. Шишов и др.

Анализ работ, посвященных выявлению причин образования трещин и совершенствованию методики расчета подкрановых балок на усталостную прочность, позволил сделать вывод, что усталостная

б

прочность верхних поясных швов и верхней зоны в традиционных подкрановых балках со сварным сечением из трех листов в большинстве случаев не обеспечена. Существующие методы определения выносливости базируются на различных частных критериях местного напряженного состояния. Большой вклад в решение вопросов усталостной прочности подкрановых балок внесли: В. И. Бабкин. В.Л. Бал-дин, Е.И. Беленя, В.М. Горпинченко, И. И. Крылов, Б. Б. Лампси, К. К. Нежданов, А.Б. Патрикеев, В.Ф. Сабуров, А.И. Скляднев, В.А. Туманов и др.

Конструктивно-технологические мероприятия, направленные на повышение усталостного ресурса подкрановых балок, можно условно разделить на две группы: 1 -я группа - изменение условий сопряжения кранового рельса и верхнего пояса балки, либо изменение конструктивной формы самого кранового рельса; 2-я группа - решения, снижающие локальные напряжения а^.у, стгу или уменьшающие негативное влияние сварных швов в верхней зоне балки.

Обзор конструктивно-технологических мероприятий, направленных на повышение долговечности подкрановых балок, позволил принять решение о целесообразности применения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра.

Во второй главе предложен обобщенный критерий определения долговечности подкрановых балок, проведен сравнительный анализ местного напряженного состояния балок с тавровым поясом из широкополочного и колонного тавра и с листовым поясом при совпадающей геометрии сечения балок. Определено безопасное соотношение толщин стенки-вставки и стенки тавра в подкрановых балках. Рассмотрено влияние дефектов сварного стыкового шва на напряженное состояние. Определена конструктивная форма ребер жесткости для балок с тавровым верхним поясом.

Долговечность зоны местного напряженного состояния, ответственной за усталостные разрушения, предлагается определять по критерию интенсивности напряжений (аХ как наиболее обобщенному показателю напряженно-деформированного состояния материала

Для построения кривой выносливости были использованы результаты исследований, проведенных В.М. Горпинченко и К.К. Неждановым. Кривая выносливости (см. рис. 1) построена для зоны сварного шва.

О)

Как известно, при линейном растяжении интенсивность напряжений (а,) равна нормальным напряжениям (стх), то есть интенсивность напряжений при сложном напряженном состоянии является эквивалентом нормальных напряжений при простом загружении растяжением. В связи с этим, для зоны чистого металла (зона радиусов закругления тавров) усталостная прочность определялась согласно требованиям СНиП И-23-81* при действии простого растяжения.

На основании анализа исследований долговечности металла и сварных соединений, выполненных различными авторами, а также требований нормативных документов, значение предельного напряжения ст„ при гарантированной выносливости на базе 4x106 циклов загружения, для цельного металла может быть принято 155МПа при ИиП<420МПа и 165МПа при 420МПа<КШ1<520МПа. Для зоны сварного шва допустимо принять ст,=115МПа. а„ МПа А 350

300

250 200

150

100

0 12 3 4

N, млн циклов

Рис. 1 График зависимости усталостной прочности подкрановых балок в координатах a, -N Для детального сравнения напряженно-деформированного состояния (НДС) подкрановых балок с тавровым поясом и сварных составных из трех листов, был проведен расчетный анализ методом конечных элементов с использованием программного комплекса COSMOS/M. Расчеты выполнялись в упругой стадии работы мате-

риала. При расчетах применялись объемные 20-ти узловые конечные элементы SOLID. Модели исследованных балок приведены на рис. 2.

300

1

г\Г

Тобр 2ШТ2 -

200

4

300

1

300

Тобр 15КТ2

)г 200 \

-2Е_4

Рис. 2 Варианты сечения подкрановых балок для сравнения напряженного состояния Сравнение НДС сечений проводилась по точкам, показанным на рис. 3. Результаты расчета - значения напряжений сгь а2, с3 и - отражены в табл. 1.

Рис. 3 Схема расположения расчетных точек а) балка с тавровым поясом, б) балка с поясом из листовой стали

Таблица 1

Тип верхнего пояса Напряжения Значение напряжений в расчетных точках согласно рис. 3, МПа

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Прокатный тавр 20ШТ2 cri -0,902 -2,622 6,716 -1,231 -2,265 0,07 3,445 -5,344 38,63

ст2 -13,73 -3,305 -2,914 -3,325 -8,753 -16,04 -24,41 -10,19 13,29

а3 -20,06 -8,796 -9,376 -27,74 -47,75 -68,86 -96,1 -44,89 -2,131

о; 16,91 5,862 14,03 25,53 42,61 62,45 88,95 37,36 35,65

Прокатный тавр 15КТ2 Gl -1,147 -2,826 6,425 -2,324 -3,435 -1,249 3,016 -5,957 40,66

а2 -14,53 -4,363 -2,933 -3,475 -10,79 -18,95 -28,49 -13,11 13,76

(Уз -23,36 -10,29 -8,232 -29,49 -52,49 -77,35 -110,6 -53,86 0,712

Oi 19,37 6,824 12,85 26,6 45,82 68,98 101,6 44,76 35,23

Лист 300x16 О) -6,66 -2,48 2,893 -4,089 -5,968 -5,493 -0,363 -1,297 21,76

а2 -11,28 -2,64 -2,8 -5,613 -13,93 -22,37 -33,32 -23,02 -4,735

стз -19,89 -16,18 -10,88 -33,22 -57,3 -85,94 -132,2 -102,3 -34,77

О; 11,63 13,63 11,99 28,4 47,85 73,48 118,8 92,06 48,99

На рис. 4 показан график изменения напряжений ст| для широкополочного (шт) и колонного (кт) тавра в уровне сварного стыкового шва (св) и у начала закругления тавра - на участке перехода стенки тавра в пояс (р). а„ МПа .

100 80 60 40 20 0

у у , ' /

У У 1 S у у У у

*

4*

н

3 4 - <?ijn{«)

' <J|.un<CB)

' ^i.irntp)

Рис. 4 Изменение интенсивности напряжений для колонного (кт) и широкополочного (шт) тавров в зоне сварного шва (св) и у начала закругления тавров(р)

На графике точка номер 9 соответствует поверхности стенки со стороны эксцентриситета, а точка номер 1 - поверхности стенки с обратной стороны.

Результаты расчетного анализа позволяют сделать следующие выводы:

- при близких значениях геометрии сечений местное напряженно состояние в верхней зоне стенки в балках с поясами из прокатных тавров значительно ниже (до 25%), чем у традиционной сварной балки;

- напряженное состояние в балках с поясами из широкополочного и колонного тавра имеют отличия - при одинаковых условиях нагружения напряжения в балке с широкополочным тавром ниже (около 12%) как в уровне сварного шва, так и у начала закругления тавров; при этом напряжения в уровне сварного шва в обоих случаях снижаются более чем 2,5 раза по сравнению с сечением у начала закругления.

Как показано различными авторами (A.A. Васильевым, А. И. Ки-киным Б.Н. Кошутиным, И.И. Крыловым, А Б. Патрикеевым и др.), долговечность подкрановых конструкций в значительной мере определяется несовершенствами технологического характера, дефектами

сварного шва и другими факторами. В работе рассмотрено влияние основных из них на НДС подкрановых балок с верхним поясом из прокатных тавров.

На рис. 5 приведен график изменения интенсивности напряжений (с^) по высоте тавра на участках при непрерывном рельсе и под стыком рельса. Как видно из графика, в верхней зоне балки напряжения сг, под стыком рельса почти в два раза больше, чем при непрерывном рельсе. Однако, в зоне сварного шва напряжения практически не отличаются, то есть влияние стыка рельса на долговечность зоны сварного шва практически не сказывается.

Рис. 5 Влияние стыка рельса на напряженное состояние подкрановых балок с верхним поясом из тавра Ряд авторов - A.A. Васильев, А.И. Кикин, , Б.Н. Кошутин, И.И. Крылов, А.Б. Патрикеев отмечают, что большое количество трещин в сварных подкрановых балках возникает от дефектов сварных швов (непровар, подрезы, поры), особенно в приопорной панели, так как в этой части подкрановых балок при изготовлении на заводе нарушается технология сварки из-за стесненных условий для сварочного автомата.

Для уточнения влияния дефектов стыкового шва в подкрановых балках с верхним поясом из тавра с помощью программного комплекса COSMOS/M был проведен расчет типовой подкрановой балки под мостовые краны 50/12,5 т. Верхний пояс был принят из колонного тавра. Нагрузка была подобрана таким образом, чтобы в зоне радиусов закругления тавра обеспечивалась выносливость основного металла, то есть интенсивность напряжений равнялась ст;«150 МПа. При

этом была рассчитана конструкция без дефекта и с тремя вариантами дефектов сварного соединения. Дефекты сварного шва были приняты в виде подреза в нижней зоне шва (снизу), в виде подреза в верхней зоне шва (сверху), а также с дефектом в виде непровара в центре сварного шва. Длина всех дефектов была принята равной 2 см, радиус дефектов 1,5 мм. Геометрические размеры сварного шва моделировались с учетом требований ГОСТ 8713-79. При этом все дефекты моделировались в сечении под нагрузкой. Схема расположения дефектов стыкового шва представлена на рис. 6. Результаты расчета приведены в табл. 2.

11

Непровар

Подрез (сверху)

Подрез (снизу)

Рис. 6 Схема расположения дефектов в сварном стыковом шве

Таблица 2

Дефект в сварном шве Без дефекта

Непровар Подрез (снизу) Подрез (сверху)

Максимальное значение ст„ МПа 99,6 93,4 76,4 71,3

Как видно из табл. 2 интенсивность напряжений ст, в балках с введенными дефектами возрастает по сравнению с бездефектным швом от 7 до 40%. Максимальное увеличение напряжений имеет сты-

ковой шов с дефектом в виде непровара. Минимальное увеличение (7%) зафиксировано в стыковом шве с верхним подрезом.

Следует отметить, что, несмотря на то, что местные напряжения в стенке тавра в уровне нижней плоскости верхней полки близки к предельно допустимым, максимальные напряжения по стыку не превышали 100 МПа. Последнее свидетельствует о повышенной долговечности зоны сварного стыка даже при наличии непроваров.

Кроме дефектов сварного шва был рассмотрен дефект в виде линейного смещения кромок стыка А (рис. 7).

Для выяснения влияния смещения кромок был проведен расчет подкрановой балка со смещение стенки-вставки И на 1, 2, 3 мм и без смещения. Напряжения сравнивались по сечению стенки-вставки под сварным швом. Результаты расчета приведены на рис. 7.

Рис. 7 График изменения интенсивности напряжений а, при различной величине линейного смещения стенки-вставки Большое влияние на напряженное состояние стенки подкрановых балок, а, следовательно, и на их выносливость оказывает сама толщина стенки. При использовании в качестве верхнего пояса прокатных тавров толщина стенки определяется размером сечения тавра.

Проведенный расчетно-теоретический анализ показывает, что отношение толщины стенки тавра ^ к стенке-вставке Гв подкрановой балки с поясами из прокатных тавров не должно превышать значения 1,6 для широкополочного и 1,15 - для колонного тавра. На рис. 8 приведены результаты расчетного анализа.

Рис. 8 График зависимости отношения суммарных напряжений Есгу в зоне радиуса закругления и зоне сварного стыкового шва от соотношения толщин стенок

В подкрановых балках с тавровым поясом возникает проблема, связанная с конструкцией ребер жесткости. Выполнить крепление ребра жесткости согласно требованиям норм не представляется возможным. Это связано с тем, что сварной шов находится несколько ниже и, кроме того, толщина стенки тавра и стенки вставки может быть разная.

Для решения данной проблемы предлагаются два варианта крепления ребер жесткости. В первом варианте (рис. 9 б), ребро жесткости выполняется из листа с размерами поперечного сечения не менее 90x6 мм и крепится к верхнему поясу через прокладку толщиной 10 мм. С помощью прокладки обеспечивается жесткое крепление ребра жесткости к верхнему поясу, при этом отсутствует сварной шов поперек верхнего пояса. Прокладка крепится к верхнему поясу продольным сварным швом. Во втором варианте (рис. 9 в), ребро жесткости выполняется из неравнополочного уголка (минимальные размеры 1-90x56x6) и крепится к верхнему поясу продольным сварным швом через меньшую полку уголка.

а) б) в)

Рис. 9 Конструкция ребер жесткости и схема загружения балки

Как видно из рис. 9 б, в, вырез в ребре жесткости имеет значительные размеры. Максимальная высота выреза рекомендуется: для широкополочного тавра (35ШТ1-35ШТ4) - 410 мм; для колонного тавра (20КТ1-20КТ4) - 260 мм. Значительный вырез усложняет работу стенки на местную устойчивость. В связи с этим возникает опасность потери устойчивости стенки. Для проверки этого предположения был проведен расчетный анализ. С помощью программного комплекса COSMOS/M выполнялся расчет типовой подкрановой балки

по серии 1.426.2-3 под мостовой кран <3=50/12,5 т. Поперечные сечения сравниваемых балок приведены на рис. 9 а, б, в. Балка загружалась поочередно одной силой (Р1, Р2, РЗ, Р4, Р5, Р6, Р7) величиной 500 кН (см. рис. 9 г), приложенной с эксцентриситетом 15 мм. В результате расчета были получены коэффициенты запаса устойчивости, приведенные в табл. 3. Для второго типа балок указано два значения коэффициента запаса устойчивости - при толщине ребра жесткости 6 мм и 10 мм. При загружении балки типа 2 с толщиной ребра жесткости 6мм устойчивость в первую очередь теряло само ребро жесткости и расчет прекращался. В остальных случаях происходила потеря устойчивости стенки балки.

Таблица 3

Коэффициенты запаса местной устойчивости стенки балки

в зависимости от типа ребра жесткости

Загружение Тип сечения балки

Тип 1 Тип 2 Тип 3

1геЬ=6мм 1геЬ=10мм

Р1 2,6 . 2,6 2,6 2,5

Р2 3,13 2,0 3,12 3,0

РЗ 2,77 1,29 2,75 2,79

Р4 2,64 2,15 2,64 2,67

Р5 2,44 2,43 2,43 2,47

Р6 2,28 2,28 2,28 2,32

Р7 2,2 1,26 2,22 2,26

Обращает на себя внимание некоторое снижение интенсивности напряжений в верхней зоне стенки при предлагаемых конструкциях ребер жесткости по сравнению с обычным решением (см. рис. 10).

Рис. 10 Напряженное состояние в стенке подкрановой балки в уровне радиусов закругления тавра

В третьей главе изложены результаты сравнительных экспериментальных исследований работы моделей подкрановых балок с тавровым поясом и традиционных балок при статической и многоцикловой нагрузке.

Целью проведения эксперимента, как указано выше, было выявление особенностей напряженно-деформированного состояния балок с тавровым поясом и сравнение его с эталонной балкой (сварная балка из трех листов), а также сравнительная оценка долговечности балок с тавровым поясом.

Испытания моделей балок проводились в два этапа. На первом этапе испытывались статической нагрузкой образцы типа 1 и типа 2 (см. рис. 11). На втором этапе опытные балки загружались циклической нагрузкой с целью сравнительной оценки их усталостной прочности.

В процессе статических и динамических испытаний замерялись общие и местные деформации. Прогибы фиксировались индикатором часового типа, относительные деформации измерялись тензорезисто-рами на базе 10 мм и фиксировались тензостанцией системы СибНИА

с записью показаний на персональной ЭВМ. Относительные деформации измерялись в сечениях 1 и 2 (рис. 11) и в стенке в зоне приложения нагрузки. В зоне местного напряженного состояния были установлены тензорозетки, позволяющие определить все компоненты напряженно-деформированного состояния.

ск

Тип 1

?

* 2|

Тип 2

: ; 71 7 ......Г"..... ГС = .80 ] Ё 11 1 Н 1 11 1 1 1111 Н 1 11 1 1 1 111 11 11 IIII 1 1 1 111

1П ||||м||Ш|мтмп<мм|м|м|||| 71 7 1 60

; 1 1141 1 1 1 1 ......... А ; I 1111111)1111111111

1| I 2| 450 1 500 1 450

50 1 I 1400 50

1500

1 - 1 100

— Ьй —

Г- ь

* -4

Г ■ —1

л 1 100 а I

2-2

Рис. 11 Схема расстановки приборов

Статические испытания образцов осуществлялись с помощью гидравлического пресса ДРМБ-300. Сосредоточенная нагрузка прикладывалась через стальной прямоугольник 15x50 мм ступенями по

5 кН с последующей разгрузкой. Максимальная нагрузка достигала 40 кН и прикладывалась по оси стенки и с эксцентриситетом равным 15 мм. Максимальная нагрузка моделировала местное напряженное состояние в реальной подкрановой балке. Размещение приборов и место приложения нагрузки представлены на рис. 11, 12.

Рис. 12 Испытание моделей подкрановых балок при статических испытаниях

а1

1

70кН

■V-

3 С

Рис. 13 Схема загружения моделей подкрановых балок

Испытание балок на выносливость проводилось на гидравлическом пульсаторе ГРМ-1. Нагрузка прикладывалась в середине пролета. При этом она изменялась от 20 кН до максимального значения. Число циклов нагружения составляло 600 циклов в минуту. Появление трещин фиксировалось микроскопом МПБ-2. Всего было испытано 5 балок типа 1 и одна балка ытипа 2. Нагрузка прикладывалась через квадрат сечением 10x10 мм моделирующий крановый рельс. Схема загружения при циклических испытаниях приведена рис. 13.

Таблица 4

Результаты сравнительных испытаний

Тип балка и нагружение Напряжения в зоне сварного шва, МПа Количество циклов до появление трещин в сварном шве, млн

^1,2тах Т2тах ст, По В.М. Горпинченко По К.К. Нежданову По предлагаемой теории При испытаниях

Сварная балка из трех листов. Нагрузка приложена вне-центрено 65кН 190 308,4 380 0,07 0,01 0,07 0,385

Сварная балка с верхним поясом из тавра. Нагрузка приложена центрально 70кН 44,3 50,5 89 3,17 11,14 10,20 2,5

Сварная балка с верхним поясом из тавра. Нагрузка приложена центрально 80кН 50,5 57,6 101,01 2,25 6,75 6,50 2,5

Сварные балки с верхним поясом из тавра. Нагрузка приложена вне-центрено 70кН 71,9 136,9 164,9 0,89 0,24 1,20 1,42

71,9 136,9 164,9 0,89 0,24 1,20 1,38

71,9 136,9 164,9 0,89 0,24 1,20 1,45

Проведенные статические испытания позволили сделать вывод, что при близких геометрических параметрах сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра (тип1) и сварной из трех листов (тип 2) общее напряженной состояние балок практически не отличается (например, разница в напряжениях ах для нижнего пояса составила 2%). Местное напряженное состояние балок с тавровым поясом несколько ниже ~15%, чем у сварных из трех листов. Прогибы балок типа 1 и типа 2 одинаковые, различие в пределах точности измерений, и соответствует расчетным значениям.

■ - по сечению 1-1 балки с тавровым поясом; □ - по сечению 2-2 балки с тавровым поясом; ^ - по сечению 1-1 балки с тавровым поясом (балки не доведены до разрушения);

О - по сечению 2-2 балки с тавровым поясом (балки не доведены

до разрушения); о - по сечению 1-1 эталонной балки

Рис. 14 Выносливость моделей подкрановых балок полученная при

испытаниях

Выносливость подкрановых балок с верхним поясом из тавра (тип 1) значительно выше, чем у балок с верхним поясом из листа (тип 2). Усталостные трещины в балках возникали в сварном шве со стороны эксцентриситета в основном от дефектов сварного шва. Результаты проведенных сравнительных испытаний на выносливость моделей балок приведены в табл. 4 и на рис. 14.

Четвертая глава посвящена задаче оптимизации сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра.

В работе были рассмотрены разрезные подкрановые балки. При этом оптимизации подвергалось только поперечное сечение подкрановой балки без учета тормозных конструкций и опорных ребер, но с учетом наименьших затрат на изготовление ребер жесткости.

Для решения поставленной задачи применялся метод перебора (сканирования по сетке). Алгоритм выполняемых действий при оптимизации приведен на рис. 15.

Для обеспечения гарантированной усталостной прочности верхней зоны подкрановых балок с тавровым верхним поясом вводилось дополнительное ограничение напряжений в верхнем поясе. Предельное значение общих напряжений в верхнем поясе от действия одного крана не должно превышать значения приведенного ниже

О + + ^16<72 - 24аь0уМ -12а* 1ос -\2аг/у

а* =-4--(2)

Зная значения напряжений сг° от действия одного крана, а также соотношение моментов от действия одного и двух кранов, определялось максимальное требуемое по выносливости балки значение напряжений <х° от действия двух кранов.

По результатам проведенной оптимизации, получены следующие данные, приведенные ниже.

Сечение подкрановой балки с верхним поясом из тавра является оптимальным при применении тавров наименьшей массы (первым или вторым по массе из допустимых по конструктивным требованиям).

Общая масса балки мало зависит от типа применяемого тавра (широкополочный или колонный).

Назначе НИв Хздоп

*

Назначе НИеХ^пш

Оптимальный подбор сечения при заданных параметрах, изменяя Х4, X;

Накопление информации о значениях целевой функции и ее параметрах

Выбор оптимальных параметров для заданных исходных данных

^ КОНЕЦ ^

Х4 I й

* * I

Рис. 15 Алгоритм оптимизации сечения с верхним поясом из тавра

Принимая за основу формулы определения оптимальных параметров несимметричного сечения подкрановых балок из трех листов и используя результаты проведенной оптимизации, получены выражения для определения оптимальных размеров сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра: Оптимальная площадь сечения:

(3)

Где ^хп,тр - требуемый момент сопротивления для крайних волокон нижнего пояса сечения.

Оптимальная площадь сечения тавра

^ _ х Аор'

Ат ~ (17^7 <4)

Оптимальная площадь стенки-вставки

А _ кг*Р*ЛоР>

(1 + /?)2 V

Оптимальная площадь нижнего пояса А -Р2*^

я~(1 + /?)2 (6) где р - коэффициент асимметрии сечения подкрановой балки (табл.

5);

и ^ - коэффициенты, равные для колонного тавра соответственно 1,23 и 1,8; для широкополочного тавра - 1,33 и 1,7;

Общая высота сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра может быть ориентировочно определена по формуле:

Кт = 5,1 X 3 / X Ж тп

V (/3 +1) р '

где ^ут - толщина стенки-вставки.

Рекомендуемые первоначальные значения коэффициента асимметрии сечения Р приведены в табл. 5.

Пятая глава посвящена практическому примеру определения сечения подкрановой балки с верхним поясом из прокатного тавра с учетом обеспечения его выносливости.

Таблица 5

Значения коэффициента асимметрии сечения ¡3_

Коэффициенты Коэффициент асимметрии при грузоподъемности кранов, т

До 10 12,5...20 30 50 80

При отсутствии тормозной конструкции 0,80,75 0,75-0,70 0,650,62 0,6

При применении тормозной конструкции и действии двух кранов 0,95 0,92 0,87 0,82 0,82 (0,6 при Ь=6м)

При применении тормозной конструкции и действии одного крана 0,7 0,65 0,62 0,6 0,6

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ:

1. Предложено в качестве критерия определения выносливости подкрановых балок использовать величину интенсивности напряжений как наиболее обобщенного показателя напряженно-деформированного состояния.

2. Проведенный сравнительный анализ местного напряженного состояния балок с тавровым поясом и с листовым поясом при совпадающей геометрии показал, что величина местных напряжений в первом случае снижается до 25%. При этом напряжения в уровне сварного стыкового шва снижаются более чем в 2,5 раза.

3. Отношение толщины стенки тавра к толщине стенки-вставки в подкрановой балке с поясами из тавров по результатам расчетного анализа, не должно превышать значения 1,6 для широкополочного и 1,15 для колонного тавров. Однако, с точки зрения трудоемкости производства работ наибольшую разницу толщин не рекомендуется принимать более 2 мм. При большем соотношении появляется необходимость выполнения скоса более толстого элемента.

4. В качестве верхнего пояса подкрановых балок предпочтительнее применять широкополочные тавры.

5. Для ребер жесткости подкрановых балок с верхним поясом из тавра предлагается два варианта: ребро жесткости из листа с размерами поперечного сечения не менее -90x8 мм и из неравнополочного уголка (минимальные размеры 190x56x6), который крепится к верхнему поясу продольным сварным швом через меньшую полку уголка.

6. Проведенные сравнительные экспериментальные исследования выносливости крупномасштабных моделей подкрановых балок показали, что выносливость балок с верхним поясом из тавра значительно выше, чем у балок с верхним поясом из листа. Усталостные

трещины в балках возникали в сварном шве со стороны эксцентриситета, в основном от дефектов сварного шва.

7. Выполненная оптимизация сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра, позволила рекомендовать оптимальные параметры сечения балок при проектировании с гарантированной выносливостью.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Новоселов A.A. Оптимизация сечения подкрановой балки с верхним поясом из тавра // Проблемы оптимального проектирования сооружений: Доклады V-ro Всероссийского семинара посвященного 75-летию НГАСУ (Сибстрин). - Новосибирск, 2005. - С. 274-275.

2. Новоселов A.A., Казарновский B.C. Исследование долговечности подкрановых балок с тавровым верхним поясом // Металлические конструкции: Взгляд в прошлое и будущее. VIII Украинская научно-техническая конференция. - Киев: Сталь, 2004. - С. 260-266.

3. Новоселов A.A. Оптимизация геометрических параметров подкрановых балок с тавровым поясом // Вузы Сибири и Дальнего востока Транссибу: Тезисы докладов региональной научно-практической конференции. - Новосибирск: СГУПС, 2002. - С. 269270.

4. Новоселов A.A. Особенности напряженно-деформированного состояния бистальных подкрановых балок // Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири: Тезисы докладов научно-технической конференции, посвященной 65-летию университета. - Новосибирск: СГУПС, 1997. - С. 151.

5. Новоселов A.A. Результаты испытаний моделей бистальных балок на выносливость // Тезисы научно-практической конференции «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе». - Новосибирск: СГУПС, 2001. - С. 420-421.

6. Новоселов A.A., Казарновский B.C. Исследование местного напряженного состояния балок с тавровым поясом. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2000. №9. - С. 139-143.

7. Новоселов A.A. Анализ работы ребер жесткости для подкрановых балок с верхним поясом из тавра // Реконструкция и совершенствование несущих элементов зданий и сооружений: Сб. науч. трудов. - Новосибирск: СГУПС, 2005. - С. 56-61.

8. Новоселов A.A. Определение оптимальных параметров сечения подкрановой балки с верхним поясом из прокатных тавров. Реконструкция и совершенствование несущих элементов зданий и сооружений: Сб. науч. трудов. - Новосибирск: СГУПС, 2005. - С. 129135.

РНБ Русский фонд

2007-4 5086

Подписано в печать 18.08.2005 1,5 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1442 Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа (НИИЖТа) 630049, Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191

»«и/ 'Пьян j

ismrm и

Введение.

1 Состояние вопроса в области исследования подкрановых балок.

1.1 Напряженно-деформированное состояние подкрановых балок.

1.2 Исследование выносливости подкрановых балок.

1.3 Эффективные конструктивные формы сечения подкрановых балок

1.4 Выводы по главе.

2 Напряженно-деформированное состояние подкрановых балок с верхним поясом из прокатных тавров.

2.1 Выбор критерия усталостного разрушения подкрановых балок.

2.2 Сравнительный анализ напряженно-деформированного состояния подкрановых балок с тавровым верхним поясом.

2.3 Влияние технологических факторов на напряженно

• деформированное состояние верхней зоны балок с тавровым верхним поясом.

2.3.1 Влияние стыка рельса.

2.3.2 Влияние дефектов сварного шва на напряженно-деформированное состояние верхней зоны балок.

2.4 Влияние толщины стенки-вставки на ее напряженно-деформированное состояние.

2.5 Анализ работы ребер жесткости балок с тавровым верхним поясом

2.6 Выводы по главе.

3 Экспериментальные исследования усталостной прочности балок с тавровым верхним поясом.

3.1 Конструкция опытных образцов.

3.2 Программа проведения эксперимента.

3.3 Анализ результатов испытаний.

3.3.1 Статические испытания.

3.3.2 Усталостные испытания.

3.4 Выводы по главе.

4 Оптимизация параметров сечения подкрановых балок с тавровым верхним поясом.

4.1 Постановка задачи оптимального проектирования подкрановых балок

4.2 Выбор критерия качества и описание системы ограничений.

4.3 Ограничения в выборе варьируемых параметров по конструктивным требованиям.

4.4 Влияние варьируемых параметров на выносливость подкрановых балок

4.5 Поиск оптимальных геометрических параметров сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра.

4.6 Выводы по главе.

5 Практический пример конструирования сечения подкрановой балки с верхним поясом из тавра.

Многочисленные обследования, проведенные различными организациями несущих конструкций производственных зданий показали, что подкрановые конструкции являются наиболее уязвимыми элементами каркаса. В зависимости от условий эксплуатации, режима работы крана, качества монтажа каркаса и других факторов ресурс подкрановых балок до появления трещин может составлять от одного года до 25.30 лет [40, 39]. При этом наименьшим ресурсом обладают сварные подкрановые балки двутаврового сечения, наибольшим - прокатные, как с усиленным верхним поясом, так и без усиления.

В то же время возможность применения прокатных профилей для подкрановых балок весьма ограничена - это в основном подкрановые конструкции под мостовые краны грузоподъемностью не более 20т и пролетом до Ькр=18м. Основная масса эксплуатируемых и проектируемых подкрановых балок - сварные двутавры.

Как показывают опыт обследований зданий и сооружений, независимо от конструктивной формы, марки стали, вида соединений элементов подкрановых конструкций в них часто фиксируются усталостные трещины.

Трещины и повреждения возникают наиболее часто в верхней части подкрановых балок, реже дефекты замечаются в местах крепления подкрановых балок и тормозных конструкций к колоннам. Еще реже наблюдаются трещины в нижней части подкрановых балок и относятся в основном к неразрезным системам. Распределение дефектов в сварных и клепанных подкрановых конструкциях приведено на рис. 1 [33, 86]. трещина; • - дыра; н - головка заклепки срезана; о/ - заклепка расшатана; 1 - в тормозной площадке в пролете; 2 - то же у опоры; 3 - в верхнем поясе балки у опоры; 4 - в нижнем поясе у опоры; 5 - в верхнем поясе балки в пролете; 6- в нижнем поясе балки в пролете

Рис. 1 - Трещины и повреждения в подкрановых балках Актуальность работы: В настоящее время износ основных фондов многих предприятий отечественной промышленности достиг критического состояния. Это было вызвано экономическим спадом в промышленности. На данный момент многие предприятия после длительного кризиса вступили в период устойчивого экономического роста. Кроме того, появляется перспектива строительства новых производственных зданий. В связи с этим вопросы поиска эффективных конструктивных форм подкрановых конструкций, обладающих повышенной долговечностью, становятся весьма актуальны. Одним из путей решения этой задачи, является применение подкрановых балок с прокатным тавровым верхним поясом. Наиболее нагруженная зона поперечного сечения подкрановых балок, ответственная за появление и развитие усталостных трещин, изготавливается из тавра, полученного роспуском прокатных двутавров. Таким образом, сечение подкрановых балок с тавровым верхним поясом является промежуточным конструктивным решением между сечением, скомпонованным из трех листов и прокатным двутавром. Компонуя верхний пояс из тавра, мы избавляемся от так называемого технологического фактора в самой напряженной зоне подкрановых балок, а именно от концентрации напряжений, вызванных дефектами и формой сварного поясного шва, и остаточных сварочных напряжений.

При соответствующем обосновании, оптимизации сечения по усталостной долговечности, возможно получить эффективное решение сечения подкрановых балок для мостовых кранов различного режима работы и грузоподъемности.

Целью диссертационной работы является - исследование действительной работы и разработка рекомендаций по проектированию подкрановых балок с верхним поясом из прокатных тавров, с учетом оптимизации сечения и обеспечением выносливости верхней зоны стенки.

Результатом исследования должна быть методика определения геометрических параметров сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра с гарантированной выносливостью на базе 3-5-4x106 циклов загружения.

Для достижения поставленной цели:

- проанализированы результаты исследований напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых подкрановых балок и факторов, влияющих на нагруженность конструкций;

- выполнен анализ результатов исследований усталостной долговечности сварных подкрановых балок и проведен анализ конструктивных форм балок;

- исследованы особенности напряженно-деформированного состояния подкрановых балок с верхним поясом из тавра;

- исследованы конструктивные особенности и напряженно-деформированное состояние ребер жесткости подкрановых балок с тавровым верхним поясом;

- проведены сравнительные испытания на усталостную прочность крупномасштабных моделей;

- выполнена оптимизация сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра с учетом выносливости верхней зоны стенки;

- разработаны рекомендации по проектированию подкрановых балок с тавровым верхним поясом.

Научную новизну работы составляют:

- методика определения предела выносливости подкрановых балок по критерию интенсивности напряжения;

- выявленные особенности напряженного состояния подкрановых балок в зоне перехода от стенки тавра к поясу;

- выявленное влияние геометрии зоны сопряжения стенки тавра и стенки-вставки на напряженно-деформированное состояние балки и различных дефектов сварного стыкового шва;

- разработанная конструктивная форма ребер жесткости для подкрановых балок с верхним поясом из тавра;

- оптимальные параметры сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра с учетом выносливости.

Практическую значимость работы представляют:

- методика определения предела выносливости верхней зоны подкрановых балок по критерию интенсивности напряжений (aj;

- разработанная методика расчета и рекомендации по проектированию подкрановых балок с тавровым верхним поясом;

- предложенные конструктивные формы ребер жесткости для подкрановых балок с верхним поясом из тавра;

- оценка влияния дефектов сварных швов в зоне сопряжения тавра со стенкой вставкой на выносливость подкрановых балок.

На защиту выносятся:

- методика определения предела выносливости для подкрановых балок по критерию интенсивности напряжений (сг)\

- результаты оптимизации сечения подкрановых балок с верхним поясом из тавра, методика их расчета и рекомендации по проектированию;

- результаты численного исследования напряженно-деформированного состояния балок с тавровым верхним поясом;

- результаты сравнительных испытаний на усталостную прочность моделей подкрановых балок с верхним поясом из тавра и традиционных балок.

Апробация результатов работы: Основные результаты исследований и материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах:

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований и материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах:

- Научно-техническая конференция, посвященная 65-летию университета. Проблемы железнодорожного транспорта и транспортного строительства Сибири. - Новосибирск, 1997;

- Научно-практическая конференция. Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. - Новосибирск, 2001;

- Научно-техническая конференция «Архитектура и строительство» -Томск, 2002;

- Региональная научно-практическая конференция. Вузы Сибири и дальнего Востока Транссибу. - Новосибирск, 2002;

- Научно-техническая конференция. — Новосибирск, НГАСУ, 1996, 2001,2003;

- VIII Украинская научно-техническая конференция «Металлические конструкции: Взгляд в прошлое и будущее» - Киев, 2004г.;

- V Всероссийский семинар «Проблемы оптимального проектирования сооружений». - Новосибирск, 2005 г.

Публикации: основное содержание работы изложено в 8 печатных работах, опубликованных в научных журналах, сборниках статей и материалах конференции.

Объем и структура работы: работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы (103 источника). Общий объем диссертации 154 страницы, в том числе 56 иллюстраций и 23 таблицы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложено в качестве критерия определения выносливости подкрановых балок использовать величину интенсивности напряжений <Ti, как наиболее обобщенного показателя напряженно-деформированного состояния.

2. Проведенный сравнительный анализ местного напряженного состояния балок с тавровым поясом и с листовым поясом при совпадающей геометрии показал, что величина местных напряжений в первом случае снижается до 25%. При этом напряжения в уровне сварного стыкового шва снижаются более чем в 2,5 раза.

3. Отношение толщины стенки тавра к толщине стенки-вставки в подкрановой балке с поясами из тавров по результатам расчетного анализа, не должно превышать значения 1,6 для широкополочного и 1,15 для колонного тавров. Однако, с точки зрения трудоемкости производства работ наибольшую разницу толщин не рекомендуется принимать более 2 мм. При большем соотношении появляется необходимость выполнения скоса более толстого элемента.

4. В качестве верхнего пояса подкрановых балок предпочтительнее применять широкополочные тавры.

5. Для ребер жесткости подкрановых балок с верхним поясом из тавра предлагается два варианта: ребро жесткости из листа с размерами поперечного сечения не менее -90x8 мм и из неравнополочного уголка (минимальные размеры L90x56x6), который крепится к верхнему поясу продольным сварным швом через меньшую полку уголка.

6. Проведенные сравнительные экспериментальные исследования выносливости крупномасштабных моделей подкрановых балок показали, что выносливость балок с верхним поясом из тавра значительно выше, чем у балок с верхним поясом из листа. Усталостные трещины в балках возникали в сварном шве со стороны эксцентриситета, в основном от дефектов сварного шва.

7. Выполненная оптимизация сечения подкрановых балок с верхним поясом из прокатного тавра, позволила рекомендовать оптимальные параметры сечения балок при проектировании с гарантированной выносливостью.

1. Апалько А.А. Напряженное состояние стенок сварных подкрановых балок при действии местных статических нагрузок: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.: МИСИ, 1960.-20с.

2. Бабкин В.И. Оценка циклической трещиностойкости сварных подкрановых балок тяжелого режима работы: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова, 1986.- 13с.

3. Базелевский Н.Г. Исследование работы сварных соединений: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Л.: 1945-194с.

4. Балдин В.А., Горпинченко В.М., Лазарян А.С. Расчет на выносливость верхней зоны стенки подкрановой балки // Строительная механика и расчет сооружений. 1976. - №4. - С. 34-38.

5. Балдин В.А., Кочергов Е.Е. Балки из двух марок стали // Промышленное строительство. 1964. - № 11. - С. 20-22. •

6. Балдин В.А., Москалев Н.С., Федосеев В.П. Расчет подкрановых балок. Повышение надежности и долговечности стальных подкрановых балок // Краткие тезисы к научно-техническому семинару. М.: Главмосстрой, 1973.-С. 14-32.

7. Беленя Е.И., Нежданов К.К. К вопросу выносливости сжатой зоны стенки стальных подкрановых балок //Промышленное строительство. 1976. - №4.-С. 40-43.

8. Бельский Г.Е. Методика определения размеров сечения стальных балок минимальной массы // Новые формы и прочность металлических конструкций. Сборник научных трудов под редакцией В.И. Трофимова. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1989.-С. 116-129.

9. Беляев Б.И. Оптимизация сечений стальных балок, работающих в упругопластической стадии. // Новые формы и прочность металлических конструкций. Сборник научных трудов под редакцией В.И. Трофимова. М.: ВНИИНТПИ Госстроя СССР, 1989. - С. 130-142.

10. Броуде Б.М. Распределенное сосредоточенное давление в металлических балках. М.: Стройиздат, 1950. - 84с.

11. Вахуркин В.М. Балки из двух марок стали (бистальные балки) // Материалы по металлическим конструкциям: Труды ЦНИИ Проектстальконструкция. Вып. 9. -М.: 1965. С. 79-85.

12. Вахуркин В.М., Томлинг Ю.Р. Бистальные конструкции // Материалы по металлическим конструкциям. М.: Издательство литературы по строительству. Вып. 13. - М.: 1968 - С. 226-235.

13. Винокуров В.А., Куркин С.А., Николаев Г.А. Сварные конструкции. Механика разрушения и критерии работоспособности. М.: Машиностроение, 1996. - 576с.

14. Гордеев В.Н., Калинина В.Г. Опыт решения задач с использованием подсистемы оптимального проектирования САПР // Труды ЦНИИпроектстальконструкция им. Мельникова Н.П. М.:, 1983.

15. Горпинченко В.М. Разработка метода расчета на выносливость и создание надежных и эффективных конструкций балок для подвижной нагрузки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора наук. М.: ЦНИИСК, 1983. - 41с.

16. Горпинченко В.М., Ла^арян А.С. Экспериментальное исследование усталостной прочности сварной подкрановой балки // Промышленное строительство. 1975. - №12. С. 40-41.

17. ГОСТ 14771-76*. Сварка, пайка и термическая резка металлов. Часть 3. М.: Издательство стандартов, 1991.

18. ГОСТ 23118-99 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия. М.: МНТКС, 1998. - 38с.

19. ГОСТ 25711-83. Краны мостовые электрического назначения грузоподъемностью от 3 до 50т. М.: Издательство стандартов, 1983. - 15с.

20. ГОСТ 8713-79. Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. — М.: Издательство стандартов, 1993.

21. Гохберг М.М. Труды ЛПИ № 199. Л.: Машгиз, 1958. С. 48-52.

22. Гохберг М.М., Пилипчук С.Ф. О расчете крановых металлический конструкций на выносливость // Строительные и дорожные машины. 1973. - №5 - С. 14-16.

23. Давиденко О.И. Трещиностойкость и несущая способность стержневых металлических конструкций при циклических нагрузках: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Киев, 2004. - 35с.

24. Зайцев П.И. Экспериментально-теоретич^кие исследования работы изгибаемых элементов из различных марок сталей: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Харьков, 1966. -147с.

25. Ильин А.В., Карзове Г.П., Леонов В.П., Марголин Б.З., Цюрих Н.Г. Методы расчета циклической прочности сварных соединений. Л.: ЛДНТП, 1983. - 31с.

26. Казимиров А.А. Особенности проектирования сварных биметаллических балок // Проектирование сварных конструкций. Киев, 1965.-С. 327-336.

27. Каплун Я.А. Стальные конструкции из широкополочных двутавров и тавров. М.: Стройиздат, 1981 - С. 43-47.

28. Кикин А.И., Васильев А.А., Валь В.Н. Резервы несущей способности металлических конструкций мартеновских цехов // Промышленное строительство. 1967. - №9. - С. 40-42.

29. Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н., Уваров Б.Ю., Вольберг Ю.Л. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. М: Стройиздат, 1984. - 303с.

30. Кикин А.И., Сабуров В.Ф. Исследование подкранового пути на низкомодульных прокладках // Промышленное строительство. 1975. - №8. -С. 40-42.

31. Киневский А.И. Эффективность подкрановых путей с тангенциальными подрельсовыми подкладками // Промышленное строительство. 1983. - №10. - С. 44-46.

32. Колотов О.В. Влияние неоднородности контактных поверхностей рельса и верхнего пояса подкрановой балки на местный изгиб стенки:

33. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. 1993. - 24с.

34. Крылов И.И. Демин B.C. Эффективные способы повышения ресурса выносливости сварных подкрановых балок. // Известия вузов. Строительство. 2002. - №11. - С. 4-8.

35. Крылов И.И. К прогнозированию ресурса подкрановых балок с усталостными повреждениями // Реконструкция и совершенствование несущих элементов зданий и сооружений транспорта. Сборник научных трудов. Новосибирск: СГАПС, 1997. С. 24-33.

36. Крылов И.И. Пути увеличения ресурса подкрановых балок. // Металлические конструкции, научная конференция. Выпуск 1. Киев.: Ассоциация кафедр металлических конструкций вузов СНГ. 1993. - С. 9299.

37. Крылов И.И. Ресурс сварных подкрановых балок с усталостными трещинами // Реконструкция и совершенствование несущих элементов зданий и сооружений транспорта. Межвузовский сборник научных трудов. Новосибирск: НИИЖТ, 1993. - С. 40-43.

38. Крылов И.И., Железнов А.А., Бахтин Е.А. Работоспособность подкрановых балок с усталостными повреждениями. // Металлические конструкции. Работы школы профессора Н.С. Стрелецкого. М.: МГСУ, 1995.-С. 181-187.

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

40. Кудишин Ю.И. Еще раз о локальной выносливости подкрановых балок // Металлические конструкции. Работы школы профессора Н.С. Стрелецкого. М.: МГСУ, 1995. - С. 177-181.

41. Кудишин Ю.И. Некоторые особенности работы сварных подкрановых балок: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИСИ, 1967. - Юс.

42. Лампси Б.Б. Металлические тонкостенные несущие конструкции при локальных нагрузках. М. 1979. - 279с.

43. Ларькин Ю.И. Исследование некоторых случаев местного напряженного состояния в металлических балках: Автореферат диссертации кандидата технических наук. М.: ЦНИИСК, 1970. - 17с.

44. Ли М.Л. Оценка нагруженности и усталостной долговечности сварных подкрановых балок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Челябинск. 2004. - 187с.

45. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. -М:. Стройиздат, 1979. 320с.

46. Мельников Н.П., Кузнецов В.В., Беляев В.Ф., Каплун Я.А., Вроно Б.М. Широкополочные двутавры и тавры высокоэффективный вид проката для строительных металлоконструкций. // Промышленное строительство. — 1986.- №3. - С.11-15.

47. Металлические конструкции. Справочник проектировщика // Под редакцией Мельникова Н.П. М.: Стройиздат, 1980. - 776с.

48. Металлические конструкции. Том 2. Конструкции зданий // Под редакцией В.В. Горева. М.: Высшая школа, 1999. - 528с.

49. Митюгов Е.А. Исследование кручения верхнего пояса и местного изгиба стенки в металлических подкрановых балках: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИСИ, 1970.-20с.

50. Митюгов Е.В. Испытание подкрановой балки на кручение верхнего пояса // Промышленное строительство. 1969. - №5. - С.33-35.

51. Москалев Н.С. Исследование работы сварных стержневых подкрановых балок под динамической нагрузкой. М., 1959.

52. Муханов К.К., Шишов К.А. Исследование действительной работы и анализ дефектов подкрановых балок сортопрокатного цеха ЧМЗ // Металлические конструкции: Сборник трудов №85. М.: МИСИ, 1970. -С.53-59.

53. Нежданов К.К. Исследование выносливости сжатой зоны стенки сварных подкрановых балок: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1975.

54. Нежданов К.К. Повышение долговечности стальных подкрановых балок //Промышленное и гражданское строительство. 1987. -№1 - С.43-45.

55. Нежданов К.К., Туманов В.А. Предложения по повышению долговечности подкрановых конструкций, совершенствованию их конструктивной формы и методов расчета на выносливость (к СНиП II-23-81*). //Известия вузов. Строительство. -2002. -№12. С. 113-116.

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

57. Николаев Г.А., Моисеев И.А. Сварка в мостостроении. М.: Трансжелдориздат, 1934.- 183с.

58. Новожилов В.В. Основы нелинейной теории упругости. М.: 1948. -211с.

59. Ольков Я.И., Алехин В.Н. Алгоритм автоматизированного оптимального проектирования металлических балок симметричного двутаврового сечения. // Известия вузов. Строительство и архитектура. — 1982.- №4. -С. 1-10.

60. Патрикеев А.Б. К оценке усталостной прочности сварных подкрановых балок. // Повышение надежности и долговечности стальных подкрановых балок. Краткие тезисы к научно-техническому семинару. М.: Главмосстрой, 1973. - С 49-52.

61. Патрикеев А.Б. О механизме разрушения верхних участков стальных подкрановых балок // Промышленное строительство. 1971. - №5. -С.38-43.

62. Патрикеев А.Б. Об эксплуатационной надежности стальных подкрановых балок (в порядке предложения) // Промышленное строительство 1976. -№5. - С. 38-41.

63. Патрикеев А.Б. Некоторые закономерности усталостных повреждений сварных подкрановых балок // Проблемы прочности. 1983. -№7.-С. 19-24.

64. Перлис И.Л. Влияние технологических факторов в стыковых швах на прочность сварных соединений // Труды НИИ Мостов №41. М.: Трансжелдориздат, 25с.

65. Повышение надежности и экономичности подкрановых балок (Часть I). // Строительные конструкции и материалы. Обзорная информация. Выпуск 4. М.: Госстрой России. ВНИИНТПИ, 2002. - С. 1-25.

66. Прочность и пластичность металлов при низких температурах. М.: АН СССР, 1956.-192с.

67. Прочность сварных соединений при переменных нагрузках. // Под редакцией Труфякова В.И. Киев: Наукова думка, 1990. - 256с.

68. Псюк В.В. Влияние режима нагружения на усталостную долговечность элементов металлоконструкций: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Магнитогорск, 2003. -17с.

69. РД 40-551-85. Методические указания. Расчеты и испытания на прочность. Расчетно-экспериментальные методы оценки сопротивления усталости сварных соединений. М. 1986.

70. Рыбкин Э.А. Напряженное состояние элементов стальных тонкостенных стержней в зоне приложения локальных нагрузок: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МИСИ, 1978. 22с.

71. Рывкин Э.А. Определение местных напряжений в элементах стальных подкрановых балок // Металлические конструкции в строительстве. М.: МИС^ 1983. - С. 35-39.

72. Рябов В.А. Изгиб сварной двутавровой балки с жесткими поясами: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Л., 1955.- 177с.

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

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

75. Скляднев А.И. Трещиностойкость стальных балок при действии циклических, подвижно-циклических и катучих нагрузок: Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Липецк, 1999. 39с.

76. СНиП 2.01.07-85*. Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия. — М.: Госстройиздат, 2003. 42с.

77. СНиП 2.05.03-84*. Нормы проектирования. Мосты и трубы. М., 1999.-312с.

78. СНиП П-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. 96с.

79. СП 53-101-98 Свод правил по проектированию и строительству. Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций. М.: Госстрой России, 2001. 29с.

80. СП 53-102-2004 Общие правила проектирования стальных конструкций. М.: Центр проектной документации в строительстве, 2005. -132с.

81. Справочник проектировщика. Металлические конструкции. Т.2 Стальные конструкции зданий и сооружений. / Под общей редакцией В.В. Кузнецова М.: Издательство АСВ, 1998. 512с.

82. Стельмах С.И. Теоретические основы моделирования балочных конструкций при экспериментах и проектировании // Исследования по расчету оболочек, стержневых и массивных конструкций. М., 1963. с. 139149.

83. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка, 1973.-216с.

84. Туманов В.А. Система управления выносливостью стальных подкрановых конструкций интенсивной нагруженности: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Пенза, 2002. 46с.

85. Уваров Б.Ю., Кудишин Ю.И., Симонов В.И. Исследование действительного напряженного состояния подкрановых балок и их элементов

86. Металлические конструкции. Работа школы Н.С. Стрелецкого. М.: Стройиздат, 1966.-С. 179-194.

87. Федосеев В.П. Экспериментально-теоретические исследования усталостной прочности сжатой стенки сварной подкрановой балки: Автореферат диссертации кандидата технических наук. — М.: ЦНИИСК, 1975.- 15с.

88. Форрест П. Усталость металлов. М.: Машиностроение, 1968. — 352с.

89. Холопов И.С. Оптимизация стержневых систем применительно к САПР: Автореферат на соискания степени доктора технических наук. М., 1992.-39с.

90. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. — М.: Наука, 1979 -640с.

91. Чумаков В.А. Увеличение ресурса эксплуатируемых подкрановых балок путем подкрепления пояса продольными ребрами: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. НИСИ. Новосибирск, 1988. 18с.

92. Demo D.A., Fisher I.W. Analysis of fatigue of Welded crane runway girders, Proc. I, A, S. S. С. E. jornal of the Structural division. Vol. 55, St. 5, May, 1976 pp. 919-933.

93. IIW XII-520-68. The analysis of fatigue test results for butt welds with lack penetration defects using a fracture mechanics app oach/ H. Harrison. -42p.

94. Micheev P., Babaev A., Kuzmenko A. Ermudungfestigkeit von

95. Schweissverbindungen aus Kohlenstoffstahlen und niedriglegierten halbberuhigten i)

96. Stahlen //Schweisstechnik. 1978. Nll.S. 506-509.

97. Neuman A. Die Dauerfestigkeit der Schwesstrbindungen Schweisstechnik. 1953. № 6-8. S. 31-40.

98. Neuman A. Schwesstechnische Handbuch fur Konstrukteure BJVEB Verlag. Berlin.: 1955. S. 21-28.