Оценка остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций

Майстренко, Игорь Юрьевич

Строительные конструкции, здания и сооружения

автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Оценка остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций

кандидата технических наук: Майстренко, Игорь Юрьевич
город: Казань
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.23.01

Диссертация по строительству на тему «Оценка остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций»

Автореферат диссертации по теме "Оценка остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций"

На правах рукописи

Майстренко Игорь Юрьевич

ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.23.01 - "Строительные конструкции, здания и сооружения"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2006

кафедре Металлических конструкций и испытания ■ государственного архитектурно-строительного

кандидат технических наук, доцент Манапов Асхат Зинятович доктор физико-математических наук, профессор Каюмов Рашит Абдулхакович, кандидат технических наук доцент Столбов Александр Васильевич

Ведущая организация: Республиканское научно-производственное

строительное объединение г. Казань

Защита состоится «27» декабря 2006 года в 15 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.077.01 Казанского государственного архитектурно-строительного университета по адресу: 420043, г. Казань, ул. Зеленая,!, КазГАСУ, ауд. В-209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ' Казанского . государственного архитектурно-строительного университета.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим Вас направлять в адрес диссертационного совета: 420043, г. Казань, ул. Зеленая,!, КазГАСУ, диссертационного совет ДМ 212.077.01, Автореферат разослан «27» ноября 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Работа выполнена на сооружений Казанского

университета.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Оценка остаточного ресурса строительных стальных конструкций связана с рассмотрением широкого круга технических и экономических задач, теоретическая и практическая значимость которых приобретает все большее значение. Особое место занимают методы оценки остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций.

Воздействия на строительные конструкции представляют собой случайные процессы, развертывающиеся во времени. Существенным разбросом обладают свойства материалов, применяемые в строительных конструкциях, причем эти свойства могут случайным образом изменяться под влиянием окружающей среды. Опыт строительства и эксплуатации показывает, что даже для одинаковых сооружений, возводимых и действующих в аналогичных условиях, выход из строя всего сооружения или отдельных конструктивных элементов происходит в различные случайные моменты времени.

Для аварий и повреждений, вызванных внезапным отказом, важной характеристикой являются пиковые значения нагрузок, возникающие в отдельные короткие промежутки времени и значительно превосходящие обычный уровень нагружения конструкции. В дальнейшем будем рассматривать остаточный ресурс стальных конструкций, эксплуатация которых проходила длительное время в условиях неблагоприятного воздействия эксплуатационной среды, в контексте описания деградационных отказов, обусловленных естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Практически все крупные инженерные сооружения рассчитаны на срок эксплуатации 25-50 лет, а иногда и более. Приводимые в технической документации показатели ресурса, рассматриваемого в виде нормативного срока службы могут вступать между собой в противоречия, создавая опасные прецеденты в эксплуатации. Известны случаи, когда строительные конструкции использовались так интенсивно, что достигали предельного состояния и становились ненадежными задолго до исчерпания установленного нормативного срока службы.

1 Под нормативным сроком службы понимаете* время, в течение которого амортизируется стоимость машины. (Постановление Совета Министров СССР от 22 октября 1990 года №1072/ Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства СССР).

Статистика свидетельствует, что в целом по России средний срок службы строительных конструкций превышает нормативный более чем в два раза.

С формальной точки зрения оценка остаточного ресурса - это процедура определения временя, в течение которого, с определенной вероятностью, техническое состояние конструкции достигнет одного из предельных состояний. Наличие достоверных данных мониторинга технического состояния строительной конструкции повышает эффективность определения времени достижения предельного состояния. Однако на практике сбор сведений, необходимых для решения данной задачи, оказывается весьма затруднительным.

Активное внедрение в настоящее время регистраторов параметров работы на отдельных строительных конструкциях можно рассматривать как перспективный способ получения достоверных исходных данных для оценки остаточного ресурса.

Исхода из сказанного выше, следует признать актуальными методы оценки остаточного ресурса конструкции, базирующиеся на современных информационных технологиях, . позволяющих максимально использовать ограниченные данные натурных обследований для выявления особенностей и закономерностей изменения во времени процессов деградации расчетных элементов.

Под процессом деградации понимается постепенное ухудшение технического состояния конструктивного элемента за время его эксплуатации, обусловленное процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости.

балок, полученных в ходе натурных обследований. Такой выбор обусловлен тем, что в отношении данных конструкций установлен . четко регламентированный государственный контроль. и надзор за соблюдением сроков, периодичности и порядка проведения обследования их технического

состояния.

Целью диссертационной работы является совершенствование методик оценки остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций.. .

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- анализ существующих подходов к оценке индивидуальных ресурсных параметров строительных конструкций;

, - статистическая систематизация информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок;

- исследование действительной работы металлических конструкций и разработка критериев оценки ресурса изгибаемых элементов;

- численное сравнение динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов; . ,

- разработка новой методики оценки остаточного . ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанной на статистическом моделировании и регрессионном анализе.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается;

- при проведении систематизации статистической . информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок, использованы апробированные метода инструментальных .измерении и испытаний конструктивных элементов, данные расчетов реальных металлических конструкций и методы математической статистики для обработки полученных результатов; .....

- экспериментальными, результатами испытаний и обследований строительных конструкций, применением- при поверочных расчетах металлических конструкций параметров оценки, полученных методами строительной механики и теории вероятностей, а также математическим аппаратом регрессионного; анализа для прогнозирования износа элементов расчетного сечения;. .

г использованием доступной многофункциональной, вычислительной системы МаЛСАО и встроенных функций генератора случайных чисел

МаЛСАЛ для статистического' моделирования процесса нагружения конструкции.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выполнен анализ существующих подходов ■■ к оценке индивидуальных ресурсных параметров строительных конструкций;

- проведена систематизация ' статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок, по шести основным отличительным признакам: грузоподъемности, режиму работы, пролету, материалу несущих металлических конструкций, заводу-изготовителю, времени изготовления; ■ ' -■

- исследована действительная работа и выполнен статистический анализ ресурсов изгибаемых элементов по коэффициентам запаса прочности, местной устойчивости стенки и жесткости;

- проведены численные исследования, уточняющие степень влияния допусков на листовой прокат и стеснения депланации при изгибе на запас расчетной прочности, местной устойчивости стенки и жесткости стальных коробчатых балок; : '

- выполнена оценка резервов жесткости путем сравнения расчетных прогибов конструкции на момент обследования и фактических прогибов, измеренных при натурных испытаниях; ;

1 - выполнено численное сравнение динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов и оценена степень влияния учета коррозионного износа на показатели надежности конструкции; " '■"

■ - разработана методика оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанная на статистическом моделировании случайных процессов комбинации «нагрузка-прочность», во взаимосвязи с регрессионными моделями для прогнозирования износа конструктивных элементов. . .

Реализация результатов исследований:' - результаты, полученные в диссертационной работе, использованы при оценке остаточного ресурса 141 стальной коробчатой балки, эксплуатирующейся на предприятиях, подконтрольных Управлению по

технологическому и экологическому надзору Ростех надзор а по Республике Татарстан;

- внедрен экспериментально-расчетный метод оценки остаточного ресурса металлических конструкций мостового крана2. Внедрение выполнено по результатам обследований и технического диагностирования опасных производственных объектов на предприятиях строительства и машиностроения Республики Татарстан. Для расчетов использованы программные средства Microsoft Office. Результаты внедрения экспериментально-расчетного метода подтверждены Актами внедрения научно-технической продукции (всего 37 объектов на четырех предприятиях);

- апробирована на конкретных примерах методика оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанная на статистическом моделировании случайных процессов комбинации «нагрузка-прочность», для прогнозирования износа конструктивных элементов применен аппарат регрессионного анализа многофункциональной вычислительной системы MathCAD.

На защиту выносятся:

- результаты анализа и систематизации статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок; .

- результаты исследования действительной работы металлических конструкций и использования начальных и фактических запасов прочности, устойчивости и жесткости в качестве критериев оценки ресурса изгибаемых элементов; .

- результаты численного сравнения динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов;

- новая методика оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанная на статистическом моделировании случайных процессов комбинации «нагрузка-прочность», во взаимосвязи с регрессионными моделями для прогнозирования износа конструктивных элементов.

1 Экспериментально-расчетный метод oikkm остаточного ресурса мостового крана разработан а ранках НИР ООО «Мегион» при кафире металлических конструкций и испытания сооружений КГАСУ в

1001-2003 г. г ...

Апробация работы:

Проведены натурные обследования и техническое диагностирование 185 опасных производственных объектов на территории Республики Татарстан.

Выполнены расчеты остаточного ресурса 141 стальной коробчатой балки. Основные результаты экспериментальной работы подтверждены соответствующими разделами заключений экспертизы промышленной безопасности, представленными в территориальные органы государственного надзора. Основные результаты выполненных исследований были доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского государственного архитектурно-строительного университета в 2004-2006 годах и на первой международной конференции в г.Воронеже «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» 9-10 ноября 2006 года.

Публикации

Автором опубликовано 10 работ по теме диссертации - 9 статей и 1 информационный листок.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и одного приложения. Работа изложена на 232 листах машинописного текста, содержит 24 таблицы и 105 рисунков. Список литературы включает 116 наименований.

Автор выражает признательность научному консультанту профессору Кузнецову И,Л. за помощь в теоретических исследованиях.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определено ее значение и направленность. Дана общая характеристика работы, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, касающегося существующих подходов к оценке индивидуальных ресурсных параметров строительных конструкций. Выделены принципиальные отличия, включающие выбор начального момента времени и единиц измерения, продолжительности эксплуатации, а также предельного состояния. Отмечено, что с точки зрения теории и общей методологии наилучшей и универсальной мерой измерения ресурса остается единица времени.

■ • ■ Проведен обзор и выполнена классификация подходов к решению задачи оценки ресурсных параметров строительных 'конструкций; отработавших установленный (нормативный) срок службы.

Решением- задачи оценки ресурса - строительных конструкций и прогнозирования показателей безопасности и риска • занималось большое количество исследователей, как в нашей стране, так и за рубежом. Широко известны работы В.В, Болотина, А.Р. Ржаницыпа, Е.М. Колотилкина, В.Д. Райзера, А.Г. Ройтмана, А.А.Червоного, Е.В: Горохова, К: Капура, Л. Ламберсона и др. ученых. Применительно к оценке ресурса крановых металлических конструкций следует отметить публикации М.М. Гохберга, B.C. Котельникова, A.C. Липатова, A.B. Зарудного, В.Г.'Жукова, Д.А. Троценко, А.Н. Смирнова, В.М. Соболева, Г .П. Ермакова, Б.Е. Попова,-Г.Я, Безлюдько, Ю.А. Еремина, A.A. Зарецкого,- В.А. Ермишкина, В.В. Кулешова, А.П. Черняева и др.

■ Систематизация и анализ наиболее распространенных методов решения задачи оценки индивидуальных" ресурсных параметров строительных конструкций выполнялись с учетом направлений исследования, подходов к обработке исходной информации, мощности оценочных показателей и оценок самих показателей: .. ■■:■■'.■

■ ' а) по - направлению ' 'исследования ; выделены теоретические, экспериментальные и комбинированные методы.

■ - _ б) по подходу .к обработке исходной информации-, методы, основанные на , строительной механике, механике разрушения, кинетической теории прочности, изучении истории нагружения конструкции, применении магнитной диагностики и акустической эмиссии, оптических методов, вероятностно-статистической концепции, а так же методы, не включающие стохастические модели.

в) , по мощности оценочных показателей различались методы, учитывающие только сопротивление усталостному разрушению, и методы, рассматривающие несколько предельных состояний.

г) по оценке показателей ресурса рассматривались оценки, выраженные в единицах времени (шаговые оценки минимального дополнительного срока службы и оценки, полученные аналитическими зависимостями), а также оценки

ресурса, выраженные безразмерными параметрами (относительные критерии оценки и оценки, учитывающие изменение показателей надежности).

Отмечено, что . наиболее , распространенными являются экспериментальные и комбинированные методы оценки ресурса (около 70% работ). Мощность оценочных показателей более половины подходов сводится к рассмотрению только предельного состояния по сопротивлению усталостному разрушению; до 50% методов оценивают ресурс безразмерными параметрами, не выраженными в единицах времени. ■. ,.

Исходя. из изучения литературных данных, сформулирована цель исследования: совершенствование методик оценки остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций.

В конце главы приводятся основные особенности предлагаемого автором подхода к оценке остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции. Л именно:

Каждая из действующих на конструктивный элемент нагрузок рассматривается отдельно как : случайный процесс, зависящий .от установленного числа натружения ЛО . .....

- -Математическое моделирование каждой группы случайных нагрузок выполняется с помощью генератора случайных чисел в объеме ЛГ. реализаций с определением максимального значения случайной реализации нагрузки

; - Оценка износа конструкции выполняется отдельно для каждого элемента расчетного сечения в виде ■ векторных процессов накопления повреждений К; -и вектора■времени учета повреждений Рт, Элементами векторов Ут и УТ являются интервальные оценки геометрических размеров конструктивного элемента, характеризующие систему наблюдений за объектом в отдельных точках времени.

- Износ конструкции рассматривается как случайней процесс, зависящий от выборочных данных векторов Ут, и набора внешних случайных факторов 2. Описание процесса износа во времени выполняется "по регрессионным моделям, В качестве меры сравнения регрессионных моделей используется коэффициент детерминации.

- Прогноз развития напряженно-деформированного 'состояния конструкции выполняется путем решения уравнений предельных состояний с использованием выбранных регрессионных моделей и максимального значения случайной реализации нагрузки ^„(АО- По результатам прогноза определяется ресурс конструкции в виде детерминированной величины. -

- Оценка надежности (вероятности отказа) конструктивного элемента рассчитывается по отношению числа отказов к общему числу реализаций.'Для получения оценок вероятности отказа ■ выполняется* ' статистическое моделирование процесса нагружения конструктивного элемента шаговым методом. По заданным параметрам статистического распределения нагрузки « прочности с помощью генератора случайных чисел получаем их случайные реализации. Попарно сравнивая значения случайных реализаций нагрузки и прочности из общего числа испытаний, определяем число случаев превышения нагрузкой прочности — число отказов конструктивного элемента в дискретном времени. , ; ...■■.... *

- Прогноз вероятности отказа конструктивного элемента в' момент времени, соответствующему детерминированной ' величине ресурса, выполняется аппроксимацией оценок надежности непрерывной функцией.

- Для определения времени достижения конструкцией заданного уровня надежности используется непрерывная функция, полученная по результатам статистического моделирования и заданный уровень надежности конструкции.

Вторая глава посвящена статистическим' исследованиям запасов прочности; местной устойчивости стенки и жесткости стальных коробчатых балок. • Исследования выполнены на базе информации, полученной при испытаниях, обследованиях и поверочных расчетах1 металлических конструкций 185' опасных производственных объектов на территории Республики Татарстан. На основании проведенного : обследования выделена выборка из 141 стальной короб,чатой балки для статистического анализа. ■

Основными отличительными признаками объектов анализа являются: грузоподъемность (от 5 до 50 тонн), режим работы (легкий, средний, тяжелый), пролет, (от .10,5 до 32,0 м), материал несущих металлических конструкций, (малоуглеродистые и низколегированные стали), завод-изготовитель (13 предприятий) и время изготовления.

Параметры оценки, использованные при ■ статистическом анализе, включают коэффициенты запасов прочности, местной устойчивости стенки и

Для статистического анализа использованы известные соотношения Стьюдента между доверительной вероятностью и доверительным интервалом для нормального распределения. Доверительная вероятность была принята равной. 0,95. С её учетом. определялся доверительный интервал для использованных параметров оценки,

В расчетах запасов прочности, местной устойчивости стенки и жесткости геометрические характеристики сечения определялись по двум направлениям: без учета допусков на толщину листового проката и с учетом нижних границ допусков по толщине стали при прокатке..

. .Геометрические характеристики сечения на момент обследования получены путем инструментальных измерений фактических, толщин горизонтальных поясов и вертикальных стенок стальных коробчатых балок по методикам, регламентирующим порядок проведения замеров и оценку достоверности полученных результатов, -

Коэффициенты запасов прочности получены расчетным путем по первому предельному состоянию. При расчетах учитывались нагрузки: от веса моста, включая площадку обслуживания; веса кабины; веса грузовой тележки; веса груза, включая грузозахватный . орган; . вертикальной динамической нагрузки, возникающей при работе , механизмов, подъема; вертикальной динамической нагрузки при движении по неровностям пути, горизонтальных сил инерции..Расчетные.значения нагрузок устанавливались с учетом условий использования и особенностей конструкции.

Численные значения нормальных напряжений а„ определялись с учетом изгибающих моментов от действующих в расчетном сечении нагрузок Л/, и влияния стеснения депланацнипри изгибе по формуле

жесткости - расчетные и на момент обследования. -

(1)

где:' %(1)- расчетный коэффициент перенапряжения, зависящий от геометрических размеров элементов стальной конструкции; И',- момент сопротивления сечения.

. Поверочные расчеты запасов местной устойчивости стенки выполнены с учетом расчетных сжимающих нормальных напряжений си и критических напряжений потери устойчивости по формулам

где: А„ и <&„- соответственно высота и толщина вертикальной стенки; к'~ коэффициент, зависящий от характера распределения сжимающих напряжений по кромкам вертикальной стенки и условий закрепления стенки. 1

Расчетные коэффициенты запаса местной устойчивости стенки получены расчетным путем:для начальных (паспортных) размеров' сечения и размеров сечения на момент обследования. При этом исчерпание несушей способности стенки рассматривается : как - достижение напряжениями значения предела устойчивости на любом её участке.

В качестве критерия оценки состояния стальной коробчатой балки использован наряду с другими параметрами и коэффициент запаса жесткости конструкции. Логичность такого подхода объясняется: во-первых, тесной корреляцией жесткости и прочности стальной коробчатой балки; во-вторых, простотой получения информации о фактической жесткости балки, путем измерения еб прогибов. - >■ ■

■ Коэффициенты запаса ' жесткости для начальных (паспортных) характеристик, сечения получены расчетным путем по второму предельному состоянию. Допустимые предельные вертикальные . прогибы стальной коробчатой балки принимались с учетом группы режима эксплуатации, особенностей конструкции и места измерения вертикального прогиба. -

■ Коэффициент запаса жесткости для фактических сечений рассчитан по результатам инструментальных измерений вертикальных прогибов стальных коробчатых балок в течение периода их эксплуатации. Для учета влияния неточностей измерения и погрешностей контрольно-измерительных приборов устанавливались " границы доверительных интервалов для принятой доверительной вероятности. Количество измерений прогибов за время

£7и = 0,75 \

(2)

(3)

эксплуатации объектов статистического анализа представлено интервалом от 4 до 14 знамений.

Результаты систематизации статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок по основным отличительным признакам, и исследования действительной работы изгибаемых элементов металлических конструкций приведены в тексте диссертационной работы. -

Анализ ресурсов стальных коробчатых балок выполнен по коэффициентам запаса прочности, местной устойчивости стенки и жесткости. При анализе были, определены статистические характеристики, массивов значений коэффицие]ггоо . запасов: среднее . арифметическое значение; дисперсия; коэффициент вариации; половина доверительного интервала для среднего арифметического значения при доверительной вероятности равной 0,95. ■ - -

Установлено, что,коэффициенты запаса для начальных и фактических сечений конструкции располагаются в интервале значений: для прочности,по нормальным напряжениям — от 1,030 до 2,334; для местной устойчивости стенки - от 1,091 до 11,658; для жесткости - от 1,001 до 3,700.

Отмечено, что степень влияния учета допусков на листовой .прокат характеризуется снижением коэффициентов запаса и составляет: для прочности по нормальным напряжениям -.от 1,1% до 12,9%; для местной устойчивости стенки- от 16,9 до 28,6%; для жесткости - от 1,1% до 11,2%. ■■

Проведенные расчеты показали, что., при учете ..влияния- стеснения депланации, значения, нормальных напряжений в изгибаемых элементах металлических конструкций увеличиваются на 2,3-5,6%, -г

Отмечено, что расчетный запас жесткости получен несколько .ниже запаса жесткости на-момент обследования. Это объясняется тем, что запас жесткости на момент обследования определен па результатам замеров прогибов. В этом случае имеет.место влияние всех элементов конструкции на её фактический запас жесткости, включая диафрагмы, рельсы, площадки и ограждения. Таким образом, представляется, возможным оценивать резерв жесткости конструкции, как отношение расчетного прогиба конструкции на момент обследования к фактическому прогибу, измеренному при испытаниях. Оценка резервов жесткости конструкций в объеме рассмотренной выборки, с

учетом наиболее' невъпч>дног6состояния'и доверительной вероятности равной 0,95, характеризуется интервалом значен ий'отО, 999 доЗ,019. '•■■■ " '

а .л. --—--.хб

4 - ■ 1■ гшг дл 111 л И|»тпап " -1

'Ш

0,5

до 1&в0 г' с 19В1 по" с 15Я1 г'О С 19**' ~ ОогЛ» ,, «пл. ..1970 г. г., 1960 г. г.. ■ кг:; 1»Э> г,:;.

■ ' И8ПЗТОВ.

^ ' -::<:-'■ -■■ ."-='■:"вг^ЗДмдК ■■

Рис.1. Коэффициент!.! запаса прочности на момент обследования К^

«Гьчч в*« э*-«*

1.ббв* § ■ ■ *.*

* 1

Утародиетьч стали ' Носолвгчров анны*

' : НМГ*рна11н«еущгки«талпичес1Ш1с ,

' Рис. 2. Коэффициенты запаса прочности с учетом минусовых допусков на прокат К™

4 г/-'-:

'V 1,5

^ О , Я

. С т ■

а ■. ■ ■

■ Г ,.-[ •

0,5

1.529 1", .; % -

■ ^/ »г ;, ^ —

•чг^

-1.377.

1,225

1-2Э4 ,,геа 1.302 *

КО 16,5 ,17,0'. 16,9 1Э,в . ,22.5 - .32.0.

' 5.о ' чел' ид гад »о:. 1

■ груэОДАМмиост-Ц' .

_____. ..- .. V

Рис.З. Коэффициенты запаса жесткости - ; Рис.4. Коэффициенты запаса местной без учета, допусков.на толщину ,листового. . , устойчивости с учетом минусовых проката К?™ ' допусков на прокат К^

Установлено, что имеет место тенденция увеличения запаса прочности и снижения запаса местной устойчивости и жесткости для : конструкций, спроектированных и изготовленных в более поздние годы. Анализ показал взаимосвязь отмеченной" тенденции с более , широким применением низколегированных сталей (рис,1,2). ' _

Кроме того, результаты статистического анализа характеризуются следующими особенностями: ' ' .

- для стальных коробчатых балок бблыдей грузоподъемности получен меньший запас жесткости (рис.3); >

- для стальных коробчатых балок меньшего пролета получен ббльший запас местной устойчивости стенки (рис.4),'

В третьей главе представлены результаты численного сравнения динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов и определена степень влияния учета коррозионного износа на показатели надежности конструкции.

Отмечается, что в инженерных расчетах надежности строительных конструкций широко применяются модели типа «нагрузка - прочность». При этом решению задачи оценки надежности конструкции предшествуют два основных этапа. Первый этап связан с выбором определяющих (критических) параметров, характеризующих прочностные свойства конструктивных элементов. Второй - с - исследованием и математическим описанием действующих в реальных условиях нагрузок.

Динамическая ■ модель оценки надежности конструкции соответствует случаю многократного приложения нагрузки с разверткой во времени.

Для численного сравнения динамических моделей оценки надежности конструктивных элементов использованы теоретические исследования, выполненные В.В.Болотиным; А.Р. Ржаницыным; A.A. Червоным, В.И. Лукьященко и Л.В. Котиным; К. Капуром н Л..Ламберсоном. Результирующие формулы расчета вероятности отказа этих известных ученых приведены в диссертационной работе.

Для численного сравнения используется динамическая модель расчета вероятности отказа конструктивного элемента, разработанная автором, которая основана на статистическом моделировании процесса нагружения. Для реализации этой ' модели используются параметры статистического

распределения напряжения и удельной прочности и генератор случайный чисел. .

Под отказом конструктивного элемента понимается вероятность того, что случайная реализация напряжения,, возникающего под, действием максимальной нагрузки, превысит случайную реализацию удельной прочности в определенный момент времени эксплуатации.

Доказано, что для непрерывных распределений выражение для определения частоты отказов аналогично классической формуле расчета вероятности отказов. Итак, используя генератор случайных чисел, получим две группы по N случайных чисел <т, и Пусть первая группа подчиняется

распределению напряжения с плотностью р (сг), а вторая группа

распределению удельной прочности с плотностью <р(Д). Сравнивая попарно

сг, и определим число случаев и„ превышения напряжением ст, удельной

прочности Л,, то есть число отказов конструктивного элеме!тта. При этом

частота отказов будет равна, -

,, . , , .. ; (4)' При ] сравнении случайных чисел ¿г и Л вероятность того, что

прочность Л превышает значение <7 , будет равна , ,

Р{Ъ><т,)=)<р{К)<т, (5)

> »1 ... . а вероятность того, что прочность ^ превышает случайную совокупность

напряжений, находящихся в интервале ¿ст, имеющих плотность распределения <рч (сг), соответственно

, Р1=Ъ(&)-<1<Г-]Ъ(Ю<Я1 (6)

. ... 1

При этом надежность конструктивного элемента будет определяться как сумма вероятностей1 превышения прочности Л, напряжения сг, для

совокупности при N —> <я, то есть а вероятность отказа £>=\-Н .

.Таким образом, аналогичность* выражения для определения частоты' отказов Qi классической формуле расчета вероятности отказов при N —»=о доказана.-' ■ ■■■ ■■■ "V1 ■ ■ ■■■-■с...

Вкачестве примеров коиструкшв(Ш)С'элементов принеты коробчатые балки. изготовленные'из малоуглеродистой'стали СтЗ и низколегированное— 09Г2С. Исходные параметры статистического распределения" удельной прочности (в .данном случае предела текучести стали) получены по данным исследований механических свойств'строительных'сталей,1,выполненных Р.Г. Ароне и М.Р, Урицким; A.A.' Ойхером.'В.С. Яковлевой, Б.Ю! Уваровым, Б.Н. Кошутиным и В,А. Косоруковым, Л.Н.,Ишменевой, Д .Н.:'Хромушкиным, А.И.* Тупицыным И B.C. Дьяконовой. "К, .-■-. ¡ ¡ .

. Динамическая1 • оценка . надежности конструктивного , элемента с использованием статистического моделирования процесса нагружения выполнена'шаговым методом.' Число "случайных реализаций прочности и' напряжений принято с учетом фактического нагружения' конструктивного элемента из расчета 120 циклов в сутки. Глубина моделирования ■ принята равной i = 10* дням эксплуатации с шагом Д1 = 10а суток.

Обработка случайных реализаций прочности и напряжений проведена с использованием программных модулей, ' разработанных 1 на основе многофункциональной вычислительной системы MathCAD-1' • '- ■ ■

Проблеме прогнозирования коррозионного разрушения строительных металлических конструкций посвящены ' работы Ю.Л. Вольберга, A.C. Карякова, А.Н: Актугаиова, В.И. Шабанина,.В.В:.Филиппова, А.И.'Кикина, A.A. Васильева, Б.Н. Кошутина^ Е.В, Горохова, Я. Брудка, М. Лубипьски, A 3, Маяапова, И.И. Маннанова и др. исследователей, , v.... , ^

Поскольку коррозионное разрушение металла обусловлено сложностью и многофакторностью протекающих процессов, большинством исследователей отмечается необходимость решения следующих задач: „ .. ,,

- исследования и описания кинетики коррозионного поведения строительных сталей с учетом характера агрессивной среды;

• обоснования использования строительных сталей по' результатам расчета коррозионной стойкости; • • , ■■■''■л ".'■''/'■: ■ : - > ' ■ ■

- прогнозирования изменения эксплуатационной несущей способности по данным технической эксплуатации зданий и сооружений. ■

is'

В контексте решения указанных выше задач, для описания коррозионного износа конструктивных элементов в условиях длительной эксплуатации использованы функции, предложенные в работах А.И. Кикина, A.A. Васильева, ВН. Kor пути на, Е.В. Горохова, Я. Брудка, М. Лубиньски, А.З. Манапова, И.И, Маннанова. Для всех функций скорость коррозии металла на стадии защитного действия лакокрасочных покрытий принята равной нулю.

Для всех расчетов приняты одинаковые статистические параметры распределения напряжения и предела текучести стали. Расчеты проводились по двум направлениям: без учета коррозионного разрушения и с учетом кинетики коррозионного износа. .■..'; ......

Отмечено, что для анализа представляет интерес также ожидаемое число отказов за единицу времени, например за 1 сутки. Этот параметр характеризует интенсивность отказов и нелинейность процесса отказов конструкции. .

Результаты расчетов вероятности отказов и интенсивности отказов показаны в виде графиков зависимости последних от времени эксплуатации конструктивных элементов в тексте диссертационной работы.

Установлено, что наибольшие значения вероятности отказов с учетом времени эксплуатации получены по формуле, предложенной К. Капуром и JL Ламберсоном. При расчетах по этой формуле наблюдается интенсивный рост значений вероятности отказа на начальном этапе эксплуатации с последующим медленным асимптотическим ростом до 1,0, что не характерно для элементов строительных конструкций по физическому смыслу.

Проведенные расчеты показали, что формулы, предложенные В.В. Еолотиным, А.Р, Ржаницыпым, A.A. Червоным, В.И, Лукьященко, Л В. Котиным, дают результаты в целом не противоречащие ожидаемым значениям вероятности отказов для элементов строительных конструкций. Однако, разброс результатов для одинаковых исходных данных значительный.

Например, для распределения предела текучести с учетом данных Р.Г, Ароне и М.Р. Урицкого при продолжительности эксплуатации 8000 дней (без учета коррозионного износа) по формуле В.В. Болотина на 106 объектов следует ожидать 378 отказов, по формуле AJP. Ржаницына - 1905 отказов, по формуле A.A. Червоного, В.И. Лукьященко, Л.В. Котина - 19 отказов, по методу статистического моделирования - 204 отказа (рис. 5).

Рис.5. Вероятность отказа Q{t) конструктивного элемент за время эксплуатации t дата различных динамических моделей с учетом статистических данных работы Р.Г.Ароне и М,Р.Урицкого, а) по формулам: (О - В В. Болотина, (2) - А.Р. Ржаницына,' (3)' - A.A. Червонного, В,И, Лукьященко, Л.В, Котина; б) столбчатая диаграмма - по методу статистического моделирования с дискретным временем. Д/еКР суток, пунктирная линия - аппроксимирующая степенная функция для столбчатой диаграммы

О 3000 4000 6Ш вс«»й Ы* , ijw« матгувадан,. cyaat

б)

. ю

.' ¡-'л'

О* ;;т.\. ■■■$■■...

0 SO00 4000 Ю» (000 110

EptfllKUj^UWltj tynat

Рис.6. Интенсивность отказов и(/) конструктивного элемента за время эксплуатации I для различных динамических моделей с учетом статистических данных работы В.С.Яковлевой, а) по формулам: (I) - В.В. Болотина, (2) ;- А.Р. Ржаницына, (3) -А. А. Червонного, В.И. Лукьященко, Л.В. Котина; 6) по формуле (4) — К, Капура и Л. Ламберсона :■...*■■ ■ 1

Установлено, что интенсивность отказов возрастает при увеличении продолжительности эксплуатации для динамических моделей, предложенных В В. Болотииым, А.Р, Ржаницыным, А.А, Червоным, В.И. Лукьященко, Л.В. Котиным, и убывает при оценке по формуле К. Капура и Л. Ламберсона (рис.6).

Кроме того, численное сравнение динамических моделей оценки надежности с учетом кинетики коррозионного разрушения показывает, что функции коррозионного износа, предложенные А.И. Кикиным, A.A. Васильевым, Б.Н, Кошутиным, Е.В, Гороховым, Я. Брудка, М. Лубиньски, А.З. Манаповым, И.И, Маннановым, для продолжительности эксплуатации до 4000 дней дают близкие результаты по ожидаемому числу отказов, после 4000 дней эксплуатации разброс ' результатов для одинаковых исходных данных увеличивается.

Рис,7. Вероятность спаса. Q(t) конструктивного элемента за время эксплуатации t по формуле В.В. Болотина для различных функций коррозионного износа:,

(1)-А.И. Кикина A.A. Васильева, Б.Н. Кошутина,

(2) - Б.В. Горохова Я. Брудка, М. Лубиньски,

(3) - А.З. Манапова, И.И. Маннанова

Например, при оценке надежности по динамической модели В.В. Болотина (рис,7) для распределения предела текучести. по данным Л.Н. Ишменевой при продолжительности эксплуатации конструктивного элемента равной 10000 дней: для функции г коррозионного.износа А.И. Кикина, A.A. Васильева, Б.Н, Кошутина на 106 объектов следует ожидать 2076 отказов; для функции коррозионного износа Е.В. Горохова Я, Брудка, М. Лубиньски - 1548

отказов; для функции коррозионного износа А.З. Манапова и И.И. Маннанова -2454 отказа; без учета коррозионного износа-124 отказа.,

Установлено, что . учет. коррозионного износа при расчетах . по динамическим моделям В.В..Болотина, А Р Ржаницына, А.А. Червонного В.И, Лукьященко, Л.В. Котина увеличивает ожидаемое. число отказов для продолжительности эксплуатации до 4000 дней в-, среднем в 2,7 раза, а-для продолжительности эксплуатации до 10000 дней в среднем в 4,9 раза.

При оценке надежности методом статистического моделирования учет коррозионного ; износа, увеличивает ожидаемое число отказов для продолжительности эксплуатации до 4000 дней в среднем в 2,8 раза, а для продолжительности эксплуатации до 10000 дней в.среднем в 3,5 раза..;,

Отмечено, что метод статистического моделирования - процесса нагружения удовлетворительно описывает динамику изменения во времени показателей надежности конструктивных элементов, при этом в условиях длительной эксплуатации получен меньший разброс результатов.

Четвертая глава посвящена разработке новой методики оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, которая основана на статистическом моделировании случайных процессов комбинации «нагрузка-прочность»,- во -взаимосвязи с регрессионными моделями для прогнозирования износа конструктивных элементов.

Решение задачи оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции выполняется в среде МаШСАО. Для этого автором разработаны соответствующие логические и аналитические программные блоки. Алгоритм решения задачи оценки остаточного' ресурса методом статистического моделирования и регрессионного анализа включает: формирование исходных параметров и пять основных этапов. ■ .-■< .

Исходные параметры для оценки ресурса разделены на шесть групп. Первая группа исходных параметров определяет начальные геометрические характеристики расчетного сечения элемента - конструкции. Размеры начальных сечений определяются по технической документации завода-изготовителя или путем прямых измерений. Так как допуски на размеры сечений прокатных ' элементов и на отклонение номинальных размеров сборочных единиц сопоставимы с глубиной коррозионного поражения,

последние также учитываются при формировании исходных параметров первой группы.' :

Вторая группа исходных параметров определяет геометрические параметры расчетного сечения конструктивного элемента на конечных и промежуточных интервалах времени эксплуатации. Эта группа исходных параметров формируется путем прямых измерений размеров сечений при очередных обследованиях технического состояния конструктивного элемента.

Третья группа исходных,параметров определяет нагрузки, внутренние усилия ■, и , напряжения в. конструктивных ■ элементах, условия работы конструкции, число нагружений конструкции за расчетное время эксплуатации.

Четвертая группа исходных параметров определяет расчетные сопротивления материала конструкции или другие нормируемые показатели, например, допустимый прогиб конструкции, заданный уровень достоверности интервальной оценки (доверительную вероятность), требования надежности и стойкости к внешним воздействиям.

Пятая группа исходных параметров определяет предельные состояния, возможные при. исчерпании ресурса конструктивного элемента и уравнения предельных состояний.

Шестая группа определяет параметры регрессионных моделей, которые будут использоваться для описания процессов деградации элементов расчетного сечения, ;

Для наглядности рассматривается конкретный пример.

Начальные геометрические характеристики, геометрические размеры расчетного сечения конструктивного элемента на конечных и промежуточных интервалах времени эксплуатации в слабоагрессивной среде, предельные состояния, возможные при исчерпании ресурса, уравнения предельных состояний, нагрузки, внутренние 'усилия и напряжения, нормируемые показатели для конструктивных элементов - приведены в диссертационной работе. .

Для описания процессов деградации элементов расчетного сечения используются регрессионные модели в виде степенной и экспоненциальной функций, линейных функций, полученных по сумме квадратов и по сумме модулей отклонений. Расчет параметров регрессионных моделей проведен с использованием встроенных функций MathCAD: pwfit, expfit, intercept + slope,

тесШ^ После аналитического выбора регрессионных моделей по коэффициенту детерминации, с использованием разработанных автором программных модулей, выполняется расчет, и задаются области прогнозных значений геометрических параметров конструктивного элемента. Эти области ограничиваются функциями, учитывающими детерминированные и случайные составляющие регрессионных моделей. -- >

, Статистическое описание силовых воздействий на конструктивный элемент выполнено с помощью массивов случайных реализаций изгибающих моментов от каждой из действующих нагрузок, полученных с помощью генератора случайных.: чисел. Объем, массивов принят равным гарантированному техническими. > условиямичислу ■ циклов безотказной наработки конструкции до капитального ремонта. Для рассматриваемого примера - N -1,9*105 реализаций для каждой из девяти действующих нагрузок.

Результаты1 статистического описания силовых воздействий характеризуются индивидуальными показателями, 'включающими максимальное и минимальное значения случайных реализаций суммарного изгибающего момента, размахом и коэффициентом вариации нагрузки (по

Рис.8. Результирующие значения случайных реализаций • суммарного изгибающего момента в расчетном сечении

Используя полученные результаты описания силовых воздействий и выбранные регрессионные модели, выполнен прогноз развития напряженно-деформированного состояния конструктивного элемента. Прогноз изменения

во времени определяющих параметров для уравнений предельных состояний: по прочности по нормальным напряжениям, по местной устойчивости стенки, по жесткости и по сопротивлению усталостному разрушению показан на рис.9.

Для каждого предельного состояния определялось критическое время исчерпания ресурса. Численное значение этого времени оценивалось проекциями точек пересечения параметров опенки на ось абсцисс. Ближняя к начальному времени проекция соответствует значению ресурса по , соответствующему предельному состоянию.

а) б)

■г

врогнюнм »речи эксллуапфп,. щм

-: ТфвОвлЛв «рем* ГЕ1ДЫ ..

Ц г Л Т [ " |

прйп<шн»ар»»и аксгиултацпп.гсды

Рис. 9. Оценка детерминированной величины ресурса конструктивного элемента а) по прочности, б) по местной устойчивости стенки, в) по жесткости, г) по сопротивлению усталостному разрушению

Для рассматриваемого примера получены следующие значения критического времени исчерпания ресурса: по прочности по нормальным напряжениям - 46 лет; по местной устойчивости стенки - 127 лет; по жесткости -108 лет; по сопротивлению усталостному разрушению - 45 лет.

За детерминированную величину ресурса логично принять наименьшее из полученных критических значений времени исчерпания ресурса - то есть равным 45 годам (для предельного состояния по сопротивлению усталостному разрушению).

Этап расчета вероятности отказа конструктивного элемента методом статистического моделирования процесса его нагружения выполнен с шагом моделирования равным 5 годам. Число значений случайных реализаций нагрузки и прочности принимались с учетом количества циклов нагружения конструкции (3,18 -104 циклов в год). Полученные методом статистического моделирования оценки вероятности отказа в дискретном времени, аппроксимированы непрерывной степенной функцией (рис.10).

-Х-.^.'г;':- ^

*ла

Рис. 10. Вероятность отказов конструктивного элемента методом статистического моделирования: столбчатая гистограмма — оценки в дискретном времени; пунктирная линия - непрерывная степенная функция /(0 = 10""

Прогнозируемая вероятность отказов в момент времени, соответствующему детерминированной величине ресурса, будет ожидаться на

уровне 4,784 • 10~5

Для определения времени достижения конструкцией^ заданного уровня надежности используется непрерывная функция, полученная по результатам статистического моделирования и заданный уровень надежности конструкции. , Под заданным уровнем надежности понимается количественная оценка, выраженная допустимой или ожидаемой вероятностью отказов, допустимым или ожидаемым уровнем риска.

Прогнозное время достижения заданного уровня надежности рассматриваемого конструктивного элемента, с учетом ожидаемой вероятности

-5 _з ■

отказов в пределах 5 -10 -г-1 -10 (ГОСТ 27.310), ожидается в интервале от 46 до 72 лет с момента ввода в эксплуатацию (рис.11),

а) б)

а«-' ' го "

......... , 41 ; А! ! ¡.' ! /' * > * * оми *1 ■ [ :: .... '.... I / 1 - * : . : / 1

* \ ! \ . 3 10"'

* • «¿¿по" 1 л / -* \

'Г ч' ! • / .

' ' 1 1 ' '

) .

■ 1 ! г ! '■' '■ 1'

прогнозное врвмл экс плуэтацииь-года

пфогнеэнов ьрамя эдсплуагоции, годы

Рис.] 1. Прогнозное время достижения заданного уровня надежности с учетом ожидаемой вероятности отказов:

а) на уровне 5*10 5;б) на уровне 1-10 3

- В качестве . результирующего - оценочного показателя ресурса конструктивного элемента принимается наименьшее из полученных прогнозных значений: детерминированной величины ресурса и времени достижения заданного уровня надежности.

Таким образом, получен индивидуальный показатель ресурса (остаточного ресурса) конструктивного элемента выраженный в единицах времени. При чем этот показатель учитывает два ключевых аспекта динамической оценки:

во-первых, наиболее невыгодный сценарий развития напряженно-деформированного состояния конструктивного элемента;

во-вторых, нормированные требования надежности, предъявляемые к конструкции.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. Проведенный анализ опыта оценки индивидуальных ресурсных параметров стальных конструкций свидетельствует о недостаточном уровне развития методик их расчета. В частности: мощность оценочных показателей более половины методик сводится к рассмотрению предельного состояния по сопротивлению усталостному разрушению; до 50% методик оценивают ресурс (остаточный ресурс) безразмерными параметрами, не выраженными в единицах времени.

2. Проведена систематизация статистической \ информации, характеризующей особенности эксплуатации 141 стальной коробчатой балки по шести основным отличительным признакам: грузоподъемности, режиму работы, пролету, материалу несущих металлических конструкций, заводу-изготовителю и времени изготовления.

3. Исследована г действительная работа изгибаемых элементов металлических конструкций и выполнен статистический анализ ресурсов изгибаемых элементов по ^ коэффициентам запаса прочности, местной устойчивости стенки и жесткости. Установлено, что коэффициенты запаса для начальных и фактических сечений конструкции располагаются в интервале значений: для прочности по нормальным напряжениям - от 1,030 до -2,334; для местной устойчивости стенки - от1,091 до 11,658; для жесткости - от 1,001 до 3,700,

• 4. Численными исследованиями-установлено, что степень влияния допусков на прокат характеризуется снижением коэффициентов запаса и составляет: для прочности по нормальным напряжениям - от1,1% до 12,9%; для местной устойчивости стенки - от 16,9 до 28,6%; для жесткости — от 1,1%до 11,2%. ■■■■' • ■ ■■■•: ■ ■ ■

5. Экспериментальными исследованиями получены оценки резервов жесткости' конструкций путем сравнения расчетных прогибов на момент обследования и фактических прогибов,- измеренных' при 'натурных испытаниях. В ' объеме использованной выборки; с учетом наиболее невыгодного состояния и доверительной вероятности равной 0,95, резерв жесткости характеризуется интервалом значений от 0,999 до 3,019.

6. Установлено, что имеет место тенденция увеличения запаса прочности и снижения запаса местной устойчивости стенки и жесткости для конструкций, спроектированных и изготовленных в более поздние годы. Анализ показал взаимосвязь отмеченной тенденции с более широким применением низколегированных сталей.

7. Выполнено численное сравнение динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов, в результате расчетов установлено:

- наибольшие значения вероятности отказов с учетом времени эксплуатации получены по формуле, предложенной К. Капуром и Л. Ламберсоном. При расчетах по этой формуле наблюдается интенсивный рост значений вероятности отказа на начальном этапе эксплуатации с последующим медленным асимптотическим ростом до 1,0, что не характерно для элементов строительных конструкций - по физическому смыслу;

- формулы, предложенные В.В. Болотиным, А.Р. Ржаницыным, A.A. Червоным, В.И, Лукьященко, Л.В. Котиным, яают результаты в целом не противоречащие ожидаемым значениям вероятности отказов для элементов строительных конструкций. Однако, разброс результатов для одинаковых исходных данных значительный.

8. На основе численного сравнения динамических моделей оценки надежности с учетом кинетики коррозионного разрушения установлено:

- функции коррозионного износа, предложенные А.И. Кикиным, A.A. Васильевым, Б.Н, Кошутиным, Е.В. Гороховым, Я. Брудка, М, Лубипьски,

A.З. Манаповым, И.И. Маннановьш, для продолжительности эксплуатации до 4000 дней дают близкие результаты по ожидаемому числу отказов, после 4000 дней эксплуатации разброс результатов для одинаковых исходных данных увеличивается;

- учет коррозионного износа при расчетах по динамическим моделям

B.В. Болотина, А.Р. Ржаницына, A.A. Червонного, В.И. Лукьященко, Л.В. Котина увеличивает ожидаемое число отказов для продолжительности эксплуатации до 4000 дней в среднем в 2,7 раза, а для продолжительности эксплуатации до 10000 дней в среднем в 4,9 раза.

9. Метод статистического моделирования процесса натружения удовлетворительно описывает динамику изменения во времени показателей надежности конструктивных элементов. При этом в условиях длительной эксплуатации получен меньший разброс результатов.

10. Предложена и апробирована на конкретном примере новая методика оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанная на статистическом моделирований и регрессионном анализе.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Майстренко И.Ю. Расчет остаточного ресурса с учетом агрессивности эксплуатационной среды//Материалы 56-й республиканской научной конференции. Сборник научных трудов докторантов и аспирантов.-Казань: КГАСА, 2004,-С.58-62.

2. Манапов А.З., Майстренко ИДО. Опенка фактического запаса жесткости металлоконструкций мостовых кранов/ЛСазань: Известия КГАСУ №1(3), 2005,- С. 59-61.

3. Манапов А.З., Майстренко И.Ю, Статистический анализ прочности и жесткости главных балок мостовых кранов//М: Безопасность труда в промышленности №4,2005,-С.52-54.

4. Майстренко И.Ю, Применение метода Монте-Карло для оценки надежности главных балок мостовых кранов коробчатого сечения//Материалы 57-й республиканской научной конференции. Сборник научных трудов докторантов и аспирантов.-Казань: КГАСУ, 2005,- С.77-84,

5. Манапов А.З., Майстренко И.Ю. Оценка надежности конструкции с учетом коррозионного износа//Казань: Известия КГАСУ №1(5), 2006,- С.64-73.

6. Манапов А.З., Майстренко И.Ю., Саввин Ю.В, Дефектоскоп определения трещин ДОТ-1 //ТатарстанскиЙ ЦНТИ: информационный

: листок №71-001-Об.-Казань, 2006.

7. Манапов А.З., Майстренко И.Ю., Саввнн Ю.В, Эффективный контроль сплошности ферромагнитных деталей и их сопряжений/Жазанъ: Известия КГАСУ №1(5), 2006,- С,74-75,

8. Манапов А.З,, Майстренко И.Ю, Динамические модели оценки надежности главной балки мостового крана//М: Безопасность труда в промышленности №б, 2006.- С.33-36.

9. Манапов А.З., Майстренко И.Ю. Динамические модели расчета вероятности отказов в строительных конструкциях//Материалы первой международной конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» 9-10 ноября 2006 г.- Т.1. Воронеж, 2006,-С. 140-142.

10. Майстренко И.Ю. Применение метода статистического моделирования для оценки остаточного ресурса стальной конструкции//Материалы 58-й республиканской научной конференции. Сборник научных трудов докторантов и аспирантов.- Казань: КГАСУ, 2006-

С.85-89.

Корректура автора

Подписано в печать 27.11,06 Заказ

Тираж 100 экз.

Формат 60x84/16 Печать RISO Усл.-печ.л. 2,0

Бумага тип. №1

Печатно-множительный отдел КазГАСУ. 420043, Казань, Зеленая,!.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Майстренко, Игорь Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ РЕСУРСНЫХ ПАРАМЕТРОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

2. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАПАСОВ ПРОЧНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ И ЖЕСТКОСТИ по РЕЗУЛЬТАТАМ ОБСЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Статистический анализ запасов прочности стальных коробчатых балок.

2.2. Статистический анализ запасов местной устойчивости стальных коробчатых балок.

2.3. Статистический анализ запасов жесткости стальных коробчатых балок.

2.4. Выводы по главе 2.

3. ЧИСЛЕННОЕ СРАВНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИИ.

3.1. Оценка надежности конструкции без учета коррозионного износа.

3.2. Оценка надежности конструкции с учетом коррозионного износа.

3.3. Выводы по главе 3.

4. ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

4.1. Разработка методики оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанной на статистическом моделировании и регрессионном анализе.

4.2. Практическое применение методики оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции.

4.3. Выводы по главе 4.

Введение 2006 год, диссертация по строительству, Майстренко, Игорь Юрьевич

Оценка остаточного ресурса строительных стальных конструкций связана с рассмотрением широкого круга технических и экономических задач, теоретическая и практическая значимость которых приобретает все большее значение. Особое место занимают методы оценки остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций.

Воздействия на строительные конструкции представляют собой случайные процессы, развертывающиеся во времени. Существенным разбросом обладают свойства материалов, применяемых в строительных конструкциях, причем эти свойства могут случайным образом изменяться под влиянием окружающей среды. Опыт строительства и эксплуатации показывает, что даже для одинаковых сооружений, возводимых и действующих в аналогичных условиях, выход из строя всего сооружения или отдельных конструктивных элементов происходит в различные случайные моменты времени.

Для аварий и повреждений, вызванных внезапным отказом, важной характеристикой являются пиковые значения нагрузок, возникающих в отдельные короткие промежутки времени и значительно превосходящих обычный уровень нагружения конструкции. В дальнейшем будем рассматривать остаточный ресурс стальных конструкций, эксплуатация которых проходила длительное время в условиях неблагоприятного воздействия эксплуатационной среды, в контексте описания деградационных отказов, обусловленных естественными процессами старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Практически все крупные инженерные сооружения рассчитаны на срок эксплуатации 25-50 лет, а иногда и более. Приводимые в технической документации показатели ресурса, рассматриваемого в виде нормативного срока службы [ 1 ], могут вступать между собой в противоречия, создавая опасные прецеденты в эксплуатации. Например, известны случаи, когда строительные конструкции использовались так интенсивно, что достигали предельного состояния и становились ненадежными задолго до исчерпания установленного нормативного срока службы [ 2 - 8 ].

С формальной точки зрения оценка остаточного ресурса - это процедура определения времени, в течение которого, с определенной вероятностью, техническое состояние конструкции достигнет одного из предельных состояний. Наличие достоверных данных мониторинга технического состояния строительной конструкции повышает эффективность определения времени достижения предельного состояния. Однако на практике сбор сведений, необходимых для решения данной задачи, оказывается весьма затруднительным.

Как правило, приходится иметь дело с крайне ограниченными (порой недостоверными) данными о силовых воздействиях, действующих на конструкцию за время эксплуатации. При этом изменение во времени геометрических параметров конструктивных элементов наблюдается только в отдельных, часто неравномерно распределенных по времени, точках наблюдения. Активное внедрение в настоящее время регистраторов параметров работы на отдельных строительных конструкциях можно рассматривать как перспективный способ получения достоверных исходных данных для оценки остаточного ресурса.

Исходя из сказанного выше, следует признать актуальными методы оценки остаточного ресурса конструкции, базирующиеся на современных информационных технологиях, позволяющих максимально использовать ограниченные данные натурных обследований для выявления особенностей и закономерностей изменения во времени процессов деградации расчетных элементов.

В настоящей работе для статистического анализа ресурсов изгибаемых элементов использованы данные о нагрузках, внутренних усилиях и напряжениях в расчетных элементах для конкретных конструкций - стальных коробчатых главных балок мостовых кранов и данные инструментальных изменений фактических толщин горизонтальных поясов и стенок главных балок, полученных в ходе натурных обследований. Такой выбор обусловлен тем, что в отношении данных конструкций рядом нормативных документов [ 9 - 19 ] установлены четко регламентированные государственные контроль и надзор за соблюдением сроков, периодичности и порядка проведения обследования их технического состояния.

Цель работы заключается в совершенствовании методик оценки остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- анализ существующих подходов к оценке индивидуальных ресурсных параметров строительных конструкций;

- статистическая систематизация информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок;

- численное сравнение динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов;

- разработка новой методики оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанной на статистическом моделировании и регрессионном анализе.

Степень достоверности полученных результатов подтверждается:

- при проведении систематизации статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок, использованы апробированные методы инструментальных измерений и испытаний конструктивных элементов, данные расчетов реальных металлических конструкций и методы математической статистики для обработки полученных результатов;

- экспериментальными результатами испытаний и обследований строительных конструкций, применением при поверочных расчетах металлических конструкций параметров оценки, полученных методами строительной механики и теории вероятностей, а также математическим аппаратом регрессионного анализа для прогнозирования износа элементов расчетного сечения;

- использованием доступной многофункциональной вычислительной системы MathCAD и встроенных функций генератора случайных чисел MathCAD для статистического моделирования процесса нагружения конструкции.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выполнен анализ существующих подходов к оценке индивидуальных ресурсных параметров строительных конструкций;

- проведена систематизация статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок, по шести основным отличительным признакам: грузоподъемности, режиму работы, пролету, материалу несущих металлических конструкций, заводу-изготовителю, времени изготовления;

- выполнена оценка резерва жесткости путем сравнения расчетных прогибов конструкции на момент обследования и фактических прогибов, измеренных при натурных испытаниях;

- выполнено численное сравнение динамических моделей оценки надежности на примере конкретных конструктивных элементов и оценена степень влияния учета коррозионного износа на показатели надежности конструкции;

- разработана методика оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции, основанная на статистическом моделировании случайных процессов комбинации «нагрузка-прочность», во взаимосвязи с регрессионными моделями для прогнозирования износа конструктивных элементов.

Реализация результатов исследований:

- результаты, полученные в диссертационной работе, использованы при оценке остаточного ресурса 141 стальной коробчатой балки, эксплуатирующейся на предприятиях, подконтрольных Управлению по технологическому и экологическому надзору Ростехнадзора по Республике Татарстан;

- внедрен экспериментально-расчетный метод оценки остаточного ресурса металлических конструкций мостового крана. Внедрение выполнено по результатам обследований и технического диагностирования опасных производственных объектов на предприятиях строительства и машиностроения Республики Татарстан в рамках научно-исследовательской работы ООО «Меткон» при кафедре металлических конструкций и испытания сооружений Казанского государственного архитектурно-строительного университета. Для расчетов использованы программные средства Microsoft Office. Результаты внедрения экспериментально-расчетного метода подтверждены Актами внедрения научно-технической продукции (всего 37 мостовых кранов на четырёх предприятиях);

На защиту выносятся:

- результаты анализа и систематизации статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации стальных коробчатых балок;

Апробация работы:

Выполнены расчеты остаточного ресурса металлических конструкций 141 коробчатой балки. Основные результаты экспериментальной работы подтверждены соответствующими разделами заключений экспертизы промышленной безопасности, представленными в территориальные органы государственного надзора. Основные результаты выполненных исследований были доложены на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Казанского государственного архитектурно-строительного университета в 2004-2006 годах и на первой международной конференции в г.Воронеже «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» 9-10 ноября 2006 года.

Автор выражает признательность научному консультанту профессору Кузнецову И.Л. за помощь в теоретических исследованиях.

Заключение диссертация на тему "Оценка остаточного ресурса эксплуатируемых стальных конструкций"

4.3. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Разработана и апробирована на реальном примере новая методика оценки индивидуальных ресурсных параметров эксплуатируемой стальной конструкции.

2. Для моделирования ухудшения технического состояния эксплуатируемого конструктивного элемента использованы программные модули регрессионного анализа на основе многофункциональной вычислительной системы MathCAD, позволяющие эффективно решать поставленную задачу с учетом допусков на начальные размеры элемента, допусков на точность обмерных работ, использовать доверительные интервалы и доверительные вероятности для компенсирования возникающих в процессе расчетов неточностей.

3. Методика статистического моделирования процесса нагружения позволяет оценивать ресурсные параметры конструктивного элемента на основе обработки данных случайных реализаций нагрузки и прочности и не требует выполнения дополнительных операций по установлению закона распределения комбинации случайных факторов, влияющих на надежность конструкции.

4. Точность расчетов по методике статистического моделирования процесса нагружения зависит от количества обследований конструкции, количества измерений фактических толщин расчетных элементов, принятой доверительной вероятности и заданного уровня надежности конструкции.

5. При расчетах по предложенной методике оценки остаточного ресурса эксплуатируемой стальной конструкции учитывается широкий спектр факторов, описывающих нагрузки, внутренние усилия и напряжения в конструктивных элементах, условия работы конструкции, число нагружений конструкции за расчетное время эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ В ЦЕЛОМ

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

2. Проведена систематизация статистической информации, характеризующей особенности эксплуатации 141 стальной коробчатой балки по шести основным отличительным признакам: грузоподъемности, режиму работы, пролету, материалу несущих металлических конструкций, заводу-изготовителю и времени изготовления.

3. Исследована действительная работа изгибаемых элементов металлических конструкций и выполнен статистический анализ ресурсов изгибаемых элементов по коэффициентам запаса прочности, местной устойчивости стенки и жесткости. Установлено, что коэффициенты запаса для начальных и фактических сечений конструкции располагаются в интервале значений: для прочности по нормальным напряжениям - от 1,030 до 2,334; для местной устойчивости стенки - от 1,091 до 11,658; для жесткости - от 1,001 до 3,700.

4. Численными исследованиями установлено, что степень влияния допусков на прокат характеризуется снижением коэффициентов запаса и составляет: для прочности по нормальным напряжениям - от 1,1 до 12,9%; для местной устойчивости стенки - от 16,9 до 28,6%; для жесткости - от 1,1 до 11,2%.

5. Экспериментальными исследованиями получены оценки резервов жесткости конструкций путем сравнения расчетных прогибов на момент обследования и фактических прогибов, измеренных при натурных испытаниях. В объеме использованной выборки, с учетом наиболее невыгодного состояния и доверительной вероятности равной 0,95, резерв жесткости характеризуется интервалом значений от 0,999 до 3,019.

6. Установлено, что имеет место тенденция увеличения запаса прочности и снижения запаса местной устойчивости и жесткости для конструкций, спроектированных и изготовленных в более поздние годы. Анализ показал взаимосвязь отмеченной тенденции с более широким применением низколегированных сталей.

- наибольшие значения вероятности отказов с учетом времени эксплуатации получены по формуле, предложенной К. Капуром и JI. Ламберсоном. При расчетах по этой формуле наблюдается интенсивный рост значений вероятности отказа на начальном этапе эксплуатации с последующим медленным асимптотическим ростом до 1,0, что не характерно для элементов строительных конструкций по физическому смыслу;

- формулы, предложенные В.В. Болотиным, А.Р. Ржаницыным, А.А. Червоным, В.И. Лукьященко, Л.В. Котиным, дают результаты, в целом не противоречащие ожидаемым значениям вероятности отказов для элементов строительных конструкций. Однако разброс результатов для одинаковых исходных данных значительный.

- функции коррозионного износа, предложенные А.И. Кикиным, А.А. Васильевым, Б.Н. Кошутиным, Е.В. Гороховым, Я. Брудка, М. Лубиньски,

A.З. Манаповым, И.И. Маннановым, для продолжительности эксплуатации до 4000 дней дают близкие результаты по ожидаемому числу отказов, после 4000 дней эксплуатации разброс результатов для одинаковых исходных данных увеличивается;

- учет коррозионного износа при расчетах по динамическим моделям

B.В. Болотина, А.Р. Ржаницына, А.А. Червонного и др. увеличивает ожидаемое число отказов для продолжительности эксплуатации до 4000 дней в среднем в 2,7 раза, а для продолжительности эксплуатации до 10000 дней в среднем в 4,9 раза.

9. Метод статистического моделирования процесса нагружения удовлетворительно описывает динамику изменения во времени показателей надежности конструктивных элементов. При этом в условиях длительной эксплуатации получен меньший разброс результатов.

Библиография Майстренко, Игорь Юрьевич, диссертация по теме Строительные конструкции, здания и сооружения

1. Постановление Совета Министров СССР от 22 октября 1990 года №1072/ Единые нормы амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов народного хозяйства СССР.

2. Информационное письмо Госгортехнадзора РСФСР от 12.07.91 г., № 121/79.

3. Информационное письмо Управления Северо-Западного округа Госгортехнадзора от 30.09.75 г., № П-4.

4. Информационное письмо Управления Центрального округа Госгортехнадзора от 05.08.77 г., № 8-77.

5. Информационное письмо ПО «Сибтяжмаш» от 19.04.93 г. № 1-1/214.

6. Информационное письмо Госгортехнадзора России от 15.05.95 г. №12.1/402.

7. Котельников B.C. Состояние травматизма при эксплуатации подъемных сооружений в 2001 году//М.: Безопасность труда в промышленности, 2002, №3.- С. 18-21.

8. Манапов А.З., Захаров А.В. Анализ причин разрушений металлоконструкций//М.: Безопасность труда в промышленности, 1988, №11.-С.56-57.

9. ГОСТ 25546-82 (1993). Краны грузоподъемные. Режимы работы.

10. ИСО 4301/1-86. Краны грузоподъемные. Классификация.

11. ГОСТ 1575-87 (2002). Краны грузоподъемные. Ряды основных параметров.

12. ПБ 10-382-00 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

13. РД 10-112-96 Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. 4.1. Основные положения.

14. РД 10-112-5-97 Методические указания по обследованию грузоподъемных машин с истекшим сроком службы. 4.5. Краны мостовые и козловые.

15. РД 24-112-5Р Руководящий документ по оценке остаточного ресурса кранов мостового типа.- М.,2002.

16. РД 10-397-01 Положение по проведению экспертизы промышленной безопасности подъемных сооружений / Постановление Госгортехнадзора России от 17.01.01 №2.

17. РД-03-484-02. Положение о порядке продления срока безопасной эксплуатации технических устройств, оборудования и сооружений на опасных производственных объектах / Постановление Госгортехнадзора от 09.07.02 №43.

18. Правила применения технических устройств на опасных производственных объектах / Постановление Госгортехнадзора РФ от 25.12.98 № 1540.

19. Правила организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте / Постановление Правительства Российской Федерации от 10.03.99 № 263.

20. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике.

21. Липатов А.С. Методы повышения безопасности грузоподъемных кранов при ненормируемых условиях эксплуатации: Дис. докт. техн. наук.-Новочеркасск, 2006.-34 с.

22. Михайлов Г.Г., Конаков О.А., Колмаков А.Я. Некоторые аспекты стратегии определения остаточного ресурса//М.: Безопасность труда в промышленности, 2004, №1 .-С.44-45.

23. Кулешов В.В., Сохрин П.П. Расчет остаточного ресурса мостового крана//М.: Безопасность труда в промышленности, 2001, №1.-С.35-36.

24. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. -М.: Высшая школа, 1991.-319 с.

25. РД 24-112-5Р. Руководящий документ по оценке остаточного ресурса кранов мостового типа.- М., 2002.

26. Попов Б.Е., Котельников B.C., Зарудный А.В., Левин Е.А., Безлюдько Г.Я. Магнитная диагностика и остаточный ресурс подъемных сооружений//М.: Безопасность труда в промышленности, 2001, №2.-С.44-49.

27. Методика РД ИКЦ «Кран»-007-97.

28. Мужицкий В.Ф., Попов Б.Е., Безлюдько Г.Я. и др. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций грузоподъемных кранов//Дефектоскопия, 1996, №3.-С.12-19.

29. Кулеев В.Г., Горкунов Э.С. Механизмы влияния внутренних и внешних напряжений на коэрцитивную силу ферромагнитных сталей // Дефектоскопия, 1997, № 11 .-С.З-18.

30. Котельников B.C., Еремин Ю.А., Зарецкий А.А., Короткий А.А. Концепция оценки остаточного ресурса металлических конструкций грузоподъемных кранов, отработавших нормативный срок службы//М.: Безопасность труда в промышленности, 2000, №10.-С.41-46.

31. Котельников B.C., Янов Л.И., Попов В.А., Попов Б.Е. и др. Паспорт магнитного контроля мостового крана//М.: Безопасность труда в промышленности, 2004, №4.-С.45-47.

32. Попов Б.Е., Котельников B.C. Ресурс мостовых кранов, используемых в конверторном произволстве//М.: Безопасность труда в промышленности, 2006, №1.-С.48-51.

33. MP 38.03.001-02. Методические рекомендации. Методы расчетной оценки остаточного ресурса конструкций грузоподъемных кранов.- Красноярск: НПП «СибЭРА», НИЦ «Регионтехсервис», 2002.-40 с.

34. Петров Г.В., Рыжов О.Ю. Сравнительный анализ методик определения ресурса//Научно-технические проблемы прогнозирования надежности и долговечности конструкций и методы их решения: Труды VI Междунар.конф. СПб.: Изд-во Политехн.ун-та, 2005.-С.368-369.

35. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин,- 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1976.-455 с.

36. Методика расчета кранов мостового типа на остаточный ресурс работоспособности. Общие положения// Отв.исполнители В.М.Соболев, Г.П.Ермаков.-Челябинск, 1977.-21 с.

37. Троценко Д.А. Разработка метода количественной оценки накопления усталостных повреждений в сварных соединениях с помощью гальванодатчиков: Дис. канд. техн. наук.-Челябинск, 1986.-213 с.

38. Котельников B.C., Жуков В.Г., Леонова О.В., Соколов Ю.Ф. Оценка надежности металлоконструкций портальных кранов//М.: Безопасность труда в промышленности, 2004, №4.-С.24-27.

39. Броек Д. Основы механики разрушения. Пер.с англ. М.: Высшая школа, 1980.

40. Котельников B.C., Жуков В.Г., Леонова О.В., Ганшкевич АЛО. Оценка надежности портальных кранов по критерию развития коррозионных повреждений//М.: Безопасность труда в промышленности, 2004, №4.-С.32-34.

41. ГОСТ 27584-88. Краны мостовые и козловые. Общие технические условия.

42. ГОСТ 21778-81. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Основные положения.

43. Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний. М.: Машиностроение, 1972.-368 с.

44. ГОСТ 19903-74. Сталь листовая горячекатаная. Сортамент.

45. ГОСТ 82-70 (СТ СЭВ 2884-81). Прокат стальной горячекатаный широкополосный универсальный. Сортамент.

46. СТО 24.09-5821-01-93. Краны грузоподъемные промышленного назначения. Нормы и методы расчета элементов стальных конструкций/М.: ВНИПТМАШ, 1993.-135 с.

47. СНиП 2.01.07-85*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия.

48. ИСО 4310/1-81. Краны грузоподъемные. Правила и методы испытаний.

49. РД 22-28-36-01. Краны грузоподъемные. Типовые программы и методики испытаний (вкл. ИТОс 22-01-01 "Инструкция по проведению технического освидетельствования грузоподъемных кранов") (взамен РТМ 2201-79-93).

50. ГОСТ 29266-91 (ИСО 9373-89). Краны грузоподъемные. Требования к точности измерений параметров при испытаниях.

51. СНиП 2.03.11-85. Строительные нормы и правила. Защита строительных конструкций от коррозии/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-48 с.

52. Райзер В.Д. Методы теории надежности в задачах нормирования расчетных параметров строительных конструкций.-М.: Стройиздат, 1986.-192 с.

53. Уваров Б.Ю. Статистическое исследование свойств и обоснование расчетных сопротивлений низколегированных сталей для строительных металлических конструкций.- Автореф. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М., 1969.

54. Ишменева JI.H. Экспериментально-статистическое исследование расчетных сопротивлений сталей повышенной и высокой прочности для строительных металлических конструкций.- Автореф. на соиск. учен, степени канд. техн. наук. М., 1978.

55. Стрелецкий Н.С. Избранные труды/ Под ред. Е.И.Беленя.-М.: Стройиздат, 1975.-422 с. (статья Основы статистического учета коэффициента запаса прочности сооружений. М.: Стройиздат, 1947).

56. Абаринов А.А., Губайдуллин Р.Г., Козьмин Н.Б., Попелянский Ю.Л. и др./ Исследование обрабатываемости стали повышенной и высокой прочности// Сб.труд. ЦНИИПроектстальконструкция. М., 1981.-С.20-33.

57. Яковлева B.C. Малоуглеродистая полуспокойная сталь для металлических конструкций/ Сб.трудов ЦНИИСК "Полуспокойные стали для строительных конструкций", вып.29.-М.: Стройиздат, 1976.-С.42-70.

58. Соколовский П.И., Яковлева B.C., Барынина И.М., Чиркина A.M. Качество малоуглеродистой стали кислородно-конверторного производства/ Сб.трудов ЦНИИСК: Прочность стали для металлических конструкций.-М.: Стройиздат, 1974.-С.34-60.

59. Кошутин Б.Н., Уваров Б.Ю. Статистическое исследование механических свойств некоторых строительных сталей/ Сб.трудов №96 Московского инженерно-строительного института им.В.В.Куйбышева/ Под общ.ред. Е.И.Беленя.-М., 1973 .-С. 13-22.

60. Уваров Б.Ю. К вопросу обоснования нормативного сопротивления строительных сталей/ Сб.трудов №85 Московского инженерно-строительного института им.В.В.Куйбышева/ Под общ.ред. Е.И.Беленя.-М., 1970.-С.9-18.

61. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений.- 2-е изд., перераб. и доп.-М.: Стройиздат, 1981.-351 с.

62. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность.-М.: Стройиздат, 1978.-239 с.

63. Червоный А.А., Лукьященко В.И., Котин Л.В. Надежность сложных систем. Изд. 2-е, перераб. и доп.-М.: "Машиностроение", 1976.-288 с.

64. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем/ Пер. с англ. Е.Г.Коваленко/ Под ред. И.А.Ушакова/ М.: изд-во "Мир", 1980.-604 с.

65. Вольберг Ю.Л., Коряков А.С. Влияние агрессивных сред на несущую способность строительных металлических конструкций.- В кн.: Долговечность строительных конструкций на Севере.-Якутск, 1981.

66. Кикин А.И. Особенности проектирования и расчета стальных конструкций, подвергающихся воздействиям агрессивной среды// Металлические конструкции/ МИСИ им. В.В. Куйбышева, №43.-М., 1962.-С.43-46.

67. Мудрук А.С., Гончаренко П.В. Коррозия и вопросы конструирования.-Киев: Техшка, 1984.-135 с.

68. Розенфельд И.Л. Коррозия и защита металлов.-М.: Металлургия, 1969.-448 с.

69. Кошин И.И. Экспериментальное изучение влияния конструктивной формы элементов стальных конструкций на стойкость против атмосферной коррозии// Металлические конструкции/ МИСИ им. Куйбышева, №10.-М., 1956.-С.48-52.

70. ГОСТ 9.039-74. ЕСЗКС. Коррозионная агрессивность атмосферы.

71. Азизов П. Натурные исследования состояния производственной среды и ограждающих конструкций на предприятиях электролиза цинка// Пром. стр-во, 1979, №7.-С.25-26.

72. Беленя Е.И., Валь В.Н., Уваров Б.Ю. Полнее использовать резервы прочности конструкций реконструируемых производственных зданий с металлическим каркасом // Пром. стр-во, №5.-С.2-4.

73. Вольберг Ю.П. Коррозионная стойкость строительных металлоконструкций: Уч. пособие.-М., 1987.-42 с.

74. Тихомирова М.Ф., Фанталов A.M., Вольберг Ю.П. Повышение долговечности зданий цехов по производству тяжелых цветных металлов.-М.: Стройиздат, 1980.-116 с.

75. Карамолдаев А. Влияние конструктивной формы сечения элементов строительных конструкций на стойкость противокоррозионных покрытий// Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1977, №10.-С.19-23.

76. Poradnik projektanta konstrukcji meyalowych. Czesc l.-Warszawa: Arkady, 1980.

77. Fijalkowski J., Ihnatowicz В., Kwiatkowski A. Zabezpieczenia antykorozyjne w budownictwie przemyslowym// Poradnic projektanta.-Warszawa: Arkady, 1980.

78. Эванс Ю.Р. Коррозия, пассивность и защита металлов. Гостехиздат, 1941.

79. ГОСТ 9.040-74. ЕСЗКС. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения коррозионных потерь в атмосферных условиях.

80. Карпенко Г.В. Прочность стали в коррозионной среде. Машгиз, 1963.

81. Указания по проектированию антикоррозионной защиты строительных конструкций промышленных зданий в производствах с агрессивными средами. (СН 262-63) .-М.: Стройиздат, 1963.

82. Бартонь К., Черны М. Связь между свойствами среды и кинематикой атмосферной коррозии стали, цинка и алюминия// Защита металлов, №4.Т. XVI.-C.387-395.

83. Берукштис Г.К., Кларк Г.Б. Коррозионная устойчивость металлов и неметаллических покрытий в атмосферных условиях.-М.: Наука, 1971.-159 с.

84. Голубев А.И., Кадыров М.Х. Прогнозирование коррозии металлов в атмосферных условиях.-М.: ГосИНТИ, 1967.-16 с.

85. Королев В.П. Прогнозирование и повышение долговечности стальных конструкций в коррозионных средах промышленных предприятий. Дис канд. техн. наук.-М., 1985.

86. Кудайбергенов П.Б., Чеботарев С.П. Прогнозирование коррозионного износа стальных конструкций промышленных зданий/ ВНИИИС Госстроя СССР. Экспресс-информация. Серия: Инженерно-теоретические основы строительства, вып.Ю.-М., 1984.-С.5-9.

87. Михайловский Ю.Н., Стрекалов П.В., Агафонов В.В. Модель атмосферной коррозии металлов, учитывающая метеорологические и аэрохимические характеристики// Защита металлов, №4.-Т. XVI.-1980.-C.396-413.

88. Родин Я.В. Исследование коррозионной стойкости углеродистых и низколегированных сталей для металлических конструкций в атмосфере Тихоокеанского побережья юга Дальнего Востока.-Дис. . . . канд. техн. наук.-М., 1970.-219 с.

89. Руководство по повышению долговечности строительных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах предприятий цветной металлургии/Гипроцветмет.-М., 1983.-67 с.

90. Харламов Ю.А., Лучина М.А., Малышева Т.И. Прогнозирование скорости коррозии углеродистой стали по данным химического состава пресной воды//Гидротех. стр-во, №4.-1982.-С.18-20.

91. Шрейбер Г.К., Соакиян Л.С. и др. Использование математических методов при исследовании процесса коррозии нефтепромыслового оборудования сточными водами// Коррозия и защита в нефтегазовой промети, №2.-1971.-С.3-7.

92. Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий/ Под ред. А.И.Кикина.-2-е изд., перераб. и доп. -М.: Стройиздат, 1984.-С.204-217.

93. Горохов Е.В., Брудка Я., Лубиньски М. и др. Долговечность стальных конструкций в условиях реконструкции.- М.: Стройиздат, 1994.-С.224-237.

94. Манапов А.З., Маннанов И.И. Долговечность элементов стальных конструкций, подверженных коррозии// Оптимизация, расчет и испытание металлических конструкций: Межвуз.сб. -Казань, КХТИ, 1984.-С.64-67.

95. Горохов Е.В., Королев В.П. Методика оценки эффективности противокоррозионных мероприятий при проектировании и эксплуатации металлоконструкций// Реконструкция промышленных зданий и сооружений.-М.: Стройиздат, 1988.-С.98-102.

96. Болотин В.В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах сооружений.-М.: Стройиздат, 1971.-255 с.

97. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций.-М.: Машиностроение, 1990.-448 с.

98. Колотилкин Б.М. Долговечность жилых зданий.-М.: Стройиздат, 1965.-254 с.

99. Колотилкин Б.М. Надежность функционирования жилых зданий.-М.: Стройиздат, 1989.-376 с.

100. Рогонский В.А., Костриц А.И., Шеряков В.Ф. Эксплуатационная надежность зданий.-Jl.: Стройиздат, 1983.-280 с.

101. Ройтман А.Г. Надежность конструкций эксплуатируемых зданий.-М.: Стройиздат, 1985.-175 с.

102. Колемаев В.А., Староверов О.В., Турундаевский В.Б. Теория вероятностей и математическая статистика.-М.: Высш.шк., 1991.-400 с.

103. ГОСТ 57751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

104. ГОСТ 27.310-95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения.

105. СтЗ СтЗ грА 09Г2 СтЗ СтЗ Материал несущих элементов металлических конструкций

106. Ленинградский завод ПТО им.Кирова. Бурейский мех. завод Амурская обл. Харьковский завод ПТО им.Ленина. Завод ПТО г.Комсомольск-на-Амуре. Завод "Подъемник", г.Ташкент. Завод-изготовительоо я о со Я1. Е о

Похожие работы

Строительство
05.23.00