автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние точности монтажа крановых рельсов на несущую способность подкрановых железобетонных балок

ПОЛТАВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

УДК 624.012

ВПЛИВ ТОЧНОСТІ МОНТАЖ'/ КРАНОВИХ РЕЙОК НА НЕСУЧУ ЗДАТНІСТЬ ПІДКРАНОВИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК

Ч/і ¡уїДіиііиПІСіі/ Vі V .«^,У І О^'ДіВшЛсПі Гчу'і»«« і. ^ І\ЦІ 1 ? иу ДІІ2;1І 1(1 '

ХОХЛОВ ОЛЕКСІЙ ГЕННАДІЙОВИЧ

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Дисертація є рукописом.

Роботу ВІїКСтЗЯО На Кафедрі ЗДЛіЗООеТОННЇіХ 72 КаМЯНИХ конструкцій Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка, Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник - кандидат технічних наук, професор Павліков Андрій Миколайович, завідувач кафедри залізобетонних конструкцій Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка

Офіційні опоненти: - доктор технічних наук, Пашинський Віктор Антонович, завідувач кафедри технології будівельних конструкцій, виробів і матеріалів Полтавського державного технічного університету

ім5ні Юрія Кондратюка

- кандидат технічних наук, професор Золотев Михайло Сергійович, начальник науково-дослідного сектора Харківської державної академії міського господарства

ПрОВІДВЗ титанова - Няугголї^їїяпгшптлй ікстятут будівйлмпге гетттгтрукігій Державного комітету України у справах будівництва і архітектури, м.Кііїб

<Г' V ''

Захист відбудеться “ ” грудня 2000 р. о -ґ-ї годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради Д.44.052.02 із спеціальності “Будівельні конструкції, будівлі та споруди” при Полтавському державному технічному університеті мені Юрія Кондратюка за адресою: 36601, м. Полтава, Периіотравневин проспект, 24, ауд. 234.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка.

Автореферат розісланий /У ” листопада 2000 р

Вчений секретар спеціалізованої ради,

кандидат технічних наук, доцент О.В.Семко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Атлтуя ГТ?-П!ГТТ3 'тлі»»? НІС в і ТТПМП ПЯГЯ.ТО (^у ттіор;туї-тхтту Т^ПТТР.Тр\^ТТ1ТТ JTT>??TnriiQ'J,,Jj

в умовах складних деформацій. Зокрема, таких деформацій зазнають і підкранові балки. У цьому випадку складні деформації виникають при сумісній дії вертикальних навантажень - від ваги крану і піднятого вантажу та горизонтальних ~ внаслідок бокового впливу к^злііз і гальмівного засилля вантажного візка з вантажем. Взаємний зсув (ексцентриситет) вертикальних осей інерції кранових рейок та підкранових балок, який виникає внаслідок неточностей при їх монтажу, силового впливу кранів тощо, призводить до збільшення негативного впливу таких деформацій на роботу саме залізобетонних підкранових балок. При цьому можуть виникати ситуації, коли конструкції починають працювати в дуже невигідних, а інколи і в екстремальних умовах. Залізобетонних підкранових балок це стосується особливо, тому ідо некоягрольованс збільшення ексцентриситету осей підкранових рейок і балок призводить до передчасного виходу їх з ладу, що зрештою, спричинює аварійні ситуації. Неконтрольованість цього ексценгришгеїу викликана шм, що в діючих “Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов'’ (ДІІАОП 0-і.03-93) немає допусків ка несумісність (ексцентриситет) осей крапових рейок і підкранових балок та відхилення вісі рейісн від прямої лінії.

В них цілком ащсуїш норма точності конпрольпих. вимірювань, ідо надто усклідзюй їх про^ед-гіїнл. Відомо, що uoipiiiiiiocii siisiipcsmn., ind компенсують погрішності виготовлення, створюють можливість неправильного прийняття в експлуатацію параметрів, які перебільшують допуски* Це призводить до появи значних неврахованих початкових напружень в несучих конструкціях до прикладання розрахункових навантажень, що в сучасних умовах неприпустимо.

Тому розробка та введення в сучасні нормативні документи науково-обгрунтованих допусків на будівельно-монтажні роботи, враховуючи і контрольні вимірювання, дає можливість значно збільшити безпеку і термін експлуатації залізобетонних підкранових балок, що є досить актуальною задачею.

зв'язок рооотн з науковівш програмами^ планаші, тбмами. ґоооісі виконана за програмою науково-дослідної роботи Полтавського інженерно-будівельного інституту, яка фінансується за рахунок державного бюджету “Розрахунок кссозгинаємих залізобетонних елементів за першою і другою групам граничних станів з урахуванням сейсмічних впливів і динамічних

ітлпотггл^аттт 55 Т-Іпт«іп ЛЛітттютг Vp( 'D Ліг» AV г»»тт '-і ї |V2 1 НОО плтчг

nUDOTl 1 (i/XVl/ЛІІ . X 1UIVUJ 1ШІШ¥ JJ- J Г Vyi J U UU Dl/I J 1 ,U J , W ,

Мета і задачі дослідження. На базі експериментально-теоретичних досліджень проаналізувати напружено-деформований стан залізобетонних елементів таврового профілю, коли вони працюють в умовах косого згинання і

розробити нову методику розрахунку несучої здатності таких елементів. На основі розробленої методики визначити ¡іаукоБй-с&груктоБаш допуски на відхилення підкранових, колін від їх проектного положення для забезпечення проектної несучої здатності і збільшення терміну служби залізобетонних підкранових балок та створення нормальних умов для роботи мостових електрокранів.

Наукова новизна одержаних результатів.

- розроблені методики розмежування Бішашсіг: конфігурацій стиснутої зони бетону та розрахунку несучої здатності косозігнутих залізобетонних елементів таврового перерізу з дискретним розташуванням арматури;

- із умови міцності визначені функціональні допуски на ексцентриситет між головними вертикальними осями інерції кранових рейок і підкранових балок, дотримання яких при будівництві та експлуатації забезпечує проектну несучу здатність підкранових конструкцій;

- з метою забезпечення розрахункової несучої здатності споруд при їх

буДІ2НІЇІЇГ21 С ОіруїГГСишІи ПиОиХІдшмГЬ 1 '*'' '* * ‘ '**11 '*' ‘ г"‘ ^

допусків на допуски для погрішностей будівельних і вимірювальних

робіт;

- отримані ітауТсоБо-обгрунговаш будівельні і вимірювальні допуски, які забезпечують з задигею ймоізірпістго додержання функціональних допусків на відхилення кпзппаих рейок при ї- монтажі і експлуатації від проектного положення. Ці допуски ПрОПОїіУеГьСЯ ввести в сучасні нормативні документи з експлуатації мостових електрокранів.

Практичне значеная одержаних результатів:

- розроблена методика дозволяє розмежувати випадки розрахунку залізобетонних таврових елементів з дискретним розташуванням арматури, які зазнають косого згинання, безпосередньо перед основним розрахунком несучої здатності, що значно зменшує трудомісткість рОЗроХуШсу,

- застосування розробленої методики розрахунку несучої здатності зазначеннях елементів таврового перерізу гарантує їх експлуатаційну

ПрИДЗ.1 КІСТЬ * .

- значно збільшується безпека експлуатації та термін служби мостових електрокранів та залізобетонних підкранових балок за рахунок дотримання визначених функціональних, будівельних і вимірювальних допусїсів на відхилення крапових рейок від проектного положення при їх монтажі й експлуатації;

- розділені допуски на погрішності будівельних і вимірювальних операцій забезпечують сприятливі умови для виконання як перших, так і других робіт;

з

- на базі виконаних досліджень запропоновані раціональні схеми висотного контролю при монтажі та експлуатації підкранових рейок.

На захист циііосятьсії. Результати експериліеіггальїіо-тесретичішх досліджень напружено-деформованого стану косозігнутих залізобетонних елементів таврового перерізу стосовно умов, в яких працюють підкранові балки.

Методики розмежування випадків стиснутої форми бетону та розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів таврового перерізу, які працюють в умовах косого згинання.

Розроблені допуски:

- функціональні - на ексцентриситет головних вертикальних осей інерціі' кранових рейок і підкранових балок;

- технологічні - на погрішності будівельно-монтажних робіт та контрольних вимірювань, які виконуються при зведенні підкранових колій.

Осе^ястпй спссок зяобз’вача. Розроблені иетодякя розмежуванні форм стиснутої зони бетона залізобетонних елементів таврового перерізу, які ?а?нэ»оть косого зганання. Визначені унош для розрахунку граннчннх кутів нахилу площини .дії зозігіятнього ттапаїгтажетгя. Випедгні формули визначення точки прикладання рівнодіючої зусиль з стиснутій зоні бетону при розрахунках несучої здатності косозігнутих залізобетонних елементів гагроного перерізу. Визначені допустимі значення взагмттеге зсуву (ексцентриситет) головнях вертикальних осей інерції кранових рейок і залізобетонних підкранових балок. Розрахована точність отфемих вимірювань по допуску на функцію від їх результатів. Розраховані планово-висотні попуски на монтаж і рихтовки кранових рейок для мостових електрокранів.

Реалізація результатів роботи.

Результати роботи були використані при спостереженні за деформаціями іідкранових конструкцій цехів АТ “Кредмаш” міста Кременчука.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної зоботн доповідались на науково-технічних конференціях професорів, знкладачів, наукових співробітників, аспіратів та студентів Полтавського іержавного технічного університету імені Юрія Кондрапока в м. Полтава та Кременчуцького державного політехнічного університету, м. Кременчук, в 1993,94,'95,98,2000 рр. . ' * ’

Публікації. Оа темою дисертації опуошков&но шість ннукових праць, ЯКІ висвітлюють основні розділи дисертаційної роботи.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, !аключення, списку' літератури і додатків. Вона викладена на ¡72 стор., ислючаючи 17 таблиць, 39 рисунків, 126 позицій літературних джерел, юдатків 5 (9 стор. тексту і 4 листи креслень).

ЗМІСТ РОБОТИ

новизна та практична цінність, а також подана загальна характеристика робота.

Перший розділ присвячено постановці завдання. Розглянуто напружено-деформований стан підкранових залізобетонних балок при експлуатаційних значеннях навантажень. Проаналізовано стан попередніх досліджень у галузях розрахунку залізобетонних елементів, які зазнають косого згинання, та нормування точності контрольних вимірювань розташування підкранових колій при їх монтажі й експлуатації.

В наведеному розділі розглядаються залізобетонні підкранові балки таврового та двотаврового перерізів, із яких найбільш поширені є балки серії КЭ-01-50 прогоном 6 м (БКШ36) та 12 м (БКНВ12).

В розділі відмічено, що геометрія підкранових колій істотно впливає на умови роботи кранів. Під геометрією підкранових колій мається на увазі фактична величина параметрів, які характеризують плансво-висотнс положения колій. Для нормальної роботи кранів ці параметри не повинні перебільшувати допусіиліі. \_/днак. внаслідок' неминучих погрішностей

бу Д15 С ДЬНО' М 0 НТаЖгшХ рООіг Ці УМОВИ ПОрУІІР/ЮТЬсЛ. Окрім ТОГО, ПІД Ч£С

експлуатації колій через силовий вплив на них кранів, осідання опор і впливу інших факі орів виникають додаткові відхилення їх параметрів від номінальних значень.

З метою забезпечення нормальної роботи кранів на протязі тривалого часу проводились обстеження підкранових колій АТ “Кредмаш” м. Кременчука. При проведенні цих робіт були виявлені чисельні руйнування бетону стиснутих полиць підкранових балок (рис. 1). І, як виявилось, не зважаючи на різні умови експлуатації характер руйнувань бетону має спільні ознаки. Це дало можливість зробити висновок про спільність в характерах факторів, що призводять до цих рукнувош*.

Рис. 1. Руйнування бетону стиснутого звису полиці підкранової балки.

Аналіз напружено-деформованого стану підкранових залізобетонних балок при експлуатаційних навантаженнях показав, що вони працюють в умовах складних деформацій, зоїсрема в уМОБйХ КОСОГО ЗГИЯВННл.

Додатково цей же вид деформацій виникає (або збільшується) за рахунок неспівпадання головних вертикальних осей інерції кранової рейки та підкранової балки, тобто виникає ексцентриситет 5 (рис. 2).

Збільшення ексцентриситету 6 призводить до розширення діапазону зміни кута нахилу нейтральної лінії а (рис. 2). Це викликає появу напружень розтягу в стиснутих полицях підкранових балок. Але в діючих нормах

ДНЛОП № 0-1.03-9

TtfMI Qt*r' WiVVJ

центриситет не регламентується

Виходячи з аналізу умов роботи підкранових залізобетонних балок були визначені деякі головні припини появи руйнувань у зазначених конструкціях: недопустимі поздовжні та поперечні ухили кранових рейок, зміна ширини колії, зсув центру підкранової рейки відносно центру балки (ексцентриситет).

Рис. 2. Положення нейтральної лінії при експлуатації підкранових залізобетонних балок;

©

¿Б

- стискання;

Перелічені умови дозволяють зробити висновки, що підкранові балки при гкеплузтаціпких навантаженнях працюють в умовах складних деформацій, зокрема, на косе згинанім. При збільшенні ексцентриситету 5 збільшується вплив косого згинання, що призводить до зменшення несучої здатності підкранових залізобетонних балок. Тому, використовуючи функціональну залежність “ексцентриситет несуча здатність”, можливо визначити граничні значення зазначеного ексцентриситету, дотримання якого забезпечує проектну несучу здатність підкранових балок.

Проведений аналіз наукових праць у галузі досліджень напружено-деформованого стану залізобетонних елементів, що зазнають косого згинання, гаких авторів, як Бабич Є.М., Банков В.H., Вахненко П.Ф., Глазер C.І., Горик

О.В., Зернюк Є.В., Кліменко В.І., Левадний Я.М., Ніитін І.К., Павліков А.М., Руденко Ю.М., Семко О.В., Сердюк Л.І., Торяник MC., Фалеев Л.В.,

Фоміца Л.М. та інших, а також закордонних дослідників, дозволяє зробити певні висновки. Існуючі методики розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів таврового й двотаврового профілів, які зазнають косого згинання, мають спільні недоліки при визначенні випадків розрахунку: неможливість їх визначення до основного розрахунку міцності, немає чіткого розмежування випадків розрахунку, особливо при переході від одного до іншого, значна трудомісткість та інші. Тому на основі цих методик практично неможливо визначити значення допустимого ексцентриситету 5 (рис. 2). Це потребує необхідності розробки методики розрахунку несучої здатності зазначеннях залізобетонних елементів, яка позбавлена цих недоліків.

Досвід переконує, що досить часто не тільки розрахунок та підбір перерізів елементів колон, балок та інше забезпечують експлуатаційні якості, але і точність їх монтажу. Тому, істотну роль у забезпеченні проектної несучої здатності підкранових конструкцій відіграє точність монтажу кранових рейок.

На основі проведеного аналізу стану питання були визначені основні задачі дисертації:

1) визначити, які саме причини призводять до передчасної о руйнування підкранових балок;

2) вивчити паиружеио-деформовашш стан підкранових залізобетонних балок при екенлуатацшних навантаженнях;

3) ексиернмеыпшьно дослідиш иаиружено-дефор&ований стан зразків хссезігяутих. залізобетонних елемектіг тзгроеогс профілю по догжши ге;ік чистого згинання;

4) на базі експериментально-теоретичних досліджень розробити методику розрахунку міцності нормальних до поздовжньої вісі перерізу косозігнутих залізобетонних елементів таврового профілю, яка дозволяє точно визначати випадки розрахунку і розташування нейтральної лінії;

5) використовуючи розроблену методику розрахунку міцності зазначених елементів визначити допуски на ексцентриситет головних вертикальних осей інерції кранових рейок і залізобетонних підкранових балок;

6) установити допустимий ршень імовірності неправильного прийняття параметрів кранових рейок, які не відповідають допускам за рахунок компснсащі погрішностей оудшельних робіт погрішностями контрольних вимірів:

7) обгрунтувати функціональні, будівельні та вимірювальні допуски, дотримання яких при монтажі і ркхтовках кранових рейок гарантує проектну несучу здатність підкранових залізобетонних балок.

V другому розділі викладена методика проведення експериментальних досліджень напружено-деформованого стану залізобетонних елементів

таврового профілю при косому згинанні внаслідок дії короткочасного

И£1В2РТ£1,К£ННЛГ.

Для проведення досліджень було виготовлено та випробувано 4 залізобетонних балки таврового перерізу, а також використані дані досліджень експериментальних балок інших авторів. Експериментально вивчався характер зміни положення нейтральної лінії, плеча внутрішньої пари сил, деформативносгі та несучої здатності залежно від зміни кута нахилу площини дії зовнішнього навантаження і розташування арматури.

За результатами експериментальних досліджень визначен характер зміни положення нейтральної лінії залежно від кута нахилу ¡3 (рис. 2) та рівня зовнішнього навантаження.

У третьому розділі викладені передумови, приіпіяті для розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів таврового й двотаврового профілів, які зазнають косого згинання. Наводиться розроблений метод розрахунку міцності зазначених еяемеїгпв, аналіз порівняння результатів теоретичних та експериментальних досліджень. Розглянуто питання впливу зміни схеми завантаження конструкції па її папруягеко-дсформований стан.

В основу теоретичних досліджень і розробленого методу розрахунку покладено такі передумови.

1. Розрахунок несучої здатності залізобетонних, таврових елементів, які зазнають косого згинання, здійснюється для нормальних перерізів з тріщиною в розтягнутій зоні.

2. іілемевга двотаврового перерізу розглядаються як таврові, з полицею у верхній зоні.

3. Епюра напружень в стиснутій зоні бетону прийнята у вигляді поверхні з

твірними, паралельними до нейтральної лінії'. .

4. Досліди проводяться для елементів, які мають при плоскому згинанні нейтральну лінію в полиці. При косому згинанні цьому випадку відповідають шість можливих форм стиснутої зони бетону (табл. 1).

5. Площина дії внутрішніх сил паралельна площині дії зовнішніх сил. Дія

МО5ЧЛИ5ОГ0 ЛТСЛ’/*^РТЗ. ЕТЗ^КОВуСТЬСЯ ТІ—ТО ПС^ТаШХКТТ р.^тптт\

6. Верхня межа тріщини паралельна до нейтральної лінії перерізу.

7. В граничному стані руйнування вплив розтягнутого бетону над тріщіною не враховується.

перебільшують значень Ії.5, Ль .

Як показав аналіз, складність розрахунку полягає в тому, що доводиться стикатися з багатьма конфігураціями стиснутої зони бетону, що призводить до необхідності рішення значної кількості рівнянь рівноваги. В таблиці 1 наведені шість можливих випадків розрахунку залізобетонних елементів таврового перерізу, які найбільш часто зустрічаються.

Таблиця 1

іУІОЖЛНВІ фоПМН СТИСНУТОЇ ЗОНИ бсТОІЇУ

1 1 і і .. ¡., .1 * цт 3

4 пГ \ 5 м Ц- п 6 Цч 1 1 1 \

Аналіз формоутворення стиснутої зони бетону показує, що залежно від плоті робочої арматури у розтягнутій зо;:: мохгпа виділити три групи таких форм. Причому, перехід к з одній групи в іншу залежить тільки від зусилля НЯА,. В кожну з таких груп входять по чотири тшхи форм стиснутої зони бетону, котрі послідовно можна отримані прп збільдхсіиіі кута 3, починаючи від його значення ¡3 = 0. З метою розмежування форм однієї від другої були визначені граничні випадки між ними і доведено, що для описування їх достатньо знати лише кут р та геометричні характеристики перерізу елемента.

Параметром, за яким визначаєгься груда, ирийшпо висоту стиснутої зони бетону Х.\ при р = 0, тобто при плоскому згинанні. Граничні умови для визначення групи форм представлені наступними залежностями:

Х-, £ 0,5 Ь'[ І-¡на група, (1)

0,5 Ь’г <Хі < 0,5 Ь'г (1 + Ь'оу / Ь’г) 2-га група, (2)

0,5 Ь'г(1 + Ь’о-г / Ь’г) < Хі < іі'г 3-тя група, (3)

де X] - висота стиснутої зони бетону при плоскому згинанні.

Для описування граничної умови, тобто коли нейтральна лінія перетинає будь-який кут поперечного перерізу запропонована умова:

lQ.fi = ( V — \Г^ \ / ( и ч _ ХГ^ \

-£ г \ *-’« 1 2 • • V ^ -І'Н> ) з \^)

в якій: (3 ц - тангенс кута нахилу площини дії внутрішньої пари сил в

граничному випадку, тобто коли нейтральна лінія перетинаєбудь-який кут перерізу; Хб та Уб - координати точки прикладання зусилля в бетоні стиснутої зони, при такому ж положенні нейтральної лінії.

Методика розробленного розрахунку полягає в наступному.

Для визначення випадку розрахунку за-(1)...(3) визначається група форм, а потім поступово (до виконання) перевіряється нерівність (5). При виконанні

цієї нерівності стиснута зона бетону має форму під меншим номером із пари, ЩО ЗВ’ЯЗЗН?. Р^іИЧНОЮ УМОВОЮ.

lg Р U > ig Р , (5)

це tg р - тангенс кута нахилу площини дії внутрішньої пари сил в конкретних умовах експлуатації.

Для визначеного випадку розрахунку плече внутрішньої пари сил Zs можна обчислити за формулою:

Z5 = / (lio - Хб)2 + (Ь о - Ye)2 sin (90° - а + Р), (6)

в якій: а - кут нахилу нейтральної лінії' в градусах до горизонтальної вісі; Хв , Ys - координати точки прикладання зусилля ЯьАь в конкретних умовах експлуатації.

Hecvqa здатність елемента визначається за умовою;

М < (кГа, + R, ASn) ■ Z,. J (7)

В таблиці 2 наведено порівняння теоретичних та експериментальних значень кутів нахилу нейтральної лінії та граничних значень моментів, з використанням також результатів експериментальних дослідів нал значками балок інших науковців. Математична обробка показала задовільне співпалання результатів.

І (ivJJ inÍ ІЛ L,

Порівняння результатів теоретичних та експериментальних досліджень

Шифр балки Рівень назан-таження.М/Мц а теор. a екс. а теор. а екс.

1 ¿. 3 4 ** 5

Б-І 8,8 8,2 1,073

Б-II 0,6 12,8 15,0 0,853

Б-III 26,4 24,8 1,064

Б-IV 27,0 31,7 0,852

Середньоарифметичне відхилення - 0,039

Середньоквадратичне відхилення 0,115

Коефіцієнт варіації' 0,120

Б -1 8,8 8,1 1,086

Ъ — І! 0,8 12,8 15,5 0,826

Б - III 26,4 24,0 1,100

т т\т и — 1 V 27,0 31,0 0,871

rVnr> гтш%ляпиА “Г метичяе відхилення -0,029

Середньоквадратичне відхилення 0,127

Коефіцієнт варіації 0,131

Закінчення таблиці 2

і 3 4 ■ч

Б-І 8,8 9 1 1 ґ\0£ і

Б-II і 12,8 15,2 0,842

Б-III 26,4 24,0 1,100

Г* ТЧ 7 £> ~" 1 V 27,0 31,0 0,871

Середньоарифметичне відхилення -0,025

Середньоквадратачне відхилення 0,121

Коефіцієнт варіації 0,124

Загальне середньоарифметичне відхилення -0,031

Загальне ссреднкік*валг»ятячне відхилення 0.121

Коефіцієнт ваоіації 0,125

Шифр балки Рівень наван- Ми теор. Ми екс. х / „ м„ ТсиО.

Т2ЖСІ1КЯ Кі/М;3 кН м кН м Ма екс.

- -- Г'сзуль ги і и ііоС-'ііііуічСіііі ірії^ічіВ оалок

Б -1 7 38,6 0,873

і- тт хз — ІІ т л 1 П ОПА

Б III *п ^ »1 0,945

Б — IV п олі Ч-'І1

і і аі*! ГЛ-? лл *■> з і’я ' -с —.—;—_ о 15 Я - ■ ~п о]5— 2 013

т і иі-і 1 20,3 36,0 0,564

Б2-2 • 31 9 36 9 0,864

БЗ-2 32,1 31,5 1,019

БЗ-З 20,1 20,3 0,990

Результати досліджень зразкІЕ балок Семка О.В.

БІ-6 15,9 33,5 1,171

БІ-7 12,9 14,0 0,921

БІІ-2 30,0 31,5 0,952

БІІ-3 28,4 29,7 0,956

БІІ-Зп , 1 28,4 33,0 0,861

БІІ-4 30,9 29,7 1,040

Т^ТТТ 1 41 о і лг\о

БІІІ-2 30,6 28,0 1,093

БІІІ-3 21,9 26,5 0,826

Середньоарифметичне відхилення -0,015

Середньоквадратачне відхилення 0,272

Коефіцієнт варіації 0,287

В четвертому розділі дисертації викладаються теоретичні основи зрмусаііііл точності будіпслько-мстпійжїіх операцій та клятрольнях імірювань при монтажі кранових рейок та ремонтних роботах під час ссплуатації. В результаті цього розроблені науково-обгрунтовані допуски на

ЗГрІШНОСТІ буДІБЄЛЬНО-М ОНТаЖНИХ Та КОНТрОЛЬКО-БИМІрЮ ВІЛЬНИХ ОПЄрйЦІЙ,

втримання яких дозволяє забезпечувати експлуатаційні якості підкранових шізобетонних балок.

При проектуванні підкранових залізобетонних бачок розрахункову схему і дію вертикальних навантажень пропоігується приймати такою, при якій їйтральна лінія повинна бути розташована в стиснутій полиці поперечного грерізу. В стиснутій ділянці поперечного перерізу підкранової балки під час яни навантаження п межах одного циклу напруження щуцтяту не }пускаються. Як вже згадувалося, підкранові балки працюють в умовах

5СОГО ЗПШаШІЯ, ЩО БСс Ж ТаКй ГїрйЗБОДЇГГЬ ДО ПОЯВИ НЙПруЖсНЬ рОЗТЯГу В 'иснутих ПОЛІЦІЯХ при збільшенні ексцентриситету 8, який викликає поворот ЇЙТрПЛЬНОЇ липі. Через це ЕШІИКаС необхідність В обмеженні ЦЬОГО ссцентриситету. Критерієм обмеження значень 5 має бути кут а' , при якому :йтральнз лінія (пунктир, рис. 2) перепікає найбільш сткспелу течху (течка , рис. 2) при циклі навантаження протилежного знаку. Таке обмеженій ібезпечує проекту несучу здатність підкранових залізобетонних бзлок та

ДЯИЩуе термін їх гюиічуи-і-ніпУ

Аналіз теоретячптіх досліджень напружшо-деформовзного стану лізобетонних підкранових балок серії КЭ-01-50 показав характерну юбливісгь: тим більше відсоток армування ц, тим швидше змінюються їрамеїри ншіружсно-дсформованоїо стану при збільшенні ексцентриситету о.

Використовуючи цю особливість, за розробленою методикою розрахунку :сучої здатності залізобетонних елементів таврового перерізу, які зазнають ісого згинання, для випадку положення нейтральної лінії з кутом нахилу а' ис.2) визначаються граннчні значення ексцентриситету між вертикальними :ями кранових рейок та підкранових балок. Отримані, для підкранових балок рії КЭ-01-50 залежно від типу' балки, класів арматури та бетону, граничні ачення ексцентриситету дорівнюють 20 - 50 мм. Але користуватись личиною 50 мм не рекомендується, тому що тоді практично неможливо [тримати допуск на відхилення відстані між осями рейок. Обмеження -СП^ШрііСііТ&іу о уніфікованою величиною ¿.ю мм для всього с о ртзлі є нту лізобетонних підкранових балок дозволяє виключити можливість появи безпечних напружень розтягу в стиснутих полицях, що дає можливість їльшити надійність експлуатації та термін служби підкранових лізобетонних балок. Зазначений допуск, визначений із фуінщіоиальної [моги до конструтсші за умови міцності, слід рахувати функціональним. Його обхідно включити в нормативну документацію та використовувати для ізрахунків точності будівельно-монтажних та контрольно-вимірювальних іерацій при монтажі та експлуатації підкранових колій. Однак, для оезпечсішя проектної іхссучої здатності одних фу к к ц і о і ї ал ь і і их допу'сків

недостатньо, через можливу компенсацію погрішностей будівельних робіт погрішностями контрольних вимірювань. Тому функціональні допуски запропоновано розділити на технологічні: будазельгіі та вимірювальні.

Нормування точності будівельно-монтажних та контрольно-вимірювальних операцій повинне базуватися на об’єктивній основі. Такою основою можуть бути лише функціональні допуски на відхилення від номінальних параметрів споруд.

Науково-обґрунтованин розподіл функціонального допуску на допуски для погрішностей будівельно-монтажних та контрольно-вимірювальних операцій може бути виконаний тільки на базі дотримання проектної несучої здатності споруди.

Але обгрунтувати прийнятий рівень імовірності руйнування виключно складно. До цього часу не існує загальної узгодженої думки про те, який саме критерій повинен бути покладений в основу побудови цільової функції при ояпагізації несучої здатності. Тому допустимий рівень ризику при досягненні граничного стану може бути оцінений тільки з використанням соціального критерію.

Користуючись запропонованою формулою (Аугусті Г., Баратга А., Кашіаті Ф.) отримаємо необхідне значення імовірності неправильної прийомки в експлуатацію параметрів положення кранових рейок, які неребиіьшуюіь функціональні допуски, що обов'язково призводить до зниження несучої здатності підкранових залізобетонних балок в порівнянні з

(ІриСК'і іШгС.

Рьа ~ 10 4 - 10 ~5 . (8)

При нормальному розподілі погрішностей будівельних та вимірювальних операцій імовірності неправильної прийомки Рі ~ формулами:

¡2 (, V

та г і

визначаються за

і

Г1 (і + а ) ґ '

Рі

Т.

йисіу

ж

(9)

при однобічному нормуванні тільки погрішностей вимірювань за принципом їх зневажуваного впливу і

Р'і

1 + -

1 —

и ‘ + V *

/'/і / г'І\ ї

іДміл у

(10)

г

при двобічному нормуванні як погрішностей вимірювальних, так і ясгрішпсстсй будіпсльгідх операцій на баті функ»х*онал<>ного допуску.

В формулах (9), (10) а, /і гь і2 - коефіцієнти, які встановлюють співвідношення між допусками й стандартами, тобто:

Д = асі , • (11)

(12)

(і = (1 / ш х в формулі (9) і Г) = С / т х в формулі (10), (13)

¿2 = А/ ту , (14)

де: сі - функціональний допуск на відхилення від номінальшіх параметрів; С-допуск на погрішності будівельних операцій (будівельний допуск); Д - допуск на погрішності контрольних вимірювань (вимірювальний допуск); шх, шу -стандарти відповідно иудівсльнйх і вимірювальних робіт.

Для будівельних робіт рекомендується прийняти ¿1 = 3, .для вимірювальних-и =2. Значення ймовірностей Рі і Р’і неправильної прийомки, отримані за

Таблиця З

Од Гі и и і ч Н Ом у лирмуйУНпІ ТІЛЬКИ .ГЮГрїІПНОСТСИ ЗйМІРЮВШЇЬ

Р? X 10 "3 г ПГ-І СІ ПІПИО?™'

0 1 0 / і 0 л Гі 4 “І ‘‘ ‘ ’ 1 у ? ■ 0 7 1 0 8

и

2 0,36 0,60 0,75 0,35 ! 0.92 ! 0.97 1.01 1 05

З таблиці 3 випливає, що прп однобічному нормуванні погрішностей замірювань за принципом їх зневажаємого впливу, яким можно знехтувати, забезпечити ймовірність відмови (8) неможливо. Щоб витримати функціональний допуск (І з імовірністю (8), його необхідно обов’язково розділити на допуски для погрішностей будівельних робіт і контрольних їимірювань. Відповідно до таблиці 4, Імовірність (8) буде дотримана, як що три будівництві споруди прийняти а — 0,3, р = 0,8, тобто установити зпмірювальшій допуск

Д ~ 0,3 сі , (15)

і будівельний (монтажний) відповідно

С = 0,8 сі . (16)

Таблиця 4

імовірності і'} неправильної прииомки споруджень, що будуються, при одночасному нормуванні погрішностей будівельних та вимірювальних

- Н Р 1 х 10" ггрї а, рівном /

0,3 0,4 0,5 І 0,6 0,7 1 0,8

II со ¿1=3

2 0,005 0,014 0,023 | 0,030 0,037 0,042

В якості функціональних допусків пропонується прийняти: на

еке!іе!ггриситет осей кранових рейок і підкранових балок та їх прямолінійність обгрунтована в дисертації величина б 20 мм; для решта параметрів - наведені в ДНАОП №0-1.03-93 (Додаток 7.Граничні відхилення рейкових колій від їх проектного положення). За формулами (15), (16) одержані науково-обгрунтовані допуски на погрішності будівельних та вимірювальних операцій, які наводяться в табл. 5. Дотримання їх при монтажі та рихтуванні підкранових рейок приводить до того, що імовірність перебільшити функціональний допуск на відхилення їх від проектного положення менша ніж за умовою (8), що забезпечує проектну несучу здатність підкранових конструкцій та безпечну роботу мостових електрокранів. Тому їх пропонується ввести в "Правила устрою та безпечної експлуатації вантажопідйомних кранів" для мостових

^ ТТІГТТ> і КТА Я N1 К

Порядок користування допусками такий. Вимірювання проектують таким чином, щоб їх погрішності не перевищували вимірювального допуску. Будівельним допуском користуються при монтажі рейок, ке допускаючії їх відхилень від проектного положення на величину, яка перевищує зазначений допуск. При контролі . параметрів змонтованих рейок користуються функціональніш допуском.

Таблиця 5

Допуски на монтаж рейкових колій, мм___________________

Найменування: допуску оа^зобстоіпіі підісрапсш балкя

функніо- нальнии й буді- вельний с «К?'ІОїО«атІ*'НмЙ. А

абсо- лютний віднос- ний

Різниця ВІДМІТОК головок

рейок в одному поперечному >-

ПСрСрІЗі 40 37 з

Різниця відміток головок

рейок уздовж рейки 10 8 3

Зміщення вісі кранової рейки

з вісі підкранової балки

(ексцентриситет) пл ¿и 16 6

Відхилення БІД проектних

відстаней між осями

кранових рейок (звуження чи

розширення колії рейкового піяях’Л' 1 е л

в тому числі при ширині колії

до:

І0 м 1:2500

20 м 1:5000

ЗО м 1:7500

40 м 1:10000

Відхилення вісі кранової

реЙКИ БЩ ПрЯМОІ ЛІНИ лл ¿.V 16 6

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ Й РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Розроблена методика розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів таврового перерізу, що зазнають косого згинання, дозволяє легко визначати форми стиснутої зони бетону зі значним зменшенням трудомісткості розрахунку в цілому, оскільки виключає необхідність коригування цих форм в процесі визначення несучої здатності і підвищує точність розрахунку.

2. Підкранові балки працюють в умовах складних деформацій (косе згинання). Складний напружено-деформований стаи виникає не тільки через сумісну дію вертикальних і горизонтальних навантажень, але і через взаємне відхилення (ексцентриситет) між головними вертикальними ОСЯМИ інерції кранових рейок та підкранових балок, яке не регламентується діючими яорм&мн.

3. Некошрольоване збільшення зазначеного ексцентриситету призводить по пояси з стиснутих полицях залізобетонних підкранових балок розтягуючих зусиль, що недопустимо.

4. Визначено допуск на гзаоше зідхнлення (ексценїриситет) між головними вертзкальшши осями шершї кранових рейок та підкранових балок, його значення дорівнює 20 мм. А оскільки він отрішапнй із умови їаЬезпечекня несучої здатності підкранової балки, то є функціональним.

5. Для забезпечення проектної несучої здатноеи підкранових балок чеобхітпіо футтт,-ітіогіл тте-іті допуски розділити на техіїсяогі'їиі: будівельно-монтажні ¡ контрольно-вимірювальні. На основі такого поділу отримані тауково-обґрунтовані планово-висотні допуски на відхилення підкранових <олій від проектного положення. Дотримання цих допусків забезпечує іроектну несучу здатність підкранових балок при їх експлуатації. Зазначені іопуски рекомендується ввести в "Правила устрою та безпечної експлуатації і а і ітажо пі дйо м них кранів" для мостових електрокранів.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах

1. Павликов А.Н., Хохлов А.Г. Определение формы сжатой зоны бетона в засчетая прочности косонзгибаемых железооетонных элементов таврового :ечения // Пути повышения эффективности строительства: Сб. науч. тр. - К,-І993.-С. 32-40.

2. Павликов А.Н., Хохлов А.Г. К расчету прочности косоизгибаемых келезобетонных тавровых элементов ио нормальным сечениям // Конструкщпі їданий и строительное производство: Сб. науч. тр. - К,- 1993. - С.20-26.

3. Павліков А.М., Хохлов О.Г. Розрахунок міцності залізобетонних

¡лементів таврового перерізу при косому згинанні // ' Галузеве лаппшобудування, будівництво: зб. наук. праць.-Полтава.-1999.-Внп.4- С. 36Ю. "

4. Хохлов Г.П., Хохлов А.Г. Расчет точности отдельных видов измерений ПО ПСПУСІ-'СіМ IIS ПОГРЕШНОСТЬ (ЬуНКЦЙИ ОТ ИХ D£3YJ2bTETOB // МнЖСКСОНсІ? геодезия.-К.:КНУБА.-1999.-Вып. 41.-С. 173-178.

5. Хохлов А.Г. Влияние эксцентриситета подкрановых балок и рельсов мостовых злекгрокранов на эксплуатационную надежность железобетонных конструкций // Науково-практичні проблеми моделювання та прогнозування надзвичайних ситуацій. - К.: МНС України. - 1999. - Вил. 3. - С. 146-149.

6. Хохлов Г.П., Хохлов А.Г. Исходные основы для расчета точности геодезических измерений при возведении сооружений // Инженерная геодезия.

- К.: КНУБА.-2000.-Вып. 42,- С.212-218.

АНОТАЦІЇ

Хохлов О.Г. Вшшб точності монтажу крааовнх рейук иа иасучу здатність підкранових залізобетонних балок. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності

05.23.01 - Будввельш конструкції, будівлі та споруди. Полтавській! державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2000 г.

Проведені експсрнмсіїгально-теоргтіїчн; дссліджепся' напружено» деформованого стану косозігнутих залізобетонних елементів таврового перерізу, які вирішують питання розрахунку несучої здатності зазначених елементів. Розроблені методики визначення випадав розрахунку, положенім нейтральної лінії і несучої здашосн.

Розглядається вплив зсуву (ексцентриситету) вертикальної вісі кранової рейки відносно вертикальної вісі підкранової залізобетонної балки на її напружено-деформовашш стан. Із умови забезпечення несучої здатності підкранових залізобетонних балок обґрунтовано граничне значення зазначеного ексцентриситету (функціональний допуск).

Визначені науково-обґрунтовані допуски на погрішності будівельних і «очтпольнп.ЕИМІшозальнях олеэашй, дотштмшотя яких при монтажі кранових рейок забезпечують проектну несучу здатність підкранових конструкцій і безпечну роботу мостових електрокранів.

Ключові слова: косий згин, нейтральна лінія, несуча здатність, підкранові

І /„;:ri 1 ОїЗЛІЧіі, і і-' !■:.> ~'v :І Ді1--’ -¡j

Хохлов А.Г. Влияние точности монтажа крановых рельсов па песущуш способность подкрановых ж&лезлбегиииых балок. — Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности

05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. Полтавский государственный технический университет имени Юрия Кондратюка, Полтава,

ЛЛЛЛ ~

¿ииу Г.

В диссертации разработаны планово-высотные допуски на укладку крановых рельсов при их монтаже и эксплуатации для обеспечения проектной несущей способности подкрановых железобетонных балок.

Несущая способность подкрановых железобетонных балок обеспечивается не только проектно-конструкторскими решениями, но и точностью монтажа крановых рельсов. Основные причины преждевременного выхода из строя подкрановых железобетонных балок: недопустимые продольные и поперечные уклоны, сужение или уширение колеи рельсового пути, взаимное смещение главных вертякзлтл1ЫХ осей тткердш кранового рельса и подкрановой балки -эксцентриситет, который не регламентируется действующими нормами. Этот эксцентриситет, в ссгскугткастк с совместным действием вертикальных и горизонтальных нагрузок, приводит к тому, что подкрановые балки работают в условиях косого изгиба. Неконтролируемое его увеличение приводит к сикжепшо несущей способности иодкраниаых балок. Используя зависимость "несущая способность - эксцентриситет” определены граничные значения эксцентриситета. Для птого на основе гксигр^еытальпо-тсоретзчбеь.их. исследований напряженно-деформированного состояния косоизгябае-мых железобетонных элементов таврового сечения, была разработана новая методика расчета несущей способности указанных элементов, которая позволяет точно определять случаи конфигурации сжатой зоны бетона.

Для обеспечения проектной несущей способности подкрановых балок одного функционального допуска недостаточно, ввиду возможной компенсации погрешностей строительных операций погрешностями контрольных измерений. Поэтому, на основе вероятностного анализа неправильной приемки в эксплуатацию параметров подкрановых путей превосходящих функциональные допуски, эти допуски были разделены на технологические: строительные и измерительные.

Соблюдение, при монтаже и эксплуатации крановых Р^ТЬСОВ Г10-ГР«ГТТ£111^Ь’Х хтаново-выеотных допусков на погрешности строительных и контрольно-азмеритеяьных операций обеспечивает проектную несущую способность тодкрановых конструкций к создает нормальные условия для работы мостовых элсктрокрзнов.

Ключевые слова: косой изгиб, нейтральная линия, несущая способность, юдкрановые рельсы и балки, планово-высотные допуски.

Aleksey G. Khokhlov.The influence of the exectness assembling of the crane’s rails on the earring capacity of under crane reinforced concrete beams.

- Manuscript. Dissertation for degree of Caudidatc of Tccbuiuii Sciences. Speciality

05.23.01 - Building Structures, Buildings and Constructions. The Poltava State Technical University of Yuriy Kondratyuk. Poltava, 2000.

Carried out experimental-theoretical researches of the stressed-deformed state of biaxial bending reinforced concrstc elements of T-section directed at the solving tasks of calculation on maximum states of the first group. Worked out the methods of determination cases of calculation and earring capacity.

Considered the influence of the axisdisplacement of under crane reinforced concrete beam (exentricity) on its safety. Proceed from observance of condition on strength grounded maximum meaning of exentricity (functional tolerance).

As a result settled scienimc-grouBued tolerances on the errors of construction and control-measuring operations, keeping them during the assembling crane rails provides earring capacity under the crane constructions and safe work both cranes.

Key words: biaxial bending, neutral line, strength, rebiality, under crane rails and beams, plan-high-altitude tolerances.