2210

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Выводы

1.Обобщены и проанализированы основные причины, приводящие к образованию дефектов и повреждений конструктивных элементов электрических подстанций.

2.Выявлено, что при оценке причин возникновения и характера повреждений основных элементов подстанций необходимо учитывать специфику эксплуатации конструкций подстанций в полях постоянных и переменных токов, приводящих к электрокоррозии железобетона.

3.Для обеспечения дальнейшей безопасной эксплуатации основных конструктивных элементов электрических подстанций предложено проводить диагностику их технического состояния, позволяющую точно классифицировать конструкции по остаточным эксплуатационным характеристикам с определением очередности работ по текущему ремонту, усилению или замене наиболее проблемных из них.

Список литературы

1.СП 13-102-2003*. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. – М.: Госстрой России, 2011.

2.ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. – М.: Стандартинформ, 2010.

3.Муленкова, В.И. Расчет и конструирование усиления железобетонных и каменных конструкций / В.И. Муленкова, Д.В. Артюшин. – Пенза: ПГУАС, 2014. – 118 с.

4.ГОСТ 31384-2017. Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования. – М.: Стандартинформ, 2017.

References

1.SP 13-102-2003*. Rules for inspection of supporting building structures of buildings and structures. – M.: Gosstroy of Russia, 2011.

2.GOST R 53778-2010. Buildings and facilities. Rules of inspection and monitoring of technical condition. – M.: Standardinform, 2010.

3.Mulenkova, V.I. Calculation and design of strengthening of reinforced concrete and masonry structures / V.I. Mulenkova, D.V. Artyushin. – Penza: PGUAS, 2014. – 118 p.

4.GOST 31384-2017. Protection of concrete and reinforced concrete structures against corrosion. General technical requirements. – M.: Standardinform, 2017.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

УДК 69.059.032

ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НЕРАЗРЕЗНОЙ ПОДКРАНОВОЙ БАЛКИ

К.К. Нежданов, И.Н. Гарькин

Исследуется напряжённое состояние 7-пролетной неразрезной стальной подкрановой балки от действия мостового крана грузоподъемностью 160 т с тяжелым режимом работы. Дается анализ изменения пролетного и опорного моментов в зависимости от изменения длины и жесткости надопорной вставки на основе экспериментальных исследований. Определены оптимальные параметры жесткой вставки.

Ключевые слова: неразрезная многопролетная подкрановая балка, напряженное состояние, пролетный и опорный моменты, жесткая вставка, оптимизация

STUDY OF STRESS STATE OF CONTINUOUS CRANE GIRDER

K.K. Nezdanov, I.N. Garkin

Stress state of a 7-span continuous steel crane girder from the action of a bridge crane weighing 160 tons with heavy duty is investigated. An analysis is given of the change in the span and support moments depending on the change in magnitude and stiffness above the support insert based on experimental studies. The most optimal length of the rigid insert is suggested.

Keywords: continuous multi-span crane girder, stress state, change of span and reference moment, rigid insert, optimal length

Как показывает опыт эксплуатации производственных зданий, наиболее повреждаемой частью каркаса являются подкрановые конструкции, и прежде всего сварные балки. Проблема усталостной повреждаемости возникла уже более 45 лет назад и сразу привлекла внимание ученых благодаря связанным с ней материальным потерям. За это время были рекомендованы различные способы увеличения ресурса подкрановых конструкций. Классификация решений представлена на рис. 1.

В классификационной схеме указываются два основных пути решения задачи по повышению долговечности:

–разработка новых конструктивных решений с увеличенным ресурсом;

–увеличение ресурса конструкций, находящихся в эксплуатации.

Первый из путей направлен на перспективу и позволит в будущем закрыть проблему усталостного разрушения подкрановых конструкций. Важность этого трудно переоценить, так как в настоящее время в эксплуатации находится множество подкрановых балок для тяжелого режима работы мостовых кранов. И если даже предположить, что новая конструктивная форма, отвечающая требованиям надежности,

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

долговечности, будет найдена, то сразу заменить все балки не представляется возможным. Таким образом, остаётся актуальным увеличение ресурса эксплуатируемых балок, а также разработка новых конструктивных форм.

Рис. 1. Классификационная схема путей повышения долговечности подкрановых балок

Важной задачей при конструировании подкрановых балок является снижение пролетного изгибающего момента, что позволяет применять в конструкциях балок прокатные профили [1, 2]. Этого можно добиться, используя принцип концентрации материала (подбор выгодного сочетания жесткостей). Оказалось целесообразным увеличение жесткости надопорной части балки. Ниже приведены результаты изменения напряженного состояния в неразрезной семипролетной подкрановой балке при изменении жесткости надопорных частей балки и при изменении величин длин жестких вставок.

При расчете на подвижную крановую нагрузку максимально возможного пролетного и опорного моментов в 7-пролетной неразрезной подкрановой балке с разными пролетами и жесткостями надопорных вставок выяснилось, что правило Винклера не

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

действует (наибольший изгибающий момент в подкрановой балке от заданной системы сил возникает, когда равнодействующая всех сил, находящихся на балке, и ближайшая к ней сила равноудалены от середины пролета балки; при этом наибольший изгибающий момент Мтаx будет находиться под силой, ближайшей к середине пролета балки). Опорные моменты не равны нулю; сила, под которой возникает наибольший изгибающий пролетный момент, смещается [3]. Одним из способов определения максимального пролетного момента является метод пошагового сравнения, в котором два сближенных крана пошагово передвигаются по балке; сравниваются моменты под колесами крана с предыдущими значениями моментов; определяется координата положения кранов, при которой возникает наибольший изгибающий момент.

При заданных геометрических параметрах и жесткостных характеристиках исследуемой конструкции (рис. 2, 3) нами были определены расчётные величины крановой нагрузки (табл. 1).

Рис. 2. Расчетная схема мостового крана грузоподъемностью 160 т

Рис. 3. Геометрические характеристики неразрезной подкрановой балки

Т а б л и ц а 1

Сосредоточенные силы, передающиеся на балку

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

При расчётах крановая нагрузка принималась в соответствии с ГОСТ и определялась от двух сближенных кранов. Габариты исследуемой конструкции:

LБ 24 м; LПР.М 4 м; LК 4 м; Lобщ 96 м.

Для анализа напряженного состояния неразрезной 7-пролетной балки производился контроль изменений моментов при изменении величины жесткости вставки

(табл. 2–5; рис. 4, 5).

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

Рис. 4. Изменение пролетного момента в зависимости от изменения длины и жесткости надопорной вставки:

1 – длина жесткой вставки 2 м; 2 – длина жесткой вставки 3 м; 3 – длина жесткой вставки 4 м; 4 – длина жесткой вставки 5 м

Рис. 5. Изменение опорного момента в зависимости от изменения длины и жесткости надопорной вставки:

1 – длина жесткой вставки 5 м; 2 – длина жесткой вставки 4 м; 3 – длина жесткой вставки 3 м; 4 – длина жесткой вставки 2 м

СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ

Анализ изменения пролетного момента в зависимости от изменения длины и жесткости надопорной вставки (см. рис. 4) и изменения опорного момента в зависимости от изменения длины и жесткости надопорной вставки (см. рис. 5) показал (предпосылки для возможности расчета (подбора) оптимального сечения подкрановой балки) [4]:

при увеличении жесткости надопорной жесткой вставки происходят уменьшение значения пролетного момента и возрастание значения опорного момента; интенсивное изменение пролетного момента наблюдается при соотношении

жесткостей жесткой вставки и подкрановой балки ( EI1 EI2 ) от 1 до 6; при большем

значении соотношения изменение становится незначительным и приводит к нерациональному перерасходу материала;

изменение значений пролетного и опорного моментов зависит от изменения длины жесткой надопорной вставки: при увеличении длины жесткой вставки происходит уменьшение пролетного момента и увеличение опорного; рациональной длиной жесткой вставки является длина, составляющая 1/6 от величины пролета подкрановой конструкции.

с точки зрения концентрации материала рациональными являются соотношение

жесткостей EI1 EI2 4 , длина вставки 4 м.

Список литературы

1.Нежданов, К.К. Преимущества использования неразрезных подкрановых конструкций / К.К. Нежданов, И.Н. Гарькин // Вестник ПГУАС: строительство, наука

иобразование. – 2018. – №1. – С. 9–16.

2.Гарькин, И.Н. Экспериментальное определение выносливости составных неразрезных подкрановых балок / И.Н. Гарькин // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. – 2017. – № 2 (5). – С. 28–33.

3.Сабуров, В.Ф. Использование моделей упругого основания для анализа распределения локальных напряжений в стенке стальных составных балок / В.Ф. Сабуров // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. – 2014. – № 4, Т. 14. – С. 15–20.

4.Гарькин, И.Н. Теоретические исследования составных неразрезных подкрановых балок / И.Н. Гарькин // Региональная архитектура и строительство. – 2018. – № 2 (35). –

С.100–104.

References

1.Nezhdanov, K.K. Advantages of using continuous crane structures / K.K. Nezhdanov, I.N. Garkin // PGUAS Bulletin: construction, science and education. – 2018. – № 1. – P. 9–16.

2.Garkin, I.N. Experimental determination of the endurance of composite continuous crane girders / I.N. Garkin // Bulletin of PGUAS: construction, science and education. – 2017. – № 2 (5). – P. 28–33.

3.Saburov, V.F. Using models of elastic foundation to analyze the distribution of local stresses in the wall of steel composite beams / V.F. Saburov // Bulletin of the South Ural State University. Series: Building and Architecture. – 2014. – № 4, vol. 14. – P. 15–20.

4.Garkin, I.N. Theoretical studies of composite continuous crane girders / I.N. Garkin // Regional architecture and construction. – 2018. – № 2 (35). – P. 100–104.

BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS

УДК 69.059.032

ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КОЛОНН КАК ТРУБОБЕТОННЫХ СТЕРЖНЕЙ ОВАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ

К.К. Нежданов, И.Н. Гарькин

Рассмотрено повышение несущей способности колонн при их восстановлении на основе представления в виде трубобетонного стержня овального сечения. Показана возможность повышения моментов инерции овального сечения колонны при кручении более чем в 2 раза. Приведены результаты апробации на примере восстановления несущей способности колонн на одном из предприятий г. Пензы.

Ключевые слова: усиление колонн, овальное сечение, трубобетонный стержень, строительные конструкции, здания и сооружения.

INCREASING THE BEARING CAPACITY OF REINFORCED

CONCRETE COLUMNS

K.K. Nezhdanov, I.N. Garkin

Method is proposed for restoring and increasing the bearing capacity of columns by transforming them into a concrete pipe rod of oval cross section. On the basis of mathematical dependencies increasing the moments of inertia during torsion up to 2 times is shown. The results of testing on the example of the restoration of hearting capacity of columns at the enterprise of Penza are shown.

Keywords: column reinforcement, oval section, pipe-concrete rod, building structures, buildings and structures

Одной из наиболее актуальных проблем при реконструкции зданий и сооружений является повышение долговечности, надёжности и восстановление утративших несущую способность конструкций зданий без остановки производственного процесса.

Представляем один из способов для восстановления несущей способности железобетонных колонн превращением их в трубобетонные. Данный метод был разработан и запатентован [1].

Железобетонные конструкции подвержены коррозии бетона и арматуры. Особенно опасна коррозия арматуры внутри сечения колонны или балки. Продукты коррозии имеют объем в несколько раз больший, чем первоначальный объем стали. Поэтому внутри железобетонного сечения создается внутреннее давление, легко раскалывающее бетон. Это приводит к отслоению и обрушению защитного слоя. На ТЭЦ-1 г. Пензы, имеющей железобетонные колонны сечением 1400 700 мм с защитным слоем 75 мм, наблюдалось резкое снижение несущей способности при обрушении защитного слоя бетона. Площадь сечения колонны равна А=140 70=9800 см2 (100 %). После обруше-