Вплив викривлення стержнів на несучу здатність кранових ферм - Чабан, Олег Григорович; Chaban, Oleg (ЦНТУ, 2024)
Дана робота включає дослідження оцінки впливу місцевого вигину в стрижнях баштового крана КБ-403, що виникає при виготовленні, та оцінці його впливу на міцність та опір втоми фермової конструкції башти. Отримані результати дають змогу обґрунтувати норми допустимих технологічних та експлуатаційних дефектів. У роботі представлений аналіз існуючих методів розрахунку фермових конструкцій та огляд результатів досліджень щодо міцності та довговічності елементів ферм. Розглянуто нормативні вимоги до допустимих відхилень елементів кранових фермових конструкцій. Викладено результати дослідження впливу місцевого вигину стрижнів секції ферми башти крана КБ-403, що виникає в результаті відхилення від прямолінійності на міцність і довговічність конструкції при циклічному навантаженні. Надаються рекомендації для застосування одержаних результатів у розробці нормативної документації. Робота спрямована на підвищення достовірності прогнозування довговічності кранових фермених конструкцій. Практична цінність роботи полягає у запропонованих інженерних методах обліку впливу відхилення від прямолінійності осі стрижнів щодо меж міцності витривалості елементів ферм, а також рекомендаціях щодо її нормування з позиції забезпечення довговічності ферм. У першому розділі представлений аналіз пошкоджень кранових фермених конструкцій, що зустрічаються на практиці, а також огляд існуючих методів оцінювання їх впливу. Формуються завдання дослідження. У другому розділі наводиться методика дослідження напруженого стану стрижнів 3D моделі секції башти баштового крана КБ-403, що виникає в результаті їх жорсткого з'єднання у вузлу та наявності ексцентриситетів. У третьому розділі викладено результати дослідження з оцінкою впливу фактору викривлення стойок башти на міцність та довговічність конструкції. Метою даної роботи є розробка методики оцінки впливу відхилення осей прямолінійних стрижнів ферми від проектних параметрів кранових ферм на міцність та довговічність конструкції з використанням методу скінчених елементів. В роботі показано, що: 1. Вплив викривлення стрижнів кранових фермених конструкції на міцність і витривалість крана залежить від індивідуальних проектних характеристик конструкції, умов виготовлення і експлуатації. 2. Встановлення викривлених стержнів впливає на міцність та витривалість ферменої конструкції крана. 3. В умовах робочого режиму баштового крану для башти найбільш небезпечними є викривлення стойок секцій. 4. Збільшення відносної стріли прогину ділянки стойки між вузлами решітки від f = 0 до f = 0,005 при технологічно обумовлених ексцентриситетах поєднання стержнів у вузлу е = 20 … 50мм призводить к суттєвому зменшенню міцності і витривалості конструкції. 5. Допустимим можна вважати встановлення на башті крану КБ -403 стойок з викривленням ділянки стойки між вузлами решітки до f = 0,0025. This work includes a study of the impact of local bending in the rods of the KB-403 tower crane, which occurs during manufacture, and the assessment of its impact on the strength and fatigue resistance of the truss structure of the tower. The obtained results make it possible to substantiate the norms of permissible technological and operational defects. The work presents an analysis of existing methods of calculating truss structures and an overview of the results of research on the strength and durability of truss elements. Regulatory requirements for permissible deviations of elements of crane truss structures are considered. The results of the study of the influence of the local bending of the rods of the KB-403 crane tower truss section, which occurs as a result of the deviation from straightness on the strength and durability of the structure under cyclic loading, are presented. Recommendations are provided for the application of the obtained results in the development of regulatory documentation. The work is aimed at increasing the reliability of predicting the durability of crane truss structures. The practical value of the work lies in the proposed engineering methods of accounting for the influence of the deviation from the straightness of the axis of the rods in relation to the endurance strength limits of truss elements, as well as recommendations for its standardization from the standpoint of ensuring the durability of trusses. The first chapter presents an analysis of the damage to crane truss structures encountered in practice, as well as an overview of existing methods for assessing their impact. Research tasks are formulated. In the second section, the method of researching the stress state of the rods of the 3D model of the tower section of the KB-403 tower crane, which occurs as a result of their rigid connection at the node and the presence of eccentricities, is given. The third chapter presents the results of the study with an assessment of the influence of the tower struts distortion factor on the strength and durability of the structure. The goal of the work. The purpose of this work is to develop a methodology for assessing the influence of the deviation of the axes of the straight rods of the truss from the design parameters of the crane trusses on the strength and durability of the structure using the finite element method. The work shows that: 1. The effect of the curvature of the rods of the crane truss structure on the strength and durability of the crane depends on the individual design characteristics of the structure, manufacturing and operating conditions. 2. The installation of curved rods affects the strength and durability of the truss structure of the crane. 3. Under the operating conditions of the tower crane, the most dangerous for the tower are the distortions of the racks of the sections. 4. An increase in the relative arrow of the deflection of the section of the strut between the grid nodes from f = 0 to f = 0.005 at technologically determined eccentricities of the combination of rods at the node e = 20 ... 50 mm leads to a significant decrease in the strength and durability of the structure. 5. It can be considered permissible to install on the tower of the KB-403 crane racks with a curvature of the rack section between the grid nodes up to f = 0.0025.
Effect of rod distortion on the load-bearing capacity of crane trusses
Keywords: фермова металева конструкція; вузол ферми; баштовий кран; truss metal structure; truss node; tower crane