Проведение экспертизы портального крана на основе моделирования оголовка портала

Проведение экспертизы портального крана на основе моделирования оголовка портала Голубев А. В.1, Зеленков Н. Н.2, Глазунов А. Е.3,

Сахаров Т. М.4, Огарков А. Н.5

1Голубев Александр Викторович / Golubev Aleksandr Viktorovich - технический директор, Общество с ограниченной ответственностью «ПТМ Северо-Запад»;

2Зеленков Николай Николаевич / Zelenkov Nikolay Nikolaevich - заместитель начальника отдела

ЭПБ ГПМ иКП, эксперт;

3Глазунов Алексей Евгеньевич / Glazunov Aleksey Evgenevich - специалист отдела ЭПБ ГПМ и КП, инженер-механик,

4Сахаров Тарас Миронович / Cakharov Taras Mironovich - начальник лаборатории неразрушающего контроля;

5Огарков Анатолий Николаевич / Ogarkov Anatoliy Nikolaevich - инженер-дефектоскопист лаборатории неразрушающего контроля,

Общество с ограниченной ответственностью «Промышленная экспертиза», г. Череповец

Аннотация: в рамках реализации современных принципов проведения экспертизы промышленной безопасности разработана конечно-элементная модель оголовка портала портального крана. В качестве расчетного модуля был выбран пакет CosmosWorks, интегрированный в программу трехмерного моделирования SolidWorks. На основе разработанной модели предложена стратегия ремонта оголовка портала в месте образования усталостных трещин. Практическая реализация предложенного усиления показала его эффективность.

Ключевые слова: портальный кран, оголовок портала, конечно-элементное

моделирование, ремонт, усиление.

УДК 66-6

Одно из современных направлений проведения экспертизы промышленной безопасности состоит в составлении эталонной математической модели исправной металлоконструкции крана на базе соответствующей расчетной схемы и в сопоставлении расчетных перемещений в наиболее чувствительных точках конструкции с замеряемыми на натурной конструкции при эксплуатации [1]. Разница между этими значениями — диагностический параметр, по эволюции которого можно следить за процессом старения конструкции. Выход этого параметра за заданное поле допусков свидетельствует о наступлении предельных состояний и позволяет идентифицировать появляющиеся аномалии. Кроме того, использование такого подхода позволяет проводить моделирование ремонтов металлоконструкций крана и определять рациональные его схемы.

В рамках реализации указанных принципов проведения экспертизы разработана конечно-элементная модель портального крана. В качестве расчетного модуля был выбран пакет CosmosWorks, интегрированный в программу трехмерного моделирования SolidWorks.

По чертежам и непосредственным замерам на кране в программе трехмерного моделирования была создана твердотельная модель оголовка портала. Затем модель подверглась оптимизации с целью упрощения наложения конечно-элементной сетки и последующего анализа, в частности для расчета была выбрана только четверть оголовка (по условию симметричной нагрузки и конструкции), часть элементов конструкции была удалена, фаски, скругления приведены к прямолинейным элементам. Трехмерная модель оголовка портала представлена на рис. 1.

Решение задачи включало в себя следующие этапы:

- Разбиение модели на конечно-элементную сетку.

108

- Определение закреплений: в районе фланца крепления ноги создается жесткая опора, запрещается перемещение в направлении, перпендикулярном отброшенным граням (условие симметрии).

- Определение гравитации: в направлении действия реальной силы тяжести задается ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2.

- Приложение нагрузок: с учетом веса верхней части крана и веса поднятого максимального груза прикладываем распределенную нагрузку на опорное кольцо портала и поддерживающие балки. Нагрузка составляла 492 кН.

- Запуск расчета и получение результатов.

Рис.1. Трехмерная модель элемента оголовка портала

В результате проведенного анализа было установлено, что наиболее напряженными местами данной металлоконструкции являются районы возникновения усталостных трещин. Протокол результатов расчета распределения эквивалентных напряжений оголовка портала без усиления представлен на рис. 2.

Из анализа полученных результатов следует, что напряжения по Мизесу (эквивалентное напряжение, учитывающее все составляющие напряжения в элементе) не превышают допускаемых значений и составляют порядка 197 МПа. Максимальная эквивалентная деформация составляет 0,592-103 мм.

Для снижения уровня напряжений в районе развития трещины предложено выполнить сплошную обшивку торца выреза листовой обечайкой. Ширина обечайки 80 мм, толщина 8 мм.

109

Рис. 2. Протокол распределения эквивалентных напряжений оголовка портала без усиления Проектируемое усиление показано на рис. 3.

Рис. 3. Проектируемое усиление выреза

110

Практическая реализация разработанной стратегии ремонта оголовка портала показала действенность предложенного усиления для предотвращения развития усталостных повреждений.

Литература

1. Методические указания по проведению обследования портальных кранов с целью определения возможности их дальнейшей эксплуатации. РД-10-112-4-98.

Оценка технического состояния строительных конструкций здания производственного корпуса перед вводом его в эксплуатацию после консервации Смирнов В. В. , Свитцов М. А. , Шилеева А. Ю. ,

Шихова Е. Н.4, Поникарова Ю. Е.5

1Смирнов Валерий Владимирович /Smirnov Valery Vladimirovich - зам. нач. отдела ЭПБ ЗиС,

эксперт;

2Свитцов Максим Александрович / Svittsov Maksim Aleksandrovich - эксперт;

3Шилеева Анна Юрьевна /Shileeva Anna Yur'evna - эксперт;

4Шихова Елена Николаевна /Shikhova Yelena Nikolaevna - эксперт,

5Поникарова Юлия Евгеньевна / Ponikarova Yuliya Evgenievna - инженер-строитель, Общество с ограниченной ответственностью «Промышленная экспертиза», г. Череповец

Аннотация: в статье приведены результаты оценки технического состояния строительных конструкций здания производственного корпуса перед вводом его в эксплуатацию после консервации.

Ключевые слова: экспертиза промышленной безопасности, кровли, здание

производственного корпуса, дефекты.

УДК 699.88

Здание производственного корпуса построено в 2000 году. Технологический процесс в здании остановлен в 2009 году (здание было законсервировано).

Наружные стены здания производственного корпуса выполнены из шлакопемзобетонных панелей толщиной 300 мм. Отдельные участки стен толщиной 510 мм выполнены из красного кирпича по ГОСТ 530-80 на цементно-песчаном растворе. Внутренние стены толщиной 250 мм и перегородки 120 мм выполнены из красного кирпича на сложном растворе. Кровля - мягкая рулонная. Несущие колонны - сборные железобетонные. Фермы покрытия - металлические. Плиты покрытия -ребристые сборные железобетонные. Фундаменты железобетонные на свайном основании. Здание производственного корпуса запроектировано отапливаемым.

В ходе обследования выявлены следующие дефекты и повреждения стенового ограждения:

- следы протечек на конструкциях наружных и внутренних стен вследствие разрушения и разрывов кровельного покрытия здания;

- сколы, волосяные трещины, разрушение защитного слоя бетона стеновых панелей с оголением и коррозией арматуры;

- наличие растительности на конструкциях наружных и внутренних стен вследствие постоянного увлажнения;

- следы эрозии кирпичной кладки наружных стен: выветривание, размораживание, ослабление и частичное разрушение кирпичной кладки. Фактический физический износ кирпичных наружных стен здания составляет ~ 10 %;

111