Размещено на http://www.allbest.ru/

ПОЛТАВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

УДК 624.012

ВПЛИВ ТОЧНОСТІ МОНТАЖУ КРАНОВИХ РЕЙОК НА НЕСУЧУ ЗДАТНІСТЬ ПІДКРАНОВИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БАЛОК

Спеціальність 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди

Автореферат дисертації на здобуття

наукового ступеня кандидата технічних наук

ХОХЛОВ ОЛЕКСІЙ ГЕННАДІЙОВИЧ

Полтава 2000

Дисертація є рукописом.

Роботу виконано на кафедрі залізобетонних та кам'яних 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 імені Юрія Кондратюка

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

Провідна установа - Науково-дослідний інститут будівельних конструкцій Державного комітету України у справах будівництва і архітектури, м. Київ

Захист відбудеться “__19__” грудня 2000 р. о __13⁰⁰___годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.44.052.02 із спеціальності “Будівельні конструкції, будівлі та споруди” при Полтавському державному технічному університеті імені Юрія Кондратюка за адресою: 36601, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24, ауд. 234.

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

Автореферат розісланий “__18__” листопада 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради,

кандидат технічних наук, доцент О.В. Семко

Загальна характеристика роботи

електрокран допуск балка залізобетонний

Актуальність теми. Як відомо, багато будівельних конструкцій працюють 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 кранів і гальмівного зусилля 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 що неконтрольоване збільшення ексцентриситету осей підкранових рейок і балок призводить до передчасного виходу їх з ладу, що зрештою, спричинює аварійні ситуації. Неконтрольованість цього ексцентриситету викликана тим, що в діючих “Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов” (ДНАОП № 0-1.03-93) немає допусків на несумісність (ексцентриситет) осей кранових рейок і підкранових балок та відхилення вісі рейки від прямої лінії.

В них цілком відсутні норми точності контрольних вимірювань, що надто ускладнює їх проведення. Відомо, що погрішності вимірювань, які 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-обґрунтованих 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 роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана за програмою науково-дослідної роботи Полтавського інженерно-будівельного інституту, яка фінансується за рахунок державного бюджету “Розрахунок косозгинаємих залізобетонних елементів за першою і другою групам граничних станів з урахуванням сейсмічних впливів і динамічних навантажень”. Наказ Мінвузу УРСР № 68 від 31.03.1992 року.

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 науково-обгрунтовані допуски на відхилення підкранових колій 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 випадків 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 будівництві обґрунтована необхідність розподілу функціональних допусків на допуски для погрішностей будівельних і вимірювальних робіт;

отримані науково-обґрунтовані будівельні і вимірювальні допуски, які забезпечують з заданою ймовірністю додержання функціональних допусків на відхилення кранових рейок при їх монтажі і експлуатації від проектного положення. Ці допуски пропонується ввести в сучасні нормативні документи з експлуатації мостових електрокранів.

Практичне значення 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 розрахунку;

застосування розробленої методики розрахунку несучої здатності зазначенних елементів таврового перерізу гарантує їх експлуатаційну придатність;

значно збільшується безпека експлуатації та термін служби мостових електрокранів та залізобетонних підкранових балок за рахунок дотримання визначених функціональних, будівельних і вимірювальних допусків на відхилення кранових 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;

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

На захист виносяться. Результати експериментально-теоретичних 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 інерції кранових рейок і підкранових балок;

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

Особистий внесок здобувача. Розроблені методики розмежування форм стиснутої зони бетона залізобетонних елементів таврового перерізу, які зазнають косого згинання. Визначені умови для розрахунку граничних кутів нахилу площини дії зовнішнього навантаження. Виведені формули визначення точки прикладання рівнодіючої зусиль в стиснутій зоні бетону при розрахунках несучої здатності косозігнутих залізобетонних елементів таврового перерізу. Визначені допустимі значення взаємного зсуву (ексцентриситет) головних вертикальних осей інерції кранових рейок і залізобетонних підкранових балок. Розрахована точність окремих вимірювань по допуску на функцію від їх результатів. Розраховані планово-висотні допуски на монтаж і рихтовки кранових рейок для мостових електрокранів.

Реалізація результатів роботи.

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

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на науково-технічних конференціях професорів, викладачів, наукових співробітників, аспірантів та студентів Полтавського державного технічного університету імені Юрія Кондратюка в м. Полтава та Кременчуцького державного політехнічного університету, м. Кременчук, в 1993, 94, 95, 98, 2000 рр.

Публікації. За темою дисертації опубліковано шість наукових праць, які висвітлюють основні розділи дисертаційної роботи.

Обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, заключення, списку літератури і додатків. Вона викладена на 172 стор., включаючи 17 таблиць, 39 рисунків, 126 позицій літературних джерел, додатків 5 (9 стор. тексту і 4 листи креслень).

Зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність виконаних досліджень, їх наукова новизна та практична цінність, а також подана загальна характеристика роботи.

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 (БКНВ6) 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 планово-висотне положення колій. Для нормальної роботи кранів ці параметри не повинні перебільшувати допустимі. Однак, внаслідок неминучих погрішностей будівельно-монтажних робіт ці умови порушуються. Окрім того, під час експлуатації колій через силовий вплив на них кранів, осідання опор і впливу інших факторів 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 руйнувань.

Аналіз напружено-деформованого стану підкранових залізобетонних балок при експлуатаційних навантаженнях показав, що вони працюють в умовах складних деформацій, зокрема в умовах косого згинання.

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

Збільшення ексцентриситету д призводить до розширення діапазону зміни кута нахилу нейтральної лінії б (рис. 2). Це викликає появу напружень розтягу в стиснутих полицях підкранових балок. Але в діючих нормах ДНАОП № 0-1.03-93 цей ексцентриситет не регламентується.

Виходячи з аналізу умов роботи підкранових залізобетонних балок були визначені деякі головні причини 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; - стискання; - розтягнення

Перелічені умови дозволяють зробити висновки, що підкранові балки при експлуатаційних навантаженнях працюють в умовах складних деформацій, зокрема, на косе згинання. При збільшенні ексцентриситету д 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, таких авторів, як Бабич Є.М., Байков В.Н., Вахненко П.Ф., Глазер С.І., Горик О.В., Зернюк Є.В., Кліменко В.І., Левадний Я.М., Нікітін І.К., Павліков А.М., Руденко Ю.М., Семко О.В., Сердюк Л.І., Торяник М.С., Фалєєв 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 д (рис. 2). Це потребує необхідності розробки методики розрахунку несучої здатності зазначенних 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:

визначити, які саме причини призводять до передчасного руйнування підкранових балок;

вивчити напружено-деформований стан підкранових залізобетонних балок при експлуатаційних навантаженнях;

експериментально дослідити напружено-деформований стан зразків косозігнутих залізобетонних елементів таврового профілю по довжині зони чистого згинання;

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;

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

установити допустимий рівень імовірності неправильного прийняття параметрів кранових рейок, які не відповідають допускам за рахунок компенсації погрішностей будівельних робіт погрішностями контрольних вимірів;

обґрунтувати функціональні, будівельні та вимірювальні допуски, дотримання яких при монтажі і рихтовках кранових рейок гарантує проектну несучу здатність підкранових залізобетонних балок.

У другому розділі викладена методика проведення експериментальних досліджень напружено-деформованого стану залізобетонних елементів таврового профілю при косому згинанні внаслідок дії короткочасного навантаження.

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, деформативності 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 в (рис. 2) та рівня зовнішнього навантаження.

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

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

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

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

Епюра напружень в стиснутій зоні бетону прийнята у вигляді поверхні з твірними, паралельними до нейтральної лінії.

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).

Площина дії внутрішніх сил паралельна площині дії зовнішніх сил. Дія можливого момента кручення не враховується через його незначний вплив.

Верхня межа тріщини паралельна до нейтральної лінії перерізу.

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

Граничні величини напружень в розтягнутій арматурі та бетоні не перебільшують значень R _s, R _b.

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

Можливі форми стиснутої зони бетону

Аналіз формоутворення стиснутої зони бетону показує, що залежно від площі робочої арматури у розтягнутій зоні можна виділити три групи таких форм. Причому, перехід їх з однієї групи в іншу залежить тільки від зусилля R_sA_s. В кожну з таких груп входять по чотири типи форм стиснутої зони бетону, котрі послідовно можна отримати при збільшенні кута в, починаючи від його значення в = 0. З метою розмежування форм однієї від другої були визначені граничні випадки між ними і доведено, що для описування їх достатньо знати лише кут в та геометричні характеристики перерізу елемента.

Параметром, за яким визначається група, прийнято висоту стиснутої зони бетону Х₁ при в = 0, тобто при плоскому згинанні. Граничні умови для визначення групи форм представлені наступними залежностями:

X₁ ? 0,5 h'_f 1-ша група, (1)

0,5 h'_f < X₁ ? 0,5 h'_f (1 + b'_0г / b'_f ) 2-га група, (2)

0,5 h'_f (1 + b'_0г / b'_f ) < X₁ ? h'_f 3-тя група, (3)

де X₁ - висота стиснутої зони бетону при плоскому згинанні.

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

tg в_u = ( b₀ - Y_б ) / ( h₀ - X_б ) , (4)

в якій: tg в _u - тангенс кута нахилу площини дії внутрішньої пари сил в граничному випадку, тобто коли нейтральна лінія перетинаєбудь-який кут перерізу; Х_б та Y_б - координати точки прикладання зусилля R_bA_b 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'язана граничною умовою.

tg в _u ? tg в, (5)

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

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

Z_s = (h₀ - X_б)² + (b₀ - Y_б)² sin (90⁰ - б + в), (6)

в якій: б - кут нахилу нейтральної лінії в градусах до горизонтальної вісі; X_б, Y_б - координати точки прикладання зусилля R_bA_b в конкретних умовах експлуатації.

Несуча здатність елемента визначається за умовою:

M ? (R_s A_s + R_sp A_sp) · Z_s. (7)

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

Таблиця 2

Порівняння результатів теоретичних та експериментальних досліджень

Шифр балки	Рівень наван-таження,M/Mu	б теор.	б екс.	б теор. б екс.
1	2	3	4	5
Б - I Б - II Б - III Б - IV	0,6	8,8 12,8 26,4 27,0	8,2 15,0 24,8 31,7	1,073 0,853 1,064 0,852
Середньоарифметичне відхилення	- 0,039
Середньоквадратичне відхилення	0,115
Коефіцієнт варіації	0,120
Б - I Б - II Б - III Б - IV	0,8	8,8 12,8 26,4 27,0	8,1 15,5 24,0 31,0	1,086 0,826 1,100 0,871
Середньоарифметичне відхилення	-0,029
Середньоквадратичне відхилення	0,127
Коефіцієнт варіації	0,131
Б - I Б - II Б - III Б - IV	1	8,8 12,8 26,4 27,0	8,1 15,2 24,0 31,0	1,086 0,842 1,100 0,871
Середньоарифметичне відхилення	-0,025
Середньоквадратичне відхилення	0,121
Коефіцієнт варіації	0,124
Загальне середньоарифметичне відхилення	-0,031
Загальне середньоквадратичне відхилення	0,121
Коефіцієнт варіації	0,125
Шифр балки	Рівень наван-таження M/Mu	Mu теор. кН м	Mu екс. кН м	Mu теор. Mu екс.
Результати досліджень зразків балок автора
Б - I Б - II Б - III Б - IV	1	33,7 33,3 32,5 30,8	38,6 37,0 34,4 34,2	0,873 0,900 0,945 0,901
Результати досліджень зразків балок Зернюк О.В.
Б1-1 Б1-3 Б2-1 Б2-2 Б3-2 Б3-3	1	20,2 31,8 20,3 31,9 32,1 20,1	24,8 15,8 36,0 36,9 31,5 20,3	0,815 2,013 0,564 0,864 1,019 0,990
Результати досліджень зразків балок Семка О.В.
БI-6 БI-7 БII-2 БII-3 БII-3n БII-4 БIII-1 БIII-2 БIII-3	1	15,9 12,9 30,0 28,4 28,4 30,9 31,3 30,6 21,9	13,5 14,0 31,5 29,7 33,0 29,7 31,0 28,0 26,5	1,171 0,921 0,952 0,956 0,861 1,040 1,009 1,093 0,826
Середньоарифметичне відхилення	-0,015
Середньоквадратичне відхилення	0,272
Коефіцієнт варіації	0,287

В четвертому розділі дисертації викладаються теоретичні основи нормування точності будівельно-монтажних операцій та контрольних вимірювань при монтажі кранових рейок та ремонтних роботах під час експлуатації. В результаті цього розроблені науково-обґрунтовані допуски на погрішності будівельно-монтажних та контрольно-вимірювальних операцій, дотримання яких дозволяє забезпечувати експлуатаційні якості підкранових залізобетонних балок.

При проектуванні підкранових залізобетонних балок розрахункову схему на дію вертикальних навантажень пропонується приймати такою, при якій нейтральна лінія повинна бути розташована в стиснутій полиці поперечного перерізу. В стиснутій ділянці поперечного перерізу підкранової балки під час зміни навантаження в межах одного циклу напруження розтягу не допускаються. Як вже згадувалося, підкранові балки працюють в умовах косого згинання, що все ж таки призводить до появи напружень розтягу в стиснутих полицях при збільшенні ексцентриситету д, який викликає поворот нейтральної лінії. Через це виникає необхідність в обмеженні цього ексцентриситету. Критерієм обмеження значень д має бути кут б', при якому нейтральна лінія (пунктир, рис. 2) перетинає найбільш стиснену точку (точка А, рис. 2) при циклі навантаження протилежного знаку. Таке обмеження забезпечує проектну несучу здатність підкранових залізобетонних балок та підвищує термін їх експлуатації.

Аналіз теоретичних досліджень напружено-деформованого стану залізобетонних підкранових балок серії КЭ-01-50 показав характерну особливість: чим більше відсоток армування м, тим швидше змінюються параметри напружено-деформованого стану при збільшенні ексцентриситету д.

Використовуючи цю особливість, за розробленою методикою розрахунку несучої здатності залізобетонних елементів таврового перерізу, які зазнають косого згинання, для випадку положення нейтральної лінії з кутом нахилу б' (рис.2) визначаються граничні значення ексцентриситету між вертикальними осями кранових рейок та підкранових балок. Отримані, для підкранових балок серії КЭ-01-50 залежно від типу балки, класів арматури та бетону, граничні значення ексцентриситету дорівнюють 20 - 50 мм. Але користуватись величиною 50 мм не рекомендується, тому що тоді практично неможливо витримати допуск на відхилення відстані між осями рейок. Обмеження ексцентриситету д уніфікованою величиною 20 мм для всього сортаменту залізобетонних підкранових балок дозволяє виключити можливість появи небезпечних напружень розтягу в стиснутих полицях, що дає можливість збільшити надійність експлуатації та термін служби підкранових залізобетонних балок. Зазначений допуск, визначений із функціональної вимоги до конструкції за умови міцності, слід рахувати функціональним. Його необхідно включити в нормативну документацію та використовувати для розрахунків точності будівельно-монтажних та контрольно-вимірювальних операцій при монтажі та експлуатації підкранових колій. Однак, для забезпечення проектної несучої здатності одних функціональних допусків недостатньо, через можливу компенсацію погрішностей будівельних робіт погрішностями контрольних вимірювань. Тому функціональні допуски запропоновано розділити на технологічні: будівельні 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-обґрунтований 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 обґрунтувати 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 оптимізації несучої здатності. Тому допустимий рівень ризику при досягненні граничного стану може бути оцінений тільки з використанням соціального критерію.

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

P_fail ? 10 -⁴ - 10 -⁵ . (8)

При нормальному розподілі погрішностей будівельних та вимірювальних операцій імовірності неправильної прийомки Р₁ та Р'₁ визначаються за формулами:

P₁ = , (9)

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

P'₁ = , (10)

при двобічному нормуванні як погрішностей вимірювальних, так і погрішностей будівельних операцій на базі функціонального допуску.

В формулах (9), (10) б, в, t₁, t₂ - коефіцієнти, які встановлюють співвідношення між допусками й стандартами, тобто:

Д = б d , (11)

C = в d , (12)

t₁ = d / m _x в формулі (9) і t₁ = C / m _x в формулі (10), (13)

t ₂ = Д / m _y , (14)

де: d - функціональний допуск на відхилення від номінальних параметрів; С- допуск на погрішності будівельних операцій (будівельний допуск); Д - допуск на погрішності контрольних вимірювань (вимірювальний допуск); m_x, m_y - стандарти відповідно будівельних і вимірювальних робіт.

Для будівельних робіт рекомендується прийняти t₁ = 3, для вимірювальних- t₂ =2. Значення ймовірностей P₁ i P'₁ неправильної прийомки, отримані за формулами (9), (10), наводяться відповідно в таблицях 3, 4.

Таблиця 3

Імовірності Р₁ неправильної прийомки параметрів споруджень при однобічному нормуванні тільки погрішностей вимірювань

t2	Р1 Ч 10 -3 при б, рівному
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
2	t1 = 3
	0,36	0,60	0,75	0,85	0,92	0,97	1,01	1,05

З таблиці 3 випливає, що при однобічному нормуванні погрішностей вимірювань за принципом їх зневажаємого впливу, яким можно знехтувати, забезпечити ймовірність відмови (8) неможливо. Щоб витримати функціональний допуск d з імовірністю (8), його необхідно обов'язково розділити на допуски для погрішностей будівельних робіт і контрольних вимірювань. Відповідно до таблиці 4, імовірність (8) буде дотримана, як що при будівництві споруди прийняти б = 0,3, в = 0,8, тобто установити вимірювальний допуск

Д = 0,3 d , (15)

а будівельний (монтажний) відповідно

C = 0,8 d . (16)

Таблиця 4

Імовірності P'₁ неправильної прийомки споруджень, що будуються, при одночасному нормуванні погрішностей будівельних та вимірювальних операцій

t2	P'1 Ч 10 -3 при б, рівному
	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
2	в = 0,8; t1 = 3
	0,005	0,014	0,023	0,030	0,037	0,042

В якості функціональних допусків пропонується прийняти: на ексцентриситет осей кранових рейок і підкранових балок та їх прямолінійність обґрунтована в дисертації величина в 20 мм; для решти параметрів - наведені в ДНАОП №0-1.03-93 (Додаток 7.Граничні відхилення рейкових колій від їх проектного положення). За формулами (15), (16) одержані науково-обґрунтовані 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 електрокранів.

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

Таблиця 5

Допуски на монтаж рейкових колій, мм

Найменування допуску	Залізобетонні підкранові балки
	функціо-нальний d	буді-вельний C	вимірювальний, Д
			абсо-лютний	віднос-ний
Різниця відміток головок рейок в одному поперечному перерізі Різниця відміток головок рейок уздовж рейки Зміщення вісі кранової рейки з вісі підкранової балки (ексцентриситет) Відхилення від проектних відстаней між осями кранових рейок (звуження чи розширення колії рейкового шляху): в тому числі при ширині колії до: 10 м 20 м 30 м 40 м Відхилення вісі кранової рейки від прямої лінії	40 10 20 15 20	37 8 16 12 16	3 3 6 4 6	1:2500 1:5000 1:7500 1:10000

Загальні висновки й рекомендації

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.

Підкранові балки працюють в умовах складних деформацій (косе згинання). Складний напружено-деформований стан 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 нормами.

Неконтрольоване збільшення зазначеного ексцентриситету призводить до появи в стиснутих полицях залізобетонних підкранових балок розтягуючих зусиль, що недопустимо.

Визначено допуск на взаємне відхилення (ексцентриситет) між головними вертикальними осями інерції кранових рейок та підкранових балок. Його значення дорівнює 20 мм. А оскільки він отриманий із умови забезпечення несучої здатності підкранової балки, то є функціональним.

Для забезпечення проектної несучої здатності підкранових балок необхідно функціональні допуски розділити на технологічні: будівельно-монтажні і контрольно-вимірювальні. На основі такого поділу отримані науково-обґрунтовані планово-висотні допуски на відхилення підкранових колій від проектного положення. Дотримання цих допусків забезпечує проектну несучу здатність підкранових балок при їх експлуатації. Зазначені допуски рекомендується ввести в "Правила устрою та безпечної експлуатації вантажопідйомних кранів" для мостових електрокранів.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах

Павликов А.Н., Хохлов А.Г. Определение формы сжатой зоны бетона в расчетах прочности косоизгибаемых железобетонных элементов таврового сечения // Пути повышения эффективности строительства: Сб. науч. тр. К. 1993. С. 32-40.

Павликов А.Н., Хохлов А.Г. К расчету прочности косоизгибаемых железобетонных тавровых элементов по нормальным сечениям // Конструкции зданий и строительное производство: Сб. науч. тр. К. 1993. С. 20-26.

Павліков А.М., Хохлов О.Г. Розрахунок міцності залізобетонних елементів таврового перерізу при косому згинанні // Галузеве машинобудування, будівництво: зб. наук. праць. Полтава. 1999. Вип. 4 С. 36-40.

Хохлов Г.П., Хохлов А.Г. Расчет точности отдельных видов измерений по допускам на погрешность функции от их результатов // Инженерная геодезия. К.: КНУБА. 1999. Вып. 41. С. 173-178.

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

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.

Анотація

Хохлов О.Г. Вплив точності монтажу кранових рейок на несучу здатність підкранових залізобетонних балок. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.23.01 - Будівельні конструкції, будівлі та споруди. Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2000 г.

Проведені експериментально-теоретичні дослідження напружено-деформованого стану косозігнутих залізобетонних елементів таврового перерізу, які вирішують питання розрахунку несучої здатності зазначених елементів. Розроблені методики визначення випадків розрахунку, положення нейтральної лінії і несучої здатності.

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

Визначені науково-обґрунтовані допуски на погрішності будівельних і контрольно-вимірювальних операцій, дотримання 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 рейки і балки, планово-висотні допуски.

Аннотация

Хохлов А.Г. Влияние точности монтажа крановых рельсов на несущую способность подкрановых железобетонных 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, 2000 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 вертикальных осей инерции кранового рельса и подкрановой балки - эксцентриситет, который не регламентируется действующими нормами. Этот эксцентриситет, в совокупности с совместным действием вертикальных и горизонтальных нагрузок, приводит к тому, что подкрановые балки работают в условиях косого изгиба. Неконтролируемое его увеличение приводит к снижению несущей способности подкрановых балок. Используя зависимость "несущая способность - эксцентриситет" определены граничные значения эксцентриситета. Для этого, на основе экспериментально-теоретических исследований напряженно-деформированного состояния косоизгибаемых 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 рельсов, полученных планово-высотных допусков на погрешности строительных и контрольно-измерительных операций обеспечивает проектную несущую способность подкрановых конструкций и создает нормальные условия для работы мостовых электрокранов.

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

Annotation

Aleksey G. Khokhlov.The influence of the exectness assembling of the crane's rails on the carring capacity of under crane reinforced concrete beams. - Manuscript. Dissertation for degree of Candidate of Technical 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 concrete 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 carring 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 scientific-grounded tolerances on the errors of construction and control-measuring operations, keeping them during the assembling crane rails provides carring 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.

Размещено на Allbest.ru