Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,798

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Гарькин И.Н. 1 Агафонкина Н.В. 1 Ерохина С.И. 1 Максяшева А.М. 1

---

1 ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

В статье приводится описание новой программы для расчёта подкрановых конструкций («СО 2.0»), разработанной в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства. Программа (и статья по результатам её разработки) написана совместно со студентами в рамках научно-студенческого сообщества «Строительные конструкции» (организованного на кафедре «Управление качеством и технология строительного производства» ПГУАС). Основные задачи, решаемые в ходе разработки программы, облегчение методов расчёта подкрановых балок и крановых рельсов для разработки наиболее оптимальных сечений и внедрение программы в учебный процесс (при выполнении курсовых и дипломных проектов по дисциплинам «Металлические конструкции» и «Специальный курс по металлическим конструкциям» по направлению «Строительство»). В настоящее время готовится заявка для регистрации программы для ЭВМ.

Статья в формате PDF

0 KB

подкрановая балка

метод расчёта

программа для расчёта

симметричная балка

крановые рельсы

выносливость

нагрузка

1. Нежданов К.К., Гарькин И.Н. Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали // Строительная механика и расчёт сооружений. – М.: ЦНИСК им. Курчеренко, 2011. – №. 4. – С. 51–55.

2. Нежданов К.К., Гарькин И.Н. Восстановление работоспособности сварных подкрановых балок // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – №. 1; URL: http://www.science-education.ru/121-18379 (дата обращения: 08.04.2015).

3. Нежданов К.К., Железняков Л.А., Гарькин И.Н. Эффективный способ проката уголкового профиля // Строительная механика и расчёт сооружений. – М.: ЦНИСК им. Курчеренко, 2011. – №. 1. – С. 71–75.

4. Нежданов К.К., Лаштанкин А.С., Гарькин И.Н Сборные подкрановые балки из прокатных профилей // Строительная механика и расчёт сооружений. – М.: ЦНИСК им. Курчеренко, 2013. – №. 3. – С. 69–75.

5. Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. Применение толстостенных двутавровых крановых рельсов // Региональная архитектура и строительство. – 2012. – №. 3. – С. 79–84.

6. Нежданов К.К., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н., Курткезов Д.Х. Быстро сооружаемая подкрановая балка с высоким техническим ресурсом эксплуатации // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – №. 3; URL: http://www.science-education.ru/117-13115 (дата обращения: 16.05.2014).

7. Нежданов К.Н., Кузьмишкин А.А., Гарькин И.Н. Предотвращение усталостных трещин в узле соединения рельса с подкрановой балкой // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – №. 1; URL: http://www.science-education.ru/121-18215 (дата обращения: 01.04.2015).

8. Нежданов К.К. Совершенствование подкрановых конструкций и методов их расчёта: моногр. – Пенза: ПГУАС, 2008. – 288 с. (Лауреат конкурса на медали и дипломы РААСН строительных наук 2011 г. 16.02.2012 г.).

Долговечность подкрановых конструкций во много раз ниже, чем других элементов каркаса здания, и не превышает 5–10 лет. В цехах с тяжелым режимом работы кранов (8К, 7К) усталостные трещины могут возникнуть через 1–3 года эксплуатации (0,7...0,75 млн циклов). Проблема усложняется еще и тем, что рост экономики ведёт к увеличению выпуска продукции и, как правило, вызывает ужесточение режима работы кранов и повышение их грузоподъемности. В результате этого – снижение долговечности подкрановых конструкций. На Череповецком металлургическом комбинате балки ремонтируют практически каждый год [1]. Отдельно стоит проблема ремонта и замены рельсовых путей и балок, т.к. они требуют полной или частичной остановки производственного процесса. За каждый день простоя предприятие терпит убытки, во много раз превышающие затраты на ремонт и замену подкрановых конструкций. К примеру, остановка мартеновской печи одного цеха Магнитогорского металлургического комбината приводит к убыткам, эквивалентным сумме, которой хватит на замену подкрановых путей во всех цехах.

В Пензенском государственном университете архитектуры и строительства (ПГУАС) ведётся научная работа по предотвращению аварийных ситуаций в зданиях, эксплуатирующих мостовые краны с тяжёлым режимом работы [2…7]. В ходе научных исследований (по увеличению долговечности и выносливости подкрановых балок) было уставлено, что ряд методов расчётов при проектировании подкрановых рельсов устарели [4]. Более современные методы расчёта были предложены профессором каф. «Строительные конструкции» ПГУАС – К.К. Неждановым [8].

Однако по сегодняшний день (по мнению авторов) мало внимания уделяется разработке учебных и расчётных программ для расчёта подкрановых балок и крановых рельсов (например, по таким критериям, как ±τ_a – амплитуды колебаний локальных сдвигающих напряжений, – колебания локальных сдвигающих напряжений и ряду других). В рамках научно-студенческого сообщества «Строительные конструкции» (организованного на кафедре «Управление качеством и технология строительного производства» ПГУАС) ведётся разработка специальных расчётных программ (учебного и прикладного значения).

Рассмотрим расчётную программу для расчёта подкрановых балок и крановых рельсов «СО 2.0» (версия программы «СО 1.0» предназначалась лишь для расчёта крановых рельсов). Программа разработана на языке программирования Visual Basic 6.0 и проста в работе. Основные задачи, решаемые в ходе разработки программы, – облегчение методов расчёта подкрановых балок и крановых рельсов для разработки наиболее оптимальных сечений и внедрение программы в учебный процесс (при выполнении курсовых и дипломных проектов по дисциплинам «Металлические конструкции» и «Специальный курс по металлическим конструкциям»).

Приведём пример расчёта. При включении программы выбираем единицы измерения (гектоньютоны либо килоньютоны), в которых будут выполняться расчёты (рис. 1).

Выбираем (в качестве примера) – кН и переходим к шагу 2 (рис. 2). В появившемся окне необходимо выбрать тип конструкции балки. В настоящей версии программы для расчета доступны два типа балок: «Сварная симметричная балка» и «Балка из равнополочных уголков». В первом случае выбираем – «Балка из равнополочных уголков».

Рис. 1. Шаг 1

Рис. 2. Шаг 2

В появившемся окне (рис. 3) нужно ввести необходимые характеристики подкрановой балки для получения результата:

Рис. 3. Шаг 3

Рис. 4. Шаг 4

После введения значений нажимаем кнопку «Расчёт» и по полученным значениям подбираем из сортамента необходимый уголковый профиль (рис. 4).

В случае необходимости расчёта «Сварной симметричной балки» (нажав соответствующую кнопку) мы имеем Окно для расчёта «Сварной симметричной балки» (рис. 5).

Нажав кнопку «Далее», мы переходим непосредственно к расчёту крановых рельсов (рис. 6), независимо от того, рассчитывалась ли до этого сварная симметричная балка или же балка из уголковых профилей. Для расчёта требуется ввести лишь следующие параметры крановых рельсов: Ix – момент инерции, Iкр – момент инерции при кручении, Pn – нормативная нагрузка, режим работы крана (от 4К до 8К), режимы и виды кранов приведены в табл. 1 (согласно ГОСТ-25546-82); захват груза (при режиме работы кранов от 4К до 7К гибкий сцеп, у 8К гибкий, жесткий и клещами; вид захватки вводится русскими буквами в соответствующем поле).

Рис. 5. Окно для расчёта «Сварной симметричной балки»

Таблица 1

Группы режимов работы мостовых кранов (согласно ГОСТ-25546-82)

Введя все необходимые данные и нажав кнопку «Рассчитать», получим значения, представленные в табл. 2.

С помощью полученных значений можно наиболее полно рассмотреть влияние нагрузок на различные виды подкрановых рельсов, а значит, подобрать наиболее оптимальный тип рельса, тем самым получить экономический эффект при проектировании новых и реконструкции старых промышленных предприятий. Авторами предлагается использовать рельсы, разработанные в ПГУАС [5, 8]. В табл. 3 и 4 приводятся характеристики толстостенных двутавровых и прямоугольных рельсов, повышенные по сравнению со стандартными крановыми рельсами (сравнивая с ГОСТ 4121-96).

Таблица 2

Таблица 3

Толстостенные двутавровые рельсы, эквивалентные стандартным фигурным рельсам по ГОСТ 4121-96

Таблица 4

Прямоугольные рельсы, равноценные по площади сечения толстостенным двутавровым рельсам

Рис. 6. Шаг 5

В настоящее время ведётся работа над усовершенствованием программы, а именно:

– возможность рассчитывать другие типы подкрановых балок (несимметричные балки, тавровые балки и т.д.);

– интерфейс программы предполагается доработать на более информативный, с добавлением возможности формирования отчёта в текстовый документ Word Office и графического изображения рассчитываемой подкрановой балки.

Тем не менее уже существующая версия программы применяется в учебном процессе при расчёте подкрановых балок в курсовых проектах и дипломных работах студентов, обучающихся по направлению «Строительство». Положительным моментом является тот факт, что в разработке программ участвуют студенты, зачастую сами проявляя инициативу по разработке той или иной темы.

Помимо программы «СО 2.0» ведутся работы по созданию следующих программ:

– обучающей программы по построению линий влияний;

– программы по построению линий регрессий, основанной на обработке экспериментальных данных (полученных при испытаниях подкрановых конструкций в лаборатории «Выносливость подкрановых балок» ПГУАС [8]) динамических воздействий на металлические подкрановые балки.

Библиографическая ссылка