КОНСТРУКТИВНІ СПОСОБИ ПІДВИЩЕННЯ НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ ВУЗЛІВ З’ЄДНАННЯ ГОЛОВНИХ І КІНЦЕВИХ БАЛОК МОСТОВИХ КРАНІВ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-2-8Ключові слова:
мостові крани, вузли з’єднання, напружений стан, конструктивні способи підвищення несучої здатності, метод кінцевих елементів, коефіцієнти інтенсивності напружень, тріщиностійкість.Анотація
Мета роботи. Підвищити несучу здатність вузлів з’єднання головних і кінцевих балок мостових кранів шляхом вдосконалення методик їхнього діагностування та розроблення конструктивних способів підсилення при ремонті.
Методи дослідження. Напружений стан вузлів з’єднання досліджували методом кінцевих елементів з адаптацією методу hot spot stress до прийнятих в Україні норм. Розрахунок напружено-деформованого стану поверхової конструкції проводили з використанням підмоделей. Коефіцієнти інтенсивності напружень визначали методом переміщень.
Отримані результати. На основі аналізу статистичних даних розроблено логіт-модель ймовірності пошкодження вузлів з’єднання залежно від параметрів мостових кранів. Встановлено, що для стикової конструкції найбільш значущими факторами є інтенсивність експлуатації та строк експлуатації, тоді як для поверхової конструкції домінуючим є інтенсивність експлуатації. Розроблено моделі напруженого стану вузлів при дії вертикального й поперечного навантажень. Виявлено, що збільшення катету косинця не має очікуваного впливу на величину напружень через перерозподіл навантажень між елементами кінцевої балки. Встановлено, що підсилення стінок кінцевих балок дозволяє зменшити напруження у верхньому поясі в 1,8 рази. Запропоновано конструктивні способи підвищення несучої здатності вузлів з’єднання стикової та поверхової конструкцій. Експериментально підтверджено, що при використанні комплексного підходу (косинець, накладка та виріз) для поверхової конструкції максимальні ефективні напруження в зоні вирізу становлять 60 МПа.
Наукова новизна. Отримано нові дані щодо закономірностей впливу конструктивних параметрів вузлів з’єднання головних і кінцевих балок мостових кранів на їхню несучу здатність. Встановлено залежності між довжиною тріщини та параметрами тріщиностійкості, що дозволяє прогнозувати залишковий ресурс вузлів з’єднання.
Практична цінність. Розроблені конструктивні способи підвищення несучої здатності вузлів з’єднання дозволяють забезпечити достатній запас міцності за опором багатоцикловій втомі та підвищити безпеку експлуатації мостових кранів.
Посилання
Strelbitskyi, V.V. (2020). Eksperymentalne doslidzhennia vplyvu napratsiuvannia na trishchynostiik-ist stalei mostovykh kraniv [Experimental Study of the Effect of Service Life on the Fracture Toughness of Bridge Crane Steels]. Visnyk Khmelnytskoho natsional-noho universytetu. Tekhnichni nauky, 4 (1), 138–142.
Nemchuk, O.O. (2017). Osoblyvosti diahnostu-vannia tekhnichnoho stanu stalei portovoho perevanta-zhuvalnoho obladnannia [Peculiarities of Diagnosing the Technical Condition of Steels Used in Port Handling Equipment]. Fizyko-khimichna mekhanika materialiv, 6 (53), 116–118.
Li, Y., Jin, A., Dai, Y., Yang, D., Zheng, B. (2023). Prediction of Remaining Fatigue Life of In-Service Bridge Cranes. Applied Sciences, 13, 12250. https://doi.org/10.3390/app132212250.
Przybyłek, G., Więckowski, J. (2022). Method of assessing the technical condition and failure of overhead cranes designed to work in difficult conditions. Case Stud-ies in Construction Materials, 16, e00811. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00811.
Hai, T.V., Thu, N.H., Tuan, H.D., Hiu, P.V. (2020). Failure probability analysis of overhead crane bridge girders within uncertain design parameters. Journal of Science and Technology in Civil Engineering, 14(3), 125–135. https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(3)-11.
Mei, X., Dong, D. S., Teng, Y. Y. (2012). Bi-Probability Fatigue Life Prediction for Bridge Crane Structures. Advanced Materials Research, 482–484, 736–740. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.482-484.736.
Kumar, S., Singh, R. (2022). Probabilistic assess-ment of fatigue life in welded steel structures considering joint configurations and operational loads. International Journal of Structural Integrity, 13(4), 567–583. https://doi.org/10.1108/IJSI-07-2022-0057.
Zhang, M., Wang, X., Li, Y. (2024). Fatigue Relia-bility Assessment of Bridges Under Heavy Traffic Load-ing Scenario. Infrastructures, 9(12), 238. https://doi.org/10.3390/infrastructures9120238.
Mozafari, F., Thamburaja, P., Srinivasa, A., Ab-dullah, S. (2020). Fatigue life prediction under variable amplitude loading using a microplasticity-based constitu-tive model. International Journal of Fatigue, 134(7), 105477. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2020.105477.
Volianiuk, V. O., Horbatiuk, Ye. V. (2021). Roz-rakhunok mekhanizmiv vantazhopidiimalnykh mashyn [Calculation of Hoisting Machinery Mechanisms]. Kyiv: KNUBA. 164 p.
Shved, Y.V. (2019). Strength and Deformability of a Welded Rectangular Truss under Mechanical and Thermal Loads. Ternopil. 177 p. https://m.tntu.edu.ua/storage/pages/00001038/dissertation_shved_y.pdf.
Grönlund, K., Ahola, A., Riski, J., Pesonen, T., Lipiäinen, K., Björk, T. (2024). Overload and variable amplitude load effects on the fatigue strength of welded joints. Welding in the World, 68, 411–425. http://dx.doi.org/10.1007/s40194-023-01642-z.
Guo, H., Tong, X. (2021). Fatigue Prognosis Analysis on the Cracked Steel Crane Runway Girders Under High Temperature. International Journal of Steel Structures, 21, 1022–1031. https://doi.org/10.1007/s13296-021-00487-w.
Wu, B., Brückner-Foit, A., Li, Q., Chen, L., Fu, J., Zhang, C. (2009). A reliability assessment method for structural metallic component with inherent flaws based on finite element analysis and probabilistic fracture me-chanics model. International Journal of Fatigue, 31(11–12), 1882–1888. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2009.02.013.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
