Прочность стальных неразрезных подкрановых балок коробчатого сечения при локальных температурных воздействиях

• Автор: Белобородова, Лариса Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Введение

Глава 1 Особенности эксплуатации подкрановых балок в металлургических

комплексах.
1.1 Анализ повреждаемости подкрановых конструкций, эксплуатируемых в металлургических комплексах в условиях повышенных температур
1.2 Обзор результатов экспериментальных исследований температурных режимов работы основных несущих конструкций промышленных зданий
1.3 Анализ результатов исследования влияния повышенных технологических температур на свойства строительных
1.4 Обзор методик оценки прочности строительных металлических конструкций, эксплуатируемых в металлургических комплексах при воздействии технологических температур.

1.5 Выводы по главе

Глава 2 Методика экспериментальнотеоретических исследований.

2.1 Выбор объектов исследования

2.1.1 Конвертерное отделение кислородноконвертерного цеха ОАО Магнитогорский металлургический
комбинат
2.1.2 Стальные неразрезные подкрановые балки коробчатого сечения конвертерного отделения кислородноконвертерного цеха ОАО Магнитогорский металлургический комбинат.
2.1.3 Листопрокатный цех ОАО Магнитогорский металлургический комбинат.
2.1.4 Мартеновский цех ОАО Магнитогорский металлургический комбинат
2.1.5 Подкрановые балки коробчатого сечения мартеновского цеха 1 ОАО Магнитогорский металлургический комбинат
2.2 Методика изучения температурных режимов работы основных несущих конструкций промышленных зданий
2.2.1 Методика замеров температур на стальной неразрезной подкрановой балке коробчатого сечения
2.2.2 Методика замеров температур на поверхности основных несущих металлических конструкций каркасов промышленных зданий
2.3 Методика теоретического исследования напряженнодеформированного состояния продольной, поперечной рам и подкрановой балки.
2.4 Методика исследования свойств стали Г2С
2.4.1 Исследование механических характеристик.
2.4.2 Исследование химического состава.
2.4.3 Исследование ударной вязкости.
2.4.4 Исследование макроструктуры стали.
2.4.5 Исследование твердости по Виккерсу
2.5 Оценка погрешности измерений
2.6. Выводы по главе
Глава 3 Результаты экспериментальнотеоретических исследований
3.1. Результаты изучения температурных режимов работы основных
несущих конструкций промышленных зданий.
3.1.1 Результаты замеров температур на стальной неразрезной подкрановой балке коробчатого сечения
3.1.2 Результаты замеров температур на поверхности основных несущих металлических конструкций каркасов промышленных зданий
3.2 Результаты теоретического изучения НДС материала поперечной, продольной рам и подкрановой балки коробчатого сечения методом конечных элементов.
3.2.1 Продольная и поперечная рамы
3.2.2 Стальная неразрезная подкрановая балка коробчатого сечения
3.3 Результаты изучения свойств стали Г2С.
3.3.1 Механические характеристики
3.3.2 Химический состав
3.3.3 Ударная вязкость.
3.3.4 Макроструктура стали.
3.3.5 Твердость по Виккерсу
3.3.6 Поправки к расчетным сопротивлениям стали
3.4 Выводы по главе
Глава 4 Прочность эксплуатируемых стальных неразрезных подкрановых
балок коробчатого сечения.
4.1. Расчет на прочность эксплуатируемых стальных неразрезных подкрановых балок коробчатого сечения с учетом общего нагрева балки и локального воздействия повышенных температур
4.2. Пример расчета на прочность стальной неразрезной подкрановой
балки коробчатого сечения по предложенной методике.
4.3. Методы защиты стальных неразрезных подкрановых балок коробчатого сечения, эксплуатируемых в металлургических комплексах, с учетом их работы в условиях повышенных
температур.
4.3.1. Защита подкрановых балок теплозащитным
экраном.
4.3.2 Способ охлаждения подкрановых балок коробчатого
сечения.
4.4 Рекомендации по эксплуатации стальных неразрезных подкрановых балок коробчатого сечения, работающих в условиях повышенных
температур.
4.5 Методы усиления стальных неразрезных подкрановых балок
коробчатого сечения, поврежденных в результате воздействия повышенных технологических температур
4.6 Выводы по главе 4.
Основные выводы по работе.
Литература


Первые повреждения подкрановых конструкций отмечаются уже через года эксплуатации в дальнейшем повреждения нарастают и после 8 лет работы носят массовый характер табл. Таблица 1. Строительные конструкции зданий, в которых происходят технологические процессы с большими тепловыделениями нафев свыше 0 С, подвергаются в основном лучистому и конвективному нагреву, а иногда и непосредственному воздействию расплавленною металла. В результате натурных обследований конструкций, проведенных лабораторией надежности и долговечности зданий и сооружений МГТУ им. Т.Н. Носова, в горячих цехах было выявлено, что в местах повышенных технологических тепловыделений происходят увеличение и рост существующих дефектов в элементах конструкций. Анализ роста повреждаемости показан на рис. Рис. График изменения количества трещин в подкрановых балках и в элементах колонн и связей в период с по гг. В работе Ананьина Ю. А. показано, что в зданиях горячих цехов колонны и подкрановые балки могут нагреваться до 0 С, а в аварийных случаях до 0 С и выше. Повреждения и дефекты конструкций от действия температуры представлены в табл. Таблица 1. Анализируя данные табл. Воздействие высоких температур и их многочисленных перепадов в течение эксплуатации существенно снижают ресурс строительных конструкций, так как изменяется не только уровень, но и в отдельных случаях знак напряжения, изменяется величина и знак коэффициента асимметрии цикла нагружения ,. Поэтому технологические температуры необходимо учитывать как дополнительный фактор, влияющий на работу конструкции. Под температурным режимом конструкции подразумевается изменение значения температуры конструкции во времени . Как показали исследования в работах , , нагрев конструкций зависит от технологического процесса, расположения источников нагрева, времени года. Проведенные ранее исследования , , , показали, что существенной особенностью технологических температурных воздействий на конструкции является неравномерность нагрева по длине и высоте здания рис. Температурные поля подкрановых балок имеют сложное криволинейное очертание рис. По длине температурного блока выделяют участки с повышенными тепловыделениями горячие и смежные, непосредственно их не испытывающие. На горячих участках также неизбежна неравномерность нагрева. Рис. Рис. Важной составляющей процесса, формирующего тепловой режим конструкции, является теплообмен на поверхностях. ЛКТ0, 1. Л и конвективная К составляющие теплообмена и теплопроводность Т на поверхностях в помещении могут изменяться во времени, иметь различную величину и знак. Нагрев строительных конструкций также зависит напрямую от типа источника нагрева. С дуговые печи, сварочные аппараты, их спектр излучения включает короткие инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые лучи. Все эти источники делятся на открытые пламя, зеркало расплавленного металла или шлака и закрытые поверхности печей, котлов и т. С, готовый прокат и неподвижные складируемая продукция. Качественные изменения излучательных характеристик готовой продукции у каждого ее вида происходит совершенно по разному, в соответствии с ее температурой на данном этапе технологического процесса. В связи с этим промышленные источники излучения, являющиеся продукцией доменного, сталеплавильного и прокатного производства, следует рассматривать отдельно. Прокатные цеха по характеру выпускаемой продукции разделяют на следующие группы сортопрокатные, листопрокатные и трубопрокатные. В сортопрокатных цехах температурный режим помещений зависит от массы проходящего металла, его температуры, формы сечений изделий, а также от способа прокатки. Основными источниками лучистого тепла являются блюмсы, слябы, листы, рулоны и готовые изделия. В главных зданиях конвертерных цехов наибольшая тепловая напряженность наблюдается в конвертерных и разливочных пролетах. В конвертерном пролете основными источниками теплового излучения являются поверхности чугуна в чугуновозе, шлака и стали в ковшах, устанавливаемых под рабочей площадкой во время их выпуска из конвертера. В разливочном пролете поверхности стали в сталеразливочном ковше.