Обеспечение безопасности промышленных зданий и сооружений угольных предприятий в условиях низких температур

• Автор: Никифоров, Игорь Германович
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нерюнгри
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Глава 1. Цель и задачи исследования

1.1. Условия эксплуатации стальных строительных конструкций, эксплуатируемых на Севере
1.2 Особенности работы строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в условиях низких отрицательных температур
1.3. Основные виды разрушений узлов строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений

1.4. Анализ причин травматизма при монтажных и сварочных работах

1.5. Анализ работ по безопасности труда и ремонту строительных стальных конструкций промышленных зданий и сооружений

1.6. Задачи исследования

2. ГЛАВА 2. Совершенствование метода определения расчетного сопротивления стали и сварных соединений конструкций, эксплуатирующихся в условиях низких температур

2.1. Нормативные характеристики стали

2.2. Расчет на прочность сварных соединений стальных конструкций

2.3. Изгибаемые элементы стальных конструкций
2.4. Центрально сжатые элементы стальных конструкций
2.5. Стенки и полки центрально и внецентренно сжатых элементов стальных конструкций
2.6. Определение расчетного сопротивления стали и сварных соединений строительных металлоконструкций
3. ГЛАВА 3. Исследование влияния параметров сварки на надежность и безопасность сварных соединений основных несущих узлов строительных конструкций
3.1. Выбор основного металла для ремонта стальных строительных конструкций промышленных зданий и сооружений, эксплуатируемых при низких температурах
3.2. Выбор сварочных материалов для ремонтной сварки строительных металлоконструкций, работающего в условиях отрицательных температур
3.3. Пространственные положения ремонтной сварки металлоконструкций в условиях Севера
3.4. Подбор теплового режима ремонтной сварки металлоконструкций при низких температурах
3.5. Методы контроля качества сварных соединений и их испытания
3.6. Исследование влияния параметров режима сварки на работоспо
собность сварных соединений строительных конструкций зданий и сооружений
ВЫВОДЫ
4. ГЛАВА 4. Разработка способов повышения безопасности про
мышленных зданий и сооружений в условиях низких температур
4.1. Выбор методов восстановления и усиления строительных конст
4.1.1. Балки и прогоны
4.1.2. Фермы и связи
4.1.3. Стержневые пространственные покрытия
4.1.4. Стойки и колонны
4.1.5. Усиление соединений элементов
4.2. Причины возникновения остаточных напряжений и деформаций в
металлоконструкциях
4.3. Разновидности и величина сварочных напряжений и деформаций в
металлоконструкциях
4.4. Расчет остаточных сварочных деформаций
4.5. Мероприятия, снижающие остаточные напряжения и деформации
4.6. Припуски на усадку швов
4.7. Оценка экономической эффективности
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Ряд исследований 3,6,,,, показывает, что при низких температурах и малых значениях коэффициента интенсивности напряжений Ктах КИН скорость роста усталостной трещины значительно ниже, чем при комнатной температуре, в то же время эта скорость увеличивается при высоких значениях КИН. Таким образом, низкие температуры отрицательно воздействуют на пластичность и трещиностойкость конструкционных материалов, на усталостные характеристики образцов, где концентраторы напряжений сосредоточены в области ограниченной выносливости . Особым влиянием на работоспособность строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений обладает климат. Так, частота отказов узлов металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в зимний период возрастает по сравнению с летним в несколько раз. Уровень разрушающих нагрузок при эксплуатации промышленных зданий и сооружений снижается за счет наличия в деталях и элементах типовых узлов технологических дефектов, а также образуемых в процессе работы трещин. В свою очередь долговечность и прочность конструкции определяется качеством сварного соединения, так как большинство разрушений начинаются именно от мест сварки. Исследования показали , что причиной хрупких разрушений, приводящих к отказам металлоконструкций, является действующее номинальное напряжение, предел текучести которого ниже по сравнению с основным материалом. Усталостные трещины при глубине мм и более могут перейти в хрупкие при номинальных напряжениях меньше предела текучести при температурах С. В определенных интервалах отрицательных температур проявляется снижение вязких свойств стали, что характеризуется хладноломкостью, которая объясняет взаимосвязь прочности металлоконструкций с уровнем низких отрицательных температур. Вязкохрупкий переход происходит в узком интервале температур согласно теории академика Л. И. Иоффе, этот интервал составляет С, который принят за порог хладноломкости стали . Предшественником хрупкого разрушения является пластическая деформация, которая объясняется тем, что в процессе нагрузок дефекты обладают таким свойством, как способность перемещаться внутри кристалла. Под воздействием низких температур происходит нарушение привычного хода возникновения пластических деформаций, увеличиваются напряжения, трещины дают разветвления и образуют микротрещины посредством слияния. После такого длительного процесса, который на первый взгляд не заметен и незначителен может начаться мгновенный процесс разрушения металлоконструкции, а скорость развития трещин уже при менее жестких условиях нагружения может достигнуть мс . Рамки предела усталости может увеличить уменьшение размера зерна, поскольку концентрации напряжения в этом случае уменьшаться. Сталь мелкозернистой структуры за счет того, что развиваемые трещины встречают препятствия, способна разветвить возможные места концентрации напряжений по всему объему и тем самым увеличить прочность материала. Общепринятая методика оценки уровня критических отрицательных температур не предусматривает физическую взаимосвязь результатов испытаний эталонных образцов в лабораторных условиях с работой металлоконструкций в реальных условиях, что не дает возможности определить наиболее опасный уровень низких отрицательных температур, который вызывает хрупкие разрушения . Особенность работы строительных металлоконструкций промышленных зданий и сооружений в суровых климатических условиях заключается еще и в том, что частота отказов также может рассматривается как функция от уровня отрицательных температур, причем значительное ее увеличение находится на интервале С и ниже . Качество металла определяет хладноломкость металлоконструкций. Кроме того, надежность металлоконструкции в целом определяется совершенством конструкций отдельных узлов, величиной и знаком действующих нагрузок и напряжений. Отказы строительных стальных конструкций можно разделить на четыре группы по схеме возникновения внезапные, постоянные и релаксационные по причине возникновения конструктивные, технологические, износные по связи с другими отказами зависимые и независимые по признаку проявления явные и неявные.