Забезпечення надійності спеціальних промислових будівель - Автореферат

Переважна більшість цих обєктів побудована в післявоєнний час, в 50-ті-70-ті роки минулого сторіччя і на даний момент термін їх служби становить 30-50 років, що наближається, а часто і перевищує розрахунковий термін служби цих обєктів. Для досягнення мети поставлені наступні задачі: - вивчити і систематизувати методи забезпечення надійності будівельних конструкцій спеціальних промислових будівель в процесі експлуатації, визначити перспективи застосування даних методів в існуючих соціально-економічних умовах; розробити інженерну методику кількісної оцінки надійності окремих елементів, конструкцій і будівлі в цілому при проведенні заходів з обслуговування; розробити інженерну методику оцінки сумісного впливу недосконалостей на технічний стан окремих елементів і конструкцій; Практичне значення одержаних результатів полягає у наступному: - розроблена інженерна методика визначення імовірності безвідмовної роботи окремих елементів, конструкцій і будівлі в цілому дає можливість службі експлуатації підприємства без залучення спеціалізованих організацій виконувати кількісну оцінку технічного стану обєктів, що експлуатуються;Процес визначення технічного стану обєкту пропонується розглядати за три етапи: визначення імовірності безвідмовної роботи окремих елементів, визначення імовірності безвідмовної роботи окремих конструкцій, визначення імовірності безвідмовної роботи будівлі в цілому. При розрахунку імовірності безвідмовної роботи використовується комплексний підхід: задача частково розглядається в детерміністичній постановці (визначення параметрів напружено-деформованого стану елементів) і частково в імовірнісній постановці (визначення резерву міцності і імовірності безвідмовної роботи). Імовірность безвідмовної роботи окремих конструкцій можна визначити, використовуючи показники безвідмовності складових її елементів, і розглядаючи кожну конструкцію як систему зєднаних між собою елементів з точки зору теорії надійності і функціональності конструкції (можливості виконувати функції при відмові окремого елементу). При використанні імовірності безвідмовної роботи будівлі в цілому було розглянуто два підходи: визначення імовірності безвідмовної роботи будівлі з урахуванням взаємного впливу конструкцій і визначення імовірності безвідмовної роботи будівлі без урахування взаємного впливу конструкцій. Оскільки визначати ситуацію, коли показники напружено-деформованого стану хоча б одного з елементів системи досягнуть максимально допустимих значень - досить трудомістка задача, для визначення мінімально допустимої імовірності безвідмовної роботи запропоновано два підходи: а) приймаючи допущення, що напруження (деформації) у всіх елементах звязані лінійною залежністю, визначаються вектори напруження і деформацій в елементах системи за умови, що V1max=R і V2max=[f/l], де V1max - максимальний елемент вектора напружень в елементах системи, V2max - максимальний елемент вектора деформацій.Основним принципом моделі є визначення кількості і термінів проведення поточних оглядів і ремонтів залежно від фактичного технічного стану конструкцій, які забезпечують гарантований рівень вірогідності безвідмовної роботи конструкцій протягом заданого періоду. Розглядаючи основні конструкції будівлі як складні багатоелементні системи і використовуючи імовірнісний підхід до оцінки технічного стану конструкцій розроблено алгоритм визначення імовірності безвідмовної роботи окремих елементів і конструкцій, що дозволяє кількісно оцінити технічний стан конструкцій на відміну від якісної оцінки, що регламентується нормативними документами, а також використати для оцінки технічного стану окремих елементів результати розрахунку елементів конструкцій за методом граничних станів. Розроблена структурна схема будівлі, яка враховує конструктивний і функціональний взаємозвязок основних конструктивних елементів будівлі, і дозволяє, розглянувши будівлю як систему послідовно і паралельно сполучених елементів, визначити імовірність безвідмовної роботи будівлі в цілому. Чисельні дослідження впливу такого неприпустимого дефекту, як відсутність елементів решітки колон, на решту конструкцій одноповерхової промислової будівлі виявили збільшення напруження в елементах протилежної колони до 10-20%, що дозволило зробити висновок про необхідність в подібних випадках виконання розрахунку пошкодженої конструкції не окремо, а у складі поперечної рами будівлі. Результати проведених досліджень були впроваджені при проведенні робіт з обстеження, оцінки технічного стану і розробки рекомендацій з експлуатації ряду промислових обєктів: коксосортировки ЗАТ “Макіївкокс” (економічний ефект склав 15 тис.грн/рік); мартенівського цеху ВАТ “Макіївський металургійний завод” (економічний ефект склав 20 тис.грн/рік).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. На основі теоретичних і натурних досліджень розроблена модель забезпечення гарантованої надійності металевих будівельних конструкцій спеціальних промислових будівель. Основним принципом моделі є визначення кількості і термінів проведення поточних оглядів і ремонтів залежно від фактичного технічного стану конструкцій, які забезпечують гарантований рівень вірогідності безвідмовної роботи конструкцій протягом заданого періоду.

2. Розглядаючи основні конструкції будівлі як складні багатоелементні системи і використовуючи імовірнісний підхід до оцінки технічного стану конструкцій розроблено алгоритм визначення імовірності безвідмовної роботи окремих елементів і конструкцій, що дозволяє кількісно оцінити технічний стан конструкцій на відміну від якісної оцінки, що регламентується нормативними документами, а також використати для оцінки технічного стану окремих елементів результати розрахунку елементів конструкцій за методом граничних станів. Для досліджених конструкцій була визначена імовірність безвідмовної роботи, яка знаходиться в межах 0,9714-0,9998 в залежності від виду конструкції.

3. Розроблена структурна схема будівлі, яка враховує конструктивний і функціональний взаємозвязок основних конструктивних елементів будівлі, і дозволяє, розглянувши будівлю як систему послідовно і паралельно сполучених елементів, визначити імовірність безвідмовної роботи будівлі в цілому. Для досліджених обєктів була визначена імовірність безвідмовної роботи будівель в цілому, яка знаходяться в межах 0,9438-0,9703 і залежить від конструктивної схеми будівлі.

4. Проведені натурні дослідження реальних обєктів дозволили уточнити вплив виявлених пошкоджень окремих елементів на будівлю в цілому. Чисельні дослідження впливу такого неприпустимого дефекту, як відсутність елементів решітки колон, на решту конструкцій одноповерхової промислової будівлі виявили збільшення напруження в елементах протилежної колони до 10-20%, що дозволило зробити висновок про необхідність в подібних випадках виконання розрахунку пошкодженої конструкції не окремо, а у складі поперечної рами будівлі.

5. На підставі проведених досліджень розроблена методика забезпечення гарантованої імовірності безвідмовної роботи металевих будівельних конструкцій спеціальних промислових будівель, заснована на раціональному проведенні заходів з обслуговування. Для підкранових балок запропонована методика дозволяє знизити витрати на проведення поточних оглядів на 30% в порівнянні з нормативними рекомендаціями при забезпеченні рівня безвідмовної роботи на 0,13% менш ніж за нормативними рекомендаціями.

6. Результати проведених досліджень були впроваджені при проведенні робіт з обстеження, оцінки технічного стану і розробки рекомендацій з експлуатації ряду промислових обєктів: коксосортировки ЗАТ “Макіївкокс” (економічний ефект склав 15 тис.грн/рік); мартенівського цеху ВАТ “Макіївський металургійний завод” (економічний ефект склав 20 тис.грн/рік).

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ У ТАКИХ РОБОТАХ

1. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Оптимизация процесса эксплуатации конструкций специальных промзданий // Металеві конструкції. - 2006. - Т. 10, №1. - С. 21-27. (Особистий внесок здобувача - розроблені основні принципи і формули оцінки надійності будівлі в цілому і прийняття рішень з ремонту конструкцій)

2. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Вопросы оптимизации эксплуатационного процесса за рубежом // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2002-2 (33), Макіївка, 2002. - С. 82-87. (Особистий внесок здобувача - огляд і аналіз літературних джерел)

3. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Особенности и предупреждение повреждаемости цехов металлургических производств // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2003-2 (39), Макіївка, 2003. - С. 165-169. (Особистий внесок здобувача - натурні дослідження конструкцій цеху, обробка отриманих даних)

4. Пчельников С.Б. Техническое обоснование эксплуатационных мероприятий для специальных промзданий // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2003-3 (40), Макіївка, 2003. - С. 55-57. (Особистий внесок здобувача - розроблена схема забезпечення експлуатаційної надійності будівлі)

5. Губанов В.В., Гибаленко А.Н., Пчельников С.Б. Износ и эксплуатация служебных помещений на кровле мартеновского цеха // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2004-1 (43), Макіївка, 2004. - С. 108-111. (Особистий внесок здобувача - натурні дослідження конструкцій цеху, обробка отриманих даних)

6. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Планирование эксплуатационных мероприятий на действующих предприятиях с учетом требований технологического процесса // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2004-2 (44), Макіївка, 2004. - С. 23-27. (Особистий внесок здобувача - аналіз конструктивних рішень і умов експлуатації, розробка порядку паспортизації і складання графіку проведення заходів з експлуатації)

7. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Методика разработки инструкций по эксплуатации специальных промзданий // Вісник ДОННАБА. - Вип. 2005-3 (51), Макіївка, 2005. - С. 17-20. (Особистий внесок здобувача - розробка змісту інструкції з експлуатації і структурної схеми заходів з експлуатації)

8. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Использование теории вероятности при планировании мероприятий по контролю технического состояния строительных конструкций // “Строительство-2004”: Материалы юбилейной Международной научно-практической конференции. - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2004. - С. 64-65. (Особистий внесок здобувача - аналіз умов проведення огляду і методів контролю, розробка структури величини і формули для визначення імовірності фіксації недосконалостей)

9. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Повышение надежности путем планирования эксплуатационных мероприятий на действующих предприятиях // VIII Українська науково-технічна конференція “Металеві конструкції:погляд в минуле і майбутнє”, Київ, 2004. - С. 208-210. (Особистий внесок здобувача - розроблені основні принципи методики розробки графіку обслуговування конструкцій)

10. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Планирование эксплуатационного процесса промышленных зданий металлургических предприятий с учетом требований надежности и долговечности // V Міжнародна науково-технічна конференція “Будівельні металеві конструкції: сьогодення та перспективи розвитку”, Київ, 2006 г. - С. 241-243. (Особистий внесок здобувача - розроблена структура системи моніторингу, зміст розрахункового блоку і блоку прийняття рішень, розраховані приклади прийняття рішень з експлуатації підкранової балки)

Праці, що додатково відображають результати досліджень: 11. Губанов В.В., Пчельников С.Б. Вопросы эксплуатации зданий и сооружений с учетом современных норм и требований // Вісник ДОНДАБА. Вип. 2002-2 (33), Макіївка, 2002. - С. 79-81. (Особистий внесок здобувача - розроблено алгоритм послідовності розробки заходів з експлуатації промислових будівель і споруд)

12. Пчельников С.Б. Факторы, влияющие на вероятность обнаружения несовершенств стальных конструкцій // Вісник ДОНДАБА. - Вип. 2004-1 (43), Макіївка, 2004. - С. 105-107. (Особистий внесок здобувача - проаналізовано вплив різних факторів на імовірність виявлення недосконалостей при проведенні контролю технічного стану будівельних конструкцій)

Размещено на .ru