The effect of the stiffener pitch on the stress-strain state of the crane beam elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. A study of the stress-strain state of split crane beams was carried out, the features of loading from the crane rollers and the effect on the stress-strain state of crane beam elements in terms of formation of fatigue cracks in the upper compressed zone of the wall were highlighted. The main objective of the study is to search for the features of the crane beam construction of cranes with heavy operation mode, to search for methods of modernization of design features in order to prevent/minimize the development of fatigue cracks.Materials and methods. The research is based on long-term experience in the operation of crane beams of heavy and especially heavy operating modes of cranes, data from conclusions based on the results of surveys of building structures, conclusions on industrial safety of hazardous production facilities, scientific publications. Based on the design schemes of existing and actually operated crane beams of the metallurgical enterprise, a computational model of the structure under study was developed in the computational complex of strength analysis of structures by the method of finite element analysis.Results. The stress-strain state of crane beam structures of cranes with heavy and especially heavy operating modes is analyzed, the influence of the position of the crane roller on the condition of various parts of the crane beam structure: walls, belts and ribs is studied. The regularity in the work of structural elements is derived when the frequency of the transverse ribs of crane beams changes. Assumptions are made to solve the strength problem of the formation of unacceptable fatigue cracks in the upper compressed zone of the crane beam wall.Conclusions. Based on the results of numerical analysis of the stress-strain state of the crane beam construction model, data are presented indicating the previously unknown peculiarities of crane beams operation. A hypothesis is given for solving the strength problem of the formation of unacceptable fatigue cracks in the upper compressed zone of the crane beam wall.

About the authors

V. S. Markeev

Lipetsk State Technical University (LGTU)

Email: vladmarkeev@yandex.ru

V. V. Zverev

Lipetsk State Technical University (LGTU)

Email: zverev2901@gmail.com

I. A. Zajcev

Lipetsk State Technical University (LGTU)

Email: ilja.saicew@yandex.ru

References

  1. Выдрин В.Н., Зубко О.В. Наиболее характерные дефекты и повреждения металлических эксплуатируемых подкрановых балок при проведении экспертизы промышленной безопасности // Символ науки: международный научный журнал. 2015. № 10–2. С. 102–109. EDN SMKQEM.
  2. Xie Y. Anti-fatigue performance analysis on steel crane beam // Sensors & Transducers. 2013. Vol. 21. Special Issue. Pp. 73–77.
  3. Sowa L., Skrzypczak T., Kwiatoń P. The effect of the gantry crane beam cross section on the level of generated stresses // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 157. P. 02047. doi: 10.1051/matecconf/201815702047
  4. Rykaluk K., Marcinczak K., Rowinski S. Fatigue hazards in welded plate crane runway girders — Locations, causes and calculations // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 18. Issue 1. Pp. 69–82. doi: 10.1016/j.acme.2017.05.003
  5. Danilov A., Tusnina O. Non-disruptive method to decrease stresses in the web of the crane beam // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 263. P. 02022. doi: 10.1051/e3sconf/202126302022
  6. Hong Y., Lu Y., Zheng Z. Initiation and propagation of short fatigue cracks in a weld metal // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 1989. Vol. 12. Issue 4. Pp. 323–331. doi: 10.1016/0142-1123(89)90268-5
  7. Meng D., Li G., Tan D., Yang S. Finite element analysis on crane girder with variable cross sections based on ANSYS // Sensors & Transducers. 2013. Vol. 21. Special Issue. Pp. 89–94.
  8. Крахмальный Т.А., Евтушенко С.И. Дефекты и повреждения металлических подкрановых балок производственных зданий // Строительство и архитектура. 2021. Т. 9. № 3. С. 11–15. doi: 10.29039/2308-0191-2021-9-3-11-15. EDN BTXPAR.
  9. Бабкин В.И. Оценка циклической трещиностойкости сварных подкрановых балок тяжелого режима работы : дис. ... канд. техн. наук. М., 1985. 164 с.
  10. Довженко А.С. Причины разрушения верхних поясных швов подкрановых балок // Материалы по стальным конструкциям. 1958. № 2. С. 195–209.
  11. Shuryn A., Mukhin A., Bryantsev A. Defects of steel crane beams and methods of their strengthening // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 212. P. 02016. doi: 10.1051/e3sconf/202021202016
  12. Патрикеев А.Б. О механизме разрушения верхних участков стальных подкрановых балок // Промышленное строительство. 1971. № 5. С. 38–43.
  13. Дмитриева О.А., Новикова М.А., Тарасова Д.А. Сварные подкрановые балки — проблемы расчета и причины разрушения // X Всероссийский фестиваль науки : сб. докл. 2020. С. 34–37. EDN UEJOFW.
  14. 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. № 1–1. С. 161. EDN VIDVIX.
  15. Кубасевич А.Е. Устойчивость стенок подкрановых балок с усталостными трещинами в зоне сжатого пояса // Вестник гражданских инженеров. 2020. № 4 (81). С. 47–53. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-4-47-53. EDN OSJUXJ.
  16. Москвичев В.В., Чабан Е.А. Исследование напряженно-деформированного состояния подкрановых балок в штатных режимах эксплуатации // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2016. Т. 9. № 4. С. 572–584. doi: 10.17516/1999-494X-2016-9-4-572-584. EDN WBXECR.
  17. Скляднев А.И., Сердюк В.В. Усталостная долговечность и мера повреждаемости верхней зоны стенки сварных подкрановых балок // Безопасность труда в промышленности. 2004. № 11. С. 34–36. EDN JVVWQP.
  18. Беляев Б.И., Корниенко В.С. Причины аварий стальных конструкций и способы их устранения. М. : Стройиздат, 1986. 206 с.
  19. Железнов А.А. Местная устойчивость стенок сварных подкрановых балок с трещинами : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 1996. 144 с.
  20. Кикин А.И., Эглескалн Ю.С. Результаты обследования подкрановых конструкций, запроектированных по действующим нормам // Промышленное строительство. 1968. № 12. С. 38–39.
  21. Белый Г.И., Кубасевич А.Е. Влияние геометрических несовершенств сжатого пояса на несущую способность подкрановых балок с усталостными трещинами в стенке // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 3 (92). С. 14–20. doi: 10.23968/1999-5571-2022-19-3-14-20. EDN GERMUB.
  22. Черкашин Е.Г. Исследование влияния способов усиления верхней зоны стенки подкрановых балок // Вестник магистратуры. 2022. № 5–1 (128). С. 29–32. EDN HYQWLG.
  23. Сабуров В.Ф., Серебренникова Е.Н., Фердер А.В. О некоторых особенностях формирования напряженно-деформированного состояния в стенке подкрановых балок при движении крана // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2022. Т. 22. № 2. С. 14–20. doi: 10.14529/build220202. EDN HTBLJC.
  24. Чалков Г.В. Напряжения в стенках подкрановых балок повышенного ресурса при местном кручении верхнего пояса : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2012. 175 с.
  25. Лампси Б.Б., Лампси Б.Б., Маркина Ю.Д. Усиление стальных подкрановых балок при модернизации технологического процесса // Приволжский научный журнал. 2022. № 2 (62). С. 24–28. EDN LBFVVY.
  26. Лампси Б.Б., Хисамова Л.Д., Хазов П.А. Расчетная оценка усталостной долговечности стальной подкрановой балки // Приволжский научный журнал. 2021. № 1 (57). С. 18–24. EDN JXTMTH.
  27. Емельянов О.В., Миннатов А.Р. Влияние эксцентриситета передачи нагрузки от колеса мостового крана на напряженное состояние стенки подкрановой балки // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования : тез. докл. 79-й междунар. науч.-техн. конф. 2021. С. 452. EDN IQXXZD.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».