Напряженно-деформированное состояние стального башенного копра при монтаже методом надвижки

Введение. Укосные шахтные копры являются одним из наиболее ответственных видов горнотехнических сооружений шахтной поверхности. От длительности строительно-монтажных работ на данных объектах зависит эффективная работа всего предприятия. Поэтому на сегодняшний день является особенно актуальным исследование изменения напряженно-деформированного состояния стальных копров при монтаже методом надвижки, что позволит сократить сроки строительства данных объектов.

Цель. Проанализировать влияние монтажных нагрузок на напряженно-деформированное состояние башенного металлического копра в момент надвига.

Материалы и методы. Для анализа конструктивной схемы сооружения с устанавливаемым оборудованием создана BIM модель в программном комплексе для информационного моделирования Tekla Structures. Созданная модель позволяет дать более точную оценку массы сооружения. Численные исследования укосного копра проведены в отечественном программно-вычислительном комплексе ЛИРА-САПР 2024. Рассматриваемая система принята в общем виде, ее деформации и главные неизвестные представлены линейными перемещениями узловых точек вдоль осей X, Y, Z и поворотами вокруг этих осей.

Результаты. Выполнен анализ нагрузок и воздействий, прикладываемых для данного сооружения в момент надвижки с учетом действительной работы конструктивных элементов. Высота копра составляет 85 м, суммарная масса – 8028 т. Разработана математическая модель металлического копра скипо-клетьевой конфигурации с двумя укосинами, позволяющая оценить влияние монтажа сооружения методом надвижки. С учетом коэффициента трения скольжения для монтажа принято 5 домкратов по 1000 т. Домкраты устанавливаются на самые нагруженные оси накаточного пути. Полученные результаты позволяют выполнить подбор оборудования для выполнения надвига.

Выводы. В результате расчета коэффициент удерживания составил 13,06 вдоль проведения надвижки башенного копра, что соответствует требованиям расчета на опрокидывание. Анализ изменения напряженно-деформированного состояния копра скипо-клетьевой конфигурации при монтаже методом надвига показал необходимость применения пяти гидравлических домкратов по 1000 т с последующей корректировкой давления домкратов на каждую из осей во избежание поворота всей конструкции и последующего заклинивания стенда надвига. Также при проведении надвижки данных сооружений необходимо отказаться от укосины, расположенной поперек движения копра, что позволит уменьшить количество осей накаточного пути.

1. <i>Андреев В.Е.</i> Проектирование, строительство и эксплуатация башенных копров. Москва: Недра; 2010.

2. <i>Гендель Э.М.</i> Передвижка зданий и сооружений. Знание. Сер. Строительство и архитектура. 1978;(5):12–48.

3. <i>Бровман Я.В.</i> Надшахтные копры: проектирование, расчет и конструкция. Москва: Госгортехиздат; 1991.

4. <i>Левин В.М.</i> Башенные сооружения промышленного назначения. Исследования и расчет. Макеевка: ДонНАСА; 2019.

5. <i>Lagomarsino S., Pagnini L.C.</i> Criteria for modeling and predicting dynamic parameters of building. Report ISC-II, 1, Istituto di Scienza delle Construzioni. Genova, Italy: University of Genova; 1995.

6. <i>Горохов Е.В., Кущенко В.Н., Пиличев К.Л., Махина В.В., Матвеев В.П., Листовенко П.С.</i> Методика обследования несущих стальных конструкций шахтных копров. Донецк: ЦБНТИМинуглепрома УССР; 1984.

7. <i>Горохов Е.В., Кущенко В.Н.</i> Предохранительное устройство к грузоподъемному механизму: a. c. СССР № 969635. Опубл. 30.10.1982.

8. <i>Горохов Е.В., Кущенко В.Н.</i> Шахтный копер: а. с. СССР № 881283. Опубл. 15.11.1981.

9. <i>Горохов Е.В., Кущенко В.Н</i>. Шахтный копер: а. с. № 953166. Опубл. 21.04.2002.

10. <i>Кущенко В.Н.</i> Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров. Макеевка: ДонНАСА; 2006.

11. <i>Кущенко В.Н.</i> Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров [диссертация]. Макеевка; 2007.

12. <i>Кострицкий А.С.</i> Учет динамического характера особых нагрузок на конструкции укосных шахтных копров [диссертация]. Макеевка; 2003.

13. <i>Kejriwal B.K.</i> Safety in mines. Dyanbad: Lovely Prakashan; 1994.

14. <i>Kulyabko V.V.</i> Drawing up of the dynamic models of long-shan and high-rise RS buildings and structures in the time of the diagnostics. In: Proc. 2nd RILEM International Conf. Štrbskě pleso «Diagnosis of Concrete Structures‑»; 1996, p. 382.

15. <i>Elms D.G.</i> Risk balancing in structural problems. Structural Safety. 2012;19(1):67–77. https://doi.org/10.1016/s0167-4730(96)00038-0.

16. <i>Murgewski J.</i> Reliability: State-of-Art. In: Metal Structures: IX International Conference: Final Report, 1996, Krakov (Poland). Krakov (Poland); 1996, pp. 99–112.

17. <i>Кущенко В.Н.</i> Резервы несущей способности и обеспечение долговечности стальных конструкций шахтных копров [диссертация]. Одесса; 1985.