Наука и безопасность
www.pamag.ru

Свидетельство:
О регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений".

Номер: №ФС77-35253

Выдано: Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций

Дата: от 16.02.2009 г.

Форма распространения: электронное периодическое издание

Язык: русский

Учредитель: ООО "ВЕЛД"

Свидетельство о регистрации средства массовой информации: "Предотвращение аварий зданий и сооружений"

Обрушения

   

электронный журнал



09.01.2016 Лерикский район, Азербайджан
Обрушение более ста электрических столбов
07.01.2016 г.Полтава, Украина
Обрушение спортивного комплекса на улице Комарова
02.01.2016 г.Мадрид, Испания
Обрушение фасада здания в пригороде Мадрида

Все обрушения


На правах рекламы



Компания ВЕЛД
 





СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ СРЕДСТВА МАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ №ФС77-35253 выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 16.02.2009 г.
Форма распространения: электронное периодическое издание
Язык: русский
Учредитель: ООО "ВЕЛД"


Электронный журнал

Предотвращение аварий зданий и сооружений

К вопросу несущей способности оцинкованных конструкций покрытия, эксплуатирующихся в агрессивных газовоздушных средах
Автор: В.В. Михайлов, А.С. Колобанов
Предприятие: Липецкий государственный техни-ческий университет
Дата публикации: 2009-04-01
Версия для печати <<Назад

Михайлов Виталий Витальевич
Михайлов Виталий Витальевич

Колобанов Алексей Сергеевич
Колобанов Алексей Сергеевич

Проблемы повышения надежности и долговечности зданий и сооружений промышленных производств металлургического комплекса, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред, являются в настоящее время весьма актуальными.

Составной частью современного металлургического производства являются цеха прокатного цикла. Они представляют собой сложный комплекс, включающий процессы прокатки, травления, нанесения различных полимерных покрытий, цинкования и других процессов, негативно влияющих на коррозионное разрушение конструкций различной степени и характера.

Поэтому большое значение для данного типа производств имеет определение несущей способности оцинкованных конструкций с учетом коррозионных повреждений, возникающих вследствие агрессивного воздействия технологической среды.

Объектом исследований выступают металлические конструкции покрытия на примере профилированного листа покрытия в производстве холодного проката и покрытий (ПХПП) и производстве динамной стали (ПДС) ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК"). В ходе обследования было установлено, что более 90% общей площади цехов ПХПП и ПДС комбината ОАО "НЛМК" смонтированы с применением оцинкованного профилированного настила покрытия. Рассматривалось состояние профилированного листа, эксплуатирующегося на всех участках цеха [1].

Исходя из результатов обследования технического состояния оцинкованного профилированного листа покрытия, были сделаны выводы о том, что доминирующим фактором разрушения в данных условиях является равномерный коррозионный износ [1].

Из многочисленных литературных источников известно, что для данного типа производств наиболее агрессивным компонентом является газообразный хлороводород. Для оценки степени его влияния на состояние оцинкованных конструкций покрытия и исходя из природы электрохимической коррозии были выбраны и проведены натурные стендовые испытания.

Для описания зависимости скорости коррозии от времени принята обратно-степенная физико-химическая модель скорости коррозии с независимым показателем начальной скорости коррозии


(1)

Из результатов стендовых испытаний получена начальная скорость коррозии цинкового слоя металла в производственных условиях. В табл. 1 приводятся сводные результаты стендовых испытаний для характерных участков цеха ПХПП за 14-месячный временной интервал.

Таблица 1

Результаты стендовых испытаний для характерных участков цеха

№ п/п Территория цеха ПХПП Результаты стендовых испытаний цинкового слоя
без царапины с царапиной
Кпрак, г/м2 Кпрак, г/м2 Кпрак, г/м2 год Кпрак, г/м2 Кпрак, г/м2 Кпрак, г/м2 год
1 Травильное отделение (вход в НТА) 22,64 22,65 29,500 46,67 46,67 62,000
2 Травильное отделение (выход из НТА) 21,14 21,14 30,000 52,85 52,86 69,000
3 Отделение листоотделки №1 5,27 5,28 7,000 7,55 7,55 13,000

Исходя из анализа обратно-степенной модели атмосферной скорости коррозии, примененной для данных условий и результатов стендовых испытаний, было получено a=0,3 и b=0,5.

Для существующих покрытий наиболее часто использовался настил из профилированного листа – Н60-845-0,9, загруженный по трехпролетной схеме. Для профилированного настила покрытия проверка прочности выполняется по формуле

Обозначим , как параметр обеспечения несущей способности при проверке на прочность. Если при расчете:

  • a < gc - несущая способность обеспечена;
  • a = gc - граничное состояние несущей способности;
  • a > gc - исчерпание несущей способности.

Проверка устойчивости стенок гофров над средними опорами в зонах максимального момента неразрезного настила высотой не более 60 мм выполняется по следующей формуле:

где s - нормальное напряжение от изгиба;
s0 - нормальное критическое напряжение;
slok - местное напряжение от реакции опоры;
scr - местное критическое напряжение.

Обозначим b = как параметр обеспечения несущей способности при проверке на устойчивость стенки гофра профилированного листа. Если при расчете:

  • b < gc - устойчивость стенки обеспечена;
  • b = gc - граничное состояние несущей способности;
  • b > gc - исчерпание несущей способности.

На рис. 1 проиллюстрирована зависимость изменения параметров несущей способности настила Н60-845-0,9, работающего по трёхпролетной схеме с постоянными величинами внешних нагрузок, при изменении его толщины. Из рисунка видно, что, если значение a при фиксированном значении толщины t, то определяющим фактором исчерпания несущей способности является устойчивость, и, наоборот, если значение a>b при фиксированном значении толщины t, то определяющим фактором исчерпания несущей способности является прочность.

Рис.1. Зависимость изменения параметров несущей способности профилированного настила от его толщины:
a - изменение значений параметров прочности полки профилированного настила;
b - изменение значений параметров устойчивости профилированного настила

Точка пересечения кривой a или b с линией граничного параметра фиксирует критическое значение толщины настила tкр, при которой несущая способность обеспечена. Промежуточные величины толщины настила tкр21 показывают значение резерва несущей способности или остаточный ресурс. Параметр Dt=t2-tкр определяет резерв толщины листа.

Для определения остаточного ресурса с учетом коррозионных повреждений необходимо знать величину параметра скорости коррозии.

Тогда получаем , где Dt - резерв толщины конструктивного элемента; К - величина скорости коррозии.

В данном исследовании приведены формулы для оценки несущей способности оцинкованных конструкций покрытия при равномерном коррозионном износе.

Для оцинкованных конструкций при равномерном коррозионном износе коррозии Аэфоц расчетная площадь поперечного сечения определяется по формуле [2]

(2)

где Аn - начальная площадь поперечного сечения элемента без учета коррозионных поражений; Кс - коэффициент слитности сечения, отношение периметра к площади поперечного сечения. Приближенно значение коэффициента слитности сечения можно принимать равным: для уголков и профилированного настила 2/t; для замкнутых профилей 1/t; для швеллеров и двутавров 4/(t + d), где t и d - толщины полки и стенки.

Расчет на прочность оцинкованных элементов, работающих на растяжение при равномерном коррозионном износе, определяется по формуле:

(3)

Расчет оцинкованных элементов, работающих на сжатие при равномерном коррозионном износе, определяется по формуле

(4)

Расчетный момент сопротивления для проверки прочности оцинкованных элементов, работающих на изгиб, при равномерном коррозионном износе определяется по формуле [2]

(5)

где wn 3/4 - номинальный момент сопротивления сечения без учета коррозионных повреждений;
yk 3/4 - коэффициент, характеризующий изменение момента сопротивления в одной из главных плоскостей.

Расчет на прочность оцинкованных элементов, работающих на изгиб, а в частности и профилированного настила, при равномерном коррозионном износе определяется по формуле

(6)

Для профилированного настила потеря несущей способности вследствие потери устойчивости стенок гофра профилированного листа при равномерном коррозионном износе в соответствии с методикой расчета [3] рекомендуется проверять с учетом следующих дополнений. Устойчивость стенок гофров над средними опорами неразрезного настила высотой не более 60 мм, проверяется по следующей формуле:

(7)

где s - нормальное напряжение от изгиба, определяемое по формуле (6);
slok - местное напряжение от реакции опоры средней опоры, определяемое по формуле:

(8)

где B0 - опорная реакция на одну стенку гофра;
z - ширина расчетного участка стенки гофра, равная b+2r, но не более 1,5h;
b - ширина полки прогона или другого элемента несущих конструкций покрытия, на которые опирается настил;
r - радиус сопряжения стенок гофра с полками профиля;

Tост - толщина профилированного настила с учетом коррозионных повреждений, определяемая по формуле

(9)

где Тобщ - начальная толщина профилированного настила.

Нормальное критическое напряжение, определяемое по формуле:

(10)

где k0 - коэффициент, зависящий от характера напряжений в участке и принимаемый по [3];
h0=h-2(r+Tост) - расчетная высота гофра;
k01- коэффициент, определяемый по формуле

(11)

Местное критическое напряжение , определяемое по формуле

(12)

где к и А - коэффициенты принимаемые в соответствии с [3].

Библиографический список

1. Исследование коррозионной стойкости конструкций покрытия цехов холодного проката стали / В.В. Михайлов, А.С. Колобанов, О.И. Лифинцев, А.И. Лифинцев. Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. - Волгоград, 2007.

2. Михайлов В.В., Колобанов А.С. Оценка остаточного ресурса оцинкованных конструкций покрытия прокатных цехов основного производства ОАО "НЛМК". Научный вестник Воронежского архитектурно-строительного университета. - Воронеж, 2008.

3. СТО 0043-2005. Настилы стальные профилированные для покрытий зданий и сооружений. Проектирование, изготовление и монтаж/ ЗАО "ЦНИИПСК им. Мельникова", ЗАО "Хилти Дистрибъюшн ЛТД". - М., 2005.

<<Назад