Моделювання будівельних конструкцій суднонавантажувача під дією кліматичних впливів

Abstract

У статті виконано скінченно-елементне моделювання напружено-деформованого стану будівельних конструкцій стрічкового суднонавантажувача закордонного виробництва, що зазнав втрат від корозії, від кліматичних та технологічних впливів засобами програмного комплексу SCAD. В результаті аналізу розробленої тривимірної моделі, виявлено найбільш навантажені ділянки металевого каркасу суднонавантажувача, якими, в основному, виявилися елементи верхнього та нижнього поясів стріли та несучі конструкції площадки приводу підйому стріли. Оцінено технічний стан навантажених конструкцій та інших несучих конструктивних елементів. Визначено коефіцієнти запасів міцності та стійкості споруди, виявлено перевантажені ділянки. Визначено, що пульсаційний вітровий вплив може призвести до небезпечних розхитувань споруди, яка знаходиться у робочому стані з горизонтально розташованою стрілою та подаючою голівкою, зафіксованою в положенні для навантаження балкерів. Доведено, що загальна стійкість положення суднонавантажувача може бути порушена внаслідок ковзання по поверхні рейкових колій навіть за умови безвідмовної роботи стоянкових гальмівних систем. На основі принципів раціонального проектування запропоновані рекомендації з подальшої модернізації споруди та раціональні методи підсилення, які полягають у заміні дефектних конструктивних елементів стріли на нові, оброблені цинковмістким покриттям без збільшення загальної ваги стріли. На інших конструктивних елементах суднонавантажувача допускається підсилення дефектиних конструкцій нарощуванням перерізу. Рекомендовано на час штормового попередження зберігати споруду у неробочому стані із стрілою, піднятою догори, влаштовувати страхувальні розчалки та додаткові якірні системи для недопущення ковзання. Розроблено інші рекомендації з подальшої безпечної експлуатації суднонавантажувача з урахуванням результатів розрахунку.

The article contains a finite element modeling of the stress-strain state of the structures of a foreign manufactured belt ships loader, taking into account wear from corrosion, from the effects of climatic and technological impacts of SCAD software systems. As a result of the analysis of the developed three-dimensional model, the most loaded sections of the metal frame of the ship loader were identified, which turned out to be elements of the upper and lower boom belts and supporting structures of the boom lift drive platform. Have been evaluated the technical condition of the loaded structures and other supporting structural elements. Have been determined the factors of safety and stability of the structure were determined, and have been identified its overloaded areas. Have been determined that the pulsation component of the wind pressure can lead to dangerous swinging of the structure, which is in the working position with a horizontal boom and feed head fixed in the position for loading of bulk carriers. Have been proven that the general stability of the position of the ship loader may be impaired due to sliding over the surface of the rails even under the condition of trouble-free operation of the parking systems. In accordance with the principles of rational design, recommendations for further modernization of the structure and rational amplification methods are proposed, the essence of which is to replace defective structural elements of the boom with new ones treated with zinc-containing coating without increasing the total weight of the boom. On other structural elements of the ship loader, it is allowed to reinforce defective structures by increasing the section. It is recommended to keep the structure in a non-working position with the boom raised up in case of a storm warning, to install safety lines and additional anchor systems to prevent slipping. Other recommendations have been developed for the further safe operation of the ship loader based on the results of the calculation.

В статье выполнено конечно-элементное моделирование напряженно-деформированного состояния строительных конструкций ленточного судопогрузчика зарубежного производства, с учетом износа от коррозии, от воздействия климатических и технологических воздействий средствами программного комплекса SCAD. В результате анализа разработанной трехмерной модели выявлены наиболее нагруженные участки металлокаркаса судопогрузчика, которыми оказались элементы верхнего и нижнего поясов стрелы и несущие конструкции площадки привода подъема стрелы. Выполнена оценка технического состояния нагруженніх конструкций и других несущих конструктивніх єлементов. Определені коэффициенты запаса прочности и устойчивости сооружения, выявлены перегруженные участки. Определено, что пульсационная составляющая ветрового давления может привести к опасным раскачиваниям сооружения, которое находится в рабочем положении с горизонтально расположенной стрелой и подающей головкой, зафиксированной в положении для загрузки балкеров. Доказано, что общая устойчивость положения судопогрузчика может быть нарушена вследствие скольжения по поверхности рельсов даже при условии безотказной работы стояночных систем. В соответствии с принципами рационального проектирования предложены рекомендации по дальнейшей модернизации сооружения и рациональные методы усиления, суть которых состоит в замене дефектных конструктивных элементов стрелы на новые, обработанные цинкосодержащим покрытием без увеличения общего веса стрелы. На других конструктивных элементах судопогрузчика допускается усиление дефектных конструкций наращиванием сечения. Рекомендовано при штормовом предупреждении сохранять сооружение в нерабочем положении со стрелой, поднятой вверх, установить страховочные стропы и дополнительные якорные системы для недопущения скольжения. Разработаны и другие рекомендации по дальнейшей безопасной эксплуатации судопогрузчика с учетом результатов расчета.