concconcЖелезобетонные конструкцииReinforced concrete structures2949-16222949-1614Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет10.22227/2949-1622.2025.2.58-67concconc-76Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕSTRUCTURAL DESIGNНапряженно-деформированное состояние подкрановых конструкций, получивших повреждения при эксплуатацииThe stress-strain state of crane structures damaged during operationhttps://orcid.org/0000-0002-6204-0214БузалоН. А.BuzaloN. A.

Бузало Нина Александровна, к.т.н., профессор, профессор кафедры "Градостроительство, проектирование зданий и сооружений"

346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132

Scopus: 57190964121

Nina A. Buzalo, Candidate of Technical Science, Professor, Professor of the Department of Urban Planning, Building and Structure Design

132 Prosvescheniya St., Novocherkassk, 346428

Scopus: 57190964121

buzalo_n@mail.ruФилилеевА. А.FilileevA. A.

Филилеев Алексей Александрович, аспирант кафедры "Градостроительство, проектирование зданий и сооружений"

346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132

Alexey A. Filileev, Postgraduate Student, Department of Urban Planning, Building and Structure Design

132 Prosvescheniya St., Novocherkassk, 346428

Fil08@bk.ruСильвановичА. А.SilvanovichA. A.

Сильванович Андрей Алексеевич, аспирант кафедры "Градостроительство, проектирование зданий и сооружений"

346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132

Andrey A. Silvanovich, postgraduate student at the Department of Urban Planning, Building and Structure Design

132 Prosvescheniya St., Novocherkassk, 346428

andrey.sily@gmail.comЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. ПлатоваРоссияM.I. Platov South Russian State Polytechnic UniversityRussian Federation2025250620251025867Copyright © Бузало Н.А., Филилеев А.А., Сильванович А.А., 20252025Бузало Н.А., Филилеев А.А., Сильванович А.А.Buzalo N.A., Filileev A.A., Silvanovich A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.g-b-k.ru/jour/article/view/76

Подкрановые конструкции при эксплуатации испытывают разнонаправленные воздействия — перемещение крана вдоль кранового пути, торможение моста крана, направленное вдоль кранового рельса, торможение тележки крана, направленное перпендикулярно крановому рельсу. При этом возникают знакопеременные напряжения, которые могут вызвать их усталостное разрушение. В элементах подкрановых балках, тормозных конструкциях возникают и постепенно развиваются усталостные трещины, что в результате может привести к полному выходу из строя конструкций. Еще одной причиной наступления предельного состояния подкрановых конструкций могут быть механические повреждения (износ трущихся деталей) и контакт с агрессивной средой (коррозия). Целью работы является изучение влияния внешних и внутренних факторов на напряженно-деформированное состояние подкрановых конструкций, определяющее их надежность. Для этого предлагается развитие эффективных методов расчета подкрановых конструкций, получивших повреждения при эксплуатации наиболее полно учитывающих специфику воздействий на них, свойств материалов с использованием CAE-пакетов.

During operation, crane structures are subject to multidirectional impacts: movement of the crane along the crane track, braking of the crane bridge directed along the crane rail, braking of the crane trolley directed perpendicular to the crane rail. This creates alternating stresses that can cause fatigue failure. In the elements of overhead crane beams and brake structures, fatigue cracks appear and gradually develop, which can ultimately lead to the complete failure of the structures. Another reason for the onset of the limit state of crane structures may be mechanical damage (wear of rubbing parts) and contact with an aggressive environment (corrosion). The aim of the work is to establish patterns of failure occurrence, study the influence of external and internal factors on reliability, establish quantitative characteristics and methods for assessing the reliability of crane structures. For this purpose, it is proposed to develop effective methods for calculating crane structures that have been damaged during operation, taking into account the specifics of the impacts on them and the properties of materials using CAE packages.

подкрановые конструкцииусталостные трещинымеханические и коррозионные повреждениямоделирование тонкостенных профилей с использованием CAE-пакетовcrane structuresfatigue cracksmechanical and corrosion damagemodeling thin-walled profiles using CAE-packagesReferencesЗабродин М.П., Веселов В.В. К определению ресурса работоспособности эксплуатируемых стальных подкрановых балок // Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций : мат. V науч.-техн. конф. СПб. : ВИТУ, 2001. С. 21-24.Zabrodin M.P., Veselov V.V. Determining the service life of steel crane beams in operation. Defects in buildings and structures. Reinforcement of building structures : materials from the 5th scientific and technical conference. St. Petersburg, VITU, 2001; 21-24. (in Russian).Белый Г.И., Кубасевич А.Е. Несущая способность подкрановых балок с усталостными трещинами в стенке // Вестник гражданских инженеров. 2022. № 2 (91). С. 24-29.Belyi G.I., Kubasevich A.E. Load-bearing capacity of crane beams with fatigue cracks in the wall. Bulletin of Civil Engineers. 2022; 2(91):24-29. (in Russian).Кубасевич А.Е. Работа подкрановых балок с усталостными трещинами в зоне сжатого пояса // Вестник гражданских инженеров. 2021. № 3 (86). С. 64-70.Kubasevich A.E. Operation of crane beams with fatigue cracks in the compressed belt zone. Bulletin of Civil Engineers. 2021; 3(86):64-70. (in Russian).Скляднев А.И., Сердюк В.В. Усталостная долговечность и мера повреждаемости верхней зоны стенки сварных подкрановых балок // Безопасность труда в промышленности. 2004. № 11. С. 34-36Sklyadnev A.I., Serdyuk V.V. Fatigue durability and damageability of the upper zone of the wall of welded crane beams. Occupational Safety in Industry. 2004; 11:34-36. (in Russian).Забродин М.П., Свитин В.В., Веселов В.В. К оценке технического состояния эксплуатируемых стальных подкрановых балок с определением ресурса их работоспособности // Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций : мат. VI науч.-техн. конф. СПб. : ВИТУ, 2002. С. 54-58.Zabrodin M.P., Svitin V.V., Veselov V.V. Assessment of the technical condition of steel crane beams in operation with determination of their service life. Defects in buildings and structures. Reinforcement of building structures : materials from the 6th scientific and technical conference. St. Petersburg, VITU, 2002; 54-58. (in Russian).Веселов В.В. Несущая способность эксплуатируемых стальных подкрановых балок по результатам натурных обследований // Железнодорожный транспорт: проблемы и решения : межвуз. сб. науч. тр.. Вып. 6. СПб. : ПГУПС, 2003. С. 35-37.Veselov V.V. Load-bearing capacity of steel crane beams in operation based on the results of field surveys. Railway transport: problems and solutions : interuniversity collection of scientific papers. Issue 6. St. Petersburg, PGUPS, 2003; 35-37. (in Russian).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.Belyi G.I., Kubasevich A.E. The influence of geometric imperfections in the compressed flange on the load-bearing capacity of crane beams with fatigue cracks in the web. Bulletin of Civil Engineers. 2022; 3(92):14-20. (in Russian).Фын Сю-Цзюнь, Линь Синь Шань, Фан Тиан. Исследование усталостных повреждений верхней зоны стенок стальных подкрановых балок // Промышленное и гражданское строительство. 1994. № 11=12. С. 33-35.Fyn Xiu-Jun, Lin Xin Shan, Fang Tian. Investigation of fatigue damage to the upper zone of steel crane beam walls. Industrial and Civil Construction. 1994; 11-12:33-35. (in Russian).Забродин М.П., Веселов В.В. Расчет надежности и прогнозирование остаточного ресурса работоспособности эксплуатируемых стальных подкрановых балок // Исследование и разработки ресурсосберегающих технологий на ж/д транспорте : межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием. - Самара : СГАПС, 2002. С. 401-403.Zabrodin M.P., Veselov V.V. Calculation of reliability and prediction of the residual service life of steel crane beams in operation. Research and development of resource-saving technologies in railway transport : Interuniversity collection of scientific papers with international participation. Samara, SGAPS, 2002; 401-403. (in Russian).Castro J.T.P., Freire J.L.F., Vieira R.D. Fatigue life prediction of repaired welded structures // Journal of Constructional Steel Research. 1994. Vol. 2 (28). Pp. 187-195.Castro J.T.P., Freire J.L.F., Vieira R.D. Fatigue life prediction of repaired welded structures. Journal of Constructional Steel Research. 1994; 2(28):187-195.Dong S.E., Chen Q. Probe on the Stress of the Support Crack of Welded Crane Beams // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 501, 504. Pp. 710-716.Dong S.E., Chen Q. Probe on the Stress of the Support Crack of Welded Crane Beams. Applied Mechanics and Materials. 2014; 501-504:710-716.Rettenmeier P., Roos E., Weihe S. Fatigue analysis of multiaxially loaded crane runway structures including welding residual stress effects // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 82. Pp. 179-187.Rettenmeier P., Roos E., Weihe S. Fatigue analysis of multiaxially loaded crane runway structures including welding residual stress effects. International Journal of Fatigue. 2016; 82:179-187.Пособие по проектированию усиления стальных конструкций (к СНиП II-23-81*). Издание официальное. М. : Стройиздат, 1989. 160 с.Manual for the design of reinforced steel structures (to SNiP II-23±81*). Official publication. Moscow, Stroyizdat, 1989; 160. (in Russian).Wardenier J., de Vries P., Timmerman G. Fatigue behaviour of a welded I-section under a concentrated compression (wheel) load // Journal of Constructional Steel Research. 2018. Vol. 140. Pp. 163-173.Wardenier J., de Vries P., Timmerman G. Fatigue behaviour of a welded I-section under a concentrated compression (wheel) load. Journal of Constructional Steel Research. 2018; 140:163-173.Черныховский Б.А., Бузало Н.А., Алексеева А.С. Modeling of Damages of Steel Structures of Industrial Buildings // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1425 (1). URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/17426596/1425/1/012057/pdfChernykhovsky B.A., Buzalo N.A., Alekseeva A.S. Modeling of Damages of Steel Structures of Industrial Buildings. Journal of Physics: Conference Series. 2020; 1425(1). URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/17426596/1425/1/012057/pdfВеселов В.В. Ресурсы работоспособности подкрановых балок при наличии дефектов и повреждений // Вестник инженеров электромехаников ж/д транспорта. Самара : СГАПС, 2003. Вып. 1. С. 384-387.Veselov V.V. Resources for the operability of crane beams in the presence of defects and damage. Bulletin of Railway Transport Electromechanical Engineers. Samara, SGAPS, 2003; 1:84-387. (in Russian).Забродин М.П., Веселов В.В. К вопросу об определении эксплуатационной надежности стальных подкрановых балок // Дефекты зданий и сооружений. Усиление строительных конструкций : мат.IХ науч.-техн. конф. СПб. : ВШУ, 2005. С. 46-49.Zabrodin M.P., Veselov V.V. On the issue of determining the operational reliability of steel crane beams. Defects in buildings and structures. Reinforcement of building structures : materials from the IX scientific and technical conference. St. Petersburg, VSU, 2005; 46-49. (in Russian).Орлова М.А., Козырев С.А. Реализация технологии информационного моделирования при проектировании конструкций одноэтажного производственного здания // Железобетонные конструкции. 2023. № 3 (3). С. 75-85. DOI: 10.22227/2949-1622.2023.3.75-85Orlova M.A., Kozyrev S.A. Implementation of Information Modelling Technology in Design of Structures of a Single-Storey Industrial Building. Reinforced concrete structures. 2023; 3(3):75-85. DOI: 10.22227/29491622.2023.3.75-85 (in Russian).Тамразян А.Г. К анализу надежности конструкций балочных систем // Железобетонные конструкции. 2023. № 4 (4). С. 13-19. DOI: 10.22227/2949-1622.2023.4.13-19Tamrazyan A.G. To the Analysis of the Reliability of Structures of Beam Systems. Reinforced concrete structures. 2023; 4(4):13-19. DOI: 10.22227/2949-1622.2023.4.13-19 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.