Научные статьи Том 21 № 1 (2025): International Journal for Computational Civil and Structural Engineering

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКРАНОВО-ПОДСТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ИЗГИБЕ

PDF (английский)
Как цитировать

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКРАНОВО-ПОДСТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ИЗГИБЕ

Авторы

  • Юлия Маркина Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, г. Нижний Новгород, РОССИЯ
  • Борис Лампси Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, г. Нижний Новгород, РОССИЯ

DOI:

https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-1-53-68

Ключевые слова:

подкрановые конструкции, подкраново-подстропильная ферма, жесткость узлов, тормозная нагрузка, горизонтальный изгиб, кручение, податливость

Аннотация

Подкраново-подстропильные фермы выполняют функции подкрановых и подстропильных ферм. Ездовой нижний пояс фермы предназначен для работы на кручение, вертикальный и горизонтальный изгиб. Цель работы – изучение напряженно-деформированного состояния фермы при горизонтальном изгибе. Проанализировано влияние геометрических параметров ферм на горизонтальную податливость и внутренние усилия в её ездовом поясе при горизонтальном изгибе. Различными методами определены горизонтальные перемещения, внутренние усилия и напряжения в поясе от нагрузок, вызванных односторонним расположением крана и торможением крановой тележки. Показан вклад напряжений от горизонтального изгиба в общее напряженное состояние пояса. Приведены факторы, оказывающие влияние на точность расчёта при горизонтальном изгибе. Достоверность результатов исследования подтверждается сопоставимостью результатов численного расчета с результатами натурного обследования. Проанализированы отличий напряженно-деформированного состояния пояса фермы от напряженно-деформированного состояния эквивалентной балки. Обоснована необходимость разработки более точного метода предварительного расчёта ездового пояса на горизонтальный изгиб. Для поверочного расчёта подкраново-подстропильной фермы в специализированных программных комплексах следует использовать пространственную расчётную схему из оболочечных конечных элементов. Жесткость пояса фермы при горизонтальном изгибе значительно превышает жесткость подкрановой балки. В соответствии с СП 20.13330.2016 при проверке подкрановых конструкций по деформациям в горизонтальной плоскости, прогиб следует определять от сил торможения тележки одного крана, направленных поперек пути. При кручении ездовой пояс подкраново-подстропильной фермы испытывает горизонтальный изгиб, поэтому при его проверке по горизонтальным предельным прогибам в расчёте также необходимо учитывать несимметричные вертикальные нагрузки от одностороннего расположения кран.

1601 327

Библиографические ссылки

El`nov N.A. Kochetova E.A. Analiz primeneniya sistem tipa «podkranovo-podstropil`ny`e fermy`» v bol`sheproletny`x cexax odnoe`tazhny`x promy`shlenny`x zdanij [Analysis of the application of systems such as «crane secondary trusses» in large-span workshops of single-storey industrial buildings]. Trudy` nauchnogo kongressa 14-go rossijskogo arxitekturno-stroitel`nogo foruma [Proceedings of the scientific congress of the 14th Russian architectural and construction forum]. 2016, pp. 143–146. (In Russian)

Mentrasti L. Torsion of closed cross-section thin-walled beams: the influence of shearing strain. Thin-Walled Structures. 1987, vol. 5, No.4, pp. 277–305.

Mentrasti L. Distortion (and torsion) of rectangular thin-walled beams. Thin-Walled Structures. 1990, vol. 10, No. 3, pp. 175–193.

Rykaluk K. Fatigue hazards in welded plate crane runway girders-locations, causes and calculations. K. Rykaluk, K. Marcinczak, S. Rowiсski. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2018, No. 18, pp. 69-82.

Umanskij A.A. Kruchenie i izgib tonkostenny`x aviakonstrukcij [Torsion and bending of thin-walled aircraft structures]. M.: Oboronizdat, 1939, 112 p. (In Russian)

Vlasov V.Z. Stroitel`naya mexanika tonkostenny`x prostranstvenny`x system [Structural mechanics of thin-walled spatial systems]. M.: Gostexizdat, 1950, 695 p. (In Russian)

Vlasov V.Z. Izbranny`e trudy` [Selected works]. vol. 2 Tonkostenny`e uprugie sterzhni. Principy` postroeniya obshhej texnicheskoj teorii obolochek [Thin-walled elastic rods. Principles of construction of the general technical theory of shells]. M.: Izd-vo AN USSR [Publishing house AN USSR]. 1963, 328 p. (In Russian)

Lampsi B.B. Metallicheskie tonkostenny`e nesushhie konstrukcii pri lokal`ny`x nagruzkax [Thin-walled metal load-bearing structures under local loads]. M.: Strojizdat, 1979, 270 p. (In Russian)

Bejlin E.A. Variant edinoj teorii krucheniya tonkostenny`x sterzhnej otkry`togo, zamknutogo i chastichno zamknutogo profilej [A variant of the unified theory of torsion of thin-walled rods of open, closed and partially closed profiles]. Issledovaniya po mexanike stroitel`ny`x konstrukcij i materialov. Mezhvuzovskij tematicheskij sbornik trudov [Research on the mechanics of building structures and materials. Interuniversity thematic collection of works]. 1991, pp. 57-74. (In Russian)

Musat S.D., Epureanu B.I. Study of warping torsion of thin-walled beams with closed cross-section using macro-elements. Communications in Numerical Methods in Engineering. 1996, vol. 12, pp. 873–884.

Srinivasan V., Purushothaman T., Chatterjee S. Stress analysis of thin-walled circular and rectangular tubes subjected to torsion. International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017, vol. 8, No. 8, pp. 1580–1587.

Doostfatemeh A., Hematiyan M., Arghavan S. Closed-form approximate formulas for torsional analysis of hollow tubes with straight and circular edges. Journal of Mechanics. 2009, vol. 25, No. 4, pp. 401–409.

Omidvari A., Hematiyan M. Approximate closed-form formulae for buckling analysis of rectangular tubes under torsion. International Journal of Engineering. 2015, vol. 28, No. 8, pp. 1226–1232.

Chiskis A., Parnes R. On torsion of closed thin-wall members with arbitrary stress-strain laws: a general criterion for cross-sections exhibiting no warping. Journal of Applied Mechanics. 2000, vol. 67, pp. 460–464.

Li L-Y., Easterbrook D. Free torsion of thin-walled structural members of open and closed-sections. Applied Mathematics and Mechanics. 2014, vol. 35, No. 1, pp. 25–32.

Rukovodstvo po proektirovaniyu stal`ny`x podkranovy`x konstrukcij [Guide to the design of steel crane structures]. M.: CzNIIProektstal`konstrukciya. 1976, 112 p. (In Russian)

Lampsi B.B. Ocenka vliyaniya osobennostej konstrukcii i nagruzki na napryazhennoe sostoyanie i prochnost` ezdovy`x poyasov sistem tipa podkranovo-podstropil`ny`x ferm: dis. kand. texn. nauk: 05.23.01, 01.02.03 [Assessment of the influence of design features and load on the stress state and strength of the riding chords of systems such as crane secondary trusses: thesis of candidate of technical sciences: 05.23.01, 01.02.03]. Lampsi Boris Borisovich. – Gor`kij: Gor`kovskij ordena trudovogo krasnogo znameni inzhenerno-stroitel`ny`j institut im. V.P. Chkalova [Gorky Order of the Red Banner of Labor V.P. Chkalov Institute of Civil Engineering]. 1983, 220 p. (In Russian)

Tusnina O.A. Opy`t zameny` nizhnego poyasa naxodyashhejsya pod nagruzkoj podkranovo-podstropil`noj fermy` [The experience of replacing the lower chord of a crane secondary truss under load. O.A. Tusnina, V.F. Takki, I.F. Egorov. Promy`shlennoe i grazhdanskoe stroitel`stvo [Industrial and civil engineering]. 2023, No. 4, pp. 21-28, doi: 10.33622/0869-7019.2023.04.21-28. (In Russian)

Markina Yu.D. Osobennosti raboty` podkranovo-podstropil`noj fermy` na gorizontal`ny`j izgib i kruchenie [Features of the crane secondary truss operation for horizontal bending and torsion]. Yu.D. Markina. Arxitekturno-stroitel`ny`j i dorozhno-transportny`j kompleksy`: problemy`, perspektivy`, innovacii: sbornik materialov VIII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Architectural, construction and road transport complex: problems, prospects, innovations: collection of materials of the VIII International scientific and practical conference], Omsk, 23–24 noyabrya 2023 goda. Omsk, Izdatel`stvo SibADI. 2023, p. 669-672. (In Russian)

Markina Yu.D. Osobennosti staticheskogo raschyota podkranovo-podstropil`noj fermy` [Features of the static calculation of the crane secondary truss]. Yu.D. Markina. Mexanika kompozicionny`x materialov i konstrukcij, slozhny`x i geterogenny`x sred: sbornik trudov 13oj Vserossijskoj nauchnoj konferencii s mezhdunarodny`m uchastiem im. I.F. Obrazczova i Yu.G. Yanovskogo [Mechanics of composite materials and structures, complex and heterogeneous media: proceedings of the 13th All-Russian scientific conference with international participation named after I.F. Obraztsov and Yu.G. Yanovsky], Moskva, 14–16 noyabrya 2023 goda. Moskva: IPRIM RAN, Izdatel`stvo Obshhestvo s ogranichennoj otvetstvennost`yu "Sam Poligrafist" [Publishing house limited liability company "Sam Polygraphist"]. 2023, p. 113-120. (In Russian)

Eryomin K.I. Napryazhenno - deformirovannoe sostoyanie uzlov podkranovo-podstropil`ny`x ferm [Stress-strain state of crane secondary trusses]. K.I. Eremin, S.N. Shul`ga. Promy`shlennoe i grazhdanskoe stroitel`stvo [Industrial and civil engineering]. 2012, No. 4, pp. 52-54. (In Russian)

Lampsi B.B. Zhestkost` uzlov podkranovo-podstropil`noj fermy` v eyo ploskosti [Stiffness of the crane secondary truss nodes in its plane]. B.B. Lampsi, Yu.D. Markina. Stroitel`naya mexanika i konstrukcii [Construction mechanics and structures]. 2023, No. 4 (39), pp. 51–63. DOI 10.36622/VSTU.2023.39.4.006. (In Russian)

Lampsi B.B. Vliyanie vy`soty` podkranovo-podstropil`noj fermy` (PPF) na podatlivost` ezdovogo poyasa [The effect of the height of the crane secondary truss (CST) on the pliability of the riding chord]. B.B. Lampsi, Yu.D. Markina, P.A. Xazov. Privolzhskij nauchny`j zhurnal [Volga Scientific Journal]. 2023, No. 1 (65), pp. 28-34. (In Russian)

Markina Yu. D. Verification and refinement of the methodology for calculating the stiffness of crane secondary truss joints in its plane. Yu. D. Markina. Privolzhskij nauchny`j zhurnal [Volga Scientific Journal]. 2024, No. 1 (69), pp. 11-21.

Vliyanie zhestkosti e`lementov reshetki na podatlivost` ezdovogo poyasa podkranovo-podstropil`noj fermy` (PPF) [The effect of the rigidity of the lattice elements on the pliability of the crane secondary truss (CST) riding chord]. B.B. Lampsi, P.A. Xazov, Yu.D. Markina, D.M. Brikkel`. Privolzhskij nauchny`j zhurnal [Volga Scientific Journal]. 2022, No. 2 (62), pp. 29-36. (In Russian)

Eremin K.I. Predotvrashhenie razrushenij stroitel`ny`x metallicheskix konstrukcij: monografiya [Prevention of destruction of building metal structures: monograph]. K. I. Eremin. M-vo obrazovaniya Ros. Federacii, Magnitog. gos. texn. un-t im. G. I. Nosova [Ministry of Education of the Russian Federation, Magnitogorsk State Technical University named after G. I. Nosov]. Magnitogorsk: MGTU im. G.I. Nosova. 2004, 235 p. (In Russian)

Goriczkij V.M. O sostoyanii podkranovy`x konstrukcij korpusa konverternogo proizvodstva OAO «Severstal`» [About the condition of crane structures of the converter housing manufactured by JSC Severstal]. V.M. Goriczkij, V.N. Artyuxov, E.A. Shherbakov, G.R. Shnejderov. Promy`shlennoe i grazhdanskoe stroitel`stvo [Industrial and civil engineering]. 2001, No. 6, pp. 31-34. (In Russian)

Lampsi B.B. Podkranovo-podstropil`ny`e fermy`. Osobennosti konstrukcii, raboty` i raschyota: monografiya [Crane secondary trusses. Design, operation and calculation features: monograph]. B.B. Lampsi, Yu.D. Markina. Nizhnij Novgorod: Nizhegorodskij gosudarstvenny`j arxitekturno-stroitel`ny`j universitet [Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering]. 2024, 169 p. (In Russian)

Markina Yu.D. Kruchenie nizhnego poyasa podkranovo-podstropil`noj fermy`[Torsion of the lower chord of the crane secondary truss]. Yu.D. Markina. Vestnik BGTU im. V.G. Shuxova [Proceedings of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov]. 2023, No. 11, pp. 27–36. DOI: 10.34031/2071-7318-2023-8-11-27-36. (In Russian)

Markina Yu.D. Napryazhennoe sostoyanie nizhnego poyasa podkranovo-podstropil`noj fermy` pri stesnennom kruchenii [The stressed state of the lower chord of the crane secondary truss with constrained torsion]. Yu.D. Markina. Vestnik grazhdanskix inzhenerov [Proceedings of civil engineers]. 2024, No. 7 (102), pp. 36-43. (In Russian)

Nezhdanov K.K. Preimushhestva ispol`zovaniya nerazrezny`x podkranovy`x konstrukcij [Advantages of using continuous crane structures]. K.K. Nezhdanov, I.N. Gor`kin. Vestnik PGUAS: stroitel`stvo, nauka i obrazovanie [Proceedings of the Penza State University of Architecture and Construction: construction, science and education]. 2018, No. 1 (6), pp. 9-16. (In Russian)

Nezhdanov K.K. Rezul`taty` ispy`tanij nerazrezny`x podkranovy`x konstrukcij [Test results of continuous crane structures]. K.K. Nezhdanov, I.N. Gor`kin, D.X. Kurtkezov. Regional`naya arxitektura i stroitel`stvo [Regional architecture and construction]. 2020, No. 3 (44), pp. 78-83. (In Russian)

Nikitina E.A. Opredelenie ostatochnogo resursa podkranovo-podstropil`noj fermy` s uchetom nakopleniya povrezhdenij v real`ny`x usloviyax e`kspluatacii [Determination of the remaining life of the crane secondary truss, taking into account the accumulation of damage in real operating conditions]. E.A. Nikitina, P.A. Xazov, D.M. Brikkel`. Privolzhskij nauchny`j zhurnal [Volga Scientific Journal]. 2018, No. 1, pp. 9-14. (In Russian)

Romanov M.V. Napryazhyonno-deformirovannoe sostoyanie oporny`x chastej podkranovo-podstropil`ny`x ferm: dis. kand. texn. nauk: 05.23.01 [Stress-strain state of the supporting parts of crane secondary trusses: thesis of candidate of technical sciences: 05.23.01]. Romanov Mixail Viktorovich. Magnitogorsk. 2002, 166 p. (In Russian)

Shul`ga S.N. Metodika ocenki zhivuchesti i opredelenie ostatochnogo resursa podkranovo-podstropil`ny`x ferm s treshhinopodobny`mi defektami [The methodology for assessing survivability and determining the residual life of crane secondary trusses with crack-like defects]. S.N. Shul`ga. Nauka i bezopasnost` [Science and Security]. 2014, No. 4(13), pp. 1–33. (In Russian)

Shul`ga S.N. Ostatochny`j resurs podkranovo-podstropil`ny`x ferm s nerazrezny`m nizhnim poyasom na stadii rosta ustalostnoj treshhiny`: dis. kand. texn. nauk: 05.23.01 [Residual resource of crane secondary trusses with an uncut lower chord at the stage of fatigue crack growth: thesis of candidate of technical sciences: 05.23.01]. Shul`ga Stepan Nikolaevich. M., 2015, 133 p. (In Russian)

Eremin K.I. Osobennosti e`kspluatacii metallicheskix konstrukcij promy`shlenny`x zdanij: monografiya [Features of operation of metal structures of industrial buildings: monograph]. K.I. Eremin, A.N. Shuvalov, G.A. Pavlova, S.A. Matveyushkin, M.V. Nashhekin, E.L. Alekseeva; pod red. K.I. Eremina. M-vo obrazovaniya i nauki Ross. Federacii, FGBOU VPO Mosk. gos. str. un-t [Ministry of Education and Science of the Russian Federation, Moscow State University of Civil Engineering]. Moskva: Izdatel`stvo MISI – MGSU [MISI – MGSU Publishing House]. 2012, 248 p. (In Russian)

Eremin K.I. Modelirovanie razvitiya ustalostny`x povrezhdenij v podkranovo-podstropil`ny`x fermax [Modeling the development of fatigue damage in crane secondary trusses]. K.I. Eremin, S.N. Shul`ga. Vestnik MGSU [Proceedings of the Moscow State University of Civil Engineering].2014, No. 5, pp. 30-38. (In Russian)

Eryomin K.P. Zakonomernost` povrezhdenij podkranovo-podstropil`ny`x ferm pa stadii e`kspluatacii [The pattern of damage to crane secondary trusses at the stage of operation]. K.I. Eremin, S.N. Shul`ga. Promy`shlennoe i grazhdanskoe stroitel`stvo [Industrial and civil engineering]. 2013, No. 4, pp. 34-36. (In Russian)

Eremin K.I. Vliyanie e`kscentrisiteta na napryazhenno-deformirovannoe sostoyanie verxnej zony` stenok podkranovo-podstropil`ny`x ferm [The effect of eccentricity on the stress-strain state of the upper zone of the walls of crane secondary trusses]. K.I. Eremin, S.N. Shul`ga. Nauka i bezopasnost` [Science and security]. 2015, No. 5(18), pp. 49–52. (In Russian)

Eremin K.I. Scenarii progressiruyushhego obrusheniya nerazrezny`x podkranovo-podstropil`ny`x ferm s nakoplenny`mi ustalostny`mi povrezhdeniyami [Scenarios of progressive collapse of continuous crane secondary trusses with accumulated fatigue damage]. K.I. Eremin, S.N. Shul`ga. Promy`shlennoe i grazhdanskoe stroitel`stvo [Industrial and civil engineering]. 2014, No. 5, pp. 46 -49. (In Russian)

Tusnina O.A. Finite element analysis of crane secondary truss. O.A. Tusnina. Magazine of Civil Engineering. 2018, No. 1(77), pp. 68-89. doi: 10.18720/MCE.77.7.

Опубликован

30.06.2025

Как цитировать

Маркина, Ю., & Лампси, Б. (2025). НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОДКРАНОВО-ПОДСТРОПИЛЬНЫХ ФЕРМ ПРИ ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ИЗГИБЕ. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 21(1), 53-68. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-1-53-68

Ключевые слова

подкрановые конструкции, подкраново-подстропильная ферма, жесткость узлов, тормозная нагрузка, горизонтальный изгиб, кручение, податливость