Целью экспертизы было определение возможных причин возникновения разрушений металлоконструкций башенного крана КБ-100.3Б
Кран башенный КБ-100.3Б (рис. 1) является модификацией крана КБ-100.1 и имеет грузоподъёмность 8 т. Отличительная особенность модификации заключается в наличии оголовка решётчатой конструкции, а также составной башни, которая подращивается через решётчатый портал.
Рис. 1. Общий вид крана башенного КБ-100.3Б
Башенный кран КБ-100.3Б состоит из ходовой рамы 6 с флюгерами и ходовыми тележками 5; поворотной платформы 7 с размещенными на ней грузовой и стреловой лебедками, механизмом поворота, двумя электрошкафами управления 3 и противовесом 4; башни 8 с распоркой, подкосами, блоками и монтажной стойкой; стрелы 10 с блоками и ограничителем высоты подъема крюка, оттяжки 11 стрелы, кабины машиниста 9, верхней 1 и нижней 2 обойм, крюковой подвески 12.
Основанием крана является ходовая сварная рама коробчатого сечения, состоящая из кольцевой рамы с проушинами, четырех флюгеров, четырех жестких тяг и четырех ходовых тележек, две из которых являются ведущими и две ведомыми. Снизу рама опирается на ходовые балансирные тележки посредством поворотных флюгеров, которые располагаются по углам рамы. Соединение флюгеров с ходовой тележкой — шарнирное, выполнено при помощи вертикальных шкворней. Крепление флюгеров осуществляется с помощью цапф. В рабочем положении флюгеры расположены диагонально. Для закрепления флюгеров в проушинах имеются отверстия, в которые вставляются пальцы-фиксаторы. Последние также вставляются в имеющиеся отверстия на ходовой раме.
Основной причиной аварии башенного крана КБ-100.3Б рис. 2 явилось разрушение нижнего опорного фланца флюгера ходовой рамы крана рис. 3.
Рис. 2. Авария башенного крана КБ-100.3Б
Рис. 3. Разрушение нижнего опорного фланца флюгера ходовой рамы
Химический анализ материала флюгера ходовой рамы крана проводился специализированной организацией. Полученные результаты химического анализа показывают соответствие материала объекта экспертизы стали марки 09Г2С ГОСТ 19281–89, предусмотренной для изготовления элементов башенного крана, включая его флюгеры согласно паспорта.
На башенном кране КБ-100.3Б в июне 2010 года был установлен регистратор параметров и ограничитель грузоподъёмности ПБК-1, 2010 г/выпуска, о чем свидетельствует запись в паспорте крана.
Согласно руководству по эксплуатации ЯУЗА.481.00.000 РЭ прибор безопасности ПБК-1 предназначен для защиты самоходных кранов от перегрузки, опрокидывания и столкновения с препятствиями, а также обеспечения машиниста информацией о загруженности крана, положении его рабочего оборудования, допустимых движениях этого оборудования при срабатывании прибора. Прибор обеспечивает регистрацию и хранение информации о работе крана.
По данным обработки информации прибора безопасности, снятого с башенного крана КБ-100.3Б после его падения: на нём фактически установлен прибор ПБК-1, 2010 г/выпуска. Сведения о замене прибора в технической документации на башенный кран КБ-100.3Б не отражены. Наладка и юстировка прибора ПБК-1, 2010 г/выпуска произведена для крана КБ-100.3Б, однако этот прибор содержит идентификационную информацию для крана КС-3562А,, на котором он был установлен ранее. Замена идентификационной информации на башенный кран КБ-100.3Б не произведена.
Документы, полученные при обработке информации с прибора безопасности ПБК-1, 2010 г/выпуска показывают, что
1. Кран в 2015 году несколько раз испытывал перегрузки в 2…2,5 раза превышающие номинальную грузоподъёмность крана при максимальных вылетах стрелы.
2. Накануне падения, 18.05.2015 года, кран испытал перегрузку более чем в 2 раза.
3. За 20 секунд до падения кран также испытал перегрузку в 1,4 раза.
Таким образом, аварийная ситуация с башенным краном КБ-100.3Б наступила вероятно во время перемещения груза при максимальном вылете стрелы. Считка и обработка информации с прибора безопасности ПБК-1 2010 г/выпуска произведена специализированной организацией.
После падения башенного крана КБ-100.3Б возникли разрушения и недопустимые деформации основных несущих элементов портала рис. 4, поворотной платформы рис. 5, кабины крановщика рис. 6. и стрелы рис. 7.
Рис. 4. Разрушения и недопустимые деформации портала
Рис. 5. Разрушения и недопустимые деформации поворотной платформы
Рис. 6. Разрушения и недопустимые деформации кабины и стрелы
Выводы по результатам технической экспертизы:
- начало разрушению нижнего опорного фланца флюгера ходовой рамы крана положил изгибающий момент большой величины (3-х… 4-х кратная перегрузка крана);
- в процессе дальнейшей эксплуатации под действием циклических нагрузок (пульсационный, отнулевой цикл) от номинальных грузов и периодических перегрузок при работе на максимальных вылетах стрелы возникли и развились усталостные трещины в радиальном направлении и они достигли наружной поверхности фланца;
- под действием циклических нагрузок пластичность материала флюгера снизилась и последующий хрупкий излом фланца и разрыв вертикальной стенки мог произойти как от небольшого перегруза, так и от номинальной нагрузки.
- накануне падения крана, 18.05.2015 года, кран испытал перегрузку более чем в 2 раза и за 20 секунд до падения кран также испытал перегрузку в 1,4 раза.
Моделирование падения крана методами конечных элементов [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14], могло бы дать картину самого разрушения крана в динамике, что послужило бы более качественной оценки аварий при падении кранов.
Литература:
1. Арискин М. В., Гарькин И. Н. Теоретические исследования напряжено-деформируемого состояния в составной балке // Молодой ученый. — 2014. — № 11. — С. 37–40.
2. Арискин М.В Совершенствование клееметаллических соединений деревянных конструкций с применением стальных шайб// диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук/Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза 2011
3. Арискин М. В., Гуляев Д. В., Агеева И. Ю., Гарькин И.Н Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 2. — С. 27–31.
4. Арискин М. В., Гуляев Д. В., Агеева И. Ю. Изготовление соединений на вклеенных стальных шайбах / Альманах современной науки и образования. 2013. № 6 (73). С. 13–15.
5. Арискин М. В., Д. В. Гуляев, И. Ю. Агеева, Гарькин И.Н Применение многорядных соединений в деревянных конструкциях в практике строительства [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 35–38.
6. Арискин М. В., Гуляев Д. В., Гарькин И. Н., Родина Е. В. Экономическая эффективность проектирования в комплексе Аllplan по сравнению с существующими CAD-системами [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 32–35.
7. Арискин М. В. Современные тенденции развития проектирования в строительстве [Текст] / М. В. Арискин [и др.] // Молодой ученый. — 2012. — № 10. — С. 31–33.
8. Арискин М. В. Моделирование многорядных соединений на центровых вклеенных кольцевых шпонках /Арискин М. В., Куценко Е. В.//Новый университет. Серия: Технические науки. 2013. № 10 (20). С. 16–22.
9. Арискин М. В. Теоретические Исследования Напряжено-Деформируемого Состояния В Составной Балке /Арискин М. В., Гарькин И. Н.//Молодой ученый. 2014. № 11. С. 37–40.
10. Арискин М. В. Использования стеклофибробетона в строительстве /Арискин М. В., Кислякова Е. С.//Молодой ученый. 2014. № 8. С. 128–132.
11. Применение Вклеенных Стальных Шайб В Стыковых Соединениях Элементов Деревянных Конструкций/Арискин М. В., Никишина О. В.//Молодой ученый. 2013. № 11. С. 58–61.
12. Арискин М. В. Исследование напряженно-деформированного состояния гнутых карнизных узлов рам /Арискин М. В., Гуляев Д. В., Агеева И. Ю.//Молодой ученый. 2013. № 3. С. 19–25.
13. Арискин М. В. Анализ недостатков и предложения по совершенствованию соединений на шайбах и шпонках /Арискин М. В., Никишина О. В.// Новый университет. Серия: Технические науки. 2013. № 8–9 (18–19). С. 50–52.
14. Арискин М. В. Методика построения конечно-элементной модели /Арискин М. В., Родина Е. В., Гуляев Д. В.//Молодой ученый. 2013. № 9. С. 34–36.
