Проєкт ангару для обслуговування залізнодорожньої техніки з моделюванням роботи підкранової балки

Abstract

У кваліфікаційній роботі магістра розглянуто проєктування одноповерхової промислової будівлі ангарного типу, призначеної для обслуговування будівельної та колійної техніки на залізничному ходу. Актуальність теми обумовлена зростаючими вимогами до надійності, безпеки та ефективності експлуатації промислових споруд із підкрановим обладнанням, а також необхідністю впровадження сучасних інженерних методів аналізу несучих конструкцій на етапі проєктування. У роботі виконано аналіз архітектурно-будівельних і об’ємно-планувальних рішень ангара з адміністративно-побутовою прибудовою, сформованих з урахуванням габаритів техніки, вимог технологічного процесу та умов безпечної експлуатації. Обґрунтовано вибір конструктивної схеми просторового металевого каркаса будівлі, який забезпечує необхідну жорсткість і стійкість споруди в цілому. Здійснено визначення та збір постійних і тимчасових навантажень відповідно до чинних нормативних документів, зокрема навантажень від мостових кранів вантажопідйомністю 5 т. Особливу увагу приділено розрахунку та конструюванню підкранової металевої балки. За допомогою методу скінченних елементів у програмних комплексах SCAD та ЛІРА виконано чисельне моделювання напружено-деформованого стану балки, проаналізовано форми втрати стійкості та визначено коефіцієнт запасу стійкості. Отримані результати підтвердили відповідність прийнятого двотаврового перерізу вимогам міцності, жорсткості та стійкості. Також проведено аналіз інженерно-геологічних умов майданчика будівництва та виконано порівняння варіантів фундаментів, що дозволило обґрунтувати доцільність застосування пальового фундаменту в складних ґрунтових умовах. Практичне значення роботи полягає у можливості використання запропонованих конструктивних рішень і результатів чисельного аналізу під час проєктування промислових ангарів із підкрановим обладнанням.

The master’s qualification thesis deals with the design of a single-storey industrial hangar intended for servicing construction and railway equipment on rail tracks. The relevance of the topic is determined by the increasing requirements for reliability, safety, and operational efficiency of industrial buildings equipped with overhead cranes, as well as by the need to apply modern engineering analysis methods at the design stage. The thesis analyzes architectural and space-planning solutions of the hangar with an administrative and utility annex, developed with consideration of equipment dimensions, technological processes, and safe operating conditions. The choice of the structural scheme of the spatial steel frame is substantiated, ensuring the required stiffness and overall stability of the building. Permanent and temporary loads are determined and collected in accordance with current building codes, including loads from overhead cranes with a lifting capacity of 5 tons. Special attention is paid to the design and analysis of the crane runway beam. Using the finite element method implemented in the SCAD and LIRA software packages, numerical modeling of the stress–strain state of the beam is performed, buckling modes are analyzed, and the stability safety factor is determined. The obtained results confirm that the selected I-section meets the requirements for strength, stiffness, and stability. In addition, the engineering and geological conditions of the construction site are analyzed, and alternative foundation solutions are compared, which makes it possible to justify the use of pile foundations in complex soil conditions. The practical significance of the thesis lies in the applicability of the proposed structural solutions and numerical analysis results in the design of industrial hangars with overhead crane equipment.