Анотація до роботи:

Кущенко В.М. Забезпечення безпеки будівельних конструкцій укісних шахтних копрів. –Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.23.01 – будівельні конструкції, будівлі та споруди. Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2007.

Захищається новий підхід у рішенні науково-технічної проблеми забезпечення безпеки укісних шахтних копрів, який заснований на розгляді системної взаємодії будівельних конструкцій з механізмом підйомної машини та з агресивними компонентами експлуатаційного середовища, на підставі системного підходу виконане уточнення навантажень від зусиль натягу підйомних канатів, запропоновані раціональні конструктивні форми копрів, а також розроблена система інженерно технічних операцій забезпечення безпеки копрів, що проетуються та експлуатуються.

Ключеві слова: укосні шахтні копри; аварії будівельних конструкцій; динамічні випробування, особливі навантаження, математичне моделювання, фізичне старіння, життєздатність, конструктивні форми.

1. Вирішено важливу науково-технічну проблему забезпечення безпеки будівельних конструкцій шахтних копрів на підставі системного дослідження взаємодії споруд із механічною системою шахтної підйомної установки та з агресивними складовими експлуатаційних середовищ.

2. Для укісних шахтних копрів із різними конструктивними і технологічними ознаками, вперше експериментально встановлені загальні закономірності динамічної взаємодії з механізмами підйомних машин, що дозволило обгрунувати розрахункові моделі для вдосконалення методів аналітичного опису розрахункових нагрузок.

3. Розроблено методику визначення навантажень від натягнення підйомних канатів при нормальній експлуатації, яка в відміності від діючих норм враховує динамічні зусилля та технологичі особливості клітьових та скіпових підйомних установок. Використання вказаної методики при проектуванні та техничній діагностиці підвищує достовірність результатів розрахунку і дозволяє виконувати перевірки міцності конструктивних елементів з урахуванням динамічного характеру напружного стану.

4. На підставі даних експериментальних досліджень розроблено методику математичного моделювання аварійних навантажень від розриву підйомного канату, яка на відміну від відомих аналогів дозволяє моделювати динамічні взаємодії між елементами вказаної системи при різних сценаріях аварій на шахтних підйомних установках.

5. На підставі результатів математичного моделювання виконано факторний аналіз залежності параметрів аварійних загрузок від імпульсивного натягнення підйомних канатів, та вперше сформульовані принципи визначення екстремальних значень аварійних загрузок в залежності від технічних характеристик шахтних підйомних установок.

6. Розроблено методику визначення екстремальних навантажень від натягнення підйомних канатів при затисканні посудин, що підіймаються, яка на відміну від нормативної методики, враховує динамічний характер зусиль в підйомних канатах. Застосування цієї методики при перевірочних розрахунках споруджень, що проектуються та експлуатуються дозволяє визначити умови їх безпечного використання.

7. Для укісних шахтних копрів визначені конструктивні обмеження за спектром частот власних коливань і коефіцієнтом пульсації подовжнього зусилля в гілках укосини, що дозволяють виключити можливість резонансних явищ і функціональних відмов.

8. Встановлені закономірності фізичного старіння конструкцій укісних шахтних копрів і вперше виконана класифікація небезпечних станів споруд у зв'язку нерівномірним накопиченням пошкоджень та епізодичним характером екстремальних навантажень від натягнення підйомних канатів.

9. Розроблено систему забезпечення безпеки конструкцій копрів, що експлуатуються і проектуються яка містить: контроль технічного стану; методику обмеження режимів експлуатаці; ефективні способи підсилення і захисту конструкцій; рекомендації по вибору раціональних конструктивних форм. Принципова новизна розробленої системи полягає в використані ідеї управління процесами взаємодії споруди з механізмом підйомної машини і з агресивними складовими експлуатаційних середовищ, як засоба забезпечення безпеки.

10. Результати роботи реалізовано при розобці двох галузевих керівних документів Міністерства вугільної промисловості України, а також впроваджені при технічній діагностиці, підсиленні укісних шахтних копрів на шахтах Донбасу. Розроблена автором система забезпечення безпеки будівельних конструкцій може бути поширена на інші види будівель і споруд шатної поверхні, наприклад для транспортерних галерей, бункерів і споруд збагачувальних фабрик.

Публікації автора:

1.Монографія та публікації у спеціалізованих виданнях

1. Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров: (Монография) / Кущенко В.Н.; Донбасская нац.акад. стр. и арх..- Макеевка: Изд. ДонНАСА; Макеевка, 2006.- 202с.: ил., табл. -Макеевка: ДонНАСА, 2006.-202с.

2. Кущенко В.Н. Диагностическая функция безопасности элемента конструкции в форме неопределённости // Строительные конструкции здания и сооружения: Сб.науч. тр.- Макеевка, 1998.- Вып. №98-4(12).- С.55-58.

3. Горохов Е.В., Кущенко В.Н., Куличенко П.Е. Анализ причин возникновения аварий на сооружениях шахтной поверхности // Будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2000.- Вип. 2000-1 (21).- С. 3-11.

4. Кущенко В.Н., Дворников В.И., Кострицкий А.С. Влияние технологических факторов и условий аварийных ситуаций на параметры особых нагружений конструкций шахтных копров при заклинивании подъёмного сосуда // Будівельні конструкції та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2001.- Вип. 2001-4 (29) .- Т. 2.- С. 39-43.

5. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. Экспериментальное исследование динамического поведения конструкций шахтних копров // Будівельні конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003.- Вип. 2003-2(39).-Т.2.- С. 46-52.

6. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. Методика математического моделирования особых нагрузок на конструкции шахтных копров от заклинивания поднимающейся клети // Будівельні конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макеевка, 2004.- Вип. 2004-2(44).- С. 35-44.

7. Красник В.Г., Кущенко В.Н., Петров С.В., Сааков А.Г. Композиционные материалы для защиты стальных конструкций шахт // Уголь Украины.- 2004.- Вып. 6-2004(570).- С.32-39.

8. Кущенко В.Н. Совершенствование методики расчёта укосных шахтных копров на действие особых нагрузок от внезапной остановки поднимающегося сосуда // Металеві конструкції.-2005.- Т. 8, №1.- С.53-65.

9. Кущенко В.Н. Обеспечение технологической безопасности строительных конструкций шахтных копров // Баштові споруди: матеріали, конструкції, технології: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2005.- Вып. 2005-8(56).- С. 142-146.

10. Кущенко В.Н. Уточнение нагрузок на фундаменты шахтных подъёмных машин барабанного типа // Будівельні конструкції та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2005.- Вип. 2005-3(51).- С. 50-55.

11. Кущенко В.Н. Уточнение нагрузок от натяжения подъёмных канатов для строительных конструкций укосных шахтных копров // Сучасні будівельні конструкції і матеріали: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2006.- Вип. 2006-5(61).- С. 3-14.

12. Кущенко В.Н. Физический износ и аварии металлических конструкций шахтных копров // Металлические конструкции.-2006.- Т.9, №1.- С.43-58.

13. Кущенко В.Н. Учёт динамического характера усилий в подъёмных канатах при расчёте строительных конструкций укосных шахтных копров // Металлические конструкции.- 2006.-Т.11, №3.- С.171-185.

14. Кущенко В.Н. Об учёте динамического предела текучести стали при расчёте металлических конструкций на импульсивные воздействия // Надёжность и реконструкция зданий и сооружений: Сб. науч. тр.- Макеевка, 1994.- С. 14-18.

15. Горохов Е.В., Кущенко В.Н. Учёт действительной работы строительных конструкций при проектировании укосных шахтных копров // Современные строительные конструкции из металла и древесины: Сб. науч. трудов.- Одесса, 2007.- С.39-44.

16. Кущенко В.Н. Рациональные конструктивные формы укосных шахтных копров // Ресурсноекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди: Сб. науч. трудов. – Рівне, 2007.- Вип.15.- С.187-196.

17. Кущенко В.Н. Параметры и факторный анализ особых нагрузок укосных шахтных копров от защемления поднимающегося сосуда // Металлические конструкции.- 2006.- Т.12, №4.- С.217-232.

18. Кущенко В.Н. Опасные состояния и усиление строительных конструкций укосных шахтных копров // Современное промышленное и гражданское строительство.- 2006.- Т.2, №4.- С.204-216.

19. Кущенко В.Н. Методика аналитического описания особых нагрузок укосных копров в зависимости от технических характеристик шахтных подъёмных установок // Металлические конструкции.-2007.- Т.13, №1.- С.5-15.

20. Кущенко В.Н. Учёт статистической неоднородности партии стали при определении расчётного сопротивления по результатам испытания образцов // Сучасні будівельні матеріали. Композиційні матеріали для будівництва: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2007.- Вип. 2007-1(63).- С.126-131.

21. Кущенко В.Н. Применение динамических испытаний для технической диагностики строительных конструкций укосных шахтных копров // Металлические конструкции.- 2007.-Т.13, №2.- С.113-122.

22. Кущенко В.Н. Пат. на корисну модель № 19167 Шахтний рамний сумісний копер; заявл. 10.04.2006; Опубл. 15.12.2006, бюл. №12, МПК Е 04Н 12/26 (2006.01).- 4 с. ил.

2. Праці що додатково відображають зміст дисертації

23. РД 12.004-93 Металлические конструкции шахтных копров. Общие требования к защите от коррозии / Госуглепром Украины. - К.: 1993.- 57с.

24. РД 12.005-94 Металлические конструкции шахтных копров. Требования к эксплуатации / Госуглепром Украины .- К.: 1994.- 68с.

25. Кущенко В.Н., Ягмур А.А. Опыт обследования и усиления металлических конструкций шахтных копров Донбасса // Надёжность и реконструкция зданий и сооружений: Сб. науч. тр.- Макеевка, 1994.- С. 19-23.

26. Горохов Е.В., Кущенко В.Н. Влияние конструктивных несовершенств на эффект повышения предела текучести углеродистой стали при скоростном деформировании // Надёжность и реконструкция зданий и сооружений: Сб. науч. тр. - Макеевка, 1994.- С.10-13.

27. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С., Щелухин К.Е. Особенности расчёта шахтных копров на нагрузки от разрыва подъёмного каната // Будівлі та споруди: Зб. наук. праць. – Макіївка, 2000.- Вип. 2000-1 (21).- С. 52-58.

28. Ягмур А.А., Кущенко В.М. Досвід підсилення транспортерних галерей підприємств вугільної промисловості // Будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2000. – Вип. 2000-1 (21).- С. 87-92.

29. Кущенко В.Н., Пиличев К.А., Щелухин К.Е. Опыт проектирования безраскосных шахтных копров листовой коробчатой конструкции // Будівельні конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2001.- Вип. 2001-4 (29).-Т.2.- С. 44-46.

30. Горохов Е.В., Дворников В.И., Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. Особенности динамического поведения шахтных копров при воздействии аварийных нагрузок // Вплив вітру на будинки і споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2001.- Вип. 2001-4 (29).- Т. 1.- С. 112-117.

31. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. Динамические испытания и расчёт укосных шахтных копров // Современные проблемы совершенствования и развития металлических, деревянных, пластмассовых конструкций в строительстве и на транспорте: Междунар. науч.-технич. конф.-Самара, 2002.- С. 72-77.

32. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С., Щелухин К.Е. Основные направления совершенствования методов расчёта шахтных копров на особые нагрузки // Будівельні конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць.- Макіївка, 2003.- Вип. 2003-2(39).- Т.1.- С. 140-146.

33. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С., Некрасов Ю.П. Методика и результаты динамических испытаний укосного шахтного копра // Будівельні конструкції, будівлі та споруди: Зб. наук. праць. – Макіївка, 2003.- Вип. 2003-2(39).-Т.1.- С. 116-125.

34. Кущенко В.Н. Характерные аварийные состояния и опыт усиления зданий и сооружений шахтной поверхности // Захист від корозії і моніторинг залишкового ресурсу промислових будівель, споруд та інженерних мереж: Междунар. научно-практич. конф.- Донецк, 2003.- С.422-430.

35. Клыков В.М., Кущенко В.Н. Опыт обследования и технической диагностики несущих конструкций ангара // Будівельні конструкції та споруди: Зб. наук. праць. – Макіївка, 2005.-Вип. 2005-3(51).- С. 76-79.

36. Кущенко В.Н. Уточнение механических свойств стали при обследовании металлических конструкций / Деп. в УкрИНТЭИ 21.07.92, №1102- Ук92.- 1992.- 8с.

37. Кущенко В.Н. Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: VII междунар. промышлен. конф.- К., 2007.- С.312-313.

38. Кущенко В.Н., Ягмур А.А. Технология усиления шахтных копров // Информац. лист. о научно-технич. достижении №90-055.- Донецк, 1990.- Донецкий ЦНТИ.- 4с.

39. Кущенко В.Н., Ягмур А.А. Технология реконструкции проходческого копра // Информац. лист. о научно-технич. достижении №90-056.- Донецк, 1990.- Донецкий ЦНТИ.- 3с.

40. Кущенко В.Н. Стенд для испытания металлов // Информац. лист. о передовом производственно - техническом опыте №071-90.- Донецк, 1990.- Донецкий ЦНТИ.- 3с.

41. Кущенко В.Н., Пиличев К.А. Технология усиления и герметизации станков шахтных копров без остановки шахтного подъёма // Информац. лист. о научно-технич. достижении.- Донецк, 1997.-ЦБЦНТИ угольгой промышленности Украины.- 2с.

42. Горохов Е.В., Кущенко В.Н., Чернышёв В.Ю. Разработка мероприятий по обеспечению долговечности стальных конструкций шахтных копров // Индустриальные технические решения для реконструкции зданий и сооружений промышленных предприятий: Всесоюзный семинар.- Макеевка, 1986.- С.6-7.

43. Кущенко В.Н. Уточнение механических свойств стали при обследовании металлических конструкций // Усиление и реконструкция производственных зданий и сооружений, построенных в металле: V-я украинская науч.-тех. конф. – К., 1992.- С.31-33.

44. Кущенко В.Н. О влиянии скорости нагружения на несущую способность круглых стержней при сопротивлении сдвигу // Металлостроительство-96: Тр. междунар. конф.- Макеевка, 1996.- Т. 1.- С. 80-81.

45. Кущенко В.Н., Кострицкий А.С. Динамический расчёт укосных шахтных копров на особые нагрузки от заклинивания поднимающегося сосуда // Металлические конструкции: взгляд в прошлое и будущее: VIII Украинская науч.-тех. конф.- К., 2004.- С. 567-576.

46. Кущенко В.Н. Техническая диагностика, усиление и реконструкция сооружений шахтной поверхности // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: V –я Пром.конф.- К., 2005.- С. 93-94.

47. Кущенко В.Н. Динамический расчёт укосных шахтных копров на действие особых нагрузок // Коллоквиум «Совершенствование методов расчёта, конструирования, строительства, эксплуатации и ремонта высотных сооружений»: Коллоквиум.- К., 2005.- С.24-25.

48. Кущенко В.Н. Техническая эксплуатация и проектирование шахтных копров // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: VI –я Пром. конф.- К., 2006.- С.104-105.

49. Горохов Е.В., Кущенко В.Н. Обеспечение безопасности эксплуатации надшахтных сооружений // Строительство-2006: Международ. науч.-прак. конф.- Ростов-на-Дону, 2006.- С.53-56.

50. Кущенко В.Н. Обеспечение безопасности строительных конструкций укосных шахтных копров // Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: VII –я Пром. конф. – К., 2007.- С.312-313.

Особистий внесок автора в даних публікаціях:

В публикації [3, 7, 25] автору належить аналіз и узагальнення даних обстеження споруд шахтної поверхні. В роботі [4] автором розроблена методика факторного аналізу впливу технологічних факторів на параметри особливих навантажень шахтних копрів, сформульовані результати. В публікаціях [5, 6] автору належать постановка задачі і концепція математичної моделі динамічної поведінки механічної системи «конструкції шахтного копра – підйомна машина» при затисненні піднімаємої посудини для виявлення екстремальних зусиль у гілках підйомного канату, класифікація факторів впливу. В публикації [23] автору належить зонування конструкцій шахтних копрів по принципу дії корозійних агресивних середовищ, рекомендації по антикорозійному захисту конструкцій шахтних копрів. В публикації [24] автору належить класифікація конструктивних систем, класифікація дефектів і пошкоджень конструкцій шахтних копрів, рекомендації по ремонту і посиленню конструкцій шахтних копрів. В публикації [29] автору належить узагальнення досвіду проектування рамних шахтних копрів. В публикації [45] автору належить постановка задачі динамічного розрахунку конструкцій шахтних копрів. В публикації [30] автором узагальнені результатів попередніх чисельних экспериментів по математическому моделилюванню особливих навантажень на конструкції укісних шахтних копрів. В работах [27, 32] автору належить аналіз різних направлень в галузі динамічного розрахунку будівельних конструкцій укосних шахтних копрів. В работах [31, 33] автором розроблена концепція методики динамічних випробувань і сформульовані результати експерименту. В работі [35] автор виконав аналіз результатов обстеження і перевірочного розрахунку, а також розробив рекомендації по нормалізації технічного стану споруди. В публікаціях [38, 39, 41] автором запропоновані конструктивні форми для мети реконструкції та підсилення шахтних копрів. В публикації [49] автору належить зонування конструкцій шахтних копрів за характером процесів агресивних впливів на будівельні конструкції укісних шахтних копрів.