XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

При возведении и эксплуатации зданий и сооружений наблюдаются случаи, когда в несущих строительных конструкциях появляются недопустимые прогибы, трещины, повреждения. Эти отклонения от нормальной эксплуатации могут привести к необратимым деформациям и преждевременному разрушению конструкции. Причинами отклонений от нормальной эксплуатации могут быть отступления от требований проекта при подготовке и установлении конструкций, либо неправильная эксплуатация здания или сооружения в целом. Чтоб предотвратить нежелательные последствия необходимо оценить действительное состояние конструкций, найти причины повреждений, определить действительную прочность, жесткость, трещиностойкость (для металлических конструкций) чтобы принять решения о возможности дальнейшей эксплуатации или необходимости усиления конструкций.

Обследование производится с целью: 

проверки соответствия конструкций проекту;

выявления дефектов и повреждений, являющихся следствием отступлений от требований строительных норм и правил (СНиП) при изготовлении, монтаже, транспортировании, хранении и неудовлетворительной эксплуатации конструкций;

выявления фактических условий и особенностей эксплуатации конструкций.

Рассмотрим подготовительные работы. До начала обследования необходимо произвести предварительный осмотр объекта для определения объема, специфики и направленности обследования, необходимых подготовительных работ (изготовление подмостей и лестниц для обеспечения непосредственного доступа к конструкциям, очистка поверхностей и т.д.), а также выявления необходимости проведения специальных исследований (измерение динамических характеристик, геодезическая съемка и т.д.).

В процессе предварительного осмотра прежде всего следует обращать внимание на конструкции, вызывающие опасение, и в случае необходимости ограничить нагрузки или полностью разгрузить конструкции. При аварийном состоянии следует немедленно назначить надежные страховочные крепления.

При обследовании металлических конструкций особое внимание необходимо обратить на:

колонны - состояние башмаков, анкерных болтов элементов соединительной решетки, стыковых соединений стенки и поясов, наличие механических повреждений, вертикальность колонн, степень поражения коррозией колонн в опорных узлах в основании и в уровнях отметок покрытия и перекрытий;

стропильные и подстропильные фермы - прямолинейность сжатого пояса и сжатых элементов (особенно составленных из мелких профилей), состояние соединений и опорных узлов, узлы с резкими концентраторами напряжений, дефекты сварных швов, состояние анкерных болтов и опорных плит при 16 ферм на железобетонные колонны и кирпичные пилястры;

вертикальные и горизонтальные связи - наличие искривлений и выгибов (в плоскости и из плоскости), состояние крепления к конструкциям, а также целостность самих элементов связей;

подкрановые пути (рельсы и их крепления) - износ рельсов, размер зазоров в стыках рельсов, состояние рельсовых креплений, положение рельса относительно оси подкрановых балок;

подкрановые балки - состояние металла и сварных соединений верхних и нижних поясов балок со стенками, состояние стыковых соединений, ребер жесткости, опорных частей, а также состояние креплений балок к колоннам;

тормозные площадки - состояние крепления тормозного листа к поясу подкрановой балки и колоннам, наличие в тормозном листе ослаблений вырезами, не предусмотренными проектом, состояние креплений элементов тормозной решетки и элементов связей.

В первую очередь при обследовании следует обращать внимание на дефекты, приводящие к снижению несущей способности конструкций или к ненадежности и несовершенству общей пространственной схемы обследуемого здания или сооружения.

Обследование сварных соединений заключается в следующем: сварные соединения должны иметь полный провар, хорошую сплошность наплавленного металла, должны обладать высокими механическими свойствами и быть равнопрочными с основным металлом. Контроль качества сварных швов должен производиться в соответствии с требованиями СНиП III-18-75 «Металлические конструкции. Правила производства и приемки работ.»

Особое внимание при осмотре сварных швов и основного металла в околошовной зоне должно быть обращено на:

места непосредственного воздействия динамических нагрузок (например, на верхние поясные швы подкрановых балок);

концы угловых швов (например, в прикреплениях элементов решетчатых балок и ферм к фасонкам);

места пересечений и изменения направления сварных швов;

наличие прерывистых швов в сварных балках, колоннах и других несущих конструкциях;

трещины всех видов, направлений и размеров (признаками наличия трещин являются потеки ржавчины, выходящие на поверхность металла, шелушение краски и т.д.).

Дефекты и повреждения сварных соединений выявляются следующими методами:

Внешние дефекты сварных соединений (поверхностные трещины, неполномерность швов, подрезы, прожоги и т.д.) - наружным осмотром. Перед осмотром сварной шов и прилегающий к нему металл очищаются от шлака и металлических брызг. Осмотр производится невооруженным глазом при хорошем освещении (в необходимых случаях применяется лупа). Обмер швов осуществляется с помощью специальных шаблонов и измерительных инструментов.

Внутренние дефекты сварных швов (непровары, пористость, неметаллические включения, трещины и т.д.) - путем засверливания швов и травления мест засверливания. В отдельных случаях качество швов может проверяться с помощью рентгеновских лучей, ультразвука или магнитографического метода.

Перед осмотром металлические конструкции должны быть очищены от грязи и пыли. Места возможного наличия трещин должны быть очищены от коррозии и зачищены до металлического блеска.

При проведении обследования заклепочных и болтовых соединений выявление внешних дефектов производится путем их наружного осмотра с использованием мерительных инструментов и шаблонов. Неплотная затяжка болтов, дрожание и подвижность заклепок, неплотное заполнение отверстий телом заклепки должны устанавливаться путем простукивания молотком массой 300 — 400 г с прикладыванием с противоположной стороны пальца, касающегося одновременно головки болта, гайки или головки заклепки и соединяемого элемента. Неплотности соединения элементов в пакете и неплотности прилегания головок к склепываемому пакету контролируются щупом толщиной 0,2 мм.

Наиболее опасные дефекты заклепочных соединений, подлежащих устранению:

неплотное прижатие головки заклепок к склепываемому пакету по всему контуру или на части его;

трещиноватость головки заклепки;

недостаточная или излишняя длина стержня заклепки;

несовпадение отверстий в элементах склепывания пакета;

неправильное центрирование головок заклепок при клепке;

коррозия заклепки.

Наиболее опасные дефекты болтовых соединений, подлежащих устранению:

наличие отверстий, не заполненных болтами;

отсутствие шайб под гайками и в необходимых случаях контргаек;

наличие недостаточно затянутых болтов;

смещение осей болтов от проектного положения.

При выявлении коррозионного износа и повреждений антикоррозионного покрытия металлоконструкций степень поражения металла коррозией определяется установлением вида коррозии: общая (равномерная) и местная (язвенная, питтинговая), щелевая, а также измерениями размеров коррозионных повреждений. При равномерной коррозии степень поражения металла определяется путем сравнения измерений поперечных сечений с сечением элемента, предусмотренным проектом.

При местной коррозии определяются диаметр и глубина язв или питтингов и их количество на единицу поверхности. Для определения размеров коррозионных повреждений элементы металлических конструкций необходимо предварительно тщательно очистить от загрязнений, старой краски и продуктов коррозии до металлического блеска. Толщина элемента, ослабленного коррозией, измеряется микрометром или штангенциркулем не менее чем в трех точках.
При невозможности измерения толщины с двух сторон применяются ультразвуковые толщиномеры (УГ-93П, Кравц 15) либо высверливается отверстие, через которое производится промер. Минимальная из измеренных толщин элемента принимается за расчетную. Повреждения антикоррозионных защитных покрытий должны устанавливаться визуальным осмотром. Оценка состояния (размер дефектов и степень повреждения) противокоррозионной защиты должна производиться в процессе обследования и устанавливаться в соответствии с требованиями нормативно-технических документов.

Оценивая качество металла, следует сказать о том, что качество стали является одним из главных факторов, определяющих способность элементов конструкции противостоять разрушению, и зависит от марки и технологии изготовления. Оценка качества металла производится в соответствии с действующими стандартами и СНиП, на основании сертификатов, дополнительных испытаний и анализов, определяющих свойства стали.

При определении фактических нагрузок, действующих на металлические конструкции для установления причин повреждений отдельных элементов металлоконструкций каркасов зданий и сооружений в некоторых случаях при обследовании требуется выявить фактические и прогнозируемые нагрузки, воздействия и условия эксплуатации.

При обследовании определяются:

нагрузки от собственной массы металлоконструкций (ферм, колонн, связей и т.д.), которые определяются по проектным данным или по натурным измерениям (при отсутствии проекта);

нагрузки от стационарного технологического оборудования, принимаемые в соответствии с технической документацией;

нагрузки от массы ограждающих конструкций стен и покрытия, опирающихся на каркас;

снеговые, ветровые и динамические нагрузки на конструкции, принимаемые по указаниям [3];

крановые нагрузки, принимаемые по заводским характеристикам крана, приведенным в паспортах;

нагрузки от массы людей, ремонтных материалов, пылевых отложений.

При обследовании учитываются:

неравномерные осадки фундаментов;

температурные воздействия;

воздействия агрессивной среды;

абразивный износ.

Кроме того, при обследовании учитываются состояние антикоррозионной защиты и загрязненность металлоконструкций, следы использования металлоконструкций в несвойственных им функциях.

Причины возникновения отклонений от нормы можно систематизировать на следующие группы: 

1. Повреждения от силовых воздействий (статических и динамических) - разрывы, потеря устойчивости, трещины, ослабление соединений и т.п. 

2. Повреждения от механических воздействий - вмятины, прогибы, искривления, истирание и др. 

3. Повреждения от температурных воздействий - коробление и разрушение при высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах. 

4. Повреждения (коррозия) от химической агрессии электрохимических и физико-химических воздействий. 

Уровень технического состояния конструкции по внешним признакам производится на основе определения следующих факторов:

-геометрических размеров конструкций и их сечений; наличия разрывов элементов конструкций; наличия искривлений элементов; 

- состояния антикоррозионных защитных покрытий; дефектов и механических повреждений; 

- состояния сварных, болтовых и заклепочных соединений; степени и характера коррозии элементов и соединений; 

- отклонения элементов от проектного положения (расстояния между осями ферм, прогонов, отметок опорных узлов и ригелей и т.п.); 

- прогибов и деформаций.

Таким образом, обследование может проводиться как для всего здания в целом, так и для отдельных видов конструкций: кровля, стены, фундаменты. На основании этих работ делаются выводы о пригодности данного здания или конструкции к дальнейшей эксплуатации с учетом существующих или планируемых нагрузок. 

Библиографический список

1. Обследование металлических конструкций[сайт] : https://studfiles.net/preview/2996462/page:9/ (дата обращения 04.02.2019).

2. Обследование металлических конструкций , виды дефектов и повреждений. [сайт]:https://lidermsk.ru/articles/72/obsledovanie-metallicheskih-konstruktsij-vidyi-defektov-i-povrezhdenij/ (дата обращения 04.02.2019).

3. Обследование металлических конструкций [сайт]:http://alyos.ru / enciklopediya/rekonstrukciya_i_obnovlenie_slozhivshejsya_zastrojki_goroda/obsledovanie_metallicheskih_konstrukcij.html(дата обращения 04.02.2019).

Код для цитирования: Скопировать