их фактической несущей способности.
3.1 Этапы обследования
Обследование строительных конструкций зданий и сооружений проводится в три этапа: 1) подготовка к проведению обследования; 2) визуальное обследование; 3) инструментальное обследование. Состав работ и последовательность действий по обследованию конструкций на каждом этапе включают в себя:
3.1.1 Подготовительные работы:
Подготовительный этап не зависит от материалов, которые составляют конструкцию и проводится по следующей программе: 1) ознакомление с объектом обследования, его объемно-планировочным и конструктивным решением, материалами инженерно-геологических изысканий; 2) подбор и анализ проектно-технической документации; 3) составление программы работ (при необходимости) на основе полученного от заказчика технического задания. Техническое задание разрабатывается заказчиком или проектной организацией и, возможно, с участием исполнителя обследования. Техническое задание утверждается заказчиком, согласовывается исполнителем.
3.1.2 Визуальное обследование
Визуальному обследованию с целью выявления дефектов и повреждений подвергаются: колонны, стропильные и подстропильные фермы, прогоны, горизонтальные и вертикальные связи между фермами и колоннами, подкрановые пути, подкрановые балки с их тормозными конструкциями и другие конструкции. При обследовании металлических конструкций особое внимание необходимо обратить на: 1) 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; 2) 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 опирании ферм на железобетонные колонны и кирпичные пилястры; 3) вертикальные и горизонтальные связи — наличие искривлений и выгибов (в плоскости и из плоскости), состояние крепления к конструкциям, а также целостность самих элементов связей; 4) подкрановые пути (рельсы и их крепления) — износ рельсов, размер зазоров в стыках рельсов, состояние рельсовых креплений, положение рельса относительно оси подкрановых балок; 5) 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; 6) 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.
Расчет соединений элементов деревянных конструкций
... Врезки в элементах соединений. Клеевые соединения При расчете конструкций клеевые соединения следует рассматривать как неподатливые соединения. Клеевые соединения следует ... Рисунок 8 — Нагельные соединения Таблица 17. Схемы соединений. Напряженное состояние соединения. Расчетная несущая способность Т ... нагелями, установленными в торец клееных деревянных элементов, следует определять по таблице 17. ...
3.1.3 Инструментальное обследование
1) Обмеры
При обмерных работах следует выполнить измерения : 1) натурные измерения основных геометрических параметров (пролетов и высот балок, ферм, шагов колонн и др.); 2) измерения поперечных сечений рабочих элементов конструкций, измеряемых в двух-трех местах по длине элемента по предварительно зачищенной до блеска поверхности; 3) измерения местоположения стыков, измерения сечений, ребер жесткости, соединительных элементов, связей, опорных частей и т.п.; 4) сопоставление с проектом конструкций стыковых соединений, конструкций опорных частей, определяющих несущую способность (опорных столиков, опорных плит, анкерных болтов и т.п.).
Набор чертежей по результатам обмеров должен включать: 1) план, продольные и поперечные разрезы зданий и сооружений с разбивкой осей и рядов, геодезических отметок; 2) план металлических конструкций прогонов, связей по верхним и нижним поясам ферм; 3) план, схемы и сечения колонн; 4) схема вертикальных и горизонтальных связей между колоннами. 2) Дефекты
Наиболее характерными дефектами и повреждениями элементов или конструкций в целом являются: 1) деформации отдельных элементов или конструкций в целом в виде погнутостей, прогибов, искривлений и т.п.; 2) отклонение или смещение элементов конструкций от проектного положения; 3) отсутствие отдельных элементов в конструкциях; 4) непроектное размещение элементов конструкций; 5) нарушение геометрических размеров сечений или профиля элементов; 6) механические или температурные повреждения металла; 7) трещины различного характера в металле; 8) дефекты и разрушения стыковых и узловых соединений (сварных, заклепочных, болтовых); 9) наличие в конструкциях концентраторов напряжений; 10) взаимное смещение в узлах сопряжения конструкций; 11) разрушение антикоррозионных защитных покрытий и коррозионные повреждения металла и соединений; 12) ослабление поперечных сечений элементов (вырезы, выбоины, истирание и т.д.); 13) неграмотно выполненное усиление конструкций; 14) деформации в элементах конструкций вследствие неравномерных осадок; непроектное приложение нагрузок на элементы конструкций в процессе эксплуатации (подвеска технологического оборудования, подвески, допущенные при выполнении ремонтных работ и т.п.).
Существуют рекомендации о том, как лучше выполнять измерения дефектов металлических конструкций: 1) Общие и местные деформации (прогибы, выгибы, искривления, выпучивания, погнутости, вмятины и т.п.) металлических конструкций в целом или отдельных элементов следует определять путем натяжения тонкой проволоки между концами конструкций или элемента и измерения максимального расстояния между проволокой и конструкцией или элементом. При измерении местных деформаций (прогибов, вмятин и т.п.) допускается применять вместо проволоки металлическую линейку, прикладываемую к элементу конструкции. 2) Отклонение металлической конструкции в целом или отдельных ее элементов от вертикали следует выявлять с помощью отвеса и уровня с измерением максимального значения отклонения линейкой, рулеткой и т.п. иди геодезической съемкой. 3) Отклонения металлических конструкций от проектного положения в плане необходимо определять, как правило, геодезической съемкой. Допускается определять смещение конструкции в плане с помощью проволоки, линейки, рулетки и т.п. 4) Ширину раскрытия трещин в металле следует определять с помощью градуированной лупы или мерительного микроскопа. 5) Обнаруженные отступления от проекта, дефекты и повреждения должны быть отражены в специальных ведомостях и схемах. Ведомости дефектов должны быть составлены по отдельным видам конструкции (фермы, колонны, балки и т.д.) с указанием местоположения дефекта (наименование стержня панели, расстояние до узла и т.п.).
Разработка ингибитора кислотной коррозии нелегированных сталей
... среду, в которой происходит коррозия, то есть разрушение металла или сплава [1]. Проводить коррозионные исследования необходимо из-за следующих факторов: 1) борьба с потерей массы металлических конструкций; 2) ...
Ведомости должны содержать специальные схемы, дефекты должны быть детально описаны и зафиксированы с указанием размеров, характеризующих их. 3) Определение характеристик материалов металлических конструкций
При обследовании металлических конструкций необходимо определить качество стали, из которой изготовлены конструкции. Для этого, по мере необходимости, определяют ее следующие характеристики: 1) марку стали или ее аналог в соответствии с действующими ГОСТ и ТУ на поставку металла; 2) прочностные характеристики — предел текучести, временное сопротивление; 3) пластичность — относительное удлинение и относительное сужение; 4) склонность к хрупкому разрушению — величину ударной вязкости при различных температурах и в результате старения; 5) свариваемость (в необходимых случаях).
Исходными материалами для оценки качества стали являются рабочие чертежи и сертификаты на металл. При отсутствии этих данных, а также при недостаточности содержащихся в них сведений определение качества стали производят путем лабораторного исследования образцов, изготовленных из проб, отобранных из обследуемых конструкций. При лабораторном исследовании образцов стали, при необходимости, определяют химический состав, механические характеристики и другие показатели, необходимые для оценки состояния металла обследуемых конструкций. Пробы из конструкций забирают из мест с наименьшими напряжениями. При необходимости элементы, из которых отобраны образцы, могут быть усилены. Марку стали устанавливают на основании химического или спектрального анализа путем сопоставления с нормами действующих стандартов.
4. Обследование длительно эксплуатирующихся металлоконструкций из
кипящих сталей
4.1 Общие данные
В нашей стране распространены металлические конструкции, которые были возведены в прошлом веке. В начале века не существовало нормативов которые бы ограничивали применение сталей плохого качества в несущих конструкциях зданий. Такие документы появились только в 70-х года 20-го века. До этого строительство велось из кипящих сталей. Кипящей называется сталь, содержащая достаточно оксида железа для того, чтобы непрерывно образовывался оксид углерода при затвердевании слитка, что приводит к пористости, а как следствие к низкой прочности.
4.2 Информация о свойствах сталей производства 1900-1960 годов.
Стали 1900-1920-х годов.
Основные виды строительных конструкций. Строительные конструкции ...
... здания химической промышленности и другие. железобетонных строительных конструкциях Области применения строительных конструкций. стальных строительных конструкций Создание продуктивных объемных конструкций (из тонколистовой стали), увеличение объемов применения сталей высокой прочности и экономичных профилей проката ...
В конструкциях дореволюционной постройки применялись в основном сварочное и литое железо. Нормировались значение только временного сопротивления и относительного удлинения. Сварочное железо отличается большой неоднородностью свойств. Значение временного сопротивления колеблется от 270 до 380 МПа. Прочность в направлении поперек проката на 20-30 % ниже, чем вдоль проката. Структура стали волнистая с явно выраженными шлаковыми включениями. Временное сопротивление при нормированном значении 320 МПа изменялось по данным испытаний от 230 до 490 МПа, а относительное удлинение от 10 до 30 %. Литое железо обладает большей однородностью и прочностью. Временное сопротивление колеблется в пределах 350-450 МПа, а относительное удлинение не менее 20 %. Литое железо близко к стали Ст3кп с большим разбросом содержания отдельных химических элементов. В 20-е годы единственным требованием было испытание стали на холодный загиб, выполняемое в полевых условиях. В этот период широко использовались немецкие, стали с повышенным содержанием фосфора.
Прочность сталей отдельных конструкций составляла всего 130 МПа, а в
ряде случаев удовлетворяла и современным требованиям. Кондиционная сталь того времени имела достаточно высокую прочность 220 — 470 МПа. Длительная эксплуатация этих сталей в условиях коррозии, циклического нагружения и старении металла привела к существенному изменению его структуры и механических свойств. Необходимо проведение испытания на ударную вязкость для определения степени его старения. Для выявления способа изготовления стали (литое или сварочное железо), необходимо выполнить металлографический анализ. Свариваемость стали можно оценить по химсоставу. В большинстве случаев металл конструкций тех лет можно классифицировать, как сталь Ст0 с расчетным сопротивлением 170 МПа. Стали 30-х годов. Основной строительной сталью в 30-е годы была Ст3 со средними значениями предела текучести 260 МПа, временного сопротивления 400 МПа и относительного удлинения 26 %. Эта сталь, с содержанием фосфора и серы несколько превышающим современные требования , имела вполне удовлетворительную ударную вязкость. Сталь того времени производилась по способу Сименс — Мартена и бессемерованием. В наиболее ответственных и тяжелых конструкциях (подкрановых балках и колоннах при большой грузоподъемности мостовых кранов, транспортных эстакад) применялась сталь марки Ст3, а при соответствующих технико-экономических обоснованиях — Ст5 (повышенная и специальная).
Для прочих конструкций, при недостатке Ст3, применялась Ст3 пониженная, Ст2 пониженная и Ст1 пониженная. Нормами 1931г. регламентировались механические свойства стали. Химический состав не нормировался и не контролировался. Стали 40-х годов. В условиях военного времени требования к сталям для строительных конструкций были понижены. Испытания выполнялись упрощенным способом на загиб в холодном состоянии и твердость. Этой стали присваивалась марка Ст0. В большинстве случаев Ст0 может быть классифицирована, как сталь с расчётным сопротивлением 170 МПа. Для особо ответственных конструкций предусматривались требования по ударной вязкости. При этом бессемеровскую и томасовскую сталь допускалось применять только для элементов конструкций, не подверженных непосредственному воздействию динамических нагрузок, причем кипящая томасовская сталь допускалась только для клепаных конструкций, не подверженных воздействию температур ниже -25°С. Для стали сварных конструкций предъявлялись дополнительные требования по содержанию углерода, серы, фосфора. Однако применение бессемеровских и томасовских сталей ограничивалось элементами конструкций, не подверженными непосредственному воздействию динамических нагрузок, а кипящих томасовских сталей — только клепаными конструкциями, не эксплуатирующимися при отрицательных температурах. Для наиболее важных элементов конструкций применялась сталь марок Ст3 и Ст2. В это же время из зоны военных действий на заводы Урала, Сибири и Дальнего Востока было вывезено большое количество стального легированного проката. На этот металлопрокат отсутствовали заводские сертификаты, (сталь получила условное название обезличенной), однако из него изготавливались металлоконструкции для объектов оборонной промышленности. Обезличенной стали присваивалась марка Ст0 при удовлетворительных результатах испытании на твердость и изгиб в холодном состоянии, и эта сталь применялась для несущих элементов конструкций. При неудовлетворительных результатах испытаний обезличенную сталь применяли для связей и других вспомогательных конструкций (фахверк, вспомогательные площадки, нерасчетные элементы).
Реферат металл сталь
... например стали для мостовых конструкций -- СТЗ мост. Как уже отмечалось в зависимости от степени раскисления сталь может быть кипящей, спокойной и полуспокойной. Кипящую сталь обозначают ... ударную вязкость металла вблизи сварного шва), пластичностью, хорошей обрабатываемостью резанием. Малоуглеродистую сталь обыкновенного качества применяют для изготовления строительных конструкций. По данным ...
В конце военных действии было завезено большое количество зарубежных сталей, из которых практически велось восстановление промышленности. В 1946г. промышленность начала поставлять для строительных металлоконструкций низколегированную сталь повышенной прочности. При этом нормировались все более высокое содержание легирующих компонентов, и обеспечивалось все более высокое качество. Стали 50-х годов В 1955г. были введены технические условия и нормы на сварные строительные конструкции из малоуглеродистой и низколегированных сталей. Эти нормы учитывали уроки аварий со стальными конструкциями. Было установлено, что для сварных конструкций должна применяться только мартеновская сталь с гарантией предельного содержания углерода. Применение бессемеровской стали допускалось только для клепаных конструкций, не подверженных непосредственному действию динамических нагрузок и эксплуатируемых при температуре не ниже -30°С. Применение томасовской стали не предусматривалось. Обезличенную углеродистую сталь обыкновенного качества допускалось применять, как марку Ст0, при условии положительных результатов соответствующих испытаний, в т.ч. на свариваемость и загиб в холодном состоянии. Сталь, не выдержавшую испытаний, допускалось применять только для нерасчетных элементов связей, обслуживающих площадок и др. В 50-е годы широкое распространение получила углеродистая сталь обыкновенного качества марки Ст3. Эта сталь получила наименование Ст3 кипящая. Таким образом, металлоконструкции, смонтированные (изготовленные) до 1960 г., в основном, выполнены из кипящей стали. Анализ отказов в работе, произошедших с металлоконструкциями в 60-е годы, свидетельствует о весьма широком применении в эти годы этой стали. Стали 60 — 70-х годов СНиП II-В.3-62* резко ограничил применение кипящих сталей в несущих конструкциях: сварных фермах и ригелях рам, главных балок перекрытий, подкрановых балках при легком и среднем режимах работы кранов, а также для других сварных конструкций, подвергающихся непосредственному воздействию подвижных или вибрационных нагрузок. Применялась ВСт3пс до -30°С и ВСт3 спокойная — при температуре ниже -30°С. Сварные конструкции — колонны, стойки, прогоны покрытий, не подвергающиеся непосредственному воздействию вибрационных нагрузок при температуре эксплуатации до -30°С изготавливались из ВСт3кп, при температуре эксплуатации ниже -30°С — из ВСт3 полуспокойной. Вспомогательные конструкции каркаса, связи, фахверк и другие конструкции из ВСт3кп. СНиП II-В.3-72 отменил применение кипящих сталей для фасонок строительных и подстропильных ферм. Таким образом, основной конструкционной сталью являлась углеродистая сталь, а низколегированная сталь применялась в необходимых случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании. 4.3 Рекомендации при проведении обследования К обследованию конструкций из кипящих сталей необходимо допускать только организации, которые имеют опыт обследования конструкций из кипящих сталей или опыт их усиления
Выбор стали для строительных конструкций
... рафинированный переплав имеет значение ГР. 2. Свойства сталь строительный конструкция металл Наиболее важными для работы со сталью являются механические свойства: прочность, упругость, пластичность, ... надежной эксплуатации конструкций, Если, например, при любых временных возмущениях конструкция должна возвращаться в исходное состояние, то предельным является предел текучести (для стали), если ...
Для кипящих сталей имеет значение такая характеристика как критическая температура хрупкости металла. Критической температурой хрупкости называется температурная граница, которая соответствует переходу материала из вязкого состояния в хрупкое. Ее необходимо узнать в процессе проведения обследования. Так же необходимо выявить остаточный ресурс конструкций и степень риска дальнейшей эксплуатации. При обследовании материалов составляющих конструкцию, если нет данных о них, необходимо брать пробы из конструкции. При вырезке проб огневым способом припуск от линии реза до края готового образца должен быть не менее 15 мм, при вырезке механическим способом 5 мм при толщине проката до 10 мм и 10 мм при толщине проката до 20 мм. Для кипящих сталей рекомендуется для испытания на ударную вязкость изготавливать образцы с V- образным надрезом (образцы Шарпи), дающие более достоверные данные о сопротивлении стали хрупкому разрушению. В случае невозможности определения механических свойств с использованием вырезок (проб), требующих последующего ремонта конструкции, допускается использовать метод микропроб. 4.4 Рекомендации по дальнейшей эксплуатации конструкций из кипящих сталей Для конструкций из кипящих сталей действуют следующие механизмы достижения предельного состояния:
- хрупкое разрушение;
- потеря устойчивости элементов конструкций;
- усталостное разрушение;
- вязкое разрушение.
На основании выявленных повреждающих факторов, проверочных расчетов, оценок остаточного ресурса и других материалов обследования необходимо принять одно из решений по дальнейшей эксплуатации: 1) продолжение эксплуатации покрытия здания при выявленных нагрузках и воздействиях; 2) продолжение эксплуатации с ограничением нагрузок и воздействий; 3) усиление несущих конструкций, с последующей разработкой технической документации по реконструкции и её выполнением; 4) прекращение эксплуатации.
4.4.1 Продолжение эксплуатации покрытия при выявленных нагрузках
и воздействиях Продолжение эксплуатации покрытия при выявленных обследованием нагрузках и воздействиях включает выявление возможности дальнейшей эксплуатации объекта с имеющимися конструкциями из кипящих сталей до трех лет (на опасном объекте) или до пяти лет (объект не опасен или имеет вспомогательное назначение).
В течении этого срока необходим мониторинг технического состояния. мониторинг технического состояния зданий и сооружений, под которым понимается система наблюдения и контроля, проводимая по определенной программе для отслеживания степени и скорости изменения технического состояния объекта и принятия, в случае необходимости, экстренных мер по предотвращению его обрушения или опрокидывания, действующая до момента приведения объекта в работоспособное техническое состояние.
Монтаж металлических конструкций покрытия
... 72 м Рис.3. Схема расположения элементов покрытия Организация и технология выполнения работ Конструкции, поступившие с завода-изготовителя, хранят и подготавливают к монтажу на специально отведённых площадках. На ...
4.4.2 Продолжение эксплуатации с ограничением нагрузок и воздействий
Продолжение эксплуатации объекта с ограничением нагрузок и воздействий включает выполнение следующих мероприятий: 1) контроль допускаемых нагрузок до установленных пределов. Нагрузки должны быть приведены к системе измерений, удобных для эксплуатационного персонала (допускаемая высота скопления снега, льда, технологической пыли в сантиметрах, высота складирования ремонтных материалов кровли в сантиметрах и т д.); 2) возможный перенос инженерных коммуникаций из зон межферменного пространства (при их наличии); 3) план покрытия с обозначением опасных мест, которые подлежат периодическому осмотру заказчиком; 4) разработка способов и средств утепления участков покрытия от воздействия отрицательных температур (ниже пределов допустимых); 5) снижение уровня и изменение режима технологических воздействий; 6) антикоррозийная защита элементов конструкции от агрессивной среды. Низкая температура может спровоцировать хрупкое разрушение конструкции. Мероприятия, осуществляемые при снижении температуры, включают: 1) установление допустимого порога отрицательной температуры эксплуатации конструкций, которая устанавливается по результатам испытаний образцов металла ферм на ударную вязкость; 2) анализ вероятности прекращения технологического процесса или отключения энергоносителей в зимнее время; 3) установка аварийных тепловых агрегатов и их обслуживание; 4) другие мероприятия, учитывающие индивидуальные особенности объекта.
4.4.3 Усиление несущих конструкций покрытия
Продолжение эксплуатации покрытия с необходимостью выполнения усиления несущих конструкций включает: 1) разработку ремонтной документации; выполнение монтажных работ по усилению конструкций организацией, имеющей лицензию на данный вид деятельности; 2) соблюдение сроков выполнения усиления, указанных в техническом заключении в соответствии с их значимостью по обеспечению безопасности дальнейшей эксплуатации; 3) приемка работ выполненного усиления по акту с участием автора проекта усиления, заказчика, монтажной организации; При многопролетном здании с фермами из кипящих сталей и в то же время с различной степенью но пролетного их износа, рекомендуется по специальному проекту отделить от общего покрытия изношенный пролет (или зону) для исключения развития локального разрушения по всему корпусу здания.
4.4.4 Реконструкция несущих конструкций покрытия
При невозможности дальнейшей эксплуатации конструкций, но в связи с необходимостью дальнейшей эксплуатации объекта, рассматриваются: 1) замена материалов покрытия здания (железобетонных плит на профилированный лист, тяжелого утеплителя кровли более легким и т.д.); 2) введение в каркас новых конструкций с демонтажем имеющихся; 3) введение в каркас новых конструкций, исключающих из работы фермы из кипящих сталей, но с сохранением их в качестве вспомогательных конструкций. По выбранному варианту реконструкции разрабатывается проектная документация с определением всех этапов выполнения работ и системы их контроля.
Организация работ по проведению технической экспертизы конструкций ...
... к увеличению его осадки. При эксплуатации строительных конструкций производственных зданий не допускается: увеличение ... В данном курсовом проекте рассматриваются результаты предварительного обследования технического состояния конструкций технического, ... конструкций и для здания в целом. После определения физического износа, в процентах, разрабатываются рекомендации по дальнейшей эксплуатации. ...
4.4.5 Прекращение эксплуатации
В случае прогнозируемого наступления предельного состояния ферм покрытия из кипящих сталей, выявленного обследованием, и экономической нецелесообразности дальнейшей эксплуатации объекта, возможны этапы: 1) установление минимального срока эксплуатации для размещения технологии, выводимого из эксплуатации объекта, на родственном предприятии; 2) определение допустимого риска на принятый период эксплуатации; 3) мероприятия по обеспечению эксплуатации цеха в данные сроки; 4) рассмотрение методов демонтажа и вывоза цепного технологического оборудования; 5) демонтаж конструкций цеха.
5. Заключение
Обследуя длительно эксплуатирующиеся строительные металлоконструкции важно помнить, что они были построены в период, когда не существовало нормативов, которые регламентировали бы использование в качестве несущих конструкций качественную сталь. Зачастую они выполнены и стали плохого качества, которая при различных воздействиях ,например при воздействии низких температур, склонна к хрупкому разрушению.
Важно грамотно назначит категорию технического состояния и рекомендации по эксплуатации для таких зданий и сооружений.
6. Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/opredelenie-svoystv-stali-konstruktsiy-v-ramkah-obsledovaniya/
