Дефекты и повреждения стальных строительных конструкций в процессе проектирования, монтажа и эксплуатации

Федеральное агентство по образованию

Нижегородский государственный  архитектурно-

строительный  университет

 

 

 

Кафедра металлических конструкций

 

 

Реферат

По дисциплине: «Экспертиза и инспектирование инвестиционного процесса»

На тему: «Дефекты и повреждения стальных строительных конструкций в процессе проектирования, монтажа и эксплуатации»

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил: доцент                                                                

                      

Выполнил:

Студент  гр.ЭУН                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нижний  Новгород

2012

 

Содержание

 

 

Введение

1. Виды дефектов стальных строительных  конструкций

2. Оценка технического  состояния стальных конструкций  по внешним признакам

3. Повреждения отдельных видов  конструкций производственных зданий

3.1. Конструкции покрытия (стропильные  и подстропильные фермы, прогоны,  фонари и связи).

3.2. Конструкции стальных  колонн

3.3. Подкрановые конструкции

3.4. Тормозные конструкции и узлы  крепления подкрановых балок  к колоннам

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Техническая эксплуатация стальных конструкций  производственных зданий представляет собой комплекс мероприятий, обеспечивающих безотказное использование конструкций  по их назначению, предусмотренному проектом, в течение нормативного срока

Мероприятия по технической эксплуатации, направленные на стабильную, безотказную  эксплуатацию зданий и сооружений в  Минчермете выполняются самостоятельным  структурным подразделением предприятия, подчиняющимся главному инженеру предприятия.

Качество изготовления и монтажа  стальных конструкций, а также правила  их технической эксплуатации регламентируются СНиП, ГОСТ и отраслевыми документами. Однако в результате несовершенства норм и ошибок проектирования, низкого  качества работ по изготовлению и монтажу конструкций, нарушений правил технической эксплуатации в конструкциях появляются отклонения от проектных размеров, формы и качества сверх допускаемых пределов. Несовершенства, полученные конструкцией на стадии изготовления и монтажа, называются дефектами. Несовершенства, полученные в процессе эксплуатации, — повреждениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Виды дефектов

стальных строительных конструкций

Очагами развития повреждений часто  являются дефекты изготовления и  монтажа. Дефекты характеризуют начальное состояние конструкций. Повреждения возникают и развиваются во времени и зависят от срока эксплуатации и интенсивности воздействий. В зависимости от вызывающих их воздействий они могут быть разделены на:

1) силовые (механические) — разрывы, трещины, потеря устойчивости, искривления и местные погибы, расстройство соединений, абразивный износ и т.п.;

2) температурные — коробление  и   разрушение  элементов   при  высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах, повреждения защитных покрытий при нагреве;

3) химические и электрохимические  — коррозия металла и разрушение  защитных покрытий.

Повреждения от силовых воздействий возникают в результате несоответствия расчетных предпосылок действительным условиям работы конструкций и вызываются:

• ошибками проектирования, связанными с неправильным определением нагрузок и внутренних усилий и подбором сечения элементов и узлов;
• отличием фактического напряженного состояния от расчетного вследствие неизбежного упрощения и идеализации расчетной схемы конструкции, ее элементов, узлов и действующих нагрузок, а также недостаточной изученности действительной работы конструкций и характера воздействий; 
• пониженными прочностными характеристиками основного и наплавленного металла, дефектами, приводящими к концентрации напряжений и способствующими усталостному и хрупкому разрушению;
• произвольным изменением сечений элементов, размеров сварных швов, количества заклепок и болтов при изготовлении и монтаже по сравнению с проектным;
• недопустимой   перегрузкой   конструкций   при   эксплуатации;
• нарушениями при монтаже и эксплуатации взаимного расположения конструкций (смещение прогонов, эксцентриситет и перепады в стыках подкрановых рельсов и т.п.), которые приводят к появлению дополнительных, не учитываемых расчетом, нагрузок и динамических воздействий;
• нарушениями правил технической эксплуатации: ударами транспортируемых грузов, использованием конструкций для подвески блоков и опирания домкратов, подъема и перемещения грузов при ремонтах без соответствующего расчета и необходимого усиления, вырезкой отверстий в элементах конструкций для пропуска коммуникаций, удалением связевых элементов и т.д.

Нередко повреждения от силовых  воздействий связаны с неудачным  конструктивным решением узлов.

Для конструкций, подвергающихся действию подвижных динамических нагрузок подкрановых балок (особенно при кранах тяжелого и весьма тяжелого режимов работы), балок рабочих площадок, расположенных под путями железнодорожного транспорта, завалочных машин характерны усталостные повреждения. Последние проявляются в виде трещин в основном металле, сварных швах и околошовной зоне и в расстройстве болтовых и заклепочных соединений.

Значительные повреждения металлических  конструкций возникают при нарушении  правил технической эксплуатации здания и сооружений.

Повреждениям от температурных воздействий в наибольшей степени подвержены элементы, расположенные вблизи источников тепловыделений. В горячих цехах при изменении температуры появляются значительные температурные перемещения, приводящие к отклонению конструкций от проектного положения. При наличии связей, которые препятствуют свободным перемещениям, в элементах конструкций возникают дополнительные напряжения, имеющие циклический характер. При определенных условиях эти напряжения могут привести к искривлению элементов или появлению трещин. При нагреве стальных конструкций до 100°С разрушается защитное покрытие, при 300-400°С происходит коробление элементов, особенно тонкостенных.

Нарушения правил эксплуатации оборудования и возникновение аварийных ситуаций могут привести к проливам расплавленного металла, короблению и пережогу элементов перекрытий и нижних частей колонн.

Повреждения от действия низких температур возникают, как правило, в открытых сооружениях и неотапливаемых зданиях. К таким повреждениям относятся хрупкие трещины в местах концентрации напряжений (сварные швы, резкие изменения сечений, фасонки ферм и т.д.), Особенно подвержены хрупким разрушениям конструкции, выполненные из кипящих сталей. Большую опасность для конструкций представляет резкое охлаждение элементов и возникновение "теплового удара".

Повреждения от действия агрессивных  сред проявляются в виде разрушения защитных покрытий и коррозии металла. Интенсивность коррозионных повреждений, измеряемая скоростью (мм в год) проникания коррозии по толщине элемента и относительной площадью участков, пораженных коррозией, зависит от степени агрессивности эксплуатационной среды, материала конструкций (марки стали), конструктивной формы элементов, системы и качества нанесения противокоррозионной защиты, а также соблюдения правил технической эксплуатации (своевременная ликвидация протечек кровли, трубопроводов, контроль за герметичностью оборудования и т.д.). Дефекты и повреждения противокоррозионной защиты проявляются в виде шелушения, отслаивания, пор, трещин и других нарушений защитных свойств.

Повреждения металла возникают вследствие химической и электрохимической коррозии. Для стальных конструкций производственных зданий характерна электрохимическая коррозия. Коррозионные повреждения металла разделяются на общие равномерные или неравномерные по площади поверхности и местные в виде отдельных питингов, язв, сквозных поражений. Местные коррозионные поражения возникают при локальных воздействиях, например при протечках кровли, нарушении герметичности трубопроводов и т.д. Если общая поверхностная коррозия приводит к уменьшению площади поперечного сечения элементов и повышению уровня напряжений, то местная коррозия не только, ослабляет сечение, но и повышает концентрацию напряжений, что может привести к хрупкому разрушению конструкций.

По виду дефекты и повреждения  металлических конструкций могут  быть разделены на следующие группы:

1-я — ослабление поперечного  сечения или отсутствие элемента. К этой группе относятся такие дефекты и повреждения, как вырез элемента или части сечения, отсутствие элемента, предусмотренного проектом, абразивный износ, уменьшение сечения по сравнению с проектом в результате замены при изготовлении, монтаже или эксплуатации. В качестве измерителя дефектов и повреждений 1-й группы можно принять отношение площади ослабленного сечения к проектной;

2-я — трещины в основном  металле. Для продольных измерителем  служит длина трещины, для поперечных  — отношение длины трещины  к ширине элемента или отношение площади сечения, ослабленного трещиной, к нормальной в процентах;

3-я — трещины в сварном  шве имеют измеритель, аналогичный  измерителю повреждений 2-й группы;

4-я — дефекты сварных швов: неполномерность швов, пороки сварки, отсутствие швов, За измеритель дефектов этой группы можно принять степень ослабления шва (отношение фактической и номинальной высоты шва, глубина подреза, отношение длины дефектного участка шва к полной и т.д.) ;

5-я — общее искривление элемента  по всей длине, Измеритель —  прогиб элемента или отношение прогиба к длине;

6-я —местное искривление на  части длины элемента или вмятина.  Эта группа повреждений характеризуется  величиной и длиной искривленного  участка;

7-я — ослабление или отсутствие  болтов или заклепок. Измеритель  — отношение ослабленных болтов к общему их количеству в соединении;

8-я — дефекты болтовых и  заклепочных соединений, такие, как  трещиноватость, неполномерность головок,  перекос стержня, неплотность  пакета и т.д. Измеритель —  отношение дефектных заклепок  или болтов к их общему количеству;

9-я — отклонение или смещение  конструкций относительно проектного  положения. Эти повреждения измеряются  величиной смещения или отношением  смещения к характерному размеру  элемента;

10-я — взаимное смещение конструкций.  К этой группе относятся: расцентровка элементов, внеузловое опирание и т.д. Измеритель — величина взаимного смещения;

11-я — зазоры в местах сопряжения  элементов, которые измеряются  величиной зазора;

12-я — коррозионные повреждения  основного и наплавленного металла,  характеризуемые глубиной проникания   коррозии;

13-я — повреждения защитного  покрытия. Измеряются процентом  поврежденной площади покрытия.

2. Оценка технического состояния стальных конструкций

по внешним признакам

Категория и  признаки состояния конструкций

I - нормальное

Отсутствуют признаки, характеризующие  износ конструкций и повреждения  защитных покрытий

II - удовлетворительное

Местами разрушено антикоррозионное покрытие. На отдельных участках коррозия отдельными пятнами с поражением до 5% сечения, местные погнутости от ударов транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 5%

III - неудовлетворительное

Прогибы изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета. Пластинчатая ржавчина с  уменьшением площади сечения  несущих элементов до 15%. Местные погнутости от ударов транспортных средств и Другие механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15%. Погнутость узловых фасонок ферм

IV - предаварийное или Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета.

Потеря местной устойчивости аварийное конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях. Коррозия с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25% и более Трещины в сварных швах или в околошовной зоне. Механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 25%. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более 15 мм. Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок; разрывы отдельных растянутых элементов; наличие трещин в основном материале элементов; расстройство стыков и взаимных смещений опор. Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций

 

3. Повреждения отдельных видов конструкций производственных зданий