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. 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.
Классификация дефектов и повреждений по виду
По виду дефекты и повреждения металлических конструкций могут быть разделены на следующие группы: 1. 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 можно принять отношение площади ослабленного сечения к проектной; 2. Трещины в основном металле и в сварных швах. Для продольных измерителем служит длина трещины, для поперечных — отношение длины трещины к ширине элемента или отношение площади проектного сечения к ослабленному трещиной; 3. Дефекты сварных швов: неполномерность швов, пороки сварки, отсутствие швов, За измеритель дефектов этой группы можно принять степень ослабления шва; 4. Общее искривление элемента по всей длине. Измеритель — прогиб элемента или отношение прогиба к длине; 5. Местное искривление на части длины элемента или вмятина. Эта группа повреждений характеризуется величиной и длиной искривленного участка; 6.
Ослабление или отсутствие болтов или заклепок. Измеритель — отношение ослабленных болтов к общему их количеству в соединении; 7. Дефекты болтовых и заклепочных соединений: трещиноватость, неполномерность головок, перекос стержня, неплотность пакета и т.д. Измеритель — отношение дефектных заклепок или болтов к их общему количеству; 8. Отклонение или смещение конструкций относительно проектного положения. Эти повреждения измеряются величиной смещения или отношением смещения к характерному размеру элемента; 9. Взаимное смещение конструкций. К этой группе относятся: расцентровка элементов, внеузловое опирание и т.д. Измеритель — величина взаимного смещения; 10. Зазоры в местах сопряжения элементов, которые измеряются величиной зазора; 11. Коррозионные повреждения основного и наплавленного металла, характеризуемые глубиной проникания коррозии; 12. Повреждения защитного покрытия. Измеряются процентом поврежденной площади покрытия.
Наиболее характерные дефекты каменных конструкций
... но и размерами повреждения конструкции и возможными последствиями. Дефекты могут ухудшить нормальные условия эксплуатации (нарушить температурно- ... продукции. 1. Наиболее характерные дефекты каменных конструкций К наиболее характерным дефектам каменных конструкций, допускаемых при их возведении, ... должны быть больше размеров сечения армируемого элемента, чтобы можно было после выполнения кладки ...
Классификация повреждений и дефектов по характеру и причинам возникновения
По характеру и причинам возникновения дефекты и повреждения эксплуатируемых строительных конструкций бывают: конструктивные; производственно-строительные; эксплуатационные. К дефектам конструктивного характера относятся дефекты, возникновение которых связано: с неполным учетом действующих на конструкции нагрузок; неучетом при проектировании возможности изменения условий эксплуатации и
влияния на конструкции агрессивной среды и температурно-влажностного
режима; отклонение от требований к материалам; занижение поперечных сечений конструктивных элементов несущих
металлоконструкций, применение недолговечных материалов для изготовления
конструкций и их защиты и др. К дефектам производственно-строительного характера относятся дефекты, возникшие в ходе производства строительных работ в результате: применения некачественных материалов при изготовлении конструкций; отклонения от допустимых значений при монтаже; некачественное выполнение теплоизоляции покрытий и стен, узлов примыканий
кровельного ковра и стыков между панелями; некачественная сварка и возникновение концентраторов напряжений при
производстве сварочных работ и др. К повреждениям эксплуатационного характера относятся: возникшие в процессе эксплуатации в результате изменения условий:
длительного и периодического воздействия повышенной температуры и
агрессивной среды, горячей воды и пара, увлажнения теплоизоляции покрытия и
стенового ограждения, коррозионные процессы в металлоконструкциях, непроектные приложения нагрузок, приводящие к деформациям и потери
устойчивости конструкций и др. Наглядное представление данной классификации повреждений и дефектов может быть представлено в виде схемы:
Классификация повреждений в зависимости от вызывающих их воздействий и
причины их появления
В зависимости от вызывающих их воздействий повреждения могут быть: 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.
Основы расчета инженерных конструкций по методу предельных состояний, ...
... воздействиям или получает недопустимые деформации или местные повреждения, т.е. перестает удовлетворять требованиям, предъявляемым к ней в процессе эксплуатации или возведения» Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций. , Расчеты бетонных и железобетонных конструкций ...
Нередко повреждения от силовых воздействий связаны с неудачным конструктивным решением узлов. Для конструкций, подвергающихся действию подвижных динамических нагрузок — подкрановых балок, балок рабочих площадок характерны усталостные повреждения, которые проявляются в виде трещин в основном металле, сварных швах и околошовной зоне и в расстройстве болтовых и заклепочных соединений. 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 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. 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.
Методы и способы усиления металлоконструкций зданий при реконструкции
... рекомендательных документов, монографии. 1. Методы усиления металлических При недостаточной несущей способности отдельных элементов, конструкций или зданий и сооружений производится их усиление, при этом, так же ... от постоянной и во время выполнения работ по усилению она отсутствует. Усиление стальных стоек ненапряженными элементами осуществляют увеличением их сечения и уменьшением их свободной ...
Классификация дефектов по конструкциям и элементам
Дефекты несущих металлоконструкций каркаса (колонн, балок и ригелей перекрытий, ферм покрытия, подкрановых путей): физический износ металлоконструкций в результате интенсивной или длительной их эксплуатации; поражение конструкций коррозией, включая профнастил комплексных панелей покрытия; повреждения (погнутости, вмятины, искривления и т.п.) полученные во время транспортировки, монтажа и эксплуатации; ослабление поперечных сечений элементов (вырезы в полках и стенках, выбоины, истирание и т.д.); ослабление или отсутствие крепежных и анкерных болтов, заклепок; взаимное смещение конструкций при монтаже; разрушение лакокрасочных покрытий.
Усиление металлоконструкций
Решением проблем с повреждениями стальных конструкций, в зависимости от причин появления, является усиление металлоконструкций. В зависимости от применимости тех или иных решений по усилению металлоконструкций, обоснованных причиной повреждения, нанесенным ущербом, а также аналитическим и экономическим расчетами, различают два метода усиления:
- усиление стальных конструкций путем увеличения сечений элементов;
- усиление стальных конструкций путем изменения их конструктивных схем.
Усиление стальных конструкций путем увеличения сечений элементов:
Усиление осуществляется путем установки дополнительных деталей, в результате чего развиваются расчетные сечения конструкций или их элементов, а также ликвидируются дефекты и повреждения или их последствия. Совместная работа металла основного сечения или элементов усиления обеспечивается соответствующими связями между ними в виде сварных швов, обычных или высокопрочных (в том числе предварительно-напряженных) болтов, заклепок или комбинированных соединений. Элементы усиления, увеличивающие основные сечения, могут подсоединяться к усиливаемым элементам конструкций как ненапряженным, так и с предварительным напряжением. Усиление конструкций способом увеличения сечений может производиться как без предварительного разгружения, так и при полном или частичном разгружении на период производства ремонтных работ. Разгрузка усиливаемой конструкции может быть достигнута либо путём непосредственного снятия действующих на нее постоянных и временных нагрузок, либо путем искусственного регулирования в ней напряжений. Напряженность и степень разгрузки назначаются в процессе проектирования усиления конкретной конструкции (элемента).
При этом следует учитывать: напряженно-деформационное состояние конструкции (элемента); влияние конкретных дефектов и повреждений; характер нагрузок и воздействий на конструкцию; механические свойства основного и дополнительного металла; технологические особенности производства работ по усилению (возможность проведения работ по разгрузке конструкций, снижение несущей способности конструкций и ее элементов вследствие разогрева металла, ослабление сечений отверстиями и т.п.).
Методы усиления железобетонных и строительных конструкций
... худшем - человеческие жертвы. Усиление железобетонных конструкций, каменных и кирпичных столбов, простенков, пилястр могут осуществляться различными методами. Наиболее подходящий метод определяется после проведения экспертизы объекта. 1.Основные методы усиления железобетонных конструкций Железобетонная конструкция - это элементы зданий и сооружений, ...
Усиление стальных конструкций путем изменения их конструктивных схем
Способ усиления стальных конструкций путем изменения их конструктивных схем применим при неотложно-аварийных, временных, постоянных и перспективных усилениях. Посредством изменения конструктивной схемы рекомендуется усиливать почти все наиболее распространенные стальные конструкции производственных зданий (рамы, фермы, балки, колонны).
Данный способ усиления исключает всякий шаблон в выборе приемов, почти всегда дает хорошие экономические решения. Многочисленные приемы изменения конструктивных схем, позволяющие в широком диапазоне регулировать усилие и напряжение в конструкциях, различаются следующими основными признаками: усиление без превращения в новые конструктивные формы. Например, увеличением жесткости какой-либо колонны в поперечной схеме пролетного сооружения цеха можно в ряде случаев достичь необходимого перераспределения усилий во всей конструкции; усиление с частичным превращением в новые конструктивные формы. Например, установка затяжки в раме и защемление концов стоек превращает двухшарнирную раму в такую же конструкцию (раму), но с защемленными опорами и затяжкой; усиление с полным превращением в новые конструктивные формы. Например, введением шпренгеля однопролетный ригель (балка) превращается в новую конструкцию — шпренгельную балку. Изменение жесткости отдельных сооружений в большинстве случаев производится посредством изменения их конструктивной схемы: способом присоединения конструкций, постановкой дополнительных элементов, подкосов, жестких узлов, жестких ригелей, связей и т.п. Эффективным приемом изменения конструктивной схемы является введение предварительно-напряженных элементов: предварительно-напряженных затяжек для изгибаемых балок и ферм, или предварительно-напряженных шпренгелей для снижения расчетной длины сжатых элементов с целью повышения несущей способности стоек.
Основными способами регулирования усилий, изменения конструктивной схемы являются: установка напрягающих элементов (затяжек) или устройств (натяжных, распорных) непосредственно напрягающих конструкций; изменение условий закрепления опор в неразрезных системах; объединение несущих и ограждающих конструкций для совместной работы; введение временных шарниров в процессе ремонтных работ, при которых в конструкциях создаются усилия и напряжения противоположных знаков по отношению к эксплуатационному состоянию; предварительное напряжение гибких стержней и стальных канатов растягивающими усилиями, превосходящими по значению сжатия в этих элементах от эксплуатационных нагрузок. При усилении конструкций способом изменения конструктивных схем необходимо соблюдать следующие общие положения: выбор того или иного приема изменения конструктивной схемы производить в зависимости от окружающих условий (насыщенности оборудованием, наличия свободных габаритов, видов нагрузок и т.п.) и состояния конструкций в момент усиления; при изменении конструктивных схем обеспечить надежное включение новых элементов в работу измененной конструкции посредством соединений элементов с помощью сварки или болтов; при использовании предварительно-напряженных элементов необходимо учитывать специфику их работы — релаксацию напряжений, возможность контроля предварительного напряжения, характер распределения усилий и напряжений по всей конструкции. Винтообразность, перекос, выпучивания, местные вмятины, прогибы и вырезы в элементах металлических конструкций перекрытий, покрытий и колонн каркаса следует устранять по проекту, разработанному специализированной организацией.
Конструктивные схемы зданий
... конструктивных типов зданий в свою очередь может иметь несколько конструктивных схем, которые отличаются особенностями расположения несущих элементов и их взаимосвязью. Для бескаркасных зданий характерны следующие конструктивные схемы: ... добиться высокой точности, облегчить проведение сборки и отделочных работ. Особенности конструкции каркасного дома не ограничивают его дизайн. При отделке стен ...
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/defektyi-metallicheskih-konstruktsiy/
