Особенности диагностики металлических конструкций

Стальные конструкции особенно широко используют­ся в промышленных зданиях и сооружениях. Методика обследования металлических конструкции должна осно­вываться на положениях СНиП 11-23—81 «Стальные конструкции» и др.

В связи с особенностями проектирования и возведе­ния стальных конструкций работы по их обследованию имеют определенные отличия от аналогичного обследо­вания железобетонных и каменных элементов. Сечения металлических элементов, как правило, легкодоступны, что упрощает их обмеры (арматура в железобетонных элементах скрыта в толще бетона). Относительно точ­ные методы расчета позволяют проектировать металли­ческие конструкции с минимальными запасами прочно­сти, что, с другой стороны, вызывает необходимость предъявлять повышенные требования к качеству их вы­полнения и соответствию проектным решениям.

При обследовании необходимо прежде всего обра­щать внимание на сжатые элементы, так как ввиду тонкостенности их сечения чаще всего лимитируются не прочностью, а устойчивостью. Высокоответственными элементами металлических конструкций являются узло­вые соединения, поэтому в начальной стадии обследо­ваний должно быть установлено соответствие проекту сечений элементов и узлов, проверены прямолинейность стержней, наличие соединительных планок, особенно в сжатых стержнях. Необходимо выявить, имеются ли превышения нормативных прогибов, углов поворота и других перемещений элементов.

Важными условиями повышения надежности сталь­ных конструкций являются высокое качество стали (осо­бенно размер и однородность зерна) и технология изго­товления и монтажа (качество сварки и др.).

Учитывая вышеприведенные особенности, при прове­дении обследования стальных конструкций необходимо обратить внимание на узлы и детали с высокими мест­ными напряжениями от сосредоточенных нагрузок, с резкими концентраторами напряжений при сочетании с высокими местными напряжениями, ориентированны­ми поперек направления действующих растягивающих напряжений, на сближение (примыкание и пересечение в узлах) и резкое изменение направлений сварных швов в элементах конструкций, на резкие перепады сечений элементов, а также их соединение с эксцентриситетом относительно центра тяжести сварных швов и др.

Во всех случаях должно быть тщательно обследова­но состояние сварных заклепочных и болтовых соедине­ний. Сварные соединения встречаются наиболее часто. Обследование начинают с визуального осмотра сварных швов, с помощью которого можно обнаружить трещины, поверхностную пористость, незаполненные кратеры, несплавления по кромкам, подрезы, наплывы, прожоги и др. Степень провара сварных швов устанавливают: угловых — методом засверливания, стыковых — физиче­скими методами контроля. Засверливание производят по оси шва обычным сверлом диаметром на 6 мм боль­ше ширины наружной поверхности шва. Осмотр высвер­ленного места выполняют через лупу дважды — сразу после сверления и после обработки 20 %-ным раство­ром азотной кислоты для определения границ сварного шва. Физические методы контроля в ответственных сварных соединениях осуществляют при наличии соот­ветствующего оборудования и специалистов. К этим ме­тодам относятся: просвечивание рентгеновскими и γ-лучами, магнитная и порошковая дефектоскопия (ГОСТ 21105—87), магнитографический и радиографический (ГОСТ 7512—82), электромагнитный и ультразвуковой (ГОСТ 23858—79).

При обследовании отдельных видов конструкций можно выделить наиболее ответственные элементы и присущие им дефекты. Так, в конструкциях стальных покрытий следует обратить внимание на трещины в стыковых накладках и узловых фасонках поясов стро­пильных и подстропильных ферм, особенно растянутых, на опорные узлы ферм, где проверить состояние опор­ных столиков и плотность опирания опорных фланцев, на узлы опирания панелей покрытия и прогонов, кото­рые должны иметь требуемые площади опирания и свар­ные соединения закладных деталей железобетонных плит со стропильной конструкцией.

В стальных колоннах необходимо прежде всего про­верить, не имеют ли конструкции механических повреж­дений в местах технологических проездов и на участках складирования материалов, состояние анкерных закреп­лений колонн в фундаментах, а также узлов опирания подкрановых балок на консоли, убедиться в сохранности узлов крепления связей.

В подкрановых балках особо опасными дефектами считаются трещины в верхних поясных швах, в стенке под короткими ребрами жесткости и в швах крепления ребер к верхнему поясу, прогибы и поперечные трещи­ны верхнего пояса балки. При этом следует обратить внимание на состояние крепления тормозного листа или фасонок тормозной фермы и в целом на крепление тор­мозной конструкции к колонне, крановых рельсов, сты­ков рельсов и узлов крепления рельсов к балке.

На обследуемом объекте необходимо выделить для детальной проверки конструкции, эксплуатируемые вбли­зи источников повышенного тепловыделения, в зонах действия динамических нагрузок, химически агрессив­ных сред и других специфических воздействий.

Качество стали обследуемых конструкций и се со­противляемость хрупкому разрушению устанавливают на основании сопоставления результатов испытаний ста­ли методами, приведенными в данном разделе и § 3.4, 4.4, 4.5. Нормативные и расчетные сопротивления мате­риала конструкций и соединений определяют в соответ­ствии с указаниями норм.