Основные дефекты металлических конструкций. Причины их возникновения

Процкий А.В.
Петрунин С.М.

Металлоконструкции подразделяются на стальные и из легких сплавов (например, алюминиевые).

В современном строительстве получили распространение стальные конструкции, используемые в несущих каркасах промышленных зданий и сооружений, жилых и общественных зданий, в пролетных строениях мостов, эстакад, галерей, в каркасах доменных печей, газгольдерах, резервуарах, мачтах, башнях и др. Конструкции из алюминиевых сплавов наиболее широко применяются в качестве ограждающих элементов и в виде отделочных деталей зданий.

строительных конструкций зданий и сооружений» дефекты – это отдельные несоответствия

конструкций какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом, полученные конструкцией на стадии изготовления и монтажа, а повреждения – это неисправности, полученные конструкцией при изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации.

трещины, потеря устойчивости, искривления и местные погибы, расстройство соединений, абразивный

износ и т.п.;
Температурные – коробление и разрушение элементов при высоких температурах, хрупкие трещины при отрицательных температурах, повреждения защитных покрытий при нагреве;
Коррозия–химическая и электрохимическая коррозия металла и разрушение защитных покрытий.

несоответствия расчетных предпосылок действительным условиям работы конструкций и обусловлены следующими

факторами:
1) Ошибками проектирования, связанными с неправильным определением нагрузок и внутренних усилий.
2) Отличием фактического напряженного состояния от расчетного вследствие неизбежного упрощения и идеализации расчетной схемы конструкции.
3) Пониженными прочностными характеристиками металла, дефектами, приводящими к концентрации напряжений и способствующими усталостному и хрупкому разрушению;
Усталость металла- процесс постепенного накопления повреждений в детали под действием переменных (часто циклических) напряжений, приводящий к изменению свойств материала, образованию трещин, их развитию и разрушению материала.
4) Недопустимой перегрузкой конструкций при эксплуатации.

огня. Они быстро нагреваются и снижают свои прочностные свойства. При

температуре до 250°С прочность мягкой малоуглеродистой стали увеличивается, затем этот предел постепенно снижается. Критическая температура, которая характеризует потерю несущей способности стальных конструкций при нормативной нагрузке, принимается равной 500°С. Предел огнестойкости незащищенных металлоконструкций составляет максимум 15 минут в зависимости от приведенной толщины металла. Например, стандартный двутавр №20 с приведенной толщиной 3,4 мм, на котором в условиях специальных испытаний проводится оценка соответствия ФЗ-№123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», по данным ФГУ ВНИИПО МЧС России, за 6 минут прогревается до критической температуры в 500°С и соответственно не обеспечивает даже минимального предела огнестойкости R15.

вблизи источников тепловыделения. 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. Эти напряжения могут привести к искривлению элементов или появлению трещин. При нагреве стальных конструкций до температуры 100°С разрушается защитное покрытие, при 300…400°С происходит коробление элементов, особенно тонкостенных.

среды без сопровождающего образования электрического тока
Газовая коррозия-является разновидностью химической

коррозии. Происходит при непосредственном контакте твердого тела с химически активным газом. Характеризуется образованием на поверхности тела пленки из продуктов химической реакции между веществами, входящими в состав тела и адсорбируемыми из внешней газовой среды.

-Выделяют влажную атмосферную коррозию, которая протекает при относительной влажности воздуха менее 100%

под невидимой пленкой, образующейся на поверхности элемента вследствие адсорбционной, капиллярной или химической конденсации влаги. Мокрая атмосферная коррозия – это коррозия при непосредственном увлажнении металлической поверхности атмосферными осадками или производственными выбросами. Разновидностью электрохимической коррозии также является почвенная коррозия, то есть разрушение подземных металлических конструкций почвенной средой.

являются:
деформации отдельных элементов или конструкций в целом в виде погнутостей,

прогибов, искривлений и т.п.;
отклонение или смещение элементов конструкций от проектного положения;
отсутствие отдельных элементов в конструкциях;
непроектное размещение элементов конструкций;
нарушение геометрических размеров сечений или профиля элементов;
механические или температурные повреждения металла;
трещины различного характера в металле;
дефекты и разрушения стыковых и узловых соединений (сварных, заклепочных, болтовых);
наличие в конструкциях концентраторов напряжений;
взаимное смещение в узлах сопряжения конструкций;
разрушение антикоррозионных защитных покрытий и коррозионные повреждения металла и соединений;
ослабление поперечных сечений элементов (вырезы, выбоины, истирание и т.д.);
неграмотно выполненное усиление конструкций;
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.).
 
 

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.
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. или геодезической съемкой.
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.
Ширину раскрытия трещин в металле следует определять с помощью градуированной лупы или мерительного микроскопа.