Несущие конструкции производственных зданий и сооружений подлежат обследованию с применением специальных инструментов и приспособлений. Для каждого конкретного случая подбирается отдельная программа обследований, разработанная в соответствии с техзаданием заказчика. По полученным данным составляется документ о состоянии металлоконструкций или разрабатывается проект проведения восстановительных работ, реконструкции или усиления.
Обследования проводятся согласно методическим указаниям, которые позволят эффективно выявить дефектные участки и повреждения, а также помогут выбрать оптимальный способ их ремонта или восстановления.
Подготовительный этап
До того, как проводят обследование, выполняют предварительный осмотр объекта и необходимые подготовительные работы, облегчающие доступ к конструктивным элементам, определяют необходимость и объемы проведения исследований с применением специального оборудования.
В первую очередь обращают внимание на конструкции в аварийном состоянии, обеспечивают снижение или полное ограничение нагрузок на них, с назначением надежных страховочных элементов.
Для выполнения обследований привлекаются лицензированные специалисты, а используемая в процессе измерительная и проверочная техника должна соответствовать требованиям отраслевых стандартов.
Техническая документация
Для качественного и эффективного анализа перед началом визуального обследования должна быть предоставлена техническая документация, в которой содержатся данные обо всех эксплуатационных параметрах конструкций:
- паспорт на обследуемый объект;
- рабочие чертежи и схемы, включающие расчеты по проектным нагрузкам;
- деталировочные чертежи металлических конструкций;
- документы, в которых указаны фактические нагрузки и их измененные эксплуатационные параметры;
- сертификаты на стальные элементы с заводов изготовителей;
- согласовательная документация с проектной организацией;
- акты приема скрытых работ;
- информация о проведенных геодезических измерениях;
- журналы, заполняемые при монтажных работах;
- акты о факте выявления дефектов или повреждений в процессе эксплуатации;
- акты о проводимых ремонтах или работах по усилению;
- документация об особенностях грунта или допустимых нагрузках на него;
- информация о предыдущих обследованиях.
Оценку материалов изготовления обследуемых конструкций проводят на основе таких данных, как год производства и технические условия поставки стали, результаты проверок на ударную вязкость, механические и химические испытания и т.д.
Изучение эксплуатационных условий объекта проводят с учетом такой документации и данных:
- особенности работы объекта после его ввода в эксплуатацию;
- продолжительность службы здания или сооружения;
- какие работы по ремонту, восстановлению или реконструкции проводились за этот период;
- имелись ли повреждения конструкций в процессе эксплуатации;
- уровень воздействия на конструкции агрессивных сред и температур;
- особенности постоянных и временных нагрузок;
- изменение нагрузок в процессе эксплуатации.
Если сведения не удается установить документально, проводится опрос персонала эксплуатационных служб, а также дополнительное обследование конструкций. Если нет чертежей конструкций, проводят измерения в натуре и составляют эскизы.
Состояние металлоконструкций
На следующем этапе проводят обследование металлоконструкций. Назначение натурного обследования:
- проверка на соответствие проекту;
- определение дефектов или повреждений, которые могли возникнуть при нарушении СНиП при производстве, монтаже, транспортировке, хранении или неправильной эксплуатации;
- определение фактических эксплуатационных условий.
При сравнении натурных чертежей с рабочими необходимо выполнить:
- натурные измерения геометрических характеристик;
- измерения профилей рабочих элементов в нескольких местах с предварительной зачисткой деталей до блеска;
- измерения расположения стыковых соединений, опорных частей, ребер жесткости и т.д.
- определение соответствия между проектом и проведенными натурными измерениями.
Если проект по металлоконструкциям здания отсутствует, то проводят измерения для составления обмерочных чертежей, которые должны включать:
- планы по продольным и поперечным разрезам зданий и сооружений;
- планы по металлическим конструкциям прогонных элементов;
- планы со схемами и сечениями колонных элементов;
- схемы связей между элементами в колоннах.
При проведении обследований металлоконструкций тщательное внимание уделяют таким элементам в составе деталей:
- Колонны. Определение состояния башмаков, анкерных соединений, стыков и поясов на наличие дефектов или механических повреждений, наличие уклона, поражение опорных узлов коррозией.
- Фермы стропильные и подстропильные. Проводят проверку геометрических параметров сжатых элементов, состояние соединительных и опорных узлов, сварных швов и т.д.
- Связи вертикального и горизонтального направления. Наличие выгнутых или искривленных деталей, определение состояния крепежных узлов, целостности связей.
- Подкрановые пути. Определяется уровень износа рельсов, состояние креплений и поиск других дефектов.
- Подкрановые балки. Необходимо провести контроль состояния металла и сварочных швов, проверить ребра жесткости, опорные части, узлы крепления к колоннам.
- Тормозные площадки. Осуществляют проверку крепежных частей, наличие ослаблений и другие участки с высокой нагрузкой.
Сварные соединения
Сварные швы должны соответствовать требуемым параметрам механической прочности, пластичности, ударной вязкости, сопротивляемости к трещинам. На уровень прочности влияет высота и длина шовного соединения, его качества и свойства металла. Качественные сварные соединения должны иметь:
- полный провар;
- оптимальную сплошность наплавленной части;
- высокие механические свойства;
- одинаковую прочность с остальным металлом.
При проведении осмотра швов тщательное внимание уделяют:
- местам, где оказывается самая высокая динамическая нагрузка;
- концам угловых элементов;
- зонам пересечений и изменения направления швов;
- всем видам трещин;
- прерывистым швам.
При обследовании сварных соединений обращают особое внимание на существующие дефекты, непрерывность швов и их размеры. Самое большое негативное воздействие могут оказывать трещины, которые расположены в осевой части шва, а также глубокие непровары, на острых элементах которых резко возрастает напряжение.
Если на конструкции оказывается динамическая нагрузка, то любые трещины и непровары недопустимы. При наличии статической нагрузки допускаются указанные дефекты, не превышающие 10-15% толщины металла. Кроме того, в швах возможно возникновение очагов коррозии. Форма, размеры и расположение дефектов в швах влияют на прочностные параметры металлоконструкций. Самыми опасными и разрушительными являются вытянутые дефекты с острыми краями.
В сварных соединениях допустимы неглубокие дефекты, которые не превышают 5-10 процентов от общей толщины. Для конструкций, которые подвержены статичным нагрузкам, самыми опасными считаются дефекты, расположенные перпендикулярно растягивающему усилию.
Для выявления дефектов в сварных участках используют такие способы:
- Для определения качества внешних швов используют наружное обследование. Металл до осмотра очищается от шлака и брызг. Обследование проводят при хорошем освещении. Для проведения замеров используются инструменты для измерений и специальные шаблоны.
- Для определения внутренних дефектов швы засверливаются и протравливаются в этих местах. Иногда для проверки используют рентгеновские лучи, ультра звук или магнитографию.
Перед проведением обследований металлоконструкции очищаются от пыли и загрязнений. При наличии коррозийных участков в области возможных трещин, они также зачищаются до блеска. Со сварных соединений снимается краска и шлак. Это делается с помощью металлической щетки. Исключено использование зубила или молотка. Если есть подозрение о скрытой трещине, выполняют снятии тонкой стружки металла по ее направлению.
Заклепочные и болтовые соединения
Выявить дефекты в заклепках и болтах можно при наружном осмотре. Срочному устранению подлежат такие дефекты в заклепочных соединениях:
- неплотное прижатие на части или по всему контуру головки;
- трещины на головке;
- слишком короткий или слишком длинный стержень заклепки;
- несоответствие отверстий;
- нарушено центрирование головок;
- коррозия элементов.
Срочному устранению подлежат такие дефекты в болтовых соединениях:
- пустые отверстия без болтов;
- отсутствие в соединении шайб или контргаек;
- недостаточная затяжка элементов;
- осевое смещение болтов.
Коррозия
Уровень поражения коррозией определяется ее видом:
- общая;
- местная;
- щелевая.
Для точного определения размеров повреждения коррозией элементы тщательно очищаются от загрязнений, краски, ржавчины до металлического блеска. Толщину элемента, который подвергся коррозии, замеряют в трех точках.
Качество металла
Качество используемой для металлоконструкций стали определяет способность элементов быть устойчивыми к разрушениям. Оценивать качество металла следует с учетом действующих норм и СНиПов. Поводом для проведения дополнительных механических испытаний являются:
- отсутствие необходимых сертификатов;
- несоответствие расчетных напряжений в элементах;
- изменение регламентируемых условий эксплуатации;
- наличие в конструктивных элементах трещин;
- при дополнительном применении сварки;
- при критичном состоянии конструкций.
Свойства стали определяют для:
- уточнения механических свойств, используемых при расчетах;
- возможности использования сварного соединения;
- для определения эксплуатационной надежности и устойчивости к хрупкому разрушению.
При определении свойств стальных конструкций проводят механические испытания при статическом растяжении, испытания на ударную вязкость и химические анализы на наличие в составе металла углерода и других добавок. Степень раскисления стали определяют по количеству кремния в составе.
Оценка фактических нагрузок
В некоторых случаях установить причины разрушений можно по фактическим и прогнозируемым нагрузкам и особенностям эксплуатации. При оценке определяют:
- нагрузки, оказываемые собственной массой, согласно проекту или натурным измерениям;
- нагрузки, оказываемые стационарным технологическим оборудованием;
- нагрузки, оказываемые стенами и перекрытиями;
- динамические, ветровые и снеговые нагрузки;
- нагрузки, оказываемые обслуживающим персоналом, ремонтными материалами, пылевыми скоплениями.
При обследованиях также обязательно учитывают неравномерность, возникающую при осадке фундамента, воздействия температурных колебаний, агрессивных сред, а также абразивный износ.
