CC BY
15
Temperature-power influence, affecting the operational safety of metal trusses buildings smelting industry Smirnov V.1, Svittsov M.2, Shileeva A.3, Shikhova Ye.4,
Ponikarova Yu.5 (Russian Federation)
Температурно-силовые воздействия,
влияющие на эксплуатационную безопасность металлических ферм покрытия
зданий металлургических производств Смирнов В. В.1, Свитцов М. А.2, Шилеева А. Ю.3, Шихова Е. Н.4, Поникарова Ю. Е.5 (Российская Федерация)
3Смирнов Валерий Владимирович /Smirnov Valery - зам. нач. отдела ЭПБ ЗиС, эксперт;
2Свитцов Максим Александрович /Svittsov Maksim - эксперт;
3Шилеева Анна Юрьевна / Shileeva Anna - эксперт;
4Шихова Елена Николаевна / Shikhova Yelena - эксперт,
5Поникарова Юлия Евгеньевна /Ponikarova Yuliya - инженер-строитель,
Общество с ограниченной ответственностью «Промышленная экспертиза», г. Череповец
Аннотация: в статье рассмотрены причинно-следственные связи между температурно-силовыми воздействиями и повреждениями металлических ферм покрытия зданий металлургических производств. Abstract: the article describes the causal relationships between temperature and force impacts and damages the coating of metal truss buildings of metallurgical production.
Ключевые слова: промышленная безопасность, металлические фермы покрытия, температурно-силовые воздействия, безопасная эксплуатация, нагрузки, дефекты, повреждения.
Keywords: industrial safety, metal truss covering, temperature and power effects, safe operation, load, defects, injuries.
УДК 699.88
Федеральным законом ФЗ-116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [6] регламентируется обязательная экспертиза промышленной безопасности зданий и сооружений.
Металлические фермы покрытия зданий металлургических производств в процессе эксплуатации испытывают большое количество разнообразных воздействий.
При проведении экспертизы промышленной безопасности [5] металлических ферм покрытия зданий металлургических производств выявляются дефекты, появление которых связано с температурно-силовыми воздействиями.
Рассмотрим причинно-следственные связи между температурно-силовыми воздействиями и повреждениями металлических ферм покрытия зданий металлургических производств.
Металлические фермы покрытия зданий металлургических производств испытывают тепловые воздействия, характерные для металлургического оборудования и др.
Основными видами повреждений ферм покрытия, возникающих при эксплуатации, являются искривления и местные погибы элементов. Большинство искривлений направлено из плоскости ферм. Среди причин, вызывающих искривления и местные погибы элементов при эксплуатации, следует выделить следующие:
- искривления и местные погибы, возникающие при изготовлении и монтаже;
- температурные воздействия в горячих цехах металлургических производств;
- перегрузка ферм;
- нарушение правил технической эксплуатации (использование ферм при ремонте оборудования для подвески блоков, крепление коммуникаций между узлами и т. д.);
- несоответствие фактической расчётной схемы принятой при проектировании (внеузловое опирание прогонов и плит, увеличение жёсткости опорных узлов ферм при шарнирной расчётной схеме, пропуск связей, закрепляющих сжатые пояса из плоскости ферм, и т. д.).
Начальные искривления сжатых элементов металлических ферм покрытия при работе под нагрузкой увеличиваются, а растянутых - уменьшаются, но не происходит их полного исправления. Если при обследовании выявлено, что количество искривлённых растянутых и сжатых элементов приблизительно равно, то основной причиной выявленных повреждений можно считать низкое качество изготовления и монтажа [1].
Общие искривления часто сопровождаются местными погибами при навеске блоков и креплении коммуникаций, а на элементах ферм покрытия остаются следы крепления тросов в поясах ферм. Усиление опорного узла ферм (обварка узла, увеличение толщины фланца) при шарнирной расчётной схеме приводит к появлению дополнительного опорного момента, не учитываемого расчётом. Нижний пояс оказывается сжатым от горизонтальной составляющей и при большой гибкости теряет устойчивость. Иногда предусмотренные проектом распорки по верхним поясам металлических ферм покрытия в подфонарном
участке не выполняются при монтаже или в процессе эксплуатации вырезаются. Расчётная длина пояса из плоскости фермы в результате увеличивается, и он может потерять устойчивость.
Применение более тяжёлых, чем принято в проекте плит покрытия, увеличение толщины стяжки и более тяжёлого утеплителя, наложение дополнительных слоёв гидроизоляционного ковра и т. д. приводит к увеличению собственного веса покрытия и, следовательно, возникает перегрузка ферм.
В результате подвески дополнительных, не предусмотренных проектом оборудования и коммуникаций, отложений технологической пыли на кровле, образование снеговых мешков и больших снегоотложений, превышающих расчётное значение снеговых нагрузок, также возникает перегрузка ферм покрытия.
При увеличении нагрузки в растянутых элементах могут развиться пластические деформации, в результате увеличивается прогиб фермы, и перераспределяются усилия в элементах. Сжатые элементы, особенно если они имели начальные искривления или погибы, при увеличении нагрузок теряют устойчивость, что может, в конечном счете, привести к обрушению металлических ферм покрытия.
Как показывают обследования, разрыв растянутых элементов это явление, даже при больших перегрузках, крайне редкое, что свидетельствует об определённых запасах их несущей способности.
При качественном изготовлении металлических ферм покрытия повреждение и разрушение клёпаных и сварных соединений от перегрузок также бывает крайне редко.
В горячих цехах металлургических производств температура нагрева конструкций покрытия достигает иногда *200-300°С. При этих условиях при стеснении температурных перемещений в нижних поясах появляются сжимающие усилия, которые превышают критическую силу потери устойчивости. В результате элементы нижнего пояса искривляются, и ферма покрытия получает большие прогибы [1].
Одно из наиболее опасных повреждений металлических ферм покрытия это трещины в фасонках и стыковых накладках, хотя и встречаются они достаточно редко. Как правило, их появление связано с наличием острых концентраторов (дефекты сварных швов, надрезы кромок и т. д.), низким качеством материала (применение кипящих сталей), предварительным пластическим деформированием металла в результате перегибов при транспортировке ферм. Трещина в этих условиях может возникнуть и при достаточно низких рабочих напряжениях. Трещины нередко возникают во время изготовления и монтажа ферм покрытия. В процессе эксплуатации конструкций металлических ферм покрытия при увеличении нагрузки или пониженной температуре (ниже критической для данной марки стали) трещины развиваются, что может привести к обрушению конструкций.
Учёт температурно-силовых воздействий при проведении экспертизы промышленной безопасности позволяет дать рекомендации по дальнейшей безопасной эксплуатации металлических ферм покрытия.
Литература
1. Валь В. Н., Горохов Е. В., Уваров Б. Ю. Усиление стальных каркасов одноэтажных производственных зданий при их реконструкции [Текст]: / Стройиздат. Москва, 1987. 220 с.
2. Металлические конструкции. Справочник проектировщика / под ред. В. В. Кузнецова; 2 том [Текст]: -М.: изд. АСВ, 1999. 528 с.
3. РД 22-01-97 Требования к проведению оценки безопасности эксплуатации производственных зданий и сооружений поднадзорных промышленных производств и объектов (обследования строительных конструкций специализированными организациями). [Текст]: Принят Госгортехнадзором России
21.12.1997 г.
4. СП 13-102-2003 Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений. [Текст]: Принят и рекомендован к применению в качестве нормативного документа в Системе нормативных документов в строительстве Постановлением Госстроя России от 21августа 2003 г. № 153.
5. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности». [Текст]: Зарегистрированы в Минюсте РФ 26 декабря 2013 г. Регистрационный N 30855.
6. Федеральный закон от 21.07.1997 N 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов». Принят Государственной Думой 20 июня 1997 г.
