Обследование металлических конструкций

Содержание

 
1. Общие положения 
 
2. Подготовительные работы 
 
3. Подбор технической документации и ознакомление с условиями эксплуатации 
 
4. Обследование состояния металлоконструкций 
 
5. Обследование сварных соединений 
 
6. Обследование заклепочных и болтовых соединений 
 
7. Выявление коррозионного износа и повреждений антикоррозионного покрытия металлоконструкций 
 
8. Оценка качества металла 
 
9. Определение фактических нагрузок, действующих на  
 
металлические конструкции 
 
10. Дефекты и повреждения 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Существуют требования по обследованию наиболее распространенных несущих  конструкций производственных зданий и сооружений с применением современных  и доступных инструментов и приспособлений. 
 
Объем и программа обследования металлоконструкций определяются в каждом конкретном случае техническим заданием, утвержденным руководством Заказчика, и зависят от состояния элементов металлоконструкций. 
 
Материалы обследования являются исходными данными для составления заключения о состоянии металлоконструкций или разработки проекта по их восстановлению, усилению, реконструкции. 
 
Методические указания должны способствовать квалифицированному проведению обследования, выявлению дефектов и повреждений металлоконструкций производственных зданий и сооружений и выбору наиболее эффективного способа восстановления, ремонта и усиления поврежденных элементов металлоконструкций. 
 
При выполнении работ по обследованию металлоконструкций необходимо соблюдать требования правил техники безопасности. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ 
 
  
До начала обследования необходимо произвести предварительный (реконгносцировочный) осмотр объекта для определения объема, специфики и направленности обследования, необходимых подготовительных работ (изготовление подмостей и лестниц для обеспечения непосредственного доступа к конструкциям, очистка поверхностей и т.д.), а также выявления необходимости проведения специальных исследований (измерение динамических характеристик, геодезическая съемка и т.д.). 
 
В процессе предварительного осмотра прежде всего следует обращать внимание на конструкции, вызывающие опасение, и в случае необходимости ограничить нагрузки или полностью разгрузить конструкции. При аварийном состоянии следует немедленно назначить надежные страховочные крепления. 
 
Обследование металлоконструкций должно выполняться специалистами организаций, которые имеют соответствующие лицензии, по договорам с руководством энергопредприятия . 
 
Аппаратура и средства измерений, применяемые при технической диагностике и определении свойств материалов, степени коррозионного износа и деформации металлоконструкций, должны обладать необходимой точностью и соответствовать требованиям стандартов. 
 
Все применяемые средства измерений должны иметь действующее поверительное (калибровочное) клеймо и сертификат о поверке (калибровке).  
 
  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3. ПОДБОР ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ И ОЗНАКОМЛЕНИЕ С УСЛОВИЯМИ ЭКСПЛУАТАЦИИ. 
 
При обследовании металлических конструкций необходимо иметь исчерпывающую информацию о конструкциях обследуемого объекта, об особенностях изготовления, монтажа, строительства и условий эксплуатации металлических конструкций. 
 
С этой целью до начала визуального обследования должна быть подобрана и проанализирована в полном объеме техническая документация. 
 
В состав технической документации, подлежащей анализу в процессе обследования металлоконструкций, должны входить: 
 
- паспорт на обследование здания или сооружения; 
 
- рабочие чертежи на стадии КМ, содержащие схемы проектных нагрузок, расчеты и конструктивные схемы, чертежи узлов и заказные спецификации стали по профилям; 
 
- деталировочные чертежи металлических конструкций на стадии КМД, разработанные на основании чертежей на стадии КМ; 
 
- документы (крановые формуляры, паспорта на оборудование, результаты вскрытий покрытия и др.), характеризующие фактические нагрузки и их изменения в процессе эксплуатации; 
 
- заводские сертификаты на поставленные стальные конструкции-документы (сертификаты и др.), удостоверяющие качество примененных материалов — стали, метизов, электродов и др.; 
 
- документы согласования с проектирующей организацией в случае наличия отступлений от проекта; 
 
- акты приемки скрытых работ; 
 
- данные результатов геодезических измерений при проверке разбивочных осей и установке конструкций; 
 
- журналы работ при монтаже конструкций; 
 
- акты повреждений и ведомости дефектов, выявленных в процессе эксплуатации; 
 
- акты на ремонтные работы, а также на работы по усилению конструкций; 
 
- данные геодезических съемок, производимых в процессе эксплуатации, а при необходимости данные о грунте и допустимых нагрузках на грунт; 
 
- -результаты предыдущих обследований. 
 
Из комплекта деталировочных чертежей КМД отбираются чертежи конструкций, подлежащих обследованию: монтажные схемы колонн, вертикальных и подстропильных ферм; монтажные схемы стропильных ферм и связей по верхним и нижним поясам ферм; монтажные схемы подкрановых балок и тормозных площадок и т.д. 
 
Из комплекта рабочих чертежей КМ должны быть отобраны: данные о проектных нагрузках (постоянных и временных) с указанием мест их приложения, планы, поперечные и продольные разрезы обследуемых сооружений, узлы конструкций, необходимые расчеты. 
 
Исходными данными для оценки материала обследуемых конструкций могут служить: год производства стали и технические условия на ее поставку, результаты контрольных механических испытаний и химических анализов специально вырезанных образцов, испытаний на загиб в холодном состоянии и ударную вязкость. 
 
При изучении условий работы обследуемого объекта необходимо ознакомиться с документами и материалами, определяющими: 
 
- условия работы здания или сооружения с начала ввода его в эксплуатацию; 
 
- срок службы здания или сооружения и выполненные за это время ремонтно-восстановительные работы или работы по реконструкции; 
 
- повреждения конструкций, имевшие место в процессе эксплуатации (материалы ранее производившихся исправлений и усилений конструкций); 
 
- наличие агрессивной среды и существенных температурных воздействий на конструкции; 
 
- значения и места приложения постоянных и временных нагрузок, а также их возможные эксплуатационные сочетания; 
 
- изменения нагрузок в процессе эксплуатации с указанием дат их изменений. 
 
Сведения, которые невозможно установить по документам, выявляются по опросам персонала служб эксплуатации, а также непосредственно при обследовании конструкций. При отсутствии чертежей конструкций составляются эскизы по измерениям в натуре. 
 
  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4. ОБСЛЕДОВАНИЕ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ 
 
Обследование металлических конструкций производится после подбора и анализа технической документации. Натурное обследование конструкций производится с целью: 
 
- проверки соответствия конструкций проекту; 
 
- выявления дефектов и повреждений, являющихся следствием отступлений от требований строительных норм и правил (СНиП) при изготовлении, монтаже, транспортировании, хранении и неудовлетворительной эксплуатации конструкций; 
 
- выявления фактических условий и особенностей эксплуатации конструкций, 
 
Проверка соответствия конструкций проекту производится путем сравнения натуры с рабочими чертежами КМ и КМД. При этом необходимо выполнить: 
 
- натурные измерения основных геометрических параметров (пролетов и высот балок, ферм, шагов колонн и др.); 
 
- измерения поперечных сечений рабочих элементов конструкций, измеряемых в двух-трех местах по длине элемента по предварительно зачищенной до блеска поверхности; 
 
- измерения местоположения стыков, измерения сечений, ребер жесткости, соединительных элементов, связей, опорных частей и т.п.; 
 
- сопоставление с проектом конструкций стыковых соединений, конструкций опорных частей, определяющих несущую способность (опорных столиков, опорных плит, анкерных болтов и т.п.). 
 
При отсутствии проекта металлоконструкций зданий и сооружений составляются обморочные чертежи, в которые должны входить: 
 
- план, продольные и поперечные разрезы зданий и сооружений с разбивкой осей и рядов, геодезических отметок; 
 
- план металлических конструкций прогонов, связей по верхним и нижним поясам ферм; 
 
- план, схемы и сечения колонн; 
 
- схема вертикальных и горизонтальных связей между колоннами. 
 
Визуальному обследованию с целью выявления дефектов и повреждений подвергаются: колонны, стропильные и подстропильные фермы, прогоны, горизонтальные и вертикальные связи между фермами и колоннами, подкрановые пути, подкрановые балки с их тормозными конструкциями и другие конструкции. 
 
При обследовании металлических конструкций особое внимание необходимо обратить на: 
 
- колонны — состояние башмаков, анкерных болтов элементов соединительной решетки, стыковых соединений стенки и поясов, наличие механических повреждений, вертикальность колонн, степень поражения коррозией колонн в опорных узлах в основании и в уровнях отметок покрытия и перекрытий; 
 
- стропильные и подстропильные фермы — прямолинейность сжатого пояса и сжатых элементов (особенно составленных из мелких профилей), состояние соединений и опорных узлов, узлы с резкими концентраторами напряжений, дефекты сварных швов, состояние анкерных болтов и опорных плит при 16 ферм на железобетонные колонны и кирпичные пилястры; 
 
- вертикальные и горизонтальные связи — наличие искривлений и выгибов (в плоскости и из плоскости), состояние крепления к конструкциям, а также целостность самих элементов связей; 
 
- подкрановые пути (рельсы и их крепления) — износ рельсов, размер зазоров в стыках рельсов, состояние рельсовых креплений, положение рельса относительно оси подкрановых балок; 
 
- подкрановые балки — состояние металла и сварных соединений верхних и нижних поясов балок со стенками, состояние стыковых соединений, ребер жесткости, опорных частей, а также состояние креплений балок к колоннам; 
 
- тормозные площадки — состояние крепления тормозного листа к поясу подкрановой балки и колоннам, наличие в тормозном листе ослаблений вырезами, не предусмотренными проектом, состояние креплений элементов тормозной решетки и элементов связей. 
 
В первую очередь при обследовании следует обращать внимание на дефекты, приводящие к снижению несущей способности конструкций или к ненадежности и несовершенству общей пространственной схемы обследуемого здания или сооружения. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 5. ОБСЛЕДОВАНИЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 
 
Сварные швы должны удовлетворять комплексу требований на механическую прочность, пластичность, ударную вязкость, сопротивляемость образованию и распространению трещин. 
 
Прочность сварного соединения зависит от длины и высоты шва, механических свойств и качества шва и основного металла. Сварные соединения должны иметь полный провар, хорошую сплошность наплавленного металла, должны обладать высокими механическими свойствами и быть равнопрочными с основным металлом. 
 
Контроль качества сварных швов должен производиться в соответствии с [2]. Особое внимание при осмотре сварных швов и основного металла в околошовной зоне должно быть обращено на: 
 
- места непосредственного воздействия динамических нагрузок (например, на верхние поясные швы подкрановых балок); 
 
- концы угловых швов (например, в прикреплениях элементов решетчатых балок и ферм к фасонкам); 
 
- места пересечений и изменения направления сварных швов; 
 
- наличие прерывистых швов в сварных балках, колоннах и других несущих конструкциях; 
 
- трещины всех видов, направлений и размеров (признаками наличия трещин являются потеки ржавчины, выходящие на поверхность металла, шелушение краски и т.д.). 
 
При осмотре сварных швов в первую очередь следует обращать внимание на дефекты, которые могут привести к возникновению хрупких трещин (поджоги основного металла в начале сварного шва и вдоль него, некачественное окончание сварного шва — появление кратеров, усадочных микротрещин и пр.), непрерывность сварных швов, а также на их размеры (катет и длину). При определении фактической длины сварного шва, закладываемой в последующий поверочный расчет, из общей его длины вычитается пропуски и по 20 мм на начало и конец сварного шва. 
 
При выявлении трещин следует обращать особое внимание на следующие сварные соединения и узлы: 
 
- колонны и стойки — стыковые соединения, узлы примыкания элементов конструкций, опорные узлы; 
 
- стропильные и подстропильные фермы — опорные узлы, стыки поясов (особенно в растянутых зонах), сварные швы, расположенные поперек действующего в растянутых элементах усилия, зоны сближения сварных швов на всех узловых фасонках; 
 
- подкрановые балки — зоны сближения сварных швов (например, в сопряжениях ребер жесткости с поясами, в местах пересечения ребер жесткости и др.), сварные стыки (особенно в растянутых зонах), узлы прикрепления тормозных ферм, места прикрепления тормозного листа и опорных диафрагм, околошовные зоны у концов коротких ребер жесткости, опорные узлы, рельсовые крепления. 
 
Наиболее отрицательное влияние оказывают трещины, расположенные по оси шва, и узкие глубокие непровары, так как на их острых краях может происходить резкое возрастание напряжений. 
 
При работе конструкций на динамическую нагрузку совершенно недопустимо наличие как трещин, так и непроваров. 
 
При статической нагрузке недопустимы любые трещины и непровары глубиной более 10—15% толщины металла. 
 
Особое место среди возможных дефектов в швах занимают очаги коррозии, возникающие при эксплуатации конструкций в химически активных средах. 
 
Степень влияния дефектов и повреждений на прочность металлоконструкций зависит от формы дефектов, их глубины и расположения по отношению к направлению действующих усилий. Наиболее опасны дефекты, имеющие вытянутую форму и острые очертания. 
 
В сварных швах металлоконструкций могут быть допущены лишь неглубокие дефекты, не превышающие 5—10% толщины соединяемых элементов. 
 
Для элементов, работающих в условиях статических нагрузок, наиболее опасными является расположение дефектов перпендикулярно максимальному растягивающему усилию. 
 
Наиболее тщательно необходимо осматривать места примыкания ребер, диафрагм, различных накладок, места с различной толщиной и формой швов, швы с технологическими дефектами (непровары, подрезы кромок, наплывы, поры, шлаковые включения, кратеры и т.п.). 
 
Дефекты и повреждения сварных соединений выявляются следующими методами: 
 
1) Внешние дефекты сварных соединений (поверхностные трещины, неполномерность швов, подрезы, прожоги и т.д.) — наружным осмотром. Перед осмотром сварной шов и прилегающий к нему металл очищаются от шлака и металлических брызг. Осмотр производится невооруженным глазом при хорошем освещении (в необходимых случаях применяется лупа). Обмер швов осуществляется с помощью специальных шаблонов и измерительных инструментов. 
 
2) Внутренние дефекты сварных швов (непровары, пористость, неметаллические включения, трещины и т.д.) — путем засверливания швов и травления мест засверливания. В отдельных случаях качество швов может проверяться с помощью рентгеновских лучей, ультразвука или магнитографического метода. 
 
Перед осмотром металлические конструкции должны быть очищены от грязи и пыли. Места возможного наличия трещин должны быть очищены от коррозии и зачищены до металлического блеска. 
 
Сварные швы должны быть очищены кроме того от краски и шлака с помощью металлических щеток. При очистке запрещается наносить по швам удары зубилом или молотком, оставляющие вмятины и зарубки на наплавленном и основном металле. 
 
В сомнительных случаях соответствующий участок металла (участок сварного шва) необходимо зачистить наждачным кругом, напильником, шкуркой и протравить. 
 
Наличие трудноразличимой трещины выявляется путем снятия тонкой стружки металла по направлению предполагаемой трещины. Раздвоение стружки подтверждает наличие трещины в данном месте. 
 
Для выборочного исследования отдельных швов сомнительного качества применяется микроанализ шлифованного и травленого сечения шва. 
 
Качество отдельных швов можно определить путем высверливания лунок электросверлом с протравкой 10-12%-ным водным раствором двойной соли хлорной меди и аммония. После травления наплавленный металл темнеет, а непровары, шлак и другие дефекты становятся видимыми. По окончании работ лунки заваривают. 
 
  
 
^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 6. ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗАКЛЕПОЧНЫХ И БОЛТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 
Выявление внешних дефектов заклепочных и болтовых соединений производится путем их наружного осмотра с использованием мерительных инструментов и шаблонов. 
 
Неплотная затяжка болтов, дрожание и подвижность заклепок, неплотное заполнение отверстий телом заклепки должны устанавливаться путем простукивания молотком массой 300 — 400 г с прикладыванием с противоположной стороны пальца, касающегося одновременно головки болта, гайки или головки заклепки и соединяемого элемента. 
 
Неплотности соединения элементов в пакете и неплотности прилегания головок к склепываемому пакету контролируются щупом толщиной 0,2 мм. 
 
Наиболее опасные дефекты заклепочных соединений, подлежащих устранению: 
 
- неплотное прижатие головки заклепок к склепываемому пакету по всему контуру или на части его; 
 
- трещиноватость головки заклепки; 
 
- недостаточная или излишняя длина стержня заклепки; 
 
- несовпадение отверстий в элементах склепывания пакета; 
 
- неправильное центрирование головок заклепок при клепке; 
 
- коррозия заклепки. 
 
Наиболее опасные дефекты болтовых соединений, подлежащих устранению: 
 
- наличие отверстий, не заполненных болтами; 
 
- отсутствие шайб под гайками и в необходимых случаях контргаек; 
 
- наличие недостаточно затянутых болтов; 
 
- смещение осей болтов от проектного положения. 
 
  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 7. ВЫЯВЛЕНИЕ КОРРОЗИОННОГО ИЗНОСА И ПОВРЕЖДЕНИЙ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ 
 
  
 
Степень поражения металла коррозией определяется установлением вида коррозии: общая (равномерная) и местная (язвенная, питтинговая), щелевая, а также измерениями размеров коррозионных повреждений. 
 
При равномерной коррозии степень поражения металла определяется путем сравнения измерений поперечных сечений с сечением элемента, предусмотренным проектом. 
 
При местной коррозии определяются диаметр и глубина язв или питтингов и их количество на единицу поверхности. 
 
Для определения размеров коррозионных повреждений элементы металлических конструкций необходимо предварительно тщательно очистить от загрязнений, старой краски и продуктов коррозии до металлического блеска. 
 
Толщина элемента, ослабленного коррозией, измеряется микрометром или штангенциркулем не менее чем в трех точках. 
 
При невозможности измерения толщины с двух сторон применяются ультразвуковые толщиномеры (УГ-93П, Кравц 15) либо высверливается отверстие, через которое производится промер. Минимальная из измеренных толщин элемента принимается за расчетную. Допустимые отклонения размеров коррозионных повреждений металлоконструкций приведены в приложении 6. 
 
Повреждения антикоррозионных защитных покрытий должны устанавливаться визуальным осмотром. Оценка состояния (размер дефектов и степень повреждения) противокоррозионной защиты должна производиться в процессе обследования и устанавливаться в соответствии с требованиями нормативно-технических документов.