Ремонт металлических конструкций

Металлические конструкции применяют при строительстве большепролетных одноэтажных зданий, сооружении каркасов промышленных зданий тяжелого типа, каркасов гражданских зданий повышенной этажности, резервуаров, газгольдеров, различного типа технологических конструкций и т. д. в тех случаях, когда применение металла является либо единственным технически возможным решением, либо более экономичным по сравнению со сборным железобетоном. Все металлические конструкции, конструкции высотных инженерных сооружений, а также резервуары изготовляют на специализированных заводах по типовым проектам.

Долговечность металлических пролетных строений во многом зависит от правильного выполнения работ по их содержанию и ремонту. Отсутствие единых требований приводит к несвоевременным ремонтным работам и появлению повреждений. Под металлическими подразумевают все типы пролетных строений, у которых главные несущие элементы выполнены из металла (включая стальные балки, объединенные в совместную работу с железобетонной плитой).

При текущем ремонте пролетного строения работы направлены, в основном, на предупреждение и исправление небольших по объему повреждений.

К капитальному ремонту относят работы по улучшению эксплуатационных характеристик пролетных строений. Его проводят по специальным проектам.

Для выявления коррозии металла производят визуальный осмотр конструкции. Она может быть обнаружена на разных стадиях своего развития, что требует соответствующих мероприятий по устранению дефекта (табл. 8.1). Участки коррозии металла в наиболее ослабленных сечениях очищают от ржавчины и измеряют толщину сохранившегося металла с точностью до 1 мм.

Таблица 8.1

Виды коррозионных повреждений

Виды повреждений и стадии развития	Внешние признаки	Мероприятия по устранению повреждений
Повреждение защитного покрытия, легкий налет ржавчины	Светло-коричневый налет по оголенному металлу Удаляется жесткими тканями	Очистка металла щетками и его окраска
Коррозия металла без заметного уменьшения его сечения	Коричневый налет по металлу Удаляется стальными щетками	Очистка металла стальными щетками, пескоструйным аппаратом Окраска
Точечная коррозия при наличии мелких пор на поверхности металла	Одиночные или многочисленные корродирующие углубления с булавочную головку	Очистка пескоструйным аппаратом Окраска
Коррозия, вызывающая уменьшение сечения металла (местное или на значительной площади поверхности)	Рыхлый слой ржавчины на поверхности металла	Очистка металла от продуктов коррозии, измерение величины ослабления, при необходимости - усиление
Значительная коррозия или разрушение металла коррозией (местное или на значительной площади поверхности)	В местах коррозии металл может продавливаться Слои ржавчины могут удаляться вручную	Удаление поврежденного участка металла Усиление (или замена) элемента
Коррозия в щелях, трещинах, на контакте между элементами	При отсутствии коррозии видны подтеки ржавчины из щелей и т.д.	По возможности очистка щелей от ржавчины, заполнение щелей мастиками, пастами и т.д.
Вспучивание элемента или его деформация из-за превращения части металла в продукты коррозии	Увеличение объема металла в сечении или искривление ветви элемента в случае плотного прилегания элементов друг к другу	Удаление поврежденного элемента и замена на новый

В металлических конструкциях подъемно-транспортных машин после их длительной эксплуатации могут появляться остаточные деформации изгиба элементов ферм, трещины в элементах металлоконструкций и в сварных швах, ослабление заклепок и болтов, другие повреждения и дефекты.

В зависимости от характера повреждений применяются следующие методы ремонта металлоконструкций:

правка погнутых элементов в холодном состоянии или с подогревом без съема элементов с основной конструкции;

удаление дефектных элементов (подкосов, раскосов, косынок) и установка на их место новых;

разделка трещин в элементах и их заварка с приваркой в необходимых случаях усиливающих накладок;

вырубывание дефектных сварных швов и укладка новых;

замена ослабших заклепок и подтягивание годных ослабших болтов.
При большом числе разнообразных дефектов в одном узле металлоконструкций (раме, ферме, стреле крана) его заменяют новым. Ремонт несущих мегаллоконструкций кранов, лифтов и ППКД должен, как правило, производиться на специализированных ремонтных предприятиях, имеющих разрешение инспекции Госгортехнадзора на производство данного вида работ. Сварочные работы в этом случае поручаются высококвалифицированным (дипломированным) сварщикам, имеющим разрешение Госгортехнадзора на выполнение ответственных сварочных работ.

Ремонт металлоконструкций связан с изготовлением новых элементов и узлов. Для их изготовления должны применяться марки сталей, указанные в чертежах завода-изготовителя. При отсутствии таких чертежей для металлоконструкций конвейеров, грузовых ПКД и других машин следует применять стали спокойной плавки (ВСтЗпс, ВСтЗсп и др.).
Несквозные трещины в элементах ферм разделывают под сварку, заваривают и приваривают усиливающие накладки.

Главными видами повреждений листовых металлоконструкций являются трещины, образующиеся преимущественно в местах резких переходов и перепадов жесткостей (рис.8.1). Трещины разделываются и завариваются с приваркой усиливающих накладок. При разделке трещин в их концевой части на расстоянии 15—20 мм видимого конца просверливается сквозное отверстие диаметром 6—8 мм (рис.8.2). Отверстие в конце трещины снижает величину концентрации напряжений и предупреждает дальнейшее распространение трещины. Известно, что чем меньше радиус выточки в растянутом или изгибаемом элементе, тем выше коэффициент концентрации напряжений. При радиусе выточки, равном 0,l - 0,25 ее глубины, напряжения в изгибаемом элементе увеличиваются в 2—5 раз. Конец трещины можно рассмотреть как выточку с бесконечно малым радиусом. Следовательно, концентрация напряжений в этом месте многократно увеличивается. Когда в конце трещины сверлится отверстие, радиус трещины обретает конечные размеры и концентрация напряжений резко снижается.

Усиливающие накладки необходимо приваривать фланговыми швами, расположенными под углом 30—90° к нормальному сечению усиливаемого элемента (рис.8.3). При таком расположении шва в любое нормальное сечение В—В попадают только небольшие участки в с зоной термического влияния.

Толщина усиливающих односторонних накладок берется в пределах 0,6—0,7 толщины основной стенки. Увеличение толщины накладок приводит к увеличению жесткости усиленного участка. Всякий же резкий перепад жесткостей элемента вызывает появление трещин в этих местах.

Рис.8.1. Ремонтно-технологический чертеж решетчатой фермы: 1 — деревянная прокладка; 2 — гидравлический домкрат; 3 — брусья

Рис. 8.2.Схема локализации распространения трещины

Рис.8.3.Схема установки усиливающих накладок

Несущие строительные конструкции зданий эксплуатируются десятки лет, поэтому вопрос об их надежности и особенно долговечности очень важен, а длительный срок эксплуатации конструкций заметно осложняет прогнозирование надежности и долговечности, делая этот вопрос весьма сложным.

Под усилением обычно подразумевают совокупность различных мероприятий, направленных на достижение одной цели: увеличение несущей способности конструкций или сооружений в целом, а также отдельных элементов. Оно бывает временным, аварийным (неотложным), постоянным (капитальным) и перспективным. Временно усиливаются конструкции, которые должны эксплуатироваться до их капитального усиления. Способы такого усиления упрощены, т.к. оно рассчитывается на короткий период службы. Выбор способа зависит также от материала и его сортамента. Для временного усиления обычно применяют дерево, тросы, использованные канаты, круглую сталь, катанку и т.п. Соединение элементов при этом обычно выполняется на болтах.

Аварийное усиление, применяемое в экстренных случаях, имеет те же особенности, что и временное.

Постоянное (капитальное) усиление относится к числу основных. Разновидностью его является усиление конструкций под нагрузкой, представляющее собой один из частных случаев применения предварительного напряжения в конструкциях.

Перспективное усиление применяется для тех конструкций, нагрузку на которые по истечении, какого- то промежутка времени можно увеличить. Это, прежде всего, касается цехов с крановой нагрузкой, поскольку в связи с ростом производства часто возникает необходимость увеличения грузоподъемного оборудования.

Усиление металлических конструкций должно производиться по заранее разработанному проекту, включающему организацию производства работ, утвержденному главным инженером предприятия и согласованному с проектной организацией – автору сооружения.
Проект усиления конструкций разрабатывается на основании задания на усиление, данных освидетельствования состояния конструкций и проверочного расчета. В момент усиления должны быть исключены все подвижные нагрузки, передающее на усиливаемую конструкцию удары и вибрацию.

Классификация усилений металлических конструкций разработана М.Н.Лащенко, в соответствии с которой различают шесть основных способов усиления:

1. Подведение новых конструкций и элементов.

2. Постановка дополнительных ребер, диафрагм и распорок.

3. Усиление соединение элементов.

4. Увеличение сечений элементов.

5. Изменение конструктивной схемы.

6. Увеличение пространственной жесткости.

Дата добавления: 2015-11-26