Для реализации круглосуточного контроля труднодоступных мест зданий, нередко используют монтаж систем видеонаблюдения, позволяющий операторам вовремя отслеживать значимые изменения конструкций. Кроме того, составляется полная паспортизация всех конструкций, в которую входят: результаты технического осмотра всех несущих и ограждающих конструкций с конкретными замечаниями об их состоянии, а при детальном осмотре — с сопоставлением ведомостей дефектов; данные нивелировки с обработкой результатов и вычерчиванием графиков; отчеты по обследованию несущих конструкций; результаты лабораторных механических и химических анализов.

 
Последние данные необходимы для решения вопроса о том, как быть с аварийными конструкциями во всех случаях и, в особенности, при обследовании конструкций старых проектировок, равно как и конструкций, выполненных из сталей особых поставок. Физико-механические характеристики, как уже отмечалось ранее, могут для одной и той же стали резко отличаться друг от друга. Поэтому проведение лабораторных испытаний материала конструкций следует признать во всех случаях обязательным. Внешний вид образцов и характер разрыва дают в известной мере основание для суждения о качестве материала.

Данные лабораторных испытаний иногда могут дать «сюрпризы», которые никак нельзя было ожидать. Так, например, на одном из заводов в Ленинграде возникли серьезные опасения о возможности дальнейшей эксплуатации покрытия стропильными фермами старой конструкции (схема фермы английская, пролет в свету 20,2 м). Судя по возрасту ферм, можно было предположить, что они изготовлены из сварочного железа. Возник вопрос о целесообразности их усиления. Результаты испытаний образцов, выпиленных из ферм, оказались следующие: образец из верхнего пояса апч=3431 кГ/см2, 6=1,82%; из нижнего — 0ПЧ = 4148 кГ/см2, 6 = 2,5%.

Обращают на себя внимание полученные значения относительного удлинения при разрыве. Пластичность материала сведена до минимума, значительно меньше (10—12%), требуемых для сварочного железа. Разрыв образцов произошел внезапно, почти без образования шейки; поверхность разрыва крупнозернистая, видно слоистое строение металла. Такой же характер излома наблюдался и в оборванных двух фермах (из 40 штук). Материал ферм не имел необходимой величины относительной деформации, вследствие чего он был слишком хрупок, и обрушение покрытия могло произойти внезапно. Было решено заменить существующие фермы новыми.

Особое внимание следует обращать на осторожную правку отдельных стержней — особенно сжатых. Их выправлять под нагрузкой не рекомендуется. Погнутые элементы, если по расчету их усиление не требуется, можно оставить при условии постановки связей, предотвращающих дальнейший рост деформаций. Решая вопрос о потере устойчивости, надо тщательно проверить, не вызвано ли искривление сжатого стержня (пояс фермы) каким-либо механическим воздействием на систему. Автору известен случай, когда по всем признакам ферма пролетом 31,26 м в прессовом' отделении кузницы одного из ленинградских заводов потеряла устойчивость. Более тщательное обследование и изучение характера деформаций выявило, что она возникла в результате подвески в одном из узлов фермы талей и поднятия какого-то груза по наклонному направлению, что и вывело верхний пояс фермы из своей плоскости.

При обследовании поврежденных конструкций нужно тщательно проверить возможность наличия скрытых дефектов, особенно трещин в косынках опорных узлов ферм. Расслоившиеся косынки просверливают в двух-трех местах. Если отслаивание глубоко проникает в тело косынки и толщина целого слоя мала, косынку следует заменить новой.

Распространены случаи хрупкого разрушения фасонок в стропильных фермах при низких температурах порядка —30° С от самых незначительных внешних воздействий и механических повреждений. При осмотре следует выявить состояние сварных швов и основного металла в отколовшейся зоне, обращая особое внимание на места непосредственного воздействия динамической нагрузки (верхние поясные швы подкрановых балок и т. п.), концы угловых швов, места пересечений и изменений направления сварных швов. Если надо освидетельствовать поврежденные и аварийные конструкции, в отдельных случаях желательно иметь геодезические замеры деформаций, например ферм, подкрановых балок и т. п. Нивелировка делается при помощи обыкновенного нивелира с нормальной рейкой.

 

 

 

 

 

 

Определение прогиба ферм

 

 

При определении прогиба ферм отсчеты по рейке берутся для каждого узла фермы по нижней кромке уголков нижнего пояса. У опорных узлов рейка ставится на некотором, предварительно замеренном расстоянии от центра опорного узла. Горизонтальные отклонения ферм, арок, рам от вертикальной плоскости определяются при помощи теодолита, который устанавливают так, чтобы труба инструмента провешивала строго вертикальную плоскость конструкции. Последовательные отсчеты по горизонтальной рейке от каждого узла верхнего и нижнего поясов дадут величины ординат отклонения отдельных точек конструкции. Вертикальные смещения отдельных мест относительно какой-либо принятой неподвижной точки или плоскости можно определять прогибомером, а углы поворота — клинометром.

Параллельно с обследованием металлических конструкций в зависимости от характера аварийного состояния делается освидетельствование кирпичных стен, железобетонного каркаса и других конструкций, на которые опираются или с которыми связаны металлические. Обследуют также соседние конструкции и грунты. Освидетельствование, естественно, не может быть сведено только к осмотру конструкций с фиксацией обнаруженных в них повреждений: трещин, раскрытых швов и т. п. Обычно производится также и инструментальная проверка сооружения в профиле и плане.

Для наблюдения за поведением стен на трещины необходимо установить алебастровые маяки и следить за их состоянием, чтобы вовремя принять меры предосторожности в случае увеличения трещин. Наблюдения ведут в зависимости от аварийного состояния в среднем обычно не менее двух раз в неделю с занесением показаний в журнал. Маяки устанавливаются в направлении, поперечном к направлению трещин.

Исследование характера и вида трещин определяет возраст и процесс их образования. Старая трещина заполняется пылью, копотью, новая имеет свежий вид. Плотность и непроницаемость швов в различного вида резервуарах и других сосудах обычно проверяется керосином путем опрыскивания их из гидропульта, или обмазкой вручную. Кроме того, тщательно выявляются все вмятины и пробоины. К моменту осмотра резервуары должны быть тщательно очищены от грязи, ржавчины, остатков нефтепродуктов и т. п. Мелкие повреждения типа пробоин диаметром до 25 мм могут быть ликвидированы постановкой холостой заклепки или вставки в отверстие стержня либо заклепки с обваркой с обеих сторон швом. Более крупные пробоины или кучно расположенные повреждения лучше перекрывать накладками, привариваемыми с внутренней стороны резервуара, что улучшит условия их работы и внешний вид резервуара (схема г). Весь поврежденный участок вырезается.

При обследовании конструкций для предупреждения аварий не следует упускать из вида возможность учета совместной работы железобетонных панелей и стальных стропильных ферм. В отдельных случаях (при условии обязательного проведения испытаний конструкций в натуре) учет совместной работы может дать возможность оставить конструкцию без усиления. В каждом конкретном случае отказ от усиления перегруженных конструкций должен быть обоснован тщательным обследованием конструкций в натуре и их испытанием.

В результате испытания блока из четырех ферм пролетом 30 м с расстоянием между фермами 6 м, выполненного в одном из цехов Новосибирска, установлено, что фактическое перенапряжение в верхнем поясе ферм составляло не 14%, как это было установлено расчетом, а всего лишь 5%. В связи с тем, что фактическая нагрузка от панелей ПКЖ-12 размером 3x6 м и утеплителя оказалась 715 кГ/м2 вместо 508 кГ/м2, предусмотренной проектом, некоторые элементы ферм оказались перегруженными. Надо было выявить учет разгружающего действия железобетонного настила. Испытания проводились в две стадии. На специально смонтированном блоке из четырех стропильных ферм, загружаемых панелями в два слоя, панели укладывали на фермы без приварки; поверхность пояса ферм в местах опирания панелей смазывали тавотом. Затем на второй стадии панели нижнего слоя приваривали к поясу ферм в трех точках, как это предусмотрено техническими условиями, но зазоры между панелями не замоноли-чивали. Нагрузки прикладывали равными ступенями, примерно в '/4 от полной нагрузки, с выдержкой между ступенями 15— 30 мин. Фермы при полной нагрузке выдерживали в течение суток. Деформации верхних и нижних поясов замеряли в трех-пяти сечениях средних панелей ферм. В середине пролета фермы и на опорах замеряли прогибы, которые на второй стадии испытаний оказались на 21% меньше, чем на первой, а при замоноличенных швах между панелями были бы еще меньше.

Тщательно выполненная проверка несущей способности конструкций на действительные нагрузки дала возможность оставить без усиления подкрановые конструкции мартеновского цеха завода «Амурсталь». Вопрос стоял об усилении подкрановых балок в связи с заменой 175-т крана на 225 т. Замена была вызвана увеличением объема печи. Конструкция главного здания цеха представляла собой двухпролетную жесткую раму пролетами 27,05 и 22,83 м. К раме примыкали два открылка пролетами 24,08 и 12,00 м. Несущие конструкции были клепаные. Усиливать их в условиях действующего цеха было невозможно (стойки эстакад, некоторые элементы поперечной рамы).

 

С целью выявления имеющихся резервов несущей способности конструкции были тщательно обследованы и испытаны в натуре. Горизонтальные смещения рамы на уровне нижнего пояса стропильных ферм создавали при помощи электрической лебедки, а величину усилия измеряли листовым динамометром, установленным в месте приложения нагрузок. Смещение в натуре оказалось почти в 2 раза меньше расчетного (5,3 мм вместо 10). Вертикальные нагрузки вычисляли путем взвешивания кранов при помощи 100-г гидравлического домкрата, оборудованного прецизионными манометрами. Напряженное состояние эстакад под разливочным краном определяли при помощи электрических тензо-датчиков.

По характеру эпюр моментов в стойках эстакады четко было выявлено защемление стоек в фундаментах, в расчетной же схеме они были приняты шарнирными. Изгибающий момент в наиболее опасном сечении стоек в результате их защемления уменьшился примерно в 1,5 раза.

Результаты испытаний также установили, что динамический коэффициент для подкрановой эстакады разливочного пролета оказался близким к единице вместо 1,1 по расчету.

Выполненное испытание большого количества образцов металла, вырезанных из конструкций, позволило установить величину расчетного сопротивления стали в конструкциях, где предполагали делать усиление, /? = 1900 кГ/см2. Без натурных же обследований и испытаний это сопротивление было бы принято Я = 1700 кГ/см*.

Все это дало возможность оставить конструкции мартеновского цеха без усиления.

Резервы несущей способности в конструкциях могут быть выявлены путем перехода на методику расчета по предельным состояниям конструкций, ранее рассчитанных другими методами, а также за счет учета совместной и пространственной работы конструкций, уточнения действительной крановой нагрузки, которая может отличаться от проектной, уточнения коэффициентов динамичности и т. д.

Исследование физико-механических свойств металла также может позволить повысить расчетные Сопротивления.