Металлические конструкции. Аварии и безопасность.

Главное меню
Главная
Причины аварий
Классификация
Предупреждение
Партнеры
Контакты
Поиск
Профнастил
Аварии жилых домов
Крушения зданий
Металлография
Металлы и сплавы
Металлургия магния
Оборудование
Металлы

Хрупкое разрушение конструкций

Печать
Оглавление
Хрупкое разрушение конструкций
Примеры аварий
Примеры аварий (продолжение)
 
 
 
 
 

Примеры аварий, вызванных хрупким разрушением стали и повлекших за собой как полное обрушение конструкций, так и разрушения отдельных элементов.


хрупкое разрушение стали 
1. В 1960 г. в Комсомольске-на-Амуре обрушилась часть металлических конструкций покрытия крупного промышленного цеха. Авария произошла на площади 900 м2. Обрушение было вызвано разрушением узла опорной панели подстропильной фермы пролетом 27 м. Основной причиной разрушения косынки оказалась скрытая трещина, образовавшаяся в результате хладноломкости стали. На подстропильную ферму (рис. 29) опирались четыре фермы с пролетами 33 м. Конструкции были изготовлены за 8 лет до аварии и 6 лет хранились на складе. Материал конструкций — сталь марки Ст. 3. Скрытый дефект в фасонке был обнаружен комиссией, расследовавшей причины аварии. Скрытая односторонняя трещина проходила почти по всей длине косынки -и была залита кузбасслаком, который проник внутрь ее. Это свидетельствовало о том, что трещина возникла при изготовлении фермы на заводе, который делал огрунтовку конструкций кузбасслаком. В результате изучения взаимного расположения обрушившихся конструкций, характера разрушения ферм и их узлов установлено, что из-за наличия трещины разрушение началось именно с этого узла, а затем двух смежных. Ферма упала на нижележащую подкрановую балку, повредив ее. Обрушение первой подстропильной фермы повлекло за собой разрушение узлов противоположной подстропильной фермы и затем всего покрытия.

Вырезанные из фасонок вдоль и поперек прокатки и испытанные на ударную вязкость образцы показали резкое падение последней при отрицательной температуре, что свидетельствует о хладноломкости стали:

Дальнейшие исследования последствий аварии выявили до 30 дефектных узлов в подстропильных фермах, в которых были обнаружены трещины в косынках. В проекте реконструкции подстропильных ферм было предусмотрено исключение дефектных фасо-нок из работы путем введения решетки противоположного направления. Подстропильные фермы пролета цеха реконструировались без демонтажа после их разгрузки путем снятия кровли и прогонов по фермам.

2. Обрушение одного из пролетов 7-пролетной транспортерной галереи, предназначенной для подачи агломерата от аглофабрики к бункерной эстакаде доменных печей, произошло зимой 1965 г. на металлургическом заводе в Темир-Тау. Температура наружного воздуха была —36° С. Галерея длиной 276 м, шириной в осях главных ферм 11 м. Ее пролетные строения состояли из двух главных пролетных ферм, соединенных между собой по нижнему и верхнему поясам поперечными фермами. Пролетные строения были установлены на стальные двухвет-венные колонны, защемленные в фундаментах; колонны попарно соединялись в поперечном направлении порталами. Металлоконструкции пролетных строений галереи были изготовлены из мартеновский кипящей стали марки Ст. 3 группы А в 1959 г. и до монтажа (март 1962 г.) хранились на открытом складе. К моменту обрушения снега на галерее не было, скорость ветра достигала 2 м/сек, напряжения в элементах конструкций не превышали 75% расчетных.

При обрушении установлено, что многие элементы главных ферм — пояса и раскосы — имели разрывы, большинство которых располагалось в местах примыкания элементов к узловым фасон-кам. Характер разрывов был хрупкий, с блестящим кристаллическим изломом. Разрушение началось с разрыва нижнего пояса одной из главных ферм в узле 4 (рис. 30), затем разорвался нижний пояс второй фермы. После этого конструкция пролетного строения начала работать по схеме трехшарнирной арки со стрелой подъема, равной высоте фермы.

Возникший в трехшарнирной системе распор составил около 100 т. Опоры фермы катковые. В первый период опорный узел фермы сместился в противоположном направлении до упора в соседние фермы. Далее под действием распора началась последовательная сдвижка соседних пролетных строений и искривление колонн. С увеличением пролета «арки» и при опускании ее верхнего шарнира распор увеличивался и элементы конструкции разрушались. Пролетное строение обрушилось; в момент удара о землю образовались многочисленные разрывы.

Основная причина аварии — хрупкое разрушение стали, обусловленное ее хладноломкостью. Последнюю определяли по ударной вязкости при разных температурах на образцах, вырезанных из конструкции вблизи узла 4. Условный порог хладноломкости {температура, при которой ударная вязкость опускается до 2 кГм/см2) оказался от —10 до —50° С. Химический анализ стали выявил большую неравномерность содержания углерода и серы (от 0,036 до 0.063%). В поясных уголках уцелевших ферм содержание углерода было в пределах 0,25—0,35% при норме 0,22%, а содержание серы — 0,077% при норме 0,055%, что как известно, отрицательно влияет на хладноломкость и свариваемость стали. Хрупкому разрушению металлических конструкций способствовало обнаруженное при обследовании низкое качество стали, сварочных работ, а также неудачные конструктивные решения отдельных узлов.

3. На Карагандинском металлургическом заводе в 1960 г. имело место хрупкое разрушение стальных конструкций транспортерной галереи [18, 27]. Она предназначалась для транспорта руды от вагоноопрокидывателя на склад. Галерея трехпролетная с пролетами 41,5 + 30 + 41,5=113 м. Внутреннее сечение 18x6, пол ее находился на отметке 15,6 м. Несущие конструкции галереи состояли из продольных разрезных стальных ферм длиной 41 и 29 м и высотой 6,7 м, к которым крепились поперечные фермы. Продольные фермы опирались на стальные колонны через литые опоры балансирного типа. Кровля и пол галереи—из сборных железобетонных плит. Плиты опирались на стальные прогоны, уложенные по стропильным фермам.

В день аварии средняя температура наружного воздуха была —15°С и максимальная скорость ветра — 8 м/сек. Весь день наблюдался снегопад, а к вечеру началась метель. Обрушился пролет между осями С—X. Исходя из положения конструкций, после обрушения установлено, что авария произошла внезапно в результате разрыва нижнего пояса по оси 31 во втором от опоры узле нижнего пояса, так как обе части этого узла находились на большом расстоянии друг от друга. Один из концов зарылся в землю на глубину до 2 м, остальные три разрыва нижнего пояса и четыре верхнего произошли от удара фермы о землю (фермы сварные с треугольной решеткой, пояса Я-образного сечения). Опорный башмак по ряду С фермы соскользнул с балансира по ветви колонны, повредил ее и повис на высоте 9 м, опираясь на ветвь колонны. Ферма разорвалась на три части длиной около 22,6 и 12 л. При падении она столкнула крайнюю колонну, на которую опиралась, и потянула за собой противоположную ферму этого же пролета (по оси 26).
 
 
 


 
« Пред.   След. »
Новости металлургии