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
Главная

Обрушение стропильной фермы

Печать

ОБРУШЕНИЕ   СВАРНОЙ     СТРОПИЛЬНОЙ     ФЕРМЫ   В   ПРОКАТНОМ   ЦЕХЕ МАГНИТОГОРСКОГО МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО КОМБИНАТА

 Обрушение сварной стропильной фермы в здании прокатного стана «300-2» произошло 21 мая 1957 г. Ферма была расположена по оси 13, примерно посередине длины цеха, под температурным швом монолитной железо¬бетонной плиты покрытия (рис. 3). При своем паде-нии ферма увлекла вниз прогоны и часть железобе¬тонных плит до соседних ферм на участке общей площадью 13X28 = 364 м2. Соседние фермы также по¬лучили местные поврежде¬ния и деформации поясов, элементов решетки и свя¬зей.
Обрушение стропильной фермы произошло неожи¬данно, без каких-либо до-полнительных внешних воз-
действий, только под нагрузкой от собственного веса покрытия. мент аварии мостовые краны в этой части цеха не работали.
Прокатный стан «300-2» размещен в пролете шириной 31,75 м, дли-ной 266 м. Часть этого пролета длиной 156 м входит в состав трехпролет-ного здания шириной 31,9 + 21+26,25 м. Стальной каркас здания выпол¬нен в виде трехпролетных рам с решетчатыми ригелями (стропильными фермами) и решетчатыми колоннами, расположенными через 13 м; стро-
пильные фермы имеют шаг 6,5 м. Кровля цеха — монолитная железобе¬тонная плита, опирающаяся на стальные прогоны, расположенные через 2 м над узлами стропильных ферм. Проектом предусматривалось утеп-лить плиту фибролитом и покрыть рубероидом. Практически к моменту аварии на кровле ни утеплителя, ни изоляционного ковра не было. Стро-пильные фермы были рассчитаны на нагрузку 415 кгс/м2 (в том числе сне-говая нагрузка 45 кгс/м2); во время аварии фактическая нагрузка не пре-1вышала 325 кгс/м2.
Особенностью статической схемы поперечных рам каркаса здания было шарнирное опирание стропильных ферм крайних пролетов на консоли длиной 4 м ферм среднего пролета (рис. 4).
Обрушение фермы началось в месте крепления ее к колонне наруж-ного ряда. Торцовая планка для крепления верхнего опорного узла фермы осталась на колонне. Поста-вленные на ней 16 болтов диаметром 19 мм не были повреждены
Простые тавровые сечения поясов из двух уголков 150Х150ХШ мм для верхнего пояса и двух уголков 150X100X16 мм для нижнего были заменены конструктивно неудачными составными сечениями из несколь¬ких профилей — уголков 100X100X10 мм, швеллеров № 14, полос 170Х Х14 и 200X16 мм с дополнительными сварными швами большой про¬тяженности.
Контрольные испытания металла упавшей фермы дали следующие результаты: временное сопротивление овр =33 -н 50 кгс/мм2, предел те-кучести 22,5—30 кгс/мм2, относительное удлинение десятикратного об¬разца 21—33,5%. По этой характеристике сталь могла быть отнесена к марке Ст.З пониженная (по ОСТ 2897), т. е. соответствовала проекту.
Освидетельствование упавшей фермы, а также всех других ферм пролета показало, что сварены они были электродами с меловым покры-тием (типа Э34). Стыковые швы горизонтальных полос толщиной 16 мм нижнего пояса ферм были выполнены без разделки кромок и в большин¬стве случаев без зазоров; в этих швах было выявлено большое количе¬ство трещин. В верхней части сварного таврового соединения торцовой планки с фасонкой упавшей фермы была обнаружена старая трещина длиной 180 мм (поверхности металла в месте разрыва уже покрылись ржавчиной). Сварка этого соединения также была выполнена неудовлет¬ворительно. Действительные размеры швов, установленные по их излому, колебались от 3 до 10 мм при проектном катете 12 мм (расчетная высота 0,7 • 12 = 8,4 мм). В наплавленном металле было много пор, старых мел¬ких трещин, шлаковых включений и т. д.
Как показал проверочный расчет (с учетом действительных момен¬тов инерции сечений элементов рамы и переменного сечения колонны), при жестком креплении стропильной фермы к колонне в опорном узле от фактических нагрузок в момент аварии могло возникнуть усилие 27,5 тс, отрывающее опорную фасонку; к тому же это усилие было при¬ложено со значительным эксцентрицитетом — 25 см — по отношению к центру сварного соединения (с учетом наличия трещины). При действи¬тельных размерах швов этому усилию соответствовало краевое напряже¬ние растяжения, равное 3620 кгс/см2.
До аварии конструкции перекрытия цеха никогда не осматривались и развивавшиеся в сварных швах трещины   оставались незамеченными.
Комиссия по расследованию аварии в целях предупреждения допол-нительных обрушений ферм в здании стана «300-2» предложила:
1) подвести под опорные фасонки верхнего пояса столики для вос-приятия опорного давления в случае разрыва угловых швов;
2)    все обнаруженные трещины в металле заварить электродами ти-па Э42;
3)    все стыки горизонтальных полос по нижнему поясу перекрыть планками;
4)    организовать регулярное наблюдение за конструкциями здания стана «300-2».
Эта авария показала, что все стальные конструкции, сваренные в свое время электродами пониженного качества с меловым покрытием и находящиеся еще в эксплуатации, нуждаются в постоянном и особо вни-мательном надзоре. Все обнаруживаемые дефекты в сварных швах и в основном металле этих конструкций должны незамедлительно устра-няться.
Авария выявила также серьезный недостаток стропильных ферм с нисходящим (растянутым) опорным раскосом. В этом случае при разру-шении опорного узла от растягивающего усилия, вызванного опорным моментом, неизбежно происходит обрушение фермы; при восходящем (сжатом) раскосе в этом случае лишь меняется статическая схема ра¬мы — появляется опорный шарнир, что не может привести к катастрофи-ческим результатам, так как и при жестком прикреплении стропильных ферм к колоннам они рассчитываются чаще всего как разрезные.

 

 
« Пред.   След. »
Новости металлургии