Дефекты металлоконструкций

• Металлоконструкции в строительстве: преимущества и недостатки
• Дефекты и повреждения металлоконструкций
• Причины возникновения дефектов
• Конструктивные
• Производственно-строительные
• Эксплуатационные
• Негативные факторы
• Механические (силовые)
• Температурные
• Химические и электрохимические
• Основные задачи экспертизы дефектов металлоконструкций
• Как происходит обследование
• Особенности выявления дефектов
• Выводы

Различные варианты металлоконструкций все чаще используются в строительстве. Такая популярность в первую очередь обусловлена экономией времени и денег, которые планируется потратить на реализацию. Благодаря современным и практичным технологиям можно отойти от затратных классических решений с использованием бетона или кирпича. Металлоконструкции возводятся максимально просто и быстро, тем самым освобождая строителей от многих проблем, связанных с возведением зданий и других сооружений.

Металлоконструкции в строительстве: преимущества и недостатки

Среди многочисленных преимуществ металлоконструкций можно выделить основные и наиболее значимые:

1. Безграничные возможности в архитектуре. Стальные конструкции представлены на рынке широким спектром моделей, что позволяет заказчикам воплощать в жизнь свои самые смелые фантазии. Главное удобство заключается в том, что каркас собирается по деталям ещё на заводе и уже в готовом виде доставляется на нужное место, причём без использования тяжёлой и громоздкой техники.
2. Высокие технические показатели. К ним можно отнести устойчивость к нагрузкам, эластичность, прочность, пластичность. Благодаря всем этим свойствам удается добиться невероятной стойкости материала к негативному воздействию погодных условий и механическим повреждениям. Промышленные здания из металлоконструкций способны выдержать довольно сильное землетрясение.
3. Огнестойкость. Материалы, используемые для возведения помещения и его облицовки, обладают отличными огнестойкими свойствами. Например, сэндвич-панель состоит из двух прочных облицовочных материалов, в середине которых находится утеплитель. Все эти элементы не горят, но плавятся при достижении определенной температуры.
4. Сезонная независимость. Здания можно возводить в любое время года и даже в самую неблагоприятную погоду. Благодаря небольшому весу материала пропадает необходимость использовать дорогостоящий фундамент и ждать его высыхания. Чаще всего используются ленточные, свайные, столбчатые основания или монолитные плиты перекрытия.
5. Простота установки. Все элементы отдельно маркируются, поэтому крепление отдельных деталей происходит быстро без использования дорогостоящего оборудования.

Кроме того, после проведения монтажных работ не нужно заказывать услугу по вывозу мусора. После такого строительства практически не остается отходов.

К недостаткам относится высокая восприимчивость металлоконструкций к коррозионным повреждениям. Из-за этого иногда требуется применять в строительстве специальную коррозионно-стойкую сталь.

Дефекты и повреждения металлоконструкций

Дефектами принято считать любые несовершенства, выявленные в связи с отклонениями от проектного замысла и параметров качества, которые определяются нормативными документами. Обычно к этому приводит несоблюдение требований проектного положения, а также нарушение правил при изготовлении и монтаже металлоконструкций. Дефекты и повреждения могут возникать и в процессе эксплуатации, если не выполняются стандартные рекомендации по их использованию. Как правило, этот процесс происходит постепенно и может оставаться незаметным с первого взгляда. Его интенсивность во многом зависит от начального состояния стали, длительности использования, а также степени воздействия негативных факторов.

Регламентированное обследование металлоконструкций позволяет выявить особо опасные дефекты с помощью специальной экспертизы.

Причины возникновения дефектов

Для простоты понимания повреждения металлоконструкций делятся по характеру и причинам появления дефектов. Ниже приведено несколько основных групп, с которыми наиболее часто приходится сталкиваться при эксплуатации.

Конструктивные

Подобные дефекты наблюдаются при неверном расчёте нагрузки, возможных изменениях её величины или локализации во время пользования. Обычно это происходит ещё на этапе проектирования. В некоторых случаях бывает сложно предугадать изменчивость температуры и влияние различных агрессивных факторов. Чтобы избежать конструктивных дефектов в перспективе, рекомендуется применять только прочные и долговечные материалы и закладывать их в смету заранее.

Производственно-строительные

Дефекты и различные повреждения, случающиеся на этапе производства или строительства, в первую очередь связаны с использованием некачественных материалов, из которых состоят различные элементы конструкции. Возведение металлоконструкций может происходить как в заводских условиях, так и на строительной площадке. Второй способ кажется удобнее, однако в первом случае качество сварных соединений, защитных покрытий, опорных узлов и всей конструкции в целом всегда значительно выше. Важно помнить, что к дефектам, связанным с монтажом, приводит любое отклонение от допустимых проектом значений и непрофессиональное проведение сварочных работ.

К другим причинам производственно-строительных дефектов относится низкое качество антикоррозионного покрытия, приводящее со временем к несовершенству лакокрасочного слоя металлоконструкции. Как итог, в окрашенном слое образуются маленькие отверстия в виде кратеров. Это связано с плохой подготовкой поверхности к покраске, присутствием в материале примесей или с использованием неподходящего типа растворителя. Многие сталкивались с подобным типом брака, когда поверхность больше похожа на апельсиновую корку. Частой причиной такого дефекта является покраска поверхности металлоконструкций слишком толстым слоем. Иногда дело в загрязнении сжатым воздухом при пневмораспылении, неверно выбранной вязкости ЛКМ и растворителя. В зоне риска находятся вертикальные и наклонные участки. Для них нужно особенно тщательно выбирать давление воздуха и расстояние при распылении.

Эксплуатационные

К факторам, вызывающим эксплуатационные повреждения, относятся:

• Наличие нагрузок, которые не были учтены в проекте. Они приводят к искривлениям металлоконструкций и утрате устойчивости.
• Отсутствие мероприятий, направленных на предупреждение коррозии, из-за чего начинается её активное распространение.
• Высокая температура среды, повышенная влажность, агрессивная кислотная или щелочная среда. Изменение условий окружающей среды в период эксплуатации способно вызвать дефекты металлоконструкций, приводящие к нарушению целостности и долговечности строения.

Негативные факторы

Существует множество потенциально опасных воздействий, способных привести к дефектам металлоконструкций. К ним относятся температурные, силовые, химические и коррозионные воздействия.

Механические (силовые)

Неправильно подобранные сечения элементов или неверно рассчитанные на стадии проектирования конструктивные узлы приводят к дефектам от силовых воздействий, так как фактические внешние и внутренние нагрузки отличаются от запланированных. Установить подобные дефекты можно по характерным признакам. Это могут быть трещины в сварных швах, ослабление соединений, прогибы, абразивный износ или полная утрата устойчивости металлоконструкции.

Механических повреждений можно избежать, если не допускать сильных изменений проектных размерных характеристик, количества и типа крепежей. Необходимо сохраняться взаимное расположение деталей и предотвратить различной природы резкие и сильные удары. Не стоит вырезать никакие отверстия, если они не предусмотрены в документах, или удалять важные связующие части.

Подкрановые балки, балки рабочих площадок и коллоны относятся к типу конструкций, которые постоянно подвергаются большим динамическим нагрузкам и так называемому усталостному повреждению. На них чаще всего появляются трещины в металле, сварных швах и околошовных участках, а полное разрешение соединений происходит само по себе, просто с течением времени.

Температурные

Высокие температуры, характерные для горячих цехов различных предприятий, способны спровоцировать серьёзные дефекты в металлоконструкциях. Они приводят к короблению элементов, поэтому для них обычно предусматривают подвижные связи, позволяющие свободно перемещаться в условиях постоянно изменяющейся температуры. Если подобное решение не было реализовано, конструкции начинают подвергаться дополнительному напряжению, что приводит к трещинам и искривлению отдельных частей. Антикоррозионное покрытие разрушается уже при температуре +100°C, элементы малой и средней толщины – от +300 до +400°C.

Отрицательных температур также следует избегать. Стальные конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях в условиях холодного климата, часто покрываются трещинами, особенно при резком похолодании или скачках температуры. В группе риска находятся материалы, которые выпускаются из кипящей стали.

Химические и электрохимические

Наиболее характерным повреждением для объектов производственного назначения является электрохимическая коррозия, образующаяся из-за разрушения особого покрытия. Такие дефекты могут располагаться по всей поверхности или только на отдельных участках. Это связано с тем, что коррозия постепенно уменьшает толщину стали и вызывает внутреннее напряжение. Увидеть это можно, обследовав конструкцию на наличие сквозных отверстий, язв или питтингов. Результатом таких дефектов со временем может стать полное разрушение конструкции, особенно при резких механических воздействиях или перепаде температур.

Основные задачи экспертизы дефектов металлоконструкций

Обследование металлических конструкций – это целый комплекс работ, направленных на исследование состояния объекта с целью получения сведений о его целостности и наличии любых дефектов. К задачам экспертизы относятся:

• Визуальный анализ технического состояния.
• Определение качества материалов, используемых при реализации конструкции.
• Исследование соединений металла разных типов.
• Выявление дефектов, вызванных коррозией и оценка их тяжести.

Не во всех случаях возможна дальнейшая эксплуатация объекта из соображений безопасности и целесообразности. Лишь после проведение экспертизы можно сделать вывод о дальнейшей судьбе здания.

Как происходит обследование

Существуют особые требования, регламентирующие обследование металлоконструкций с использованием современных приборов и методик. Каждый конкретный случай может содержать индивидуальный объем и программу исследований на основании технического задания, который предоставляет заказчик. В результате выбираются наиболее эффективные способы восстановления объекта, его ремонта или неглубокого усиления отдельных элементов с дефектами.

Перед началом экспертизы проводятся подготовительные работы по осмотру объекта и определения последующей специфики задач. Нередко требуется изготовление или приобретение дополнительных приспособлений для обследования, например, подмостков или лестниц. Проводится уборка поверхностей, обеспечивается доступ специалистов к объекту, устанавливаются необходимость и оправданность проведения специальных трудоёмких исследований (геодезическая съёмка, измерение динамических показателей и т. п.).

Особое внимание уделяется зонам повышенной опасности, которые вызывают опасения. Если какая-то из критически важных частей объекта находится в аварийном состоянии, необходимо организовать работникам надёжную страховку, предоставив специальные пояса и крепления.

Затем начинается этап сбора необходимой документальной информации об объекте и её изучение. Это позволяет узнать важные особенности изготовления, установки, строительства и последующих условий эксплуатации металлической конструкции. Помимо документов, изучаются чертежи, схемы и устные сведения, которые невозможно получить иным путём.

После подбора и анализа технической документации начинается общее обследование металлоконструкций. При этом особое внимание уделяется колоннам, стропильным и подстропильным фермам, вертикальным и горизонтальным связям, подкрановым путям, балкам и тормозным площадкам. Это связано с тем, что дефекты на данных элементах приводят к уменьшению несущей способности всего объекта.

При переходе к более детальному обследованию специалисты изучают:

• Сварные соединения. Должны удовлетворять всем критериям механической прочности, пластичности, сопротивляемости и распространению трещин. Как правило, хорошо проваренный металл отлично противостоит направленным на него динамическим нагрузкам.
• Заклёпочные и болтовые соединения. Проверяется, насколько хорошо затянуты болты и насколько плотно они заполняют пространство внутри. Заклёпки могут быть немного подвижными, но они не должны сильно дрожать.
• Наличие коррозионного износа. В зависимости от типа коррозии, степень поражения металла определяется по-разному. При равномерной сравнивают измерения поперечных сечений со значениями, предусмотренными в проекте. При местной коррозии определяют глубину и диаметр дыр, а также их количество в расчёте на единицу поверхности.
• Общее качество металла. Качество исходного материала в значительной степени определяет его способность противостоять разрушению в целом. Оно зависит от марки и технологии, которую использует изготовитель. Оценка формируется на основании действующий стандартов, сертификатов и дополнительных испытаний, если это является необходимым.
• Фактические нагрузки, действующие на металлическую конструкцию. При этом учитываются существующий износ, неравномерность фундамента, воздействие температуры и среды.

Вся информация оформляется в специальные схемы, которые составляют отдельно для каждого вида конструкций.

Особенности выявления дефектов

Для выявления и последующего изучения существующих дефектов разработан целый перечень методов с использованием следующих инструментов:

• Проволока. Необходима для определения как общих, так и локальных деформаций. Тонкую проволоку натягивают между конечными частями всей конструкции или отдельной детали для расчёта максимального расстояния, способного образоваться между проволокой и элементом.
• Линейка. Аналогичный способ, больше подходящий для небольших деформаций, когда вместо проволоки задействуют обычную линейку.
• Рулетка. Определяет необходимое значение угла отклонения от вертикали с помощью отвеса или уровня.
• Геодезическая съёмка. Помогает установить уровень смещения конструкции наиболее точно.
• Микроскоп. Определяет размеры трещин в металлических деталях.

Выводы

Конечной целью обследования технического состояния строительных металлических конструкций является выработка мер для обеспечения нормальной безопасной эксплуатации. Клиент сам ставит перед собой ряд задач, которые напрямую влияют на необходимость проведения такого рода работ, их количества и характера. Экспертиза металлоконструкций может проводиться для всего здания целиком или для конкретных проблемных участков: кровли, стен, фундамента. Важно чёткое понимание нынешних или будущих планируемых нагрузок, в рамках которых будет использоваться объект.