Долговечность надежность металлических конструкций
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Манапов А. З., Майстренко И. Ю.
Оценка выносливости элементов стальных конструкций автодорожных мостов на основе метода имитационного статистического моделирования
Оценка резервов несущей способности и долговечности эксплуатируемых мостов с учетом индивидуальных особенностей
Оценка долговечности металлических конструкций производственных зданий с учетом деградации механических свойств сталей из-за коррозии
Текст научной работы на тему «Оценка надежности конструкции с учетом коррозионного износа»
УДК 691.714:620.169.1+69.059.4 А.З. Манапов, И.Ю. Майстренко
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИИ С УЧЕТОМ КОРРОЗИОННОГО ИЗНОСА
В работе проводится анализ и сравнение известных теоретических моделей расчета надежности конструкции с учетом времени ее эксплуатации (таблица 1) и предлагается новая методика, основанная на статистическом моделировании (таблица 2). Для описания коррозионного износа в условиях длительной эксплуатации используются функции, предложенные в работах [4], [5], [6] (таблица 3). Анализ выполняется на конкретном примере конструктивного элемента, геометрические размеры, параметры,
характеризующие агрессивность эксплуатационной среды, силовые воздействия и прочностные характеристики материала которого приведены в таблицах 4-6.
В качестве примера конструктивного элемента принята стальная коробчатая балка. Геометрические размеры балки получены в ходе натурных обследований. При этом выполнено по 10 измерений фактических толщин горизонтальных поясов и вертикальных стенок балки с учетом предельных
Источник получения информации Формул а расчета вероятности отказа с учетам времени эксплуатации
' \ 2 K(')K(o]J » ir(í)- напряжения, действующие На А-тун расчетный элемент конструкции; - удельная прочность; и = A^,(f) -инчемшнчеекое ожидание и дисперсия напряжения; М)ЛО и üfü(í)]= Д^
™ w ■ параметры, характеризующие изменчивости процсссш RÍJ) и сг
А .А. Червоний, R.H Лукьященко, Л.В.Кичик [3] Ш) = 1-ехр1- Т + \ 2-я ІД0 dd(r) = Л(Л-гг(г); Rit) - удельная прочность элемента конструкции; (г(г') -напряжения; и ¿„(f)-математическое ожидание и стандарт .. , u(l + cli)-u(t) uii)i UO)“ * скорость изменения вероятностных til ' характеристик иремони; - стандарт случайного процесса u<í).
Основные ступени расчета Статистические и расчетные параметры
Ї. Определение расчетного числа нагружении элемента конструкции N за расчетное время эксплуатации г Щг)
11, Расчет определяющих параметров функций для описания коррозионного износа элементов конструкции по данным натурных обследований &СЩ
III. Определение статистически к параметров случайных нроцессиы, характеризующих действующую нягручку <7(0 и прочность. 1 (0 Г? сг<ц: И„ (0, л (О] * - функции н'їменепич 13Ч>времени математического ожидания и стандарта нагрузки, М?(0> Д«(0-функиии изменения но времени математического ожидания и стандарта прочности.
IV. Получение по известным параметрам сгатнстичоского распределения напряжения с помощью генератор;) случайных чисел случайных реализаций значения на грузки & (ст, . (1, (7Ч)
V, Получение по известным параметрам статистического распределения прочности с помощью генератора случайных чисел случайных реализаций значення прочности а. л (А
VI. Попарное сравнение значений случайных реализаций нагрузки и прочности из общего числа испытании
VII. Определение количества случаев превышения нагрузкой прочнист из общего числа испытаний (число отказов] я. > Л,
VIII. Оценка надежности (пероятностн отказа) конструктивного элемента гм расчетное время эксплуатации по отношению числя опвдпп к общему числу реЕШИЗПЦНЙ ы пг 0,0“)=——^ [я,н >пг Ц, Дг)>£>,(г)]
Источник получения информации
А.А. Васильев, Б.Н.Кошутнн[4]
Функции діл □писания кинетики коррозионного,Шноса
^-асГ ((>*|| где я,-эмпирический коэффициент, заиисящий от марки стали и
коэффициент, зависящий лт характера корроним (для
малоуглеродистых сталей * = 3).
где ¿хм(О-толшина стального листа ь .момент времени г; шчнлышя толщина шгныкии Л№1^ й; — £1руК^урНЫЙ показатель коррозионного износа стальных конструкций; Ьк~коэффициент ки не гик и коррозионного разрушения (для стальных конструкций Ь„ =0,4 ); I,-срок службы защитных покрытий.
И .И. Манна нов 16]
премн шбклиЗяции шррсгЛЮИйык ¡югері.,
(**, -*%^іЗЙ+Шїмкм); Ц „ критическая толщина продуктов
коррозии подслоен лакокрасочного покрытия;
скорость коррозии за время дтаонли^цни коррозионных потерь,
зависящая от агрессивности эксплуатационной среди (0,01 - - для
неагрессивной; 0,05 —— - ДЛЯ слэбоагрсссивной; 0,50 —- для доо год
средиеагресснвной); и,-средняя условно-равномерная скорость
коррозии за время эксплуатации конструкции после стабилизации
отклонений по толщине стали при прокатке [7], доверительная вероятность принята равной 0,95.
На рис. 1 показаны графики изменения во времени значений математического ожидания нормальных
напряжений от изгиба ) стальной коробчатой балки, полученных для функций коррозионного износа таблицы 3.
Параметры статистического распределения удельной прочности (в данном случае предела текучести стали коробчатой балки) получены по данным исследований механических свойств строительных сталей [8]. Изменение во времени статистических параметров предела текучести стали оценивалось, исходя из результатов экспериментальных исследований образцов из малоуглеродистых сталей, показывающих, что предел текучести стали даже при значительном коррозионном поражении не снижается более чем на 5% [9].
С использованием динамических моделей (таблицы 1 и 2), функций коррозионного износа (таблица 3) выполнены расчеты вероятности отказов конструктивного элемента - стальной коробчатой балки. Для всех расчетов приняты одинаковые исходные статистические параметры (таблицы 4-6). При расчетах надежности стальной коробчатой балки методом статистического моделирования использовалась многофункциональная вычислительная система МаШСАЭ. Полученные результаты сведены в таблицы 7 и 8 и показаны в виде графиков зависимости вероятности отказов и интенсивности отказов от продолжительности эксплуатации стальной коробчатой балки на рисунках 2-8.
Результаты выполненных расчетов вероятности отказа и интенсивности отказов стальной коробчатой
балки с использованием формул, представленных в таблицах 1, 2 и 3, позволяют сделать следующие выводы:
1. Функции коррозионного износа, предложенные А.И.Кикиным, А.А.Васильевым, Б.Н.Кошутиным [4], Е.В.Гороховым, Я.Брудка, М.Лубиньски [5], А.З.Манаповым, И.И.Маннановым [6], для продолжительности эксплуатации до 4000 дней дают практически одинаковые результаты по ожидаемому числу отказов, после 4000 дней эксплуатации разброс результатов для одинаковых исходных данных значительный. Например, при оценке надежности по динамической модели [1] с продолжительностью эксплуатации 10000 дней: для функции коррозионного износа [4] на 1 млн. объектов следует ожидать 65 отказов; для функции коррозионного износа [5] - 123 отказа; для функции коррозионного износа [6] - 114 отказов; без учета коррозионного износа - 16 отказов.
2. Учет коррозионного износа увеличивает ожидаемое число отказов для продолжительности эксплуатации до 4000 дней в среднем в 2 раза, а для продолжительности эксплуатации до 10000 дней в среднем в 8 раз.
3. Интенсивность отказов стальной коробчатой балки во времени возрастает для всех рассмотренных математических моделей коррозионного износа и для продолжительности эксплуатации до 4000 дней отличается незначительно. При увеличении продолжительности эксплуатации конструкции наибольшая интенсивность отказов получена для функции [6], наименьшая - для функции [4].
4. Оценка надежности методом статистического моделирования дает наименьший разброс результатов при большой продолжительности эксплуатации и наибольший разброс результатов при непродолжительной эксплуатации.
Сведения о фактическом использовании конструкции
Количество дней работы в гаду 300 дней
Расчетное время эксплуатации, г ] 1400 дней
Число нагружении за 1 сутки 100 циююп
Параметры, характеризующие агрессивность эксплуатационной среды
Эксплуатационная среда Слабоагрессивная
Характеристика защитного покрытия Грунт ГФ-0! 19 Лакокрасочное покрытие ПФ-115
Ориентировочный срок службы защитного покрытия, г, 3 года
Статистические параметры, характеризующие силовые воздействия
Максимальный изгибающий момент в расчетном сечении 107250 кге м
Коэффициент язриапии нагрузки. &п 0,042
МаиематичССКиЮ Ожидание нормальных напряжений для начальных сечений балки, ^(0) 154,649 Ша
Стандарт нормальных напряжений для начальных сечений балки, Д^О) 6.495 МПа
Материал конструкции Сшь марки ВСтЗсп
Математическое ожидание, ^(0) 274,7 МПа
Стандарт, 24,5 Ша
Законы изменения во времени статистические параметров предела текучести стали
Законы изменения во времени Mirim аттического ожидания рл(1) и стандарта AM
Эмпирическиеширинки, учитывающие динамику изменение iso кремсни предела текучее и слали ах — 0,43-10"*
Ожидаемое число отказов стальной коробчатой балки на 1 млн. конструкций за время эксплуатации /
Функция коррозионного ИЯНйСД Ожидаемое число отказов та время г, „ £)(г,)
JE В Ч ч—! К и ч £ Ч о g f-n к І ri a g 4 5000 дней « g ri ¿5 8 ■o JE g fï О a G r- s g 4 0 3 1 и JK і ч Ci О1, s; V Ч с г? О С is и £
Математическая модель В&£олотЯ1на[1 ]
щ 0 1 2 4 5 n IK 2g 44 05 95 136
151 0 1 2 4 9 17 30 50 80 \23 1Й2 262
[6] 0 1 2 4 S 14 24 41 № 114 т 294
|]£з учета коррозии 0 1 І 2 3 4 6 8 12 16 21 28
Математическая мидель АЛ'.РжанчцынаР]
Ï4] 20 42 77 131 210 325 488 716 І 026 1442 1994 2714
[S] 20 47 99 191 341 57 i 905 1370 1994 2804 3832 5110
И 20 48 Kfi 152 262 44i 742 І 216 і 958 зш 4821 7376
Без у чета К0рр0331И 19 26 37 50 69 93 125 Ш 220 290 379 49 ]
Математическая модель АІ.Черюньїй, D.H. Лукашенко, Л. 13. Котина [Ц
[4] а 0 0 1 1 2 3 6 Ч 14 22 32
Щ 0 0 0 1 2 3 6 11 їй 28 42 60
М 0 0 0 I I 3 5 10 ш 3 ! 52 87
Ьйч учіті'а ЮррЩЯИ 0 0 0 0 0 1 1 1 2 3 4 6
Метод статисти ческого м одел ирова н ия
[4] 0 5 10 15 22 15 44 53 76 102 137 І4К
L5J 0 Û 3 13 28 42 75 93 101 129 171 178
[6] в [) 7 20 M за 57 75 92 134 179 188
Бсч учета коррозии 0 0 7 7 !fl 13 îft 1S 24 27 34 35
Ожидаемое число отказов стальной коробчатой балки на 109 конструкций на промежутке времени в 1 сутки
при времени эксплуатации (
функций коррозионного ГІЗНОСП Ожидаемое число [яказов на промежутке времени 11, v(rl)
ї£ 11 = Ч С Ш О >2 - Ч_г- г”- Р5 и и I Я 3 о ■о п ч о о о ТҐ її и г Ч § г ІЛ 6000 дней я - § с о := г~- ж § § (М
Математическая модель В.В. эалотина[1]
[4] 0 ! 2 4 6 ч \2 18 25 35 47
[5] 0 1 2 3 6 10 16 25 36 50 69 92
[Щ о 1 2 3 5 8 13 12 35 56 %1 134
Без учета ИОррОЭИИ 0 0 1 1 1 2 2 3 4 Ь К
Математическая модель Л.Р. Ржиницымр^2]
№ 18 2Й 43 65 95 137 192 265 359 479 т 816
[5] 18 37 69 117 186 27 Я 395 540 712 914 1147 1412
їй] IV 24 50 84 141 231 373 590 916 13% 2089 3070
Беї учетп РІОррОЗИИ 6 Ч 12 \Ь 21 2Х 36 47 61 78 ІІАІ 126
Млій миги четкая мидель Л.Л,1 ервовдй, В.И.Лукьященко, Лі^ Котина [3]
№ 0 0 0 0 1 1 2 3 4 6 9 12
[51 0 о 0 0 1 2 4 6 К 12 ¡6 21
№ 0 0 0 0 1 2 3 6 10 17 27 43 2
Ьо:1 учета кпрршни 0 0 0 0 0 0 0 ! 1 І 1
Метод статистического модсл н ро аа н и я
[4] I 3 5 8 10 13 16 19 22 25 28 31
т 2 4 7 90 13 |!> 20 23 27 31 35 39
№] 2 4 7 10 !4 І7 21 25 29 33 37 42
Кеч учеі'іі коррозии 0 1 2 2 3 3 4 5 5 (? 6 7
1. Болотин В .В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 351 с.
2. Ржаницын А.Р. Теория расчета строительных конструкций на надежность. - М.: Стройиздат, 1978. - 239 с.
3. Червоный А.А., Лукьященко В.И., Котин Л.В. Надежность сложных систем. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976. - 288 с.
4. Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий / Под ред. А.И.Кикина. - 2-е изд., перераб. и доп.. - М.: Стройиздат, 1984. - С. 204-217.
5. Горохов Е.В., Брудка Я., Лубиньски М. и др. Долговечность стальных конструкций в условиях реконструкции. - М.: Стройиздат, 1994. - 224-237 с.
6. Манапов А.З., Маннанов И.И. Долговечность элементов стальных конструкций, подверженных коррозии. Оптимизация, расчет и испытание металлических конструкций: Межвуз.сб. - Казань: КХТИ, 1984. - С. 64-67.
7. ГОСТ 19903-74. Сталь листовая горячекатанная. Сортамент.
8. Ароне Р.Г., Урицкий М.Р. Вероятностная оценка обеспеченности нормативных сопротивлений в строительных сталях / В кн.: Проблемы надежности в строительной механике // Материалы ко второй Всесоюзной конференции по проблемам надежности в строительной механике / Под ред. Болотина В.В. и Чираса А.А. - Вильнюс, 1968. - С. 31-64.
9. Вольберг Ю.Л., Коряков А. С. Влияние агрессивных сред на несущую способность строительных металлических конструкций. / В кн.: Долговечность строительных конструкций на Севере. - Якутск, 1981.
Надежность строительных конструкций на этапе проектирования
В статье автор раскрывает суть применения системы коэффициентов запаса в расчетах при проектировании для обеспечения надежности строительных конструкций.
Ключевые слова: надежность, коэффициент надежности, конструкция, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний.
В настоящее время уделяется большое внимание рассмотрению вопроса о мероприятиях по компенсированию несоответствий расчетной схемы строительных конструкций с реальной моделью и ее фактическими нагрузками.
Данная тема является актуальной, потому что расчетные модели конструкций зданий и сооружений должны отражать действительные условия работы. Ведь даже однотипные несущие конструкции и нагрузки, которые на них действуют, неоднозначны, что отражается в случайном характере поведения конструкций при эксплуатации. Это происходит за счет того, что на этапе проектирования создается упрощенная расчетная модель строительных конструкций, не учитывающая все факторы, которые в последующем будут оказывать воздействие на конструкцию, так как выполнить расчет реальных строительных конструкций, учитывающий все конструктивные особенности достаточно сложно, а порой и невозможно. И тем не менее строительные конструкции обязаны быть запроектированы так, чтобы они обладали достаточной надежностью при возведении и эксплуатации.
Рассмотрим понятие надежности, методику расчета строительных конструкций и принятые меры в расчетах для компенсации отличий расчетной модели от действительной.
Согласно ГОСТ 27751–2014 надежность имеет следующее определение:
Надежность строительного объекта — способность строительного объекта выполнять требуемые функции в течение расчетного срока эксплуатации [1].
Разберем методику расчета строительных конструкций в нашей стране. В основу нормативно-технической документации проектирования положен метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям.
Предельные состояния — состояния, при которых конструкция, основание (здание или сооружение в целом) перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ (возведении) [1].
Метод предельных состояний был разработан профессором Стрелецким Н. С. в 1950-е годы. Цель метода — с заданной обеспеченностью избежать наступления предельных состояний при производстве работ и при эксплуатации в течение срока службы здания или сооружения.
Согласно ГОСТ 27751–88 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету» выделяют две группы предельных состояний:
– Первая группа предельных состояний — предельные состояния, наступление которых ведет к полной непригодности эксплуатации конструкций зданий и сооружений (разрушение любого характера, потеря устойчивости формы/положения, переход в изменяемую систему и др.).
– Вторая группа предельных состояний — предельные состояния, наступление которых затрудняет нормальную эксплуатацию конструкций зданий и сооружений (достижение предельных деформаций конструкций, образование трещин, достижение предельных раскрытий и длина трещин, потеря устойчивости формы, вызывающая затруднение нормальной эксплуатации и др.).
Стандартами на проектирование определяются предельные состояния, по которым следует выполнять расчеты.
Условия обеспечения надежности заключаются в том, чтобы расчетные значения нагрузок или ими вызванных усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, устанавливаемых нормами проектирования конструкций.
При этом в расчет строительных конструкций вводят систему коэффициентов надежности и коэффициентов условий работы, учитывающая изменчивость нагрузок, свойств материалов и условий работы конструкции [3]:
- Коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегрузки) γf. Данный коэффициент учитывает возможные отклонения фактической нагрузки от нормативной. В СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» приведены коэффициенты надежности по нагрузке для веса строительных конструкций, грунтов, коэффициенты для веса оборудования и материалов.
- Коэффициент надежности по материалу (коэффициент однородности материала) γm. Данный коэффициент учитывает возможные отклонения механических свойств и прочности материала от нормативных значений.
- Коэффициент условий работы γc. Этот коэффициент учитывает возможное воздействие различных неблагоприятных факторов: влияние условий изготовления конструкций, неполное соответствие идеализированной расчетной схемы с реальной моделью здания или сооружения.
- Коэффициент ответственности γn учитывает ответственность сооружения и влияние на требуемый уровень надежности. Класс сооружения, уровень ответственности и значение данного коэффициента принимает генпроектировщик по согласованию с заказчиком, но данное значение должно быть не меньше величины, указанной ГОСТ 27751:
– для КС-3 (повышенный уровень ответственности) — 1,1;
– для КС-2 (нормальный уровень ответственности) — 1,0;
– для КС-1 (пониженный уровень ответственности) — 0,8 [1].
Для разных конструктивных элементов зданий и сооружение разрешено принимать разные уровни ответственности, а значит и численные значения коэффициента надежности по ответственности.
Таким образом, введение вышеперечисленных коэффициентов позволяет выполнить расчет конструкций, зданий и сооружений, прибегая к некоторым упрощениям в расчетной схеме, а также учесть возможные неблагоприятные факторы, оказывающие воздействие на реальные строительные конструкции.
- ГОСТ 27751–2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. — Москва: Изд-во стандартов, 2014. — 16 с.
- СП 20.13330.2016. Актуализированная редакция «СНиП 2.01.07–85*» Нагрузки и воздействия. — М., 2016 г.
- Черных А. Г., Бызов В. Е. Краткий курс лекций «Международная нормативная база проектирования (Еврокоды)". — СПб.: СПбГАСУ, 2014. — 80 с.
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, коэффициент надежности, сооружение, коэффициент условий работы, методика расчета, нормальная эксплуатация, потеря устойчивости формы, производство работ, расчет конструкций, расчетная схема.
Ключевые слова
конструкция, надежность, коэффициент надежности, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний
надежность, коэффициент надежности, конструкция, нормальная эксплуатация, расчет конструкций, метод предельных состояний
Похожие статьи
Расчет надежности железобетонных элементов конструкций
Расчет надежности элемента конструкции. Надежность строительного объекта — это
Расчет вероятности отказа ибезотказной работы элемента по прочности бетона на сжатие.
По условию поставленной задачи необходимо, чтобы расчетные сжимающие напряжения не.
Оценка надежности и долговечности металлоконструкций
- при работе конструкций в условиях низких температур; - в случае применения материалов, подверженных хрупкому разрушению, при этом аварии могут иметь место и при нормальных температурах; - при действии на конструкцию ударных и других видов динамических нагрузок
Обследование строительных конструкций зданий по хранению.
Расчет надежности элемента конструкции. Считается, что при нормальных условиях твердения бетон принимает проектную прочность
Рекомендации [1] устанавливали следующие коэффициенты условий работы, вводимые к расчетному сопротивлению арматуры: – при.
Надежность строительных конструкций и ее влияние на несущую.
Надежность конструкции при проектировании обеспечивают применением различных коэффициентов надежности — по нагрузке, по материалу, коэффициент условий работы, коэффициент надежности по назначению, которые не могут в полной мере отвечать за.
Расчет сечения сборно-монолитной конструкции в стадии.
В рамках настоящей работы выполнен расчет характерного сечения плиты перекрытия типового этажа. Рис. 2. Пространственная модель перекрытия.
Поскольку расчет по рабочей высоте сборного элемента показал, что прочность сборно-монолитной конструкции обеспечена, то.
К вопросу об исследовании долговечности железобетонных.
Из этого следует, что расчет железобетонных конструкций на совместное воздействие силовых факторов и агрессивной среды должен производиться. При этом предлагается (п. 2.13), условия работы учитываются с помощью коэффициентов условий работы γbi.
Оценка технического состояния здания | Статья в журнале.
Обобщенный коэффициент эксплуатационной пригодности здания определяется по формуле
Эксплуатация конструкций возможна при условии восстановительных работ.
10. Рекомендации по оценке надежности строительных конструкций по внешним признакам.
Особенности прогнозирования остаточного ресурса зданий.
Для выполнения расчёта остаточного ресурса (срока эксплуатации объекта до капитального ремонта) на основе экспертных оценок устанавливаются коэффициенты значимости для отдельных видов конструкций аi, определяются максимальные величины повреждений.
Живучесть строительных конструкций | Статья в журнале.
Цель данной работы — рассмотреть понятие живучести строительных конструкций, выявить основные положения теории и оценить способы повышения живучести в сооружениях. Живучестью называют свойство строительных конструкций зданий и сооружений продолжать.
Проблемы и перспективы развития металлических конструкций в промышленных зданиях
Металлические конструкции применяются сегодня во всех видах зданий и инженерных сооружений, особенно если необходимы значительные пролеты, высота и нагрузки. [1, с.17]
Металлические конструкции имеют следующие достоинствами, позволяющими их применять в разнообразных сооружениях:
1. Надежность металлических конструкций обеспечивается сходством их действительной работы (распределение напряжений и деформаций) с расчетными предположениями. Материал металлических конструкций обладает большой однородностью структуры и достаточно близко соответствует расчетным предпосылкам об упругой или упругопластичной работе материала.
2. Легкость – из всех изготавливаемых несущих конструкций металлические конструкции являются наиболее легкими.
3. Непроницаемость – металлы обладают не только значительной прочностью, но и высокой плотностью – непроницаемостью для газов и жидкостей. Плотность металла и его соединений, осуществляемых при помощи сварки, является необходимым условием изготовления и возведения конструкций [1, с.23].
4. Металлические конструкции легко транспортируются и хорошо поддаются механизированному монтажу.
5. Удобны в эксплуатации, легко ремонтируются, могут быть приспособлены к изменениям технологических условий производства.
6. Использование металлических конструкций обеспечивает короткие сроки возведения зданий.
Долговечность и сохранение работоспособности металлических конструкций при условии их правильного расчета и конструирования, высококачественного изготовления и возведения, надежной защиты от воздействия коррозии, может исчисляться сотнями лет [2].
Металлические конструкции имеют следующие недостатки, ограничивающие их применение:
1. Коррозия – не защищенная от действия влажной атмосферы, а иногда загрязненная агрессивными газами сталь корродирует (окисляется), что постепенно приводит к ее полному разрушению. При неблагоприятных условиях это может произойти через два-три года. Повышение коррозионной стойкости металлических конструкций достигается путем включения в сталь специальных легирующих элементов, периодическим покрытием конструкций защитными пленками, а также выбором рациональной конструктивной формы элементов (без щелей и пазух, где могут скапливаться влага и пыль), удобной для очистки и защиты.
2. Небольшая огнестойкость – у стали при температуре около 200° С начинает снижаться модуль упругости, а при температуре 600° С сталь полностью переходит в пластическое состояние. Поэтому металлические конструкции зданий, опасных в пожарном отношении должны быть защищены огнестойкими облицовками [1, с.23-24].
Одним из распространенных видов объектов, при строительстве которых применяются металлические конструкции, являются промышленные здания. Конструкции одноэтажных промышленных зданий выполняются в виде цельнометаллических или смешанных каркасов, в которых по железобетонным колоннам устанавливаются металлические конструкции покрытия здания ("шатер") и подкрановые пути. Цельнометаллические каркасы в основном применяются в зданиях с большими пролетами, высотами и оборудованных мостовыми кранами большой грузоподъемности. Каркасы промышленных зданий являются наиболее сложными и металлоемкими конструктивными комплексами. [1, с.18]
Во второй половине XX века в России построено и введено в эксплуатацию большое количество промышленных зданий. Учитывая то, что строительство промышленных зданий было массовым, в них имели место дефекты конструкций, связанные с ошибками проектирования и нарушениями технологического процесса монтажа. Кроме того, эксплуатация металлических конструкций осложнялась существенными статическими и в некоторых случаях динамическими воздействиями.
Таким образом, можно выделить следующие основные проблемы конструкций промышленных зданий:
- ошибки проектирования промышленных зданий;
- дефекты материала или конструкции;
- дефекты монтажа конструкции (например, при обследовании одного из цехов ООО «Пензхиммаш» в г.Пенза обнаружено, что опорный раскос фермы вместо двух уголков общей площадью А=39,4см 2 (100%) выполнен из уголков общей площадью А факт =17,56см 2 (44,6%) , что привело к деформации фермы в целом (рис.1)[3];
Рис.1 Аварийное состояние ферм одного из цехов ООО «Пензхиммаш»
- повреждения, возникшие в ходе неправильной эксплуатации;
- повреждения от статических и динамических нагрузок;
- повреждения от неправильной установки ремонтного оборудования;
В настоящее время состояние конструкций вызывает большие опасения с точки зрения их надёжной эксплуатации. Часть этих конструкций находятся в аварийном или предаварийном состоянии, так как на стадии проектирования, строительства и эксплуатации были допущены нарушения.
Исходя из исторического опыта возможным способом решения сохранения рабочей площади промышленных зданий, может быть их реконструкция путем пристройки новых цехов или строительства цехов на месте обрушения.
Модернизация старых зданий под новое производство более рентабельна, чем строительство с нуля нового завода, так как на месте старых промышленных зон уже есть здания и необходимые коммуникации. По мнению специалистов, капитальный ремонт и переоснащение старых цехов стали самым распространенным способом возрождения производства в регионах.
В некоторых случаях в промышленном строительстве выгоднее не реконструировать, а возводить с "нуля". Причем для такого рода зодчества теперь основным заказчиком является не государство, как ранее, и не частный инвестор–физическое лицо, как в жилищном строительстве, а средний и малый бизнес, ориентированный на быстрый оборот инвестиций.
Предприниматели заняты сейчас строительством, в первую очередь, складов, ангаров и грузовых терминалов. Вслед за бурным развитием ритейлерских сетей стала ощутимой острая нехватка таких помещений, и на спрос живо отреагировал строительный комплекс. В стране возводятся объекты пищеперерабатывающей промышленности, автосборочные цеха. Важнейшим направлением промышленного строительства сегодня стало сооружение выставочных и ярмарочных корпусов. Свою нишу в промышленном строительстве занимает и возведение автозаправок, количество которых продолжает увеличиваться.
Сегодня основные черты промышленного строительства строятся из облегченных металлоконструкций. При этом приоритетом является функциональность строений, экономия затрат на строительство за счет сокращения его сроков и усилий на капитальную подготовку тяжелых фундаментов, поскольку в современных условиях эффективность инвестиций - основополагающий фактор любой бизнес-активности.
К тому же, вес модульных стальных конструкций меньше, чем у кирпичных или бетонных блоков, и, соответственно, не так уж велики нагрузки на фундамент. Это позволяет устанавливать их в сложных, не весьма подходящих для промышленного строительства участках города.
Легкие металлические конструкции – здания небольших пролетов, в которых ограждения выполнены с использованием тонколистового профилированного металла и облегченного синтетического утеплителя, что позволяет снизить расход металла в 1,5- 2 раза, а общую массу здания в 3-4 раза по сравнению с традиционными конструкциями, что, в свою очередь, способствует снижению общих трудозатрат в 1,3 – 1,5 раза (рис.2). Характерным для ЛМК является их комплектная поставка на строительную площадку, т.е. поставляются как несущие, так и ограждающие конструкции и в ряде случаев технологическое оборудование, что позволяет сдавать здание «под ключ».
Рис. 2 Здание из легких металлических конструкций
Таким образом, металлические конструкции имеют широкое распространение в строительстве. Некоторые здания невозможно было бы создать без использования металла. Но, как и все остальные конструкции, металлические, имеют ряд недостатков, которые существенно усложняют процесс их эксплуатации. Наибольшее распространение эти конструкции получили в строительстве промышленных зданий. Это объясняется тем, что металл обладает незаменимым набором качеств, которые и позволяют его так широко применять в данной области. Перед учеными стоит задача совершенствования материалов и конструкций (особенно в части их защиты от внешних воздействий).
Беленя Е.И. Металлические конструкции, издание 6-е переработанное и дополненное. М.: Стройиздат, 1986. 594с.
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, здание, промышленное строительство, строительство, общая площадь, ошибка проектирования, цех ООО.
Оценка надежности и долговечности металлоконструкций
Одной из основных причин аварий металлоконструкций являются аварии, наступающие вследствие хрупкого разрушения. Хрупкое разрушение стали может иметь место:
- при работе конструкций в условиях низких температур;
- в случае применения материалов, подверженных хрупкому разрушению, при этом аварии могут иметь место и при нормальных температурах;
- при действии на конструкцию ударных и других видов динамических нагрузок;
- под влиянием различных дефектов в основном металле и сварных швах [1].
Техническое состояние стальных конструкций определяют на основе оценки следующих факторов:
- — наличия отклонений фактических размеров поперечных сечений стальных элементов от проектных;
- — наличия дефектов и механических повреждений;
- — состояния сварных, заклепочных и болтовых соединений;
- — степени и характера коррозии элементов и соединений;
- — прогибов и деформаций;
- — прочностных характеристик стали;
- — наличия отклонений элементов от проектного положения [2].
Анализ большого числа аварий и аварийных состояний конструкций позволяет прийти к выводу, что многие из них происходят в результате снеговой перегрузки, на которую при эксплуатации сооружений не обращают должного внимания. Принятые в свое время к эксплуатации сооружения, зачастую выполненные по типовым проектам, рассчитанные на усредненные, а не на реальные для каждого конкретного объекта нагрузки, продолжают эксплуатировать, не обращая внимания на несоответствие между проектными и реальными нагрузками [1].
Дефекты, допущенные при изготовлении конструкции, не всегда сразу приводят к аварии. Часто даже грубые отступления от проекта и технических условий сказываются не сразу, а при неблагоприятном сочетании нескольких факторов. В свою очередь, внутренние дефекты материала неизбежно приводят к разрушению металла.
Наличие концентраторов напряжений в виде внутренних дефектов, таких, как отверстия, прорези, трещины, поры, крупные неметаллические включения, расположенные в местах и на участках с высокими местными напряжениями и ориентированные поперек направления действующих растягивающих напряжений, могут привести к преждевременному разрушению элемента, и без должного контроля с помощью нормативных документов [3–5] к разрушению всей конструкции.
Дефекты в металле делятся на 3 основных типа: возникшие на стадии проектирования, возникшие при изготовлении и транспортировке, возникшие при монтаже [6].
В процессе изготовления металлические изделия проходят сложный технологический цикл. Он включает следующие основные операции: плавка, вакуумирование, внепечная обработка, литье, обработка давлением, термическая обработка, механическая обработка, соединение с другими деталями. На этапах изготовления, расплавленная сталь вступает в контакт с кислородом, расплавленным флюсом, раскислителями и инертными газами, вследствие чего при кристаллизации в ней образуются поры, пустоты, усадочные раковины, крупные неметаллические включения, которые при обработке давлением и изготовлении проката вытягиваются и расплющиваются, тем самым создавая трещины, расслоения, волосовины, становясь сильными концентраторами напряжений.
Внутренние дефекты объемного типа (раковины, шлаки, поры, «скворечники» и др.) выявляются независимо от направления радиационного или ультразвукового излучения. Слабораскрытые дефекты плоскостного типа (трещины, закаты, заливины и др.) лучше обнаруживаются при радиационном контроле, когда излучение направлено вдоль плоскости дефекта, а при ультразвуковом контроле — когда излучение направлено перпендикулярно плоскости дефекта [7].
На производстве многие дефекты при малых размерах допускаются в изделии и не требуют исправления, тем не менее, их количество и расположение может оказать решающее воздействие на надежность и долговечность ответственных металлических элементов.
Для снижения риска разрушения необходимо более тщательно подходить к вопросу оценки состояния, используя при этом современные технологии, а так же усовершенствовать существующие методы прогнозирования надежности стальных конструкций и элементов.
Наиболее распространена статистическая оценка надежности элементов, где система состоит из n элементов. Каждый элемент случайно может находиться либо в рабочем состоянии, либо в состоянии отказа. Так, например, в работе [8] представлен расчет зоны наиболее вероятного усталостного разрушения оси шарнирного соединения с использованием результатов механических испытаний цилиндрических пропорциональных образцов, и на их основе сформулированы выводы о наиболее надежных областях металла. Не смотря на возможность быстро рассчитать надежность любых систем, в том числе неприводимых, основной недостаток такого метода — статистический расчет получается приближенным и только для конкретных числовых значений.
Существует аналитический метод расчета надежности, который подразумевает представление зависимости y(X) в виде надежностного графа. Достоинство аналитического метода заключается в возможности выразить искомую характеристику безотказной работы элемента через заданные параметры в общем виде, но из-за трудоемкости расчета используется реже, чем статистический.
Для оценки надежности и долговечности в зависимости от напряжений вызываемых давлением, температурой, вибрациями и т. п., возможно применение модели «нагрузка — несущая способность», основная идея которой заключается в том, что под действием нагрузки несущая способность системы постепенно уменьшается до тех пор, пока система не откажет [9]. Ее основной недостаток заключается в том, что при большом числе факторов, действующих на систему, нахождение вероятности отказа превращается в сложную математическую задачу, решение которой даже численными методами с применением ЭВМ весьма трудоемко.
Существует множество подходов и различных методик оценки надежности, так например, в работах [10,11,12] представлены методики расчета надежности по предельным состояниям с использованием математической модели. В диссертациях представлен обширный обзор существующих методик расчета надежности, а так же методики расчета основанные на данных о несущей способности, пластических деформациях конструкций, и их устойчивости. Тем не менее, представленные методики затруднительны для реализации непосредственно во время эксплуатации, так как в некоторых случаях необходим постоянный контроль состояния металла для осуществления своевременного реагирования и предотвращения аварий.
Несмотря на обширное количество существующих методик расчета надежности, в настоящее время нет ни одной, которая позволяла бы достаточно быстро и объективно, исходя из состояния материала оценить долговечность конструкции и дать рекомендации по её использованию на основе внутренних дефектов материала, охватывала все возможные изменения погодных условия, влияние среды, а так же позволяла бы контролировать состояние элементов конструкции в любой момент времени.
Таким образом, существует научная задача разработки инженерной методики оценки долговечности металлических конструкций на основе анализа структуры материала, действующих и возможных нагрузок и влияния внешней среды.
На данный момент существует методика оценки вероятности отказа элемента, надежности и долговечности, основанная на структурно-энергетической теории отказов [13]. Структурно — энергетическая теория отказов, позволяет легко оценить влияние структурных факторов (количества и размеров чувствительных структур материалов) на форму кривой функции распределения энергии разрушения (рис. 1), а, следовательно, на надежность элементов и на этой основе разработать конкретные рекомендации по технологическому обеспечению заданного уровня надежности и качества элементов.
Рис. 1 Функция распределения энергии разрушения
Зависимость вероятности отказа от величины энергетического воздействия будет простой экспонентой:
где b — вариация размеров чувствительных структур;
е — величина энергетического воздействия.
Вероятность безотказной работы P(t) является обратной величиной вероятности отказа и определяется следующим образом:
Используя следующее уравнение, представляется возможным определить время безотказной работы детали:
где I — величина энергетического воздействия;
α — коэффициент перехода из одного состояния в другое;
t — время работы элемента.
Коэффициент перехода α определяется следующим образом:
где tcp — среднее время работы элементов до отказа;
t0 — гарантированное время работы элемента;
σ — дисперсия энергии возникновения отказа.
Представленная методика оценки была разработана и опробована на тонкостенных образцах, толщиной 0.1–0.5 мм, тем не менее, по мнению авторов, её применение возможно также и на более габаритных деталях и элементах, испытывающих в разы большие нагрузки. Исходя из этого была сформулирована и поставлена задача по проведению экспериментов на образцах и реально используемых узлах металлических конструкций, выполнению усталостных разрушений, для сравнения расчетных результатов и полученных опытным путем, а так же разработке методики, которая бы позволяла максимально точно оценить долговечность металлической конструкции исходя из условий изготовления, эксплуатации, и изменения свойств материала с течением времени.
1. Лащенко М. Н. Аварии металлических конструкций зданий и сооружений Л.: Стройиздат, 1969. — 184 с.
3. ГОСТ 23118–99. Конструкции стальные строительные. Общие технические условия. — Введ. 2001–01–01. Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001. — 41 с.
4. СНиП 3.03.01–87. Несущие и ограждающие конструкции. — Введ. 1988–01–07. Госстрой СССР. — М.: ЦИТП Гос-строя СССР, 1989. — 113 с.
5. СП 53–101–98. Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций. — Введ. 1999–01–01. Гос-строй России. — М.: ГУП ЦПП, 1999. — 36с.
7. А. К. Гурвич, И. Н. Ермолов, С. Г. Сажин. Неразрушающий контроль. Кн. 1. Общие вопросы. М.: Высшая школа. 1992. 242 с.
8. Густов Ю. И., Воронина И. В., Катанина А. Г. Оценка надежности металлических изделий по деформационно-энергетическим показателям // сборник трудов XII-й Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении — 2010". — Брянск.: 2010 электр. ресурс.
9. Острейковский, В. А. Теория надежности: Учеб. для вузов / В. А. Острейковский. — М.: Высш. шк., 2003. — 463 с.
10. Плотникова О. С. Определение надежности металлических конструкций в составе зданий и сооружений при ограниченной статистической информации о контролируемых параметрах: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук, [С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т]. — Санкт-Петербург: 2008. — 20 с.
11. Кошелева Ж. В. Оценка несущей способности, надежности и остаточного ресурса элементов железобетонных конструкций при ограниченной информации о контролируемых параметрах: автореф. дис. на соиск. учен. степ. к.т.н. [С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т]. — СПб.: 2004. — 24 c.
12. Галаева Н. Л. Расчет надежности несущих элементов при ограниченной информации о параметрах модели предельных состояний: автореф. дис. на соиск. учен. степ. к.т.н. [Вологод. гос. техн. ун-т]. — Санкт-Петербург: 2010. — 24 с.
13. Деев В. С., Трефилов В. А. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 3: Структурно-энергетическая теория отказов: учеб. пособие. — Пермь: издательство ПНИПУ. -2012. С. 167.
Основные термины (генерируются автоматически): дефект, энергетическое воздействие, внутренний дефект материала, конструкция, коэффициент перехода, нагрузка, несущая способность, обработка давлением, основной недостаток, плоскость дефекта, существующая методика расчета надежности, хрупкое разрушение, элемент.
В этом же СНиПе (п. 6.2, 6.12) предлагается проводить поверочные расчеты существующих конструкций при обнаружении дефектов и повреждений в конструкциях с целью установления, обеспечивается ли несущая способность и пригодность к нормальной эксплуатации в.
Прочность конструкции считается обеспеченной, если во всех поперечных сечениях ее элементов внутренние напряжения меньше предела прочности материала [7]. Произведем расчет надежности для элемента конструкции.
Обследование несущих конструкций зданий после воздействия.
Ограниченно работоспособное состояние — категория технического состояния здания или его строительных конструкций, при которой имеются дефекты и повреждения, приведшие к некоторому снижению несущей способности.
Выбор и обоснование критериев оценки степени опасности.
Ключевые слова: надежность, безопасность, степень опасности, повреждения трубопровода, трещиноподобные дефекты.
В процессе их эксплуатации постепенно снижается несущая способность собственно трубопроводов. И здесь остро встают вопросы обеспечения.
Натурное определение действующих напряжений в стальных.
При отборе образца материала из конструкции по измеренным восстанавливаемым относительным
− наличие механических дефектов и повреждений, включая
Основные термины (генерируются автоматически): конструкция, элемент, напряжение, предел текучести.
Оценка долговечности новой многослойной конструкции стены.
Основным материалом, обеспечивающим долговечность МНС является несущие слои из торкрет–бетона.
все пустоты в структуре бетона могут быть рассмотрены как трещиноподобные дефекты структуры.
Методика проверки конструктивных элементов базируется на воздействиях первичных отказов, которые не должны приводить к разрушению
Проектировщики учитывают данное условие, принимая коэффициенты надежности по нагрузке
Существующие модели оценки остаточного ресурса конструкций.
– характеристика материала; – коэффициенты запаса прочности; – технологические показатели.
К детерминированной модели относят методики оценки: – по изменению параметров несущей способности конструкции
К расчету несущей способности соединений на вклеенных шайбах
b — коэффициент равный для несущих конструкций покрытий отношению Рд/Р, где Р — полная расчетная нагрузка, а Рд — временная (снеговая) нагрузка; k2 и k3 — компоненты коэффициента надежности, учитывающие разброс опытных значений несущей способности.
Долговечность металлических конструкций
Изделия и сооружения из металла составляют наиболее значительную и ценную часть основных производственных фондов любой промышленно развитой страны, и их защита от коррозии была и остается очень важной проблемой. Для выполнения своих функций металлические детали строительных конструкций должны обладать определенным набором свойств (таких, например, как прочность, твердость, электро- и теплопроводность), которые служат критериями выбора конструкционного материала при их изготовлении. Деградация этих свойств в процессе эксплуатации (в результате старения или коррозии при взаимодействии с компонентами окружающей среды) влияет в основном на надежность работы и срок службы изделия.
Увеличение надежности и долговечности возведенных строительных конструкций - это приоритетное направление современного строительства.
Широкое использование в строительстве современных материалов заставляет обратить особое внимание на противокоррозионную защиту металлических элементов строительных конструкций, их соединений, подбор материалов с учетом конкретных условий эксплуатации. Поэтому в настоящее время важное значение приобретают разработка и внедрение методов повышения коррозионной стойкости металлоконструкций и, следовательно, увеличению их срока службы.
Увеличение объемов строительства и работ по реконструкции старых зданий привело к появлению новых материалов и конструктивных элементов, к которым можно отнести навесные декоративные и утеплительные системы - так называемые "вентилируемые" фасады. Эти конструкции представляют собой достаточно сложную "сборку" из металлических и неметаллических элементов. При этом изготавливаются и применяются они как в России так и за рубежом. Следует констатировать тот факт, что сегодня при проектировании ответственных конструктивных элементов "вентилируемых" фасадов недостаточно отражены вопросы коррозии и ее последствий. Поэтому на практике встречаются случаи, когда преждевременный выход из строя оборудования из-за коррозии является не следствием трудностей, для преодоления которых требовалось создание нового материала или метода защиты, а, скорее, результатом неудачного выбора материала или конструкции.
Несмотря на то, что мировой опыт применения подобных конструкций насчитывает уже четверть века, практически полностью отсутствуют сведения об их надежности и коррозионной стойкости в различных условиях эксплуатации, при этом такие данные необходимы для обоснованного выбора как конструктивных решений, так и допустимых материалов. Кроме того, необходимость этих данных определяется действующими СНиП (в частности, СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от коррозии").
Госстрой России предъявляет высокие требования к качеству всех возводимых сооружений. Подобным требованиям удовлетворяют конструкции на основе коррозионно-стойких материалов, в частности нержавеющих сталей, которые используют при производстве и эксплуатации "вентилируемых" фасадов ряд отечественных фирм, уделяющих должное внимание противокоррозионным мероприятиям.
Требования к коррозионной стойкости материала могут меняться в широких пределах в зависимости от назначения изделия, условий его эксплуатации и планируемого срока службы. Однако наличие у материала высокой коррозионной стойкости при нужной комбинации других свойств является необходимым, но недостаточным критерием, которым руководствовуется инженер-конструктор. Его цель должна заключаться в выборе наиболее экономичной комбинации свойств, удовлетворяющей требованиям эксплуатации. Нет смысла рекомендовать дорогой коррозионностойкий материал, если допустимо использовать более дешевый, с пониженной коррозионной стойкостью, предусмотрев при этом его дополнительную защиту.
Выбор конструкционного материала с требуемой коррозионной стойкостью далеко не всегда может быть осуществлен только на основе теоретических разработок или справочных данных. Во многих случаях прибегают к коррозионным испытаниям, основой которых является некое моделирование предполагаемых условий эксплуатации создаваемого изделия.
Ускоренные коррозионные испытания металлических материалов являются частью проблемы прогнозирования надежности строительных конструкций, эксплуатируемых в различных климатических условиях, моделирование которых неизбежно связано с определенными упрощениями и допущениями, поскольку точное воссоздание реальной коррозионной ситуации практически невозможно. Например, если проектируемый срок службы изделия составит 3 года при максимально допустимом уменьшении сечения до 5 мм, то при отсутствии сведений о возможном изменении скорости коррозии во времени и характере распределения коррозионного процесса по поверхности изделия приходится допустить, что металл в продолжение всего периода эксплуатации будет корродировать равномерно со средней скоростью 4,5 мкм/сутки. Если принять эти достаточно произвольные допущения, то минимальное время, за которое можно получить количественные результаты испытаний, будет определяться чувствительностью используемого метода измерений. Если, например, минимально определяемая величина составит 10 мкм, то минимальная продолжительность испытаний должна составить 3 суток. Результаты таких испытаний могут дать только ориентировочную и, как правило, наиболее оптимистическую оценку стойкости материала.
Целью ускоренных коррозионных испытаний в климатических камерах является решение разных по своей направленности задач: "отбраковка" систем с низкой коррозионной стойкостью и прогнозирование коррозионной стойкости металлических материалов.
Если требуется провести сравнительные испытания различных металлов, то обычно выбирают жесткие режимы испытаний. Результаты, получаемые при ускоренных испытаниях в заведомо более жестких условиях по сравнению с реальными (более высокая температура или более агрессивная среда), естественно, не отличаются высокой надежностью, так как всегда неясным остается вопрос - насколько они (результаты, полученные в короткое время в жестких условиях) будут соответствовать коррозионному разрушению в условиях реальной эксплуатации изделий в течение планируемого срока службы. Но в результате таких испытаний удается отобрать наиболее коррозионностойкие системы.
В то же время для получения прогнозных оценок не следует слишком далеко уходить от реальных условий эксплуатации.
Коррозионные испытания всегда желательно проводить с некоторым варьированием хотя бы основных параметров системы, определяющих ее коррозионное поведение, таких как состав агрессивной среды, температура.
Важным ориентиром для выбора конструкционного материала требуемой коррозионной стойкости является практический опыт, наличие которого позволяет обоснованно подходить к анализу коррозионных условий, проведению коррозионных испытаний и выдаче рекомендаций. Наиболее легким является случай, когда при эксплуатации изделия, являющегося техническим аналогом создаваемого, выявлены коррозионно уязвимые места и определен характер разрушения. В этом случае первая задача сводится к тому, чтобы тщательно описать характер наблюдаемого разрушения и наиболее точно охарактеризовать параметры системы (состав агрессивной среды, абсолютная и относительная влажность, температура, воздействие ультрафиолетового излучения, механические нагрузки и др.), а также все изменения, имевшие место за время эксплуатации изделия. Полученная таким образом информация дает возможность обоснованно составить регламент лабораторных испытаний, первоочередная цель которых - воспроизвести разрушение, наблюдавшееся в реальных условиях. После достижения этой цели открывается возможность варьирования параметрами системы и выявления такого соотношения последних, при котором коррозия становится наименее опасной.
Многие другие задачи, имеющие прямое отношение к коррозионной стойкости создаваемых изделий, могут быть решены на стадии его проектирования и изготовления с учетом результатов коррозионых испытаний. Например, если на ранних стадиях будет обеспечено отсутствие в конструкции узких зазоров, щелей или "карманов", а там, где этого избежать нельзя, устроены дренажные отверстия, то тем самым будет ликвидирована опасность застоя электролита, а следовательно, и щелевой коррозии. Особенно это касается тонкостенных сложнопрофилированных конструкций "вентилируемых" фасадов. Точно так же следует полностью исключить весьма опасную в коррозионном отношении возможность контакта различных металлов и сплавов, встречающихся во всех строительных системах и способных образовывать активные гальванические пары, стимулировать коррозию одного из них. Подобные критические оценки должны быть сделаны не только для самого изделия, но и для любых защитных мероприятий, которые могут быть использованы в конкретных условиях эксплуатации.
Так как "вентилируемые" фасады являются неремонтопригодными конструкциями, то срок их службы должен быть определен с достаточной степенью достоверности. Опубликованные данные о скорости коррозии металлов в конструкциях "вентилируемых" фасадов отсутствуют. В связи с этим в настоящее время по рекомендации Госстроя России испытательным центром "Эксперт-Корр-МИСиС" проводятся коррозионные испытания материалов, применяемых для изготовления элементов конструкций "вентилируемых" фасадов с целью систематизации данных по коррозионной стойкости фасадных конструкций в различных условиях эксплуатации и экспертной оценки срока службы. Полученные при этом данные могут быть использованы не только для частных практических рекомендаций, но и для серьезных обобщений и выводов.
Читайте также: