Дефекты при изготовлении и сборке металлоконструкций

В статье рассматриваются дефекты при изготовлении и сборке металлоконструкций. Металлоконструкции – это универсальный строительный материал, благодаря которому заказчик получает готовое сооружение в кратчайшие сроки с минимальными затратами.
Использование таких изделий расширяет возможности традиционных методов строительства. Металлоконструкции при относительно небольшом весе могут выдерживать приличные нагрузки. Их удобно транспортировать к месту сборки, легко собирать. Они не боятся воздействия внешней среды и долговечны. Сфера применения металлических конструкций обширная. Эти материалы применяются и в капитальном и частном строительстве.
Ключевые слова: дефекты, сборка, сварка, сталь.
Стали различаются по многим признакам, в зависимости от их получения, обработки и использования. Поэтому, если замена стального проката произведена без учета реальных условий изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций (например, в условиях воздействия высоких положительных и низких отрицательных температур или динамического воздействия), то элементы конструкций могут разрушиться.
Основными ошибками при изготовлении стальных конструкций, приводящими к образованию в них дефектов, являются:
неэквивалентная замена материалов при изготовлении элементов конструкций (замена марки стали, типа электродов, уменьшение сечения элементов);
изменение проектных размеров конструкции в целом и ее отдельных элементов;
смещение осей элементов от проектных геометрических центров узлов сопряжений нескольких элементов;
непрямолинейность элементов;
отсутствие требуемых зазоров между стыкуемыми элементами;
уменьшение длины сечения сварных швов, низкое качество сварки, окрашивание швов с неотбитым шлаком;
подрезки металла несущих элементов при сварке;
недостаточное стягивание пакетов при болтовых соединениях;
покрытие металла грунтовкой без очистки от ржавчины;
отправка стальных изделий на стройку без огрунтовки
При замене прокатных профилей, предусмотренных проектом, могут быть нарушены проектные требования к значениям площади, радиуса инерции, момента сопротивления, момента инерции поперечного сечения и к марке стали. Стальной элемент и конструкция в целом в этом случае могут получить недостаточную несущую способность, повышенную деформативность. Изменение марки электрода приводит к нерасчетной работе сварного шва. При этом изменяется прочность самого сварного шва, а также контактной зоны основного металла и сварного шва.
Низкое качество стали и сварки элементов могут вызвать появление местных (в области сварного шва) и общих разрушений стальных конструкций. Изменение проектных размеров конструкции ведет к изменению всей расчетной схемы и работы конструкции. Изменяются и расстояния между узлами, а заготовки элементов оказываются короче или длиннее необходимых. В связи с этим могут стать недостаточными размеры фасонок, длина сварных швов соединений, уменьшенными или недопустимо увеличенными зазоры между стыкуемыми элементами.
Если элементы фермы в сварных узлах приближаются друг к другу больше, чем это предусмотрено нормами, то из-за теплового воздействия сварки в фасонках возникает нерасчетное напряженное состояние вплоть до образования трещин. При слишком больших расстояниях между элементами фермы в сварном узле возможна потеря устойчивости фасонки у сжатого элемента.
Смещение осей элементов от центров узлов конструкции приводит к появлению дополнительных усилий в элементах и изгибающих моментов в узлах. Установка в конструкциях погнутых элементов резко снижает прочность как самого элемента, так и конструкции в целом. Подрезки металла при сварке образуют концентраторы напряжений, что снижает несущую способность стальных конструкций.
Недостаточное стягивание пакета при использовании болтового соединения ухудшает работу болтов и снижает силы трения между элементами пакета, что уменьшает несущую способность соединения. Если стальные конструкции огрунтовать без очистки от ржавчины, то такая огрунтовка не будет иметь достаточного сцепления с металлом, что приведет к ее отслаиванию. Стальное изделие, отправленное на стройку без огрунтовки, будет ржаветь, а очистка его от ржавчины на строительной площадке трудно осуществима. Дефекты в стальных конструкциях в виде местных и общих деформаций появляются в результате неправильной строповки и складирования. Для того чтобы выявить все вышеперечисленные дефекты при изготовлении металлических конструкций необходимо проводить обследования состояния конструкций. Каждый дефект характеризуется не только по причинам, его вызвавшими, но и размерами повреждения конструкции и возможными последствиями.
Дефекты могут ухудшить нормальные условия эксплуатации (нарушить температурно-влажностный режим помещений, снизить звукоизоляцию ограждающих конструкций, повысить эксплуатационные расходы по зданию), снизить несущую способность конструкций, сократить их долговечность, привести к частичному разрушению и аварии здания. Дефекты, вызванные внешними воздействиями, обычно называют повреждениями конструкций. Все дефекты строительных конструкций, за исключением вызванных стихийными бедствиями, можно объяснить отсутствием надзора со стороны инженерно-технического персонала проектных, строительных и эксплуатационных организаций, невысокой квалификацией исполнителей и, в ряде случаев, отсутствием их заинтересованности в выпуске высококачественной продукции.
Дефектами сборки являются: несоответствие и непостоянство величины зазора между кромками, превышения кромок, жесткое закрепление элементов.
Элементы, жестко закрепленные, не могут перемещаться при усадке металла шва, вследствие чего в сварных соединениях возникают собственные напряжения, вызывающие появление трещин. Дефекты сборки могут появиться в результате несовершенства или плохого состояния сборочных или сборочно-сварочных приспособлений. При контроле качества сборки замеры должны быть выполнены металлическим инструментом (рулеткой, линейкой, угольником, щупом и т. п.) и шаблонами.
Рисунок 1 – Способы проверки качества сборки
Способы проверки качества сборки: а — углов сопряжения элементов конструкции, б — превышения кромок, в — величины зазора, г — углов подготовки кромок, зазоров в стыках и превышения кромок с помощью шаблона.
Библиографический список:
1. Усиление стальных каркасов одноэтажных промышленных зданий. В.Н. Валь. Стройиздат, 1987.
2. Усиление стальных конструкций (П1-04 к СНиП II-23-81*)
3. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений»
4. СП 53-101-98 «Изготовление и контроль качества стальных строительных конструкций»