Вы здесь

Наука

Предприятие ООО «Комфорт-Кривбасс» имеет достаточно высокий научно-технический рейтинг в области проектирования.
Одно из направлений нашей деятельности является разработка ― правил технической эксплуатации, положений, инструкций, проведение конференций, семинаров, совещаний и др. форумов.
Мы располагаем всесторонними сведениями об уровне эксплуатации и содержания зданий и сооружений горно-металлургического комплекса Украины.

Выполняя анализ аварий и эксплуатации зданий и сооружений, мы убедились в том, что уровень знаний технологического и технического персоналов предприятий не в полной мере соответствуют требованиям настоящего времени.
В настоящее время физический и моральный износ ОППФ составляет около 40-80%, поэтому наиболее актуальными проблемами являются ― достоверность и своевременность оценки технического состояния строительных конструкций зданий и сооружений.

В период многолетней работы в службе технического надзора за безопасной эксплуатацией ЗиС, автором Рябиковым В.В. и нами был накоплен значительный теоретический и практический материал по их эксплуатации и содержанию.
Недостаточное количество технической и практической литературы, автор восполнил монографией «Техническая эксплуатация и мониторинг строительных конструкций ЗиС», объёмом 460 страниц (7 глав, 27 разделов, формат 200×290мм, переплет жесткий).
В монографии освещены все этапы жизненного цикла строительных конструкций, чем предоставляется возможность решения следующих актуальных аспектов:

  • теоретический и практический материал по воздействию агрессивных производственных факторов на конструкции с интерпретацией химических процессов;
  • теоретический материал по обследованию, эксплуатации и содержанию подкрановых конструкций является эксклюзивным;
  • разработаны вопросы обследований и классификации технического состояния шахтных копров различного исполнения и дымовых труб;
  • теоретически разработан, обоснован и изложен «процесс мониторинга» и его связь с другими необходимыми процедурами;
  • изложены 67 общих причин возникновения дефектов в конструкциях и их анализ;
  • рассмотрены все циклы и последовательность обследований металлических, ж/б, каменных, деревянных конструкций для технических и эксплуатационных служб;
  • автором сокращённо предложен теоретический и практический материал научно-технической разработки «Прогнозирование сроков устранения дефектов в зависимости от агрессивности среды и КТС конструкций», которая прошла практическое испытание в течении 5 лет без единого ошибочного срока прогноза. НТР имеет государственную регистрацию и подтверждение;
  • в необходимом объёме изложен материал по обследованию конструкций повреждённых пожаром;
  • особое место уделено теоретическому материалу и классификации дефектов и деформаций в железобетонных конструкциях, взаимно увязывая разработки Харьковского ПромСтрой НИИ Проекта с классификатором автора монографии. По мнению автора, это наиболее современная методика оценки технического состояния ж/б конструкций;
  • особенно важным разделом является таблица «Картограмм оценки технического состояния конструктивов ЗиС». Данный дифференцированный материал уникален, а использование метода последовательного исключения – позволяет безошибочно определить истинные причины возникновения дефектов и их последствий;
  • представлен типовой вариант «Стандарта предприятия» для всех технических служб на которые возложены функции надзора за техническим состоянием ЗиС;
  • имеются разделы охраны труда, пожарной безопасности и молниезащиты ЗиС.

Использование материала монографии позволяет уменьшить в 2-3 раза время на поиск теоретической и нормативной документации при разработке «Технических отчетов» и «Паспортов технического состояния ЗиС» специализированными службами, актов периодических осмотров службами предприятий и практически полностью исключает вероятность недостоверности при определении категорий технического состояния конструкций из различных материалов.
Монография даёт полное представление о дефектах, деформациях и повреждениях возникающие в период эксплуатации и предоставляет квалифицированные ответы ответственным специалистам структурных подразделений на все актуальные вопросы, возникающие при содержании зданий и сооружений предприятия.

Все разделы монографии имеют интегрированную связь с «Положением о безопасной и надёжной эксплуатации производственных зданий и сооружений», «ПТЭ зданий и сооружений ГМК Украины» и «Нормативными документами по вопросам обследований, паспортизации, безопасной и надёжной эксплуатации производственных ЗиС», что позволяет приобрести для предприятия лишь 1 экземпляр дорогостоящей государственной нормативной документации, тем самым полностью исключается вероятность нарушений авторских прав разработчиков и не требуется разрешение государственных служб при полном или частичном воспроизведении, тиражировании, распространении отдельных частей оригинала Нормативных Документов.

Монография является универсальным практическим пособием. По нашему мнению, как идеальный вариант, монография должна быть в каждом техническом отделе (бюро) структурного подразделения предприятия, у каждого инженера службы технического надзора, на которую возложены функции безопасной и надёжной эксплуатации зданий и сооружений и как минимум 2 экземпляра в лаборатории или специализированного отдела, выполняющего обследование ЗиС на профессиональном уровне, с предоставлением «Технических отчетов» и «Паспортов технического состояния объекта».

Монография рекомендуется для технических специалистов и экспертов, студентам ВУЗ и техникумов, а также преподавателям для лекционного материала по эксплуатации ЗиС.

Пособие предоставляет возможность самостоятельного обучения, для успешной переаттестации ответственных специалистов предприятий в государственных надзорных органах.

Монографию приобрели ведущие проектные институты ― ГП «Кривбасспроект», ГП «Днепргражданпроект», ГП «Экспертно-технический центр», специализированные организации ― «Будтехэкспертиза», «Промтехдиагностика», предприятия ― Запорожский ЖРК, Днепрорудненский индустриальный техникум, «Днепроспецмонтаж» и многие другие.
Многие предприятия выразили благодарность за предоставленную монографию.

ФРАГМЕНТЫ МОНОГРАФИИ И ИЗЛОЖЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

 

Глава IV §1 «КОРРОЗИЯ СТАЛИ И ЖЕЛЕЗА»

Ионы двухвалентного железа диффундируют в глубь раствора электролита и, соединяясь с гидроксильными группами воды, образуют гидроксид железа, выпадающий в виде пористого осадка на катоде:

Fe2+ + 2ОН = Fe(ОН)2

Гидроксид двухвалентного железа взаимодействует с избыточным кислородом воздуха О2 и существующей водой образуя гидрат оксида железа, где железо становится трехвалентным:

4Fe(ОН)2 + Н2О + О2 → 4Fe(ОН)3

Гидроксид 3х валентного железа не стабилен и разлагается, образуя гидратированный оксид Fe2О3 ▪ n Н2О — это красно коричневое вещество.
В растворах, где недостаточное количество растворённого кислорода, для полного окисления гидроксида 2х валентного железа Fe(ОН)2 образуется магнетит Fe3О4:

6Fe(ОН)2 + О2 → 2Fe3О4 + 6Н2О

Рис. 6. Процессы, происходящие на поверхности металлического элемента

При длительной эксплуатации конструкций во влажной среде на её поверхности образуется несколько слоёв ржавчины. Самый глубокий оксид железа типа FeО, затем магнетит железа Fe3О4, затем гидратированный магнетит Fe3О4 ▪ n Н2О и наконец, обычная красно - коричневая ржавчина Fe2 О3 ▪ n Н2О, которая располагается непосредственно на границе электролита.

Далее продолжение текста монографии.

 

Глава IV §2 КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Бетоном — называется искусственный материал, получаемый в результате затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего, воды, заполнителей (природных или искусственных) и в необходимых случаях специальных добавок.
Неблагоприятные сочетания постоянных и переменных нагрузок с воздействием различных физико-химических процессов среды вызывает коррозию бетона и стальной арматуры, что приводит к разрушению конструкций.
Основой бетонов является цемент, который может быть изготовлен из различного сырья и применяемых добавок при определённой технологии его получения.
Наиболее распространены в промышленном строительстве портландцемент и его разновидности (шлакопортландцемент, низкоалюминатный портландцемент, сульфатостойкий портландцемент, гипсоглинозёмистый и другие виды).

Что такое цемент и как происходит процесс схватывания?

Портландцемент — продукт совместного помола клинкера и гипса, в свою очередь клинкер получают обжигом при температуре близкой к плавлению (1500ºC) смеси известняка и глины.

Гипс (СаSO4 ▪ 2 Н2О) добавляют в небольших количествах в клинкер (до 3%) для регулирования времени схватывания. Поэтому большая часть составляющих цемента содержит не один, а два, три и больше составляющих элементов в связанном состоянии. Минеральный состав клинкера определяется содержанием искусственных минералов — алита, белита, трехкальциевого алюмината и четырёхкальциевого алюмоферрита.

Алит — трехкальциевый силикат 3СаО ▪ SiO2 или сокращенно С3S, содержится в количестве 45-65%. Это самый важный минерал клинкера, определяющий время твердения, прочность и другие свойства цемента. Трехкальциевый силикат 3СаО▪SiO2 (С3S) подвергается гидратации и гидролизу, при этом образуется большое количество гидросиликата кальция и гидроксида кальция:

2(3СаО ▪ SiO2 ) + 6Н2О = 3СаО ▪ 2SiO2 ▪ 3Н2О + 3Са(ОН)2

Реакция алита с водой происходит быстро, с выделением большого количества теплоты и быстрым твердением.

Белит — двухкальциевый силикат 2СаО ▪ SiO2 или сокращенно С2S, содержится в количестве 25-35%. Двухкальциевый силикат (С2S) подвергается гидратации и гидролизу, при этом образуется меньшее количество гидросиликата кальция и гидроксид кальция:

2(2СаО ▪ SiO2 ) + 4Н2О = 3СаО ▪ 2SiO2 ▪ 3Н2О + Са(ОН)2

Реакция белита с водой происходит медленней и продукты реакции твердеют медленно.

Далее продолжение текста монографии.

 

Глава VIII «ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СРОКОВ УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ И ДЕФОРМАЦИЙ»

На основании многолетнего практического опыта при прогнозировании сроков устранения дефектов, деформаций и повреждений была разработана научно-техническая разработка − «Метод прогнозирования сроков устранения несоответствий в зависимости от технического состояния и уровня эксплуатации, содержания конструкций по принципу Рябикова В.В», имеющая государственную регистрацию и патентное подтверждение. В данной разработке выполнен теоретический и графический анализ определения длительности эксплуатации самого изнашиваемого конструктива ― подкрановой балки здания при двух вариантах его содержания и эксплуатации.

Было определено, что срок эксплуатации подкрановых балок с высоким уровнем их содержания составляет − 44 года. Срок эксплуатации балок с низким уровнем их содержания составляет − 38,5 лет. Теоретическое значение длительности эксплуатации по второму варианту составляет 29,5 лет, однако с учётом третьего, условно разрешённого срока (цикла) составила 38,5 лет.
Для сравнения принимаются оба варианта даже с учётом того, что во втором принят, условно разрешённый срок (цикл) эксплуатации. Однако требования нормативных документов гласят следующее:

  • в случае, когда трещина в элементе, дважды подвергавшаяся заварке, возникает снова, необходимо принять специальные меры по его усилению или заменить.

Фактически после двух ремонтов балку необходимо заменить. Если служба технического надзора не производит статистический учет, тогда при продлении срока эксплуатации подкрановой балки необходимо исключить все степени риска. В научно-технической разработке определена зависимость срока внедрения проекта и срока потери «эксплуатационной длительности жизни конструкции», которая составила 1: 2,5 ÷ 3, то есть:

  • если в течении года не внедряется проект усиления (ремонта), тогда теряется три года «эксплуатационной длительности жизни» конструкции;
  • если в течении 2 лет не внедряется проект усиления (ремонта), тогда теряется шесть лет «эксплуатационной длительности жизни» конструкции.

При этом происходит накопление и развитие имеющихся деформаций и возникновение новых. Процесс безопасной эксплуатации может становиться не контролируемым.

Все теоретические и графо-аналитические решения, выводы были сведены воедино, результатом которых была разработана следующая таблица.

Таблица вариантов прогнозирования сроков устранения дефектов и повреждений для металлических и ж/б конструкций действующих предприятий

№ варианта

Категория технического состояния конструкции,

дефекта

Срок устранения дефектов в зависимости от степени агрессивности среды эксплуатации (месяцев)

неагрессивная

слабоагрессивная

средне-агрессивная

сильно-агрессивная

1

2

3

4

5

6

1

МКIV, А

ЖБIV

Сроки в соответствии значений таблицы

Сроки в соответствии значений таблицы

 

Далее продолжение текста монографии.

 

Глава XIV «ОБСЛЕДОВАНИЕ И РАСЧЁТ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ»

3.5.11 Наличие трудноразличимой трещины выявляется путем снятия тонкой стружки металла по направлению предполагаемой трещины. Обследовать шов необходимо переносным микроскопом МИР-2 при значительном освещении.
3.5.12 Качество отдельных швов можно определить путем высверливания лунок электросверлом с протравкой 10-12%-ным водным раствором двойной соли хлорной меди и аммония. После травления наплавленный металл темнеет, а непровары, шлак и другие дефекты становятся видимыми. По окончании работ лунки заваривают.

После проведения натурных обследований сварных соединений, необходимо выполнить процессы анализа и систематизации дефектов, деформаций и повреждений (характер, тип, вид, степень, величина, время воздействия, скорость воздействия, интенсивность воздействия) и определить диагностические параметры (прочность, физико-химические характеристики стали, глубину проникновения дефекта или коррозии, размеры сечений, крен, прогиб, смещение и другие) необходимые для перерасчёта.

Заключительным этапом этих процессов является ― теоретическое подтверждение надёжности сварных соединений. Определённые данные для расчётных формул принимаются по соответствующим таблицам СНиП II - 23 – 81 «Строительные конструкции». Госстрой СССР, М. ЦИТП Госстроя СССР, 1988 г.

Для наглядного примера рассмотрим простое соединение на ручной сварке на рисунке 19 и проверим прочность прикрепления уголков. Узел соединения состоит из двух равнополочных уголков сечением b×t = 90×8 мм, закреплённых ручной сваркой электродами Э42А к косынке t = 10 мм. Усилие растяжения N = 500 кН, материал уголков В Ст3 пс6, с пределом текучести Ry = 230 МПа, пределом прочности Ru = 345 МПа, коэффициент запаса допускаемого напряжения для строительной стали В Ст3  Ку = 1,5. Температура эксплуатации от +40 до -40 Т°С. Определить длину сварных швов ℓ1, ℓ2.

Необходимо помнить ― что каждый вид сварного соединения (стыковые, нахлёсточные или др.), могут иметь различные нагрузочные факторы (поперечные силы, изгибающие моменты) и поэтому они имеют различные методы расчёта.

Рис 19. Сварное соединение уголков связевой системы к фасонке

Нормативное расчётное сопротивление металла угловых швов принимается по специальной таблице 5 СНиП II - 23 – 81 и равен Rwf = 180 МПа.

Фланговые швы, прикрепляющие уголок к фасонке, расположены несимметрично относительно центра тяжести уголка. Поэтому усилие N или соответствующая им суммарная площадь сечения швов определяется по формуле:

∑Aw = N / Rwf

и должны быть распределены обратно пропорционально расстоянию швов до указанной оси, что выражается коэффициентом распределения усилий обозначаемый индексом α:

  • для равнополочных уголков: αоб – по обушку = 0,7; αпер – по перу = 0,3.

В случае прикрепления фланговыми швами асимметричных профилей, какими являются прокатные уголки, во избежание возникновения дополнительного момента площадь каждого шва следует назначать так, чтобы равнодействующая передаваемых ими усилий совпадала с осью прикрепляемого элемента (линией центров тяжести сечений уголков).

Из системы равновесия определяем какие же усилия будут действовать в точках С и В?  Для этого составляем и решаем систему равновесия:

MС = 0;  –N1•b + N•(b–zо) = 0;    откуда –N1 = N2•(b–z0) / b;

500•10 3• (9 – 2,51)•10–2 / 9 •10–2 = 360,55 кН

MВ = 0;   N2•b  – N•(zо) = 0;    откуда N2 = N•(zо) / b;

500•10 3•2,51•10–2 / 9 •10–2 = 139,44 кН

Далее продолжение текста монографии.

 

Глава XXV «МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ»

4.4 Ожидаемое количество ударов молнией за год определяется по формулам:

  • для концентрированных или сосредоточенных объектов (башни, дымовые трубы и др.):
  • для зданий и сооружений прямоугольной формы:
  • для протяжённых объектов:

где:
hоб ‒ высота объекта, м;
L ‒ длина объекта, м;
S ‒ ширина объекта, м;
n ‒ частота ударов молнии на 1 км2 земной поверхности за 1 год, определяемая данными метеорологической службы наблюдений в районе расположения объекта, 1/км2 год.

Если отсутствуют данные, частота может определяться по формуле, используя среднюю величину продолжительности грозы (час) и определяемую по карте интенсивности грозового воздействия:

n = 6,7·Tгр /100 ;  1 / км2год,

где: Tгр ‒ средняя продолжительность гроз в часах, определяемая по картам интенсивности грозовой деятельности (дополнение Б ДСТУ) или по средним многолетним данным метеостанции, которая наиболее близко расположена от объекта.

Примечание:
для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L рассматривается ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписан объект в плане.

4.5 По желанию заказчика в проекте могут быть заложены параметры токов молнии, надёжность защиты от прямого её удара такими, которые превышают данные в дополнении А  ДСТУ Б В.2.5-38:2008.

 

Далее продолжение текста теоретического материала в соответствии требований
ДСТУ Б В.2.5-38:2008.

В монографии предоставлен теоретический материал полного жизненного цикла металлических, железобетонных, каменных, деревянных конструкций, что представляет интерес не только для эксплуатационных служб предприятий, но и для проектных институтов.

По вопросам приобретения просим обращаться по телефонам:
Т./ф.  (056) 440-07-41,
Моб. Офис: (067) 569-10-40, (067) 455-77-70.
 

Патенты и свидетельства автора

Новости