Исследование сопротивляемости разрушению строительных сталей при динамическом нагружении, страница 3

-  выбор более тонких эффективных профилей проката;

-  уменьшение количества концентраторов напряжений в растянутых поясах ферм;

-  использование элементов с кромками, обработанными автоматической газовой резкой или фрезерованием;

-  устройство монтажных соединений на высокопрочных болтах.

12 мая 2000 г. было обнаружено разрушение нижних поясов ферм Ф1 в месте совмещения монтажного стыка из уголковой накладки и узловой фасонки нижнего пояса. Расхождение берегов трещины достигало 120¸150 мм. Пролетное строение значительно деформировалось и легло на несущие конструкции межцеховых коммуникаций, что предотвратило его полное разрушение.

Точного времени разрушения ферм пролетного строения зарегистрировать не удалось. Предположительно оно произошло в зимний период эксплуатации. Однако точно установлено по виду излома нижнего пояса фермы из уголков 250х20 мм, что оно было хрупким.

Стыки ферм Ф1 законструированы с уголковыми накладками того же калибра, что и сечения поясов – 250х20 мм. Габариты накладок, размеры сварных швов приняты в соответствии с нормалями Справочника конструктора [2], но размеры накладок завышены. По рабочим чертежам КМД длина накладок принята равной l = 1540 мм вместо l = 1280 мм по нормалям. Это привело, при размерах поясных панелей d = 3000 мм, к тому, что грани накладок совпали с гранями фасонок (см. Рис. 2). Последнее значительно усложнило работу поясных уголков в этом сечении.

Качество монтажных швов очень низкое. Швы неровные, с наплывами, подрезами основного металла.

Фасонки ферм являются рублеными, что является грубым нарушением п. 1.19 норм [3]. В нормах указано, что кромки фасонок из стали всех классов после резки на ножницах подлежат механической обработке.

Освидетельствование конструкций галереи показало, что не учтено требование СНиП [4] о выполнении в конструкциях, воспринимающих вибрационные нагрузки, угловых швов с плавным переходом к основному металлу.

Увеличение ширины галереи и ее пролета, а также использование в ограждающих конструкциях крайне тяжелых керамзитобетонных плит в отличие от типовых серий послужили причинами активизации факторов хрупкого разрушения на стадиях проектирования, изготовления и монтажа и нарушения при

Рис. 2 –  Монтажный стык нижнего пояса фермы Ф1.

этом требований норм по проектированию ферм СНиП II-23-81*, СНиП III-18-75, СНиП 3.03.01-87.

Согласно требованиям норм отношение высоты сечения к его длине не должно превышать 1/10, в противном случае необходимо учитывать дополнительные изгибающие моменты от жесткости узлов. В обследованных же конструкциях ферм это соотношение составляет 1/7,5¸1/10, а при учете фактической длины панели (без фасонок) это соотношение достигает 1/7¸1/9.

Использование монтажных уголковых накладок из уголков 250х20 мм приводит к расцентровке при передаче усилия в элементах фермы Ф1. При этом величина расцентровки составляет 8%. Такая расцентровка приводит к появлению дополнительного изгибающего момента в поясах ферм.

Нарушен п. 12.3 СНиП II-23-81*, согласно которому в сварных соединениях стальных конструкций следует исключать возможность хрупкого разрушения конструкций в процессе их монтажа и эксплуатации путем исключения резких концентраторов напряжений. В конструкциях ферм Ф1 использована крайне неблагоприятная конструктивная форма с резкой концентрацией напряжений, когда мощная уголковая монтажная накладка обрывается в месте начала узловой фасонки (см. Рис. 2). Кроме того, в этом месте возникают значительные изгибные напряжения поясных уголков в плоскости фермы, то есть, фактически, создаются условия для их перелома.

Использование столь значительных толщин (от 20 мм) в растянутых элементах создает у концентраторов напряжений объемное напряженное состояние с главными растягивающими напряжениями, в том числе и по толщине элемента. Это препятствует развитию пластических деформаций и, как следствие, релаксации пиков напряжений у концентратора, что, в конечном счете, способствует возникновению хрупкой трещины.

Применение жесткого короба из мощных керамзитобетонных плит толщиной 300 мм с надетой на него «рубашкой» из стального каркаса ферм, связей и балок, представляющих основу несущих конструкций пролетного строения, создает в последних, при перепаде температур между керамзитобетонным коробом и стальными конструкциями, дополнительные температурные напряжения.