Особенности работы стальных конструкций

Сталь является одним из основных конструкционных материалов для строительства зданий и сооружений. Главными достоинствами стали, что определяет привлекательность этого материала, являются:

- высокая, регулируемая прочность;

- физическая изотропность (равенство модуля упругости при растяжении и сжатии);

- легкость сборки элементов (применение сварки);

- возможность использования готовых изделий заводского изготовления (прокатный сортамент);

- невысокий вес стальных элементов (по сравнению с бетоном и камнем).

Эти достоинства определяют стальные конструкции, как основные при работах по усилению и восстановлению любых строительных элементов при реконструкции [48, 49].

Однако нельзя не учитывать негативные свойства стали как конструктивного материала в зданиях и сооружениях [50]:

- повышенная гибкость стальных конструкций, что требует дополнительных мероприятий и расчетов по обеспечению их устойчивости при транспортировании, монтаже и эксплуатации;

- снижение несущей способности стальных элементов при повышении температур без специальных огнестойких защит (например, при пожарах);

На рис. 6.20 показаны характерные повреждения стальных конструкций в процессе их эксплуатации.

Рис. 6.20. Повреждения стальных конструкций:

а - общая потеря устойчивости балки; б - то же стойки; в - то же резервуара; г - местная потеря устойчивости сжатого пояса балки; д - то же днища резервуара (хлопун); е - механическое повреждение элемента (погнутость); ж - то же элемента; и - отклонение фермы от вертикали

Наиболее часто встречающиеся причины возникновения дефектов и повреждений стальных конструкций от следующих воздействий:

- силовые, вызывающие потерю устойчивости, деформацию в узлах, появление трещин;

- механические, от которых появляются искривления, вмятины, прогибы;

- физические, при которых от высоких температур возникают коробления и разрушения, а при отрицательных - хрупкие разрушения;

- химические, химическая агрессия опасна коррозией металла.

Стальные конструкции имеют множество узлов, соединений, сопряжений – сварочные, заклепочные, болтовые, для которых выполняются соответствующие расчеты и конструирование на стадии проектирования и поверочные расчеты на стадии их технического обследования.

При выполнении работ по техническому обследованию и обнаружению дефектов наблюдаются несоответствия выполненных работ с проектными данными в связи с тем, что значительное количество соединений и узлов требуют больших затрат труда.