Повышение надежности конструкций зданий и сооружений в условиях экстремальных атмосферных нагрузок и воздействий Севера

• Автор: Корнилов, Терентий Афанасьевич
• Шифр специальности: 05.23.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 392 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Г лава 1. Проблемы обеспечения эксплуатационной надежности мегал

лических конструкций покрытий и ограждающих конструкций зданий в

условиях Севера

1.1. Климатические условия эксплуатации конструкций покрытий и

фасадных систем

1.1.1. Особенности условий эксплуатации конструкций

1.1.2. Особенности процесса снегонакопления в условиях Севера

1.1.3. Современные требования к теплозащите зданий

1.2. Анализ технического состояния и аварий стальных конструкций

покрытия зданий
1.2.1. Анализ аварий стальных конструкций покрытия зданий
1.2.2. Дефекты и повреждения стальных ферм покрытия
1.3. Анализ работоспособности фасадных систем зданий
1.3.1. Основные конструктивные решения вентилируемых фасадных
1.3.2. Действительное состояние элементов фасадных систем
1.4. Особенности нормирования атмосферных нагрузок и воздейст
вий для несущих конструкций покрытия и ограждающих конструкций
1.4.1. Снеговые и ветровые агрузки
1.4.2. Нормирование по требованиям теплопередаче ограждающих
конструкций
1.5. Проблемы повышения надежности металлических покрытий и
ограждающих конструкций зданий
Выводы по главе 1
Глава 2. Эксплуатационная надежность стальных ферм покрытия про 0 мышленных зданий
2.1. Действительная работа сжатых стержней в составе стальных
2.2. Вероятностная оценка искривлений стержней стальных ферм
2.3. Методика учета габаритов фасонок при определении расчетных
длин сжатых стержней стальных стропильных ферм
2.4. Экспериментальные исследования устойчивости сжатых искрив
ленных стержней в системе элементов ферм
2.5. Влияние условий работы сжатых стержней на расчетные длины
Выводы по главе 2
3. Анализ атмосферных нагрузок и воздействий для несущих кон
струкций покрытия
3.1. Определение веса снегового покрова на земле
3.1.1. Методика определения расчетного значения веса снегового но
крова на земле
3.1.2 Результаты статистической обработки метсодаиных по снеговым
нагрузкам для территории Якутии
3.2. Формирование снеговых нагрузок на плоских покрытий зданий
3.2.1. Особенности условий сиегоотложенпя на покрытиях зданий
3.2.2. Методика проведения натурных наблюдений
3.2.3. Плоские покрытия без перепадов высот
3.2.4. Покрытия с перепадами высот
3.3. Формирование снеговых нагрузок на покрытиях сводчатого
очертания
3.4. Ветровые нагрузки на строительные конструкции
3.4.1. Расчетные значения ветрового давления
3.4.2. Средняя скорость ветра за зимний период
3.5. Совместное действие снеговых и ветровых нафузок
Выводы по главе 3
4. Работоспособность вентилируемых фасадных систем зданий при
экстремальных температурных воздействиях
4.1. Температурновлажностный режим работы ВФС
4.1.1. Влияние фильтрации воздуха на теплозащитные свойства стено
вой конструкции
4.1.2. Результаты экспериментальных исследований вентилируемых
фасадных систем в натурных условиях
4.1.3. Параметры воздушного потока в воздушном зазоре ВФС
4.2. Эксплуатационная надежность подоблицовочньтх конструкций
4.3. Долговечность теплоизоляционных материалов
Выводы по главе 4
5. Повышение надежности конструкций зданий и сооружений
5.1. Нормирование снеговых нагрузок на примере Якутии
5.2. Районирование территории Якутии по давлению ветра
5.3. Предложения по определению коэффициентов сочетаний нагру

5.4. Районирование территории Якутии по требованиям теплозащиты
5.5. Формирование нормативных требований к надежности металло
конструкций покрытия
5.6. Конструктивные предложения но повышению надежности вен
тилирусмых фасадных систем
Выводы по главе 5
Заключение
Библиография


В ходе натурных обследований конструкций покрытия больших пролетов обогатительной фабрики были установлены многочисленные повреждения элементов стропильных ферм в виде искривлений и местных погибов. Эти повреждения стержней возникли в основном от механических воздействий в процессе транспортировки и монтажа. Наиболее поврежденными оказались средние стержни решеток ферм, имеющие большую гибкость. В двух фермах были обнаружены трещины в стержнях, хотя конструкции изготовлены из низколегированной стали рис. Рис. Конструкции покрытия до усиления поврежденных стержней и узлов ферм эксплуатировались без аварии, благодаря лишь большой недонапряженности элементов ферм. В ходе строительства фабрики вместо кровли послойной сборки были применены панели с алюминиевой обшивкой, что привело к снижению постоянной нагрузки от кровли почти в 2 раза по сравнению с проектной. Кроме того, наблюдения за снеговыми отложениями на кровле фабрики показали, что в действительности происходит интенсивный снос снега с кровли. Во многом этому способствует гладкая и скользкая поверхность алюминиевых панелей покрытия. Фактическая нагрузка составила за два года наблюде
ния в среднем кгем , что ниже в 3,5 раза расчетной по действующим нормам 1. Мокрый технологический процесс, применяемый на обогатительной фабрике, обуславливает интенсивный коррозионный износ стальных конструкций. В рабочей этажерке изза существенного коррозионного износа и перегрузки площадок потеряли местную устойчивость стенки трех стоек по всей высоте. Фактическое сечение стоек из двутавра в момент обследования составляло средние значения толщины соответственно полок и стенки 7,9 мм и 4,9 мм вместо ,2 мм и 9 мм по сортаменту. В ходе осмотра этажерки установлена перегрузка площадки вследствие нагромождения различных деталей оборудования и рулонов транспортерных лент. Последующую потерю общей устойчивости стоек предотвратило наличие системы вертикальных связей по двум направлениям. При осмотре конструкций рабочей этажерки установлен разрыв
фасонки связевого элемента с одной стороны. Расчет наиболее нагруженной стойки с учетом фактического поперечного сечения и уточненной расчетной схемы показал, что перенапряжения стойки из условия общей устойчивости составляет . Авария конструкций этажерки не произошла благодаря лишь неполной загрузке оборудования, наличию скрытых резервов несущей способности конструкций. Здание спортзала Шахтер пос. Кангаласскнй. В конце марта года произошло обрушение конструкций покрытия спортзала в осях рис. Здание принято в эксплуатацию летом года. Стены выполнены из мелкоразмерных блоков. Несущие конструкции покрытия фермы с параллельными поясами из двух уголков. Шаг ферм 6м. Непосредственно по верхним поясам уложены железобетонные панели. По показаниям очевидцев, зафиксированным в протоколе комиссии, после характерного треска одна из ферм начала прогибаться и конструкции покрытия стали падать. В период обрушения фактические нагрузки не превышали проектные. Толщина снегового покрова на кровле здания составляла см кгссм2. Температура наружного воздуха С. Наибольшую деформацию получил верхний пояс первой обрушившейся фермы. Скручивание верхнего пояса этой фермы произошло в средних панелях рис. Остальные фермы оторвались от стен и не имели деформаций стержней. В результате осмотра первой обрушившейся фермы было установлено разрушение сварного монтажного соединения верхнего пояса. Этот стык расположен в месте примыкания стойки к поясу в середине пролета. Из рис. Стык пояса выполнен конструктивно неправильно без накладок. В результате химического и спектрального анализа установлено, что материал стропильных ферм соответствует стали марки ВСтЗпс, когда как по проекту предусмотрено применение стали марки Г2С. Металлографический анализ монтажного узла верхнего пояса показал, что основной материал имеет мелкозернистую ферритоперлитную структуру. Сварное соединение узла имеет много различных дефектов. Таким образом, обрушение ферм произошло вследствие разрушения монтажного стыка верхнего пояса одной из ферм, что обусловлено некачественным выполнением стыка.