Теоретичний матеріал

1. Обстеження металевих конструкцій

Найбільш характерні та розповсюджені види дефектів і пошкоджень металевих конструкцій такі:

• наявність зігнутих елементів і з'єднана конструкція;
• наявність розірваних болтів та зовнішніх дефектів зварних швів;
• наявність зазорів, що перевищують проектні, між елементами, які з'єднуються, та опорними поверхнями;
• непровар зварних швів;
•  тріщини, вирізи, вириви на елементах конструкції;
•  розбіжність між фактичною та прийнятою у проекті розрахунково-конструктивною схемою;
•  корозійні пошкодження конструкції.

Згідно до ДСТУ Б.В.2.6-210:2016 Дефекти i пошкодження сталевих конструкцiй залежно вiд їх виду, характеристики, місцезнаходження подiляються на групи:

1 – послаблення поперечного перерізу, розрив або вiдсутнiсть елемента;

2 – тріщини в основному металі або біля шовній зоні;

З – тріщини у зварних швах;

4 – дефекти зварних швiв або вiдсутнiсть шва;

5 – загальне викривлення;

6 – мiсцевi викривлення або вм'ятини;

7 – послаблення або вiдсутнiсть болтiв чи заклепок;

8 – дефекти заклепок;

9 – зміщення відносно проектного положення;

10 – зазори у місцях з’єднання елементiв або конструкцiй;

11 – пошкодження від корозії i руйнування захисних покриттiв;

12 – iншi дефекти i пошкодження.

При заповненні експлуатаційних або iнших технічних документів рекомендується посилатися на зазначені групи i номери всередині групи згідно з таблицею В.1., яка наведена у цьому ж ДСТУ.

Найзручніше зазначати код дефекту у формі двох чисел, поділених крапкою (номер групи i номер всередині групи). Наприклад, «1.5» – це дефект у вигляді отвору (пропалу), який не передбачений проектом і призводить до послаблення поперечного перерізу.

Під час обстеження особливу увагу слід звернути на такі металеві конструкції:

 — підкранові шляхи, встановлюючи стан кріплення і зношення підкранових рейок;

 — підкранові балки, визначаючи стан металу і з'єднання верхніх і нижніх поясів балок, стикових з'єднань, ребер жорсткості та кріплення балок до колони;

 — колони, встановлюючи стан башмаків, анкерних болтів, елементи ґраток та наявність механічних пошкоджених елементів;

 — крокв'яні і підкрокв'яні ферми, фіксуючи непрямолінійність поясів та елементів ґраток, стан з'єднаних анкерних болтів і опорних плит колон або цегляних пілястрів;

 — зв'язки вертикальні та горизонтальні, що визначають наявність погнутостей елементів, стан вузлів кріплення до конструкції та цілісність елементів кріплення.

 У всіх конструкціях необхідно обстежити стан їхніх з'єднань (зварних, болтових і заклепкових) та наявності слідів корозії.

 Для визначення властивостей металевих конструкцій можуть застосовуватися неруйнівні та руйнівні методи згідно з ДСТУ Б В.2.6-210-2016.

 ОЦІНКА ТЕХНІЧНОГО СТАНУ здійснюється на основі:

• досвіду експлуатації 
• розрахунків
•  пробного навантаження

На основі проведеного обстеження сталевих конструкцій, виконаних перевірних розрахунків та аналізу їх результатів визначають категорію технічного стану цих конструкцій та умови їх подальшої експлуатації. 

На основі оцінки технічного стану сталевих конструкції, у висновках щодо подальшої їх експлуатації рекомендується до прийняття одне з таких рішень:

– можливість продовження нормальної експлуатації без будь-яких обмежень при технічних станах «нормальний» чи «задовільний»;

– дозвіл на можливість використання на обмежений термін або з обмеженням засобу використання при технічному стані «непридатний до нормальної експлуатації»;

– перевлаштування (підсилення, реконструкція) із зазначенням обмежень i умов, яких треба дотримуватись до закінчення ремонтних робіт при технічних станах «непридатний до нормальної експлуатації» та «аварійний»;

– виведення з експлуатації (знос чи зміна засобу використання) при технічному стані «аварійний», а, в обґрунтованих випадках, при технічному стані «непридатний до нормальної експлуатації». Вибір рішення передусім обґрунтовується економічно, однак підлягають обліку й інші економічно не оцінювані фактори (наприклад, рішення, що стосуються пам'яток історії та архітектури).

При прийнятті рішення щодо ремонту чи підсилення, як правило, треба відновлювати «нормальний» технічний стан сталевих конструкцій. Конструкції, що перебувають в технічному стані «непридатний до нормальної експлуатації», допускається не підсилювати до найближчого ремонту за умови забезпечення контролю. 

Заміна окремих конструкцій допускається, як правило, тільки тоді, коли їх підсилення (ремонт) неможливі або економічно недоцільні.

За результатами оцінки технічного стану елементів сталевих конструкцій здійснюється оцінка загального технічного стану об’єкту (будинку чи споруди) в цілому. При цьому допускається використовувати визначення загального стану об’єкту та ступеню загального фізичного зносу сталевих конструкцій відповідно до додатку Д.

Металеві конструкції вважаються аварій (IV категорія технічного стану), якщо вони мають місце такого дефекту і пошкодження:

 — суттєве розходження між фактичною та прийнятою у проекті розрахунково-конструктивною схемою;

 — тріщини і розриви зварних швів, болтових чи заклепкових з'єднань у вузлах;

 — значне корозійне пошкодження несучих конструкцій та руйнування зв'язуючих елементів;

 — значні залишкові деформації несучих конструкцій каркаса;

— зміщення (горизонтальні чи вертикальні) опорних вузлів;

— значно втрата функціональної придатності конструкції.

 Під час обстеження металевих конструкцій слід виконувати вимоги та положення, наведені в ДСТУ Б В.2.6-210-2016.

2. Методи захисту металевих конструкцій від корозії в атмосферних умовах

Захист металоконструкцій від корозії здійснюється або зниженням агресивної дії осередку, або ізолюванням металу від неї.

І    метод – зниження агресивної дії середовища – ефективний при умові, якщо середовище замкнуте і ізольоване. Зниження агресивності середовища можна досягти завдяки винесенням із приміщення деяких технологічних процесів, герметизації обладнання, улаштування витяжної вентиляції приміщення, зниження вологості запобігти перетворенню твердих і сухих реагентів, які в такому стані не є безпечними, в агресивні розчини.

ІІ метод – ізоляція металу від середовища, дуже поширене не тільки в атмосферних умовах, але й в заглиблених спорудах. В залежності від засобів і ізоляції він охоплює ряд способів, і характерні тим, що після його здійснення шар ізоляції повинен бути міцним і надійним, кислотощолокостійким.

 В будівельній практиці захист будівельних конструкцій в атмосферних умовах виконують наступними методами:

1. Нанесення лакофарбових матеріалів.
2. Металізація.
3. Футировка.
4. Гумування.
5. Газополум′яне напилення.
6. Комбіновані, які включають напрклад: футировку і покриття лакофарбовими матеріалами, рулонними, листовими, плівковими матеріалами.

3. Підсилення металевих конструкцій

 Металеві конструкції завдяки своїм унікальним властивостям металу широко поширені в будівництві промислових і цивільних будівлях, які підлягають реконструкції. Значний об′єм і різна номенклатура цих конструкцій, вимагають багато різноманітних підходів до рішень підсилення і належну їх експлуатацію.

 Практикою напрацьовано цілий ряд конструктивних рішень і методів підсилення металевих конструкцій багато яких стали типовими.

 Найбільш загальні методи підсилення:

• збільшення площі перерізу елементів;
• установлення додаткових зв'язків (ребра жорсткості, діафрагми, розпірки);
• зміна конструктивної схеми конструкції;
• підсилення стикових і опорних елементів;
• збільшення просторової жорсткості.

 При цьому підсилення можна розділити на:

• місцеві (підсилення виконується в місцях деформацій, послаблень, в місцях передбачення збільшення навантажень)
• загальні (зміцнюється вся конструкція)

 Нижче наводимо основні схеми підсилення металевих стійок, балочних конструкцій та сходів (рис. 1 – 12). При виконанні робіт по заміні металевих конструкцій основним питанням є зняття навантаження з них. Це рішення повинно бути детально розраховане і обгрунтоване в ПВР.

Рис.1 Схема підсилення колон ненапружуваними елементами:

1- колона, що підсилюється; 2 - елемент підсилення; 3 - фіксатор; 4 - клин

Рис. 2 - Конструктивні рішення підсилення колони збільшенням площі поперечного перерізу елементів: 1 - колона, що підсилюється; 2 -елемент підсилення

Рис.3 - Схема підсилення колони заздалегідь напруженими стійками:

а   - конструкції з жорстким ригелем; б - конструкції без ригеля; 1 - колона, що підсилюється; 2 - елемент підсилення; 3 - підкладка з клинами; 4 - опорний столик; 5 - домкрати; 6 - стягуючі хомути

Рис. 4 - Схема підсилення колони заздалегідь напруженими телескопічними стійками: 1 - колона, що підсилюється; 2 - напружена труба; 3 - внутрішня труба; 4 - клини; 5 - хомути; 6 - фланець (черевик)

Рис.5 - Схема підсилення колони заздалегідь напруженими елементами: 1 - колона, що підсилюється; 2 - елемент підсилення (розпірки); 3 - кутики; 4 - траверси; 5 - тяги

Рис. 6 - Конструктивні рішення підсилення металевих балок (збільшення площі перерізу): 1 - балка, що підсилюється; 2 - елемент підсилення

Рис. 7 - Схема виробництва робіт по підсиленню металевої балки накладкою: 1 - існуючі конструкції; 2 - балка, що підсилюється; 3 - елемент підсилення; 4 - кронштейн (хомут); 5 - підмости; 6 - блок з лебідкою

Рис.8 - Схема виробництва робіт по підсиленню балки установкою вертикальних ребер жорсткості: 1 - балка, що підсилюється; 2 - встановлюючі ребра жорсткості; 3 - підмости; 4 - існуючі конструкції

Рис. 9 - Схема виробництва робіт по підсиленню металевих балок шляхом передачі навантаження на інші конструкції: 1 - існуючий каркас; 2 - балка, що підсилюється; 3 - елемент підсилення; 4 - тяги (кріпильні елементи); 5 - опорний елемент

Рис.10 Схема підсилення металевої ферми установкою шпренгельних

елементів: 1 - ферма, що підсилюється; 2 - елемент підсилення (шпренгельний елемент); 3 - монтажний блок; 4 - підвісна люлька, 5 - лебідка, 6 - приставні сходи

Рис.11 - Схема підсилення металевої ферми установкою гнучкого затягування: 1 - ферма, що підсилюється; 2 - приставні сходи; 3 - натяжний пристрій; 4 - навісна люлька; 5 - затяжка; 6 - опорний елемент; 7 - існуючий каркас, 8 - інвентарні підмости

Рис. 12 - Схеми підсилення металевих консольних балок балконів:

а - накладками по полицях; б - бічними накладками; в - підвіскою; г - підкосами; 1 - балконна балка, що підсилюється; 2 - накладки (елементи підсилення); 3 - існуюча стіна; 4 - підвіси; 5 - натяжна муфта; 6 - підкоси; 7 - опорний майданчик.

4. Екологічні проблеми, які необхідно враховувати і вирішувати при виконанні ремонтних робіт

В       процесі будівництва і експлуатації мають бути виконані вимоги екологічної надійності будівель, споруд та міських територій.

 Для реалізації цих вимог треба виконувати такі правила:

 -          не відторгати землі, які придатні для сільсько- , лісогосподарського, рекреаційного використання;

-          не закривати або закривати мінімально поверхню землі, не створювати нижче поверхні землі непроникаючих екранів;

 -          повертати у природний стан ділянки територій після закінчення терміну експлуатації будівель (споруд) та їх розбирання;

 -          озеленювати всі зовнішні поверхні покрить при будинкових територій;

 -          максимально вписувати будівлі (споруди) в ландшафт;

-          утилізувати відходи, використовувати джерела оновленої енергії.

 За останній час значно погіршилось середовище проживання у містах. Це, перш за все, пов’язано з інтенсифікацією виробництва та суттєвим зростанням автомобільного руху.

 У    зв’язку з цим з’явилась початкова необхідність поліпшення візуального сприйняття раніше побудованих будівель і споруд та прилеглих до них територій.

 Як напрямок такого поліпшення можуть бути рекомендовані заходи, які називають агрофітомеліорацією:

 -          стіни будинків зовні облицьовують теплоізолюючими плитками з підвищеною якістю оздоблення, оригінальними малюнками;

 -          на даху влаштовують покрівлю-газон з насадженням трави та чагарників, улаштуванням прогулянкових доріжок, навісом для захисту від сонця, з улаштуванням виходу на нього зі сходової клітки;

 -          стіни будівлі в нижній частині на висоту одного-трьох поверхів личкують декоративними консольними блоками для підтримування витких рослин; для посадки цих рослин у вимощенні улаштовують відкриті ґрунтові ділянки, облицьовані бордюрами;

 -          в нижній частині стін монтують заповнені рослинним ґрунтом стінки з горизонтальними терасами, у які також висаджують виткі рослини;

 -          ці ж методи використовують для інженерних споруд: підпірних стінок, опор освітлення, веж, градирень тощо;

-          огорожі виконують з порожнистих конструкцій, заповнених ґрунтом;

 -          усі автошляхи, тротуари, проходи, доріжки конструюють водопроникаючими зі штукових плит з проміжками, заповненими щебенем, цеглою тощо;

 -          існуючі автошляхи розділяють на окремі смуги руху, озеленені газонами;

 проїжджу частину роблять із проникливих збірних плит, які забезпечують водо- та газообмін, зростання трави;

-          для відводу від ґрунту пилу, який змивається дощем, можна улаштувати спеціальні збіжники під регулярною сіткою отворів у покритті; отвори повинні бути значно менші за розмір відбитка колес автомобіля.

 Увесь комплекс агрофітомеліоративних заходів дозволяє суттєво збільшити площу горизонтального (газони на покрівлі, частина площі шляхів) і вертикального (стіни, всі інженерні споруди) озеленення; підвищити ступінь очищення повітря; поліпшити або відродити кругообіг речовин і енергії у місті. Довготривалий екологічний ефект від вказаних заходів дозволяє вважати усі додаткові витрати менш значними у порівнянні з підвищеною якістю життя у містах.

 Велика екологічна проблема у містах пов’язана також зі зростанням кількості відходів.

 Так, в Україні щорічно утворюється біля 50 млн. т твердих відходів з яких використовують тільки 2,7%. Відходи хоронять на звалищах, які займають більше 15 тис. га, і ця територія потім на протязі 20-30 років непридатна для сільгоспугідь.

 Таким чином, ні у кого не виникає сумніву про необхідність їх ефективного знищення або, краще, - утилізації.

 Найбільш перспективною є комплексна переробка твердих відходів з вилученням цінних компонентів: кольорових і чорних металів, текстилю, полімерів, скла тощо. Спеціалістами України встановлена можливість використання шлаку, що залишається після згорання відходів, як заповнювача бетону. Ефективним напрямком є отримання горючого газу з біологічних звалищ.

Макулатуру та вторинні текстильні матеріали перероблюють для виробництва паперу, картону, тканин, технічного та покрівельного картону, повстини, утопленого лінолеуму. У останні роки ці матеріали почали використовувати для виготовлення нетканих матеріалів для будівництва шляхів, кріплення (армування) ґрунту, гідромеліоративних робіт тощо.

 Переробка вторинних полімерних матеріалів дозволяє суттєво зекономити нафту і електроенергію. Тут виникають складнощі у зв’язку з різноманіттям властивостей різних полімерних матеріалів та відсутністю системи їх заготівлі. Із вторинних полімерних матеріалів після їх сортування можна виготовляти численні будівельні та побутові вироби: труби, поручні, плінтуси, двері та віконні рами, плівку, горщики для квітів тощо. Досвід такої утилізації мають комунальні служби м. Севастополя.

 Всі побутові, промислові, сільськогосподарські та інші відходи бувають шкідливими та нешкідливими. Шкідливі відходи треба нейтралізувати. Ті відходи, які на сучасному рівні не можуть бути нейтралізовані або використані, мають бути поховані. Поховання відходів повинно бути зроблено таким чином, щоб виключити забруднення ґрунтової води і повітря.

 Відомі прості рішення для нових звалищ побутових відходів: роздільний збір у спеціальні контейнери; ретельне сортування перед збиранням, утилізація частини відходів мешканцями (наприклад, харчові відходи – на корм тваринам), транспортування та складування у спеціальній упаковці; брикетування (пресування) у блоки. Ці прості заходи дозволяють суттєво зменшити площі звалищ та скоротити їх негативний вплив на оточуюче середовище.

 При необхідності ліквідації великих звалищ можливий варіант їх пошарової розробки з наступним сортуванням, знешкодженням, брикетуванням та утилізацією відходів на спеціальних заводах. Звалища, які не підлягають ліквідації, найбільш доцільно використовувати для отримання біогазу для обігрівання, наприклад, теплиць, сховищ тощо. Для прискорення процесу розкладання звалища нагрівають (наприклад, геліонагрівачами), а для полегшення виходу біогазу закладають перфоровані труби у свердловини.

Таким чином, максимальне використання відходів не тільки попередить забруднення геосфери, а може стати основою нових джерел сировини та енергії.