Главная|Контакты
ПОСЛЕДНИЕ ЗАПИСИ
Памятники культуры могут разрешить передавать между учебными заведениями

Памятники культуры могут разрешить передавать между учебными заведениями

Учебные заведения, находящиеся в признанных культурным наследием зданиях, возможно смогут...

06.09.16  В Королеве в октябре будет открыта пешеходная зона в технологическом стиле

31.08.16  Корпорация Технониколь открыла новый завод по производству минваты в Хабаровске

31.08.16  Отреставрированный корпус РЭУ им. Плеханова открыт

29.08.16  На строительство нового терминала аэропорта на Камчатке претендуют 4 инвестора

29.08.16  ЦАГИ включен в список объектов культурного наследия

28.08.16  На Северном Кавказе к 2017 году будет введен в экусплуатацию индустриальный комплекс

26.08.16  Жилой комплекс со спортивной инфраструктурой будет построен в Казани

26.08.16  В усадьбе "Константиново" откроется детский хоспис

25.08.16  Перинатальный центр на северо-западе Москвы в скоро времени будет построен

24.08.16  В ходе реставрации метро "Сокол" будут восстановлены исторические элементы

ТОП СТАТЕЙ
Опубликовано : 10.02.15 | Категория: Современные стальные конструкции
22 ноября 2007 г. в 11.30 поступило сообщение о разрушении болта-шарнира наклонной оттяжки, прикрепленной к оголовку пилона конструкции покрытия ККЦ. Эксплуатация ККЦ была приостановлена, эвакуировано около 170 человек (сотрудники и спортсмены), пострадавших не было. Выполнены первоначальные противоаварийные мероприятия: под центральным полукольцом установлены временные опоры (аналогичные использованным при монтаже), покрытие приподнято домкратами, за счет чего снята большая часть усилий, передающихся на пилон и оттяжки.
Наклонная часть многозвенной оттяжки состоит из 7 элементов, которые между собой соединяются болтами-шарнирами (осями). Размеры оси — диаметр 528,5 мм, длина 1082 мм, материал — сталь марки 38XH3MA по ГОСТ 4543-71. Ось изготовлена на ОАО «ЭЗТМ» (Электростальский завод тяжелого машиностроения) в октябре 2003 г. Разрушился болт-шарнир (ось П-5), соединяющий первое и второе звено наклонного участка правой оттяжки на отметке 17 м. Первое звено выполнено в виде одинарного элемента сечением 450x400 мм, а второе — из двух частей сечением 450x200 мм каждая, набранных из листов толщиной 50 мм. По сведениям очевидцев, разрушение сопровождалось резким, сильным звуком и колебаниями оттяжек, в меньшей степени колебаниями других элементов покрытия.
На основании визуального осмотра было установлено, что разрушение произошло по сечению, перпендикулярному оси, примерно в четверти ее длины, которая отлетела на расстояние около 8 м, а 3/4 оси остались в соединении. Ось перекосило и заклинило, оттяжка повисла на одной ветви второго звена с видимым ее искривлением.
Внешние условия, при которых произошла авария: температура воздуха -4 °C, ветер юго-западный 3-6 м/с, снеговой покров практически отсутствовал. Нагрузок и воздействий, не предусмотренных проектом, так же как и нарушений правил технической эксплуатации сооружения, не было. Работы в сооружении или вблизи него непосредственно перед аварией (в том числе взрывы, забивка свай, рыхление грунта, подвеска грузов к существующим конструкциям и т. п.) не проводились. Отсутствовали какие-либо признаки предаварийного состояния сооружения и другие обстоятельства, которые могли способствовать началу или развитию аварии.
Фактические нагрузки. Ветровая нагрузка, соответствующая скорости ветра, составила 0,05-0,22 кПа, что не превышает 20 % от расчетной для условий г. Москвы. Снеговая нагрузка на покрытие практически отсутствовала, за исключением небольших участков с высотой снежного покрова 2-3 см. Она может быть принята равной нулю при расчетной величине 2,16 кПа. Фактическая (постоянная и технологическая) нагрузка составила 1,69 кПа, т. е. менее 40 % от суммарной расчетной нагрузки с учетом коэффициента надежности по ответственности — 4,40 кПа.
Анализ напряженного состояния конструкции на момент аварии. С начала монтажа и в течение первых трех лет эксплуатации сооружения ЦНИИСК им. Кучеренко проводил мониторинг состояния металлических (включая вантовую систему), деревянных и железобетонных конструкций покрытия ККЦ и осадок фундамента Л-образной опоры. По результатам последних измерений, проведенных 13 и 14 ноября 2007 г., каких-либо непроектных отклонений не обнаружено. В последнем (до разрушения оси) цикле инструментального мониторинга усилие в наклонной части правой оттяжки равнялось 19 610 кН, что составляет немного более 40 % от расчетного усилия в оттяжке (46 250 кН).
При рабочем проектировании был проведен подробный расчет узла на срез, смятие и изгиб по требованиям норм РФ и Eurocode, в том числе МКЭ с применением объемных элементов, с учетом трения в шарнирном узле (дополнительный крутящий момент). В расчетах выявлен почти трехкратный запас прочности. Отверстия под болты-шарниры в звеньях оттяжки выполняли на заводе в собранном состоянии с минимальными допусками. Внутренняя поверхность отверстий шлифовалась. На монтаже цилиндрические оси плотной посадки вставлялись в отверстие с использованием домкратов. Какие-либо непроектные концентраторы напряжений в шарнирном узле отсутствовали.
В связи с аварийной ситуацией при Правительстве Москвы была создана техническая комиссия. Перед ней были поставлены следующие задачи: провести обследование здания; проанализировать проектную и исполнительную техническую документацию; испытать образцы материалов; организовать проведение экспертизы расчетов строительных конструкций; установить на основе анализа причины, вызвавшие предаварийную ситуацию; по результатам работы составить акт расследования. Разработана программа работ, содержащая несколько этапов.
Превентивные мероприятия — запроектировать, согласовать, изготовить и смонтировать временный съемный бандаж на аварийный узел и временные опоры под центральное полукольцо и выставить его на домкратах. Съемный бандаж запроектировать с выверочными устройствами для рихтовки узла и установки новой оси.
Для выявления причин разрушения узла и оценки фактического состояния несущих конструкций было предусмотрено проведение следующих мероприятий. Исследования металла аварийного болта-шарнира (оси); проверка качества металла всех осей неразрушающими методами контроля; геодезическая съемка контрольных точек и анализ результатов, в том числе осадок фундаментной плиты центральной железобетонной опоры на работу конструкции; замеры усилий в вантах подвесок для оценки фактического НДС системы; осмотр и актирование всех основных узлов и несущих элементов; анализ результатов расчетов с учетом фактических параметров системы; рассмотрение различных вариантов причин разрушения узла.
Мероприятия по восстановлению работоспособности и надежности сооружения — разработка проекта замены (усиления) элементов оттяжек, включающего следующие этапы производства работ:
- навеска двух регулируемых страховочных вантовых оттяжек;
- монтаж временных опор под каждую из существующих цепных оттяжек с достаточным зазором для установки домкратов и их раскружаливания;
- снятие большей части усилий с каждой из 19 вант-подвесок фирмы «Фрейссине» за счет их удлинения на 70 мм и поддомкрачивания полукольцевой балки покрытия на временных опорах с высотой подъема, определенной расчетами;
- контролируемое натяжение страховочных вант-оттяжек;
- выключение из работы с использованием винтовых домкратов на временных опорах старых цепных оттяжек, их демонтаж и монтаж новых;
- раскружаливание покрытия по специальной программе.
Проведен комплексный анализ физико-механических свойств разрушенной оси: стандартные механические испытания металла на растяжение и ударную вязкость; определение химического состава; фрактографическое исследование излома; определение содержания водорода в металле; оценка остаточных микро- и макронапряжений; оценка склонности к замедленному разрушению; определение микроструктуры; оценка тонкой структуры металла и состояния трещиновидных дефектов. Цель исследований: оценка соответствия разрушенной оси требованиям ГОСТ 8479-70; выявление причин разрушения оси; разработка рекомендаций по предотвращению подобных разрушений. Исследования проводились в различных организациях, занимающихся проблемами разрушения металлов и изделий из них: ЦНИИСК им. Кучеренко, ФГУП ММПП «Салют», Петровский научный центр Российской академии ракетных и артиллерийских наук, ФГУП «ЦНИИчермет им. Бардина», ОАО ЦНИИС, ОАО «Электростальский завод тяжелого машиностроения».
По результатам испытаний образцов металла из разрушенной оси сделаны следующие выводы. Причиной разрушения послужило хрупкое замедленное разрушение (самопроизвольное разрушение при номинальных напряжениях, меньших, чем расчетное сопротивление по пределу текучести). Разрушение зародилось в осевой части детали от одной из внутренних трещин, являющейся технологическим дефектом.
Факторы, способствующие замедленному хрупкому разрушению оси, препятствующие развитию пластических деформаций и способствующие разрушению стали: трещины и флокеноподобные дефекты, которые облегчают зарождение разрушения и способствуют его распространению. Отмечено существенное снижение характеристики вязкости по мере приближения к центру оси, на основе чего сделан вывод, что реальные усилия растяжения, вызвавшие разрушение оси, были в 50-100 раз меньше стандартных характеристик прочности. Причина этих явлений — неоптимальная микроструктура поковки (низкое содержание никеля), что привело к недостаточной прокаливаемости в процессе закалки и возникновению остаточных напряжений при высокотемпературном отпуске. Этому типу разрушения способствовал и крупный размер поковки (диаметр 528,5 мм). Сопротивление распространению трещины было уменьшено из-за наличия в осевой части трехосного напряженно-деформированного состояния, препятствующего реализации пластических деформаций. Большое влияние на распространение трещин оказало избыточное давление водорода в трещине в результате его диффузии и молизации на внутренней поверхности трещины.
По результатам исследования сделан вывод, что наблюдаемый вид разрушения вызван несоответствием металла оси требованиям ГОСТ 8479-70. Аварийное разрушение реализовалось при одновременном действии ряда неблагоприятных факторов. Принято решение конструкцию оттяжек оставить прежней с заменой осей и установкой дополнительных вант-оттяжек. Для изготовления новых осей из поковок рекомендовано разработать специальные технические условия с дополнительными требованиями к ГОСТу, гарантирующими исключение опасности замедленного хрупкого разрушения (предел текучести — 700 МПа, временное сопротивление — 850 МПа, ударная вязкость — KCV-40 ≥ 34 Дж/см2, относительное удлинение — δ5 = 20 %, твердость по Бринеллю — HB 260). Режим термической обработки устанавливается по согласованию изготовителя с заказчиком. При контроле новых осей опасные трещиноподобные дефекты должны выявляться методами акустической эмиссии. Дополнить систему постоянного автоматизированного мониторинга, создаваемую на ККЦ, электромагнитным сканированием вант; приборами для диагностики металлических конструкций.
Одновременно рассматривался вариант замены цепных оттяжек вантами «Фрейссине» при сохранении конструктивной и архитектурной концепции. Предполагалось, что каждая из оттяжек должна состоять из двух вант, сформированных из 169 прядей. Концевые анкера в нижней и верхней части конструкции шарнирно крепятся к серьгам, присоединенным к существующим анкерным плитам. В месте сопряжения наклонной и вертикальной частей оттяжки предусмотрено специальное отклоняющее седло, в котором каждая прядь пропускается через изогнутую трубу для обеспечения усталостной прочности ванты и непрерывности трех уровней антикоррозионной защиты прядей. Сопоставительный анализ показал преимущество первого варианта в виде многозвенной цепи с заменой осей. В варианте с вантами сохранялась необходимость использования двух пар осей из поковок, конструкция прикрепления вант к оголовнику технически оказалась сложно осуществимой, этот вариант более податлив, чем принятый.
Похожие новости