ПРОВЕДЕНИЕ  ЭКСПЕРТИЗЫ  ПРОМЫШЛЕННОЙ  БЕЗОПАСНОСТИ  ЗДАНИЯ,  В  КОТОРОМ  ИСПОЛЬЗУЮТСЯ  ПОДЪЕМНЫЕ  СООРУЖЕНИЯ

Нестратов  Михаил  Юрьевич

канд.  техн.  наук,  технический  директор 
ООО  «Альянс-Эксперт»

РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  alians-ekspert@mail.ru

Ребров  Вячеслав  Валерьевич

начальник  экспертного  отдела 
ООО  «Альянс-Эксперт»

РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  alians-ekspert@mail.ru

Смирнов  Юрий  Юрьевич

эксперт 
ООО  «Альянс-Эксперт»

РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  alians-ekspert@mail.ru

Тян  Андрей  Александрович

инженер 
ООО  «Альянс-Эксперт»

РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  alians-ekspert@mail.ru

Попов  Дмитрий  Валентинович

эксперт 
ООО  «Альянс-Эксперт»

РФ,  г.  Волгоград

E-mail:  alians-ekspert@mail.ru

CARRYING  OUT  OF  INDUSTRIAL  SAFETY  EXPERT  REVIEW  OF  THE  BUILDING  IN  WHICH  UPLIFT  CONSTRUCTIONS  ARE  USED

Mikhail  Nestratov

candidate  of  Technical  Sciences,  Technical  Director 
of  LLC  “Alyans-Expert”, 
Russia,  Volgograd

Vyacheslav  Rebrov

head  of  Expert  Department 
of  LLC  “Alyans-Expert”, 
Russia,  Volgograd

Yuriy  Smirnov

expert 
of  LLC  “Alyans-Expert”, 
Russia,  Volgograd

Andrey  Tyan

engineer 
of  LLC  “Alyans-Expert”, 
Russia,  Volgograd

Dmitry  Popov

expert 
of  LLC  “Alyans-Expert”, 
Russia,  Volgograd

Аннотация

Рассмотрен  пример  проведения  экспертизы  промышленной  безопасности  здания,  в  котором  используются  подъемные  сооружения. 

ABSTRACT

An  example  of  carrying  out  industrial  safety  expert  review  of  the  building  is  considered  in  which  uplift  constructions  are  used. 

Ключевые  слова:  экспертиза  промышленной  безопасности;  крановые  пути.

Keywords:  industrial  safety  expert  review;  gantry  rails. 

Экспертиза  проводилась  с  целью  определения  соответствия  объекта  предъявляемым  к  нему  требованиям  промышленной  безопасности.  При  проведении  экспертизы  устанавливалась  полнота  и  достоверность  относящихся  к  объекту  экспертизы  документов,  предоставленных  заказчиком,  оценивалось  фактическое  состояние  строительных  конструкций.

Классификационный  признак  объекта  в  соответствии  с  перечнем  областей  аккредитации  экспертных  организаций  в  Системе  экспертизы  промышленной  безопасности:

3.  Проведение  экспертизы  промышленной  безопасности  зданий  и  сооружений  на  опасных  производственных  объектах:

3.8.  На  которых  используются  подъемные  сооружения.

Строительство  объекта  экспертизы  было  начато  в  1944  году  и  продолжалось  до  1947  года.  Сначала  была  построена  первая  очередь  здания  –  пролёт  I  в  осях  В-Г,  затем  вторая  –  пролёты  II  и  III  в  осях  Б-В  и  А-Б. 

Оборудование,  являющееся  источником  негативных  воздействий  на  строительные  конструкции  (повышенных  температур,  вибраций,  химически  агрессивных  веществ  и  т.  д.)  отсутствует.

Цех  имеет  в  плане  прямоугольную  форму.  Размеры  здания  по  осям  174×84,44  м,  высота  до  конька  кровли  20,53  м.

С  конструктивной  точки  зрения  здание  представляет  собой  трехпролетный  смешанный  каркас.  Ширина  каждого  пролета  24  м.  Поперечные  рамы  смонтированы  с  шагом  6  м  и  разделены  на  температурные  блоки  длиной  60–54–60  м. 

Колонны  каркаса  по  осям  А  и  Б  стальные  сварные,  по  оси  А  –  сплошного  сечения,  по  оси  Б  –  сквозные  с  решёткой  из  уголков.  Колонны  по  осям  В  и  Г  железобетонные  сечением  450×900  мм  до  консолей  и  450×900  мм  –  в  выше  консолей.

В  качестве  несущих  стропильных  конструкций  во  всех  трёх  пролётах  применены  стальные  сварные  фермы  из  парных  уголков.  Отметка  низа  ферм  пролёта  А-Б  +16,700,  пролётов  Б-В  и  В-Г  -  +12,650.  В  пролётах  Б-В  и  В-Г  на  фермах  смонтированы  стальные  конструкции  продольных  светоаэрационных  фонарей  пролётом  12  м.

На  верхние  пояса  ферм  и  фонарей  с  шагом  не  более  2  м  опираются  стальные  прогоны  из  прокатных  профилей.  По  ним  уложены  малоразмерные  сборные  железобетонные  ребристые  плиты  длиной  до  2,05  м  и  шириной  0,5  м.  В  ендовах  кровли  из  плоских  доборных  плит  сформированы  водосборные  желоба.

В  каждом  из  трёх  пролётов  цеха  размещены  по  четыре  мостовых  электрических  крана  среднего  режима  работы  (режимы  5К  и  6К). 

В  здании  применены  разрезные  подкрановые  балки  из  сварных  двутавров  высотой  1392  мм  в  пролёте  А-Б  и  788  мм  в  пролётах  Б-В  и  В-Г.  Рельсовый  путь  в  пролёте  А-Б  выполнен  из  рельсов  типа  КР-100,  проектная  отметка  головки  +12,700  м.  В  пролётах  Б-В  и  В-Г  применены  рельсы  типов  Р-50  и  КР-70,  отметки  головок  +10,065  м.  Крепление  рельсов  к  подкрановым  балкам  выполнено  при  помощи  прижимов,  приваренных  к  верхним  поясам  балок.  Крановые  пути  по  концам  оборудованы  тупиковыми  упорами.

Пространственная  жесткость  и  геометрическая  неизменяемость  каркаса  здания  в  поперечном  направлении  обеспечивается  жесткостью  поперечных  рам,  а  в  продольном  направлении  –  вертикальными  связями  между  колоннами  и  горизонтальными  поперечными  связями  в  уровне  нижних  и  верхних  поясов  ферм,  а  также  жёсткостью  диска  покрытия.

При  проведении  экспертизы  были  выявлены  множественные  дефекты  и  повреждения  строительных  конструкций  здания.  В  частности  были  выявлены  многочисленные  трещины  в  верхних  поясах  подкрановых  балок  и  разрывы  анкерных  болтов  крепления  балок  к  колоннам.  Появление  данных  трещин  обусловлено  рядом  причин:

1.  В  применённой  конструкции  опорного  узла  разрезных  балок,  нагрузка  на  колонны  передаётся  путем  непосредственного  опирания  нижних  поясов  балок  на  консоли.  Крепления  балок  к  колоннам,  предотвращающие  смещение  опорных  узлов  в  горизонтальной  плоскости,  выполнены  при  помощи  вертикальных  ребер.  Высота  ребер  составляет  70–80  %  от  высоты  стенок  балок.  Данный  способ  крепления  препятствует  свободному  повороту  опорных  сечений  балок  под  нагрузкой  и  создаёт  частичную  неразрезность.  Скрепления  балок  между  собой  выполнены  на  болтах  через  стальные  накладки.  Зона  размещения  болтов  в  стыках  составляет  70–80  %  от  высоты  балок,  что  создаёт  частичную  неразрезность  в  них  [2].  Применённая  проектная  конструкция  стыка  тормозных  листов  с  помощью  накладок  и  общее  крепление  соседних  балок  по  верхним  поясам  также  создают  частичную  неразрезность  в  уровне  верхних  поясов  подкрановых  балок.  Кроме  того,  в  рёбрах  жесткости  балок,  включая  опорные,  отсутствуют  срезы  углов  в  местах  пересечения  с  поясными  швами  (Рисунки  1–3).

Рисунок  1.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Рисунок  2.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Рисунок  3.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Данное  проектное  решение  является  устаревшим  и  не  соответствует  расчётной  схеме  балок.

2.  Эксплуатирующей  организацией  было  выполнено  дополнительное  непроектное  крепление  всех  подкрановых  балок  вдоль  осей  Б,  В  и  Г  к  колоннам.  Балки  осей  Б  и  Г  дополнительно  закреплены  к  колоннам  стальными  хомутами  (траверса  из  двутавров  и  два  тяжа).  Стенки  балок  пролётов  Б-В  и  В-Г  вдоль  оси  В  стянуты  между  собой  тяжами.  Примененное  усиление  опорных  узлов  балок  неэффективно.  (Рисунок  4).

3.  Узлы  опирания  подкрановых  балок  пролётов  Б-В  и  В-Г  в  осях  20-23/В,  26-29/В  усилены  дополнительными  балками  из  прокатных  двутавров  №  45  и  №  35Б2.  Из-за  отсутствия  жёсткого  крепления  балок  усиления  к  колоннам,  они  работают  по  типу  качелей.  Примененное  усиление  опорных  узлов  балок  неэффективно.  (Рисунки  5–6). 

Рисунок  4.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Рисунок  5.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Рисунок  6.  Узел  крепления  подкрановых  балок

Исследованиями  качества  стали  несущих  металлоконструкций  установлено  нижеследующее.

По  результатам  механических  испытаний  стандартных  образцов  сталь  подкрановых  балок  пролёта  А-Г  и  пролёта  Б-В  соответствует  маркам  Ст3сп  и  Ст3пс  соответственно.  Сталь  подкрановых  балок  пролёта  А-Б  соответствует  марке  Ст2кп.  Сталь  конструкций  покрытия  соответствует  марке  Ст3пс.

По  химическому  составу  сталь  подкрановых  балок  пролёта  А-Г  и  пролёта  Б-В  соответствует  марке  Ст3сп(пс).  По  данным  химического  анализа  сталь  подкрановых  балок  пролёта  А-Б  соответствует  марке  Ст2кп  [1].

Испытания  образцов  на  ударную  вязкость  выявили  её  резкое  уменьшение  (в  6–12  раз)  при  снижении  температуры  с  +20  °С  до  -20  °С.  Данное  обстоятельство  указывает  на  возможность  хрупкого  разрушения  конструкций  при  отрицательных  температурах.

По  микроструктурному  строению  материал  исследованных  образцов  относится  к  доэвтектоидной  стали.

Сталь  подкрановых  балок  пролёта  А-Б  имеет  худшую  микроструктуру,  чем  сталь  подкрановых  балок  пролёта  В-Г.

Средний  размер  зерна  на  исследованных  участках  образцов  находится  в  пределах  от  0,0356  до  0,0426  мм,  что  соответствует  эталонному  номеру  зерна  G(6).

В  результате  проведения  натурных  испытаний  подкрановых  балок  методом  тензометрии  выявлено  следующее.

Характер  изменения  напряжений  в  поясах  подкрановых  балок  указывает  на  наличие  частичной  неразрезности  в  опорных  узлах,  которая  является  следствием  применённых  проектных  конструктивных  решений.

Проведёнными  исследованиями  выявлено,  что  из-за  более  короткого  пути  передачи  нагрузок  напряжения  в  верхнем  поясе  балок  выше,  чем  в  нижнем  поясе.  Он  более  чувствителен  к  силовым  воздействиям  мостовых  кранов,  что  усиливает  циклический  характер  изменения  напряжений  в  нём,  и,  как  следствие,  в  сочетании  с  другими  факторами,  повышает  его  предрасположенность  к  усталостному  разрушению  (появлению  трещин).

Наибольшие  различия  между  статическими  напряжениями  в  поясах  проявляются  при  небольших  нагрузках  на  балки  (от  крана  с  малым  грузом  или  без  него).  При  больших  нагрузках  статические  напряжения  в  поясах  выравниваются,  а  чувствительность  верхнего  пояса  к  силовым  воздействиям  возрастает.

Результаты  поверочных  расчётов  подкрановых  балок  позволяют  констатировать  следующее.

Выявленное  на  момент  обследования  фактическое  конструктивное  решение  подкрановых  балок  с  выключенными  из  работы  тормозными  конструкциями  снижает  горизонтальную  жёсткость  балок,  вызывает  перенапряжение  в  опорных  рёбрах  и  подлежит  исправлению.

Восстановление  проектной  конструкции  опорных  узлов  балок  не  устранит  причины  их  повреждения  и,  следовательно,  является  нецелесообразным.

В  рамках  экспертизы  были  разработаны  конструктивные  решения,  предусматривающие  включение  тормозных  конструкций  в  работу  и  доработку  опорных  узлов  балок.

После  проведения  реконструкции  кранового  пути,  согласно  разработанным  рекомендациям,  фактическая  работа  конструкций  стала  соответствовать  их  расчётной  схеме,  увеличилась  вертикальная  и  горизонтальная  жёсткость  балок.

Вместе  с  тем,  из-за  невозможности  полного  исправления  всех  устаревших  конструктивных  решений  и  для  уменьшения  риска  повреждения  стенок  в  опорных  узлах  балок  пролета  А-Б,  было  рекомендовано  исключить  возможность  сближения  менее  чем  на  4–5  м  кранов  грузоподъемностью  75  т  при  одновременном  подъеме  каждым  из  них  груза  тяжелее  63  тонн.

За  прошедшие  семь  лет  после  переработки  узлов  и  выполнения  рекомендованных  мероприятий  новых  повреждений  в  узлах  крепления  подкрановых  балок  к  колоннам  не  выявлено. 

Список  литературы:

1. ГОСТ  380-2005  Сталь  углеродистая  обыкновенного  качества.
2. РД  10-138-97  «Комплексное  обследование  крановых  путей  грузоподъемных  машин.  Часть  1.  Общие  положения.  Методические  указания».  Утвержден  постановлением  №  14  от  28.03.1997  Госгортехнадзор  России. 
3. СП  56.13330.2011  Производственные  здания 
4. Федеральные  нормы  и  правила  в  области  промышленной  безопасности  «Правила  безопасности  опасных  производственных  объектов,  на  которых  используются  подъемные  сооружения».  Утверждены  Федеральной  службой  по  экологическому,  технологическому  и  атомному  надзору,  от  12.11.2013  №  533.