ÚVOD

1. PORUCHY OCEĽOVÝCH NOSNÝCH KONŠTRUKCIÍprof. Ing. Josef Vičan, CSc.Žilinská univerzita v ŽilineStavebná fakulta,Katedra stavebných konštrukcií a mostov

2. ÚVOD Oceľové konštrukcie sa používajú na veľkorozponové nosné konštrukcie – poruchy môžu vyvolať značné škody a výrazné hospodárske straty. Chyba konštrukcie alebo jej časti je rozdiel medzi vlastnosťami konštrukcie alebo jej časti splňujúca všetky vstupné požiadavky dané projektovou dokumentáciou a skutočnými vlastnosťami konštrukcie alebo jej časti, ktoré vznikajú počas realizácie alebo „skúšobnej“ prevádzky konštrukcie, t.j. rozdiel medzi konštrukciou alebo jej časťou „aký má byť“ a konštrukciou alebo jej časťou „aká je“.

3. ÚVOD Porucha konštrukcie alebo jej časti je čiastočná alebo úplná strata schopnosti plniť požadované funkcie konštrukcie alebo jeho časti v čase od uvedenia do prevádzky do jej ukončenia. Úplná strata schopnosti plniť požadované funkcie vyplýva zo stavu konštrukcie resp. jej časti v dôsledku prekročenia niektorého z medzných stavov únosnosti alebo používa-teľnosti. Zdrojom vzniku porúch sú obvykle „skryté chyby“ (nezistené a neodstránené pred uvedením do prevádzky, ktorých pôvod je daný chybou projektu nebo realizácie), pôsobenie prostredia, vplyv prevádzky na moste alebo pod ním, mimoriadne situácie, apod.

4. ÚVOD Prípustnéporuchy, ktoré v čase ich nálezu ešte neovplyvňujú odolnosť konštrukcie nebo jej časti a neobmedzujú tak spoľahlivosť konštrukcie. Tieto poruchy sa majú odstrániť v rámci bežnej údržby. V prípade ich ponechania sa však časom môžu rozvíjať a ovplyvniť tak bezpečnosť konštrukcie ale najmä jej životnosť. Čiastočné alebo obmedzujúce poruchy, ktoré predstavujú redukciu odolnosti parciálnej časti konštrukcie a tým aj prípadné zníženie jej spoľahlivosti, avšak s málo významným dopadom na prevádzku konštrukcie. Úplné (neprípustné) poruchy, ktoré predstavujú obmedzenie schopnosti konštrukcie plniť požadované funkcie do tej miery, že je potrebná okamžitá náprava, resp. čiastočné nebo úplné zastavenie používania konštrukcie.

5. PREHĽAD NAJČASTEJŠÍCH PORÚCH OCEĽOVÝCH KONŠTRUKCIÍ

6. KORÓZIA OCELE Chemická korózia Elektrochemická korózia Chemická korózia vzniká chemickým pôsobením vonkajšieho prostredí, kedy dochádza k priamemu prestupu elektrónov kovu do korozívnej splodiny. Rýchlosť chemickej korózie závisí od chemického zloženia ocele, úrovne vnútorných napätí, spôsobu opracovania a tvaru detailov, chemického zloženia a úrovne agresivity prostredia ako aj od vlhkosti a teploty vonkajšieho prostredia. Optimálne podmienky na šírenie korózie sú pri teplote prostredia 25°C a relatívnej vlkosti 65 – 75%.

7. KORÓZIA OCELE Elektrochemická korózia kovov je vyvolaná vznikom korozívnych článkov, ktorými sú makroskopické, mikroskopické nebo submikroskopické miesta na povrchu kovu. Medzi týmito miestami vznikajú elektródové reakcie – anodická a katovická, ktoré sú sprevádzané redukciouhrúbky kovu

8. KORÓZIA OCELE Produktom korozívneho procesu sú korózne splodiny a v dôsledku toho zmenšenie hrúbky prierezov. Korózne splodiny sú z chemického hľadiska oxidy železa, pričom v priamom styku s kovom sa nachádza oxid železnatý (FeO), na strane prostredia je to oxid železitý (Fe2O3) a medzi nimi sa nachádza oxid železičitý (Fe3O4). Vznikom koróznych splodín nastáva pozastavenie rastu korózie, pretože korózne splodiny bránia prístupu oxidu k povrchu kovu. Silná vrstva splodín však v dôsledku teplotných účinkov praská a odlupuje sa, takže sa obnaží zdravý kov a celý proces korózie sa opakuje.

9. KORÓZIA OCELE Delenie• plošná - rovnomerná - nerovnomerná • lokálna - rovnomerná - nerovnomerná - jamkovitá (široké jamky, stredne široké jamky - bodová

10. KORÓZIA OCELE • Výskyt: • vodorovné plochy, najmä málo dostupné prípoje • prvkov z hľadiska údržby;• prípoje stužidiel na strešné väzníky; • nevhodne riešené detaily – uzly priehradových • nosníkov, členené prúty; • uloženia väzníkov na stĺpy, na obvodové múry apod. • pätky stĺpov.

11. KORÓZIA OCELE KORÓZIA

12. KORÓZIA OCELE KORÓZIA

13. KORÓZIA OCELE KORÓZIA

14. KORÓZIA OCELE ŠTRBINOVÁ KORÓZIA

15. KORÓZIA OCELE KORÓZIA PREMÁHANÝ NIT

16. KORÓZIA OCELE Prierez prvku s koróziou hornej pásnice Prierez prvku bez korózie b b f f 1 1 b b f f s s s s x x x x e e s s s s x x x x b b b b f f f f KORÓZIA

17. KORÓZIA OCELE KORÓZIA HLAV NITOV

18. KORÓZIA OCELE Korózia sa diagnostikuje vizuálne. Prítomnosť začínajúcej korózie identifikujeme podľa hrdzavého zafarbenia povrchu prvku a postupného odlupovania náteru. Väčšie rozsahy korózie sú ľahko identifikovateľné v dôsledku prítomnosti koróznych splodín na povrchu postihnutého prvku. Na určovanie rozsahu korózie sa používajú rôzne metódy podľa noriem. Tieto metódy sú však aplikovateľné vo fáze začínajúcej korózie. Na identifikáciu výrazne skorodovaných miest sú však nepoužiteľné. V prípade rozsiahlejšej (merateľnej) korózie je potrebné v rámci podrobnej prehliadky zistiť korózny úbytok hrúbky prierezu postihnutého prvku. Miesto sa očistí oceľovou kefou od koróznych splodín a pomocou posuvného merítka nebo ultrazvukového hrúbkomeru sa odmeria hrúbka zdravého kovu.

19. KORÓZIA OCELE Dôsledkom korózie materiálu je zo statického hľadiska zmenšenie prierezových charakteristík nosných prvkov, čo sa prejaví znížením ich odolnosti. Nebezpečná je najmä redukcia ohybovej odolnosti prierezov postihnutých prvkov, ku ktorej dochádza najmä pri korózii pásnic prierezov. Súčasne sa však znižuje aj tuhosť prvku, čo spôsobí pozdĺžnu redistribúciu namáhania prvku a v konečnom dôsledku aj určité zmenšenie vnútorných síl v mieste koróziou najviac postihnutom, takže zníženie odolnosti prvku vyvolané korozívnym úbytkom nie je priamo úmerné výslednému vplyvu na jeho spoľahlivosť. Redistribúcia namáhania sa však môže prejaviť výraznejším namáhaním inej časti prvku alebo aj iného nosného prvku.

20. TRHLINY Únavové trhliny Miesta výskytu trhlín na nitovaných konštrukciách • nitované prípoje prvkov; • prípoje priečnych a pozdĺžnych stužidiel na hlavné nosné prvky; • prípoje výplňových prútov priehradových väzníkov alebo stužidiel;

21. TRHLINY 1 - trhlina 1 - trhlina

22. TRHLINY

23. TRHLINY Miesta vzniku trhlín na zváraných konštrukciách • miesta zmeny prierezov; • začiatky resp. konce zvarov; • okolia zvarov priečne orientovaných na smer hlavných ťahových napätí; • nesprávne riešené detaily; • prípoje priečnych výstuh na dolné pásnice nad ložiskami

24. TRHLINY

25. TRHLINY

26. TRHLINY TRHLINA

27. TRHLINY Trhliny sa diagnostikujú vizuálne v štádiu ich šírenia, keď dosahujú veľkosti 10-20 mm. Pre kvalitnejšiu detekciu najmä čela trhliny je vhodné použiť lupu prípadne penetračnú alebo ultrazvukovou metódu detekcie. Objaveniu trhliny pomáha sprievodný jav, ktorým je poškodený náter s následnou koróziou materiálu v okolí výskytu trhliny.

28. TRHLINY Okrem únavových trhlín rozlišujeme i trhliny spôsobené zdvojením materiálu a mechanickým poškodením najmä silným nárazom, napríklad vozidla alebo nákladu do časti konštrukcie. Zdvojenie materiálu je výrobnou chybou, ktorá sa môže prejaviť na stavbe pri zváraní prvku vyrobeného zo zdvojeného materiálu, prípadne až pri samotnej exploatácii konštrukcie. Mechanické poškodenie prvku napríklad nárazom vozidla môže vyvolať okrem trvalej deformácie aj vznik trhliny. To závisí na chemickom zložení ocele, sile nárazu a teplote okolitého prostredí. Proces šírenia takejto trhliny sa riadi rovnakými zákonitosťami ako šírenie klasickej únavovej trhliny avšak s prakticky nulovou dobou iniciácie.

29. DEFORMÁCIE NOSNÝCH PRVKOV Deformácie prvkov Deformácie prierezov mechanickými nárazmi mechanizmov pri montáži alebo prevádzke, nárazom uvoľneného nákladu pri prejazdu žeriavu, Výskyt: na prútoch stužidiel v dôsledku sekundárnych zaťažení, dolných pásniciach plnostenných nosníkov žeriavových dráh, dolných pásoch priehradových väzníkov, na vstupoch do hál. K trvalej deformácii môže zriedka dôjsť aj splastizovaním materiálu nosného prvku v dôsledku jeho premáhania.

30. DEFORMÁCIE NOSNÝCH PRVKOV

31. DEFORMÁCIE NOSNÝCH PRVKOV

32. DEFORMÁCIE NOSNÝCH PRVKOV Identifikácia poruchy je najmä vizuálna. Pri diagnostikovaní je potrebné starostlivo zaznamenať jej polohu na prvku, zachytiť tvar deformácie a veľkosť jej amplitúdy. K zameraniu tvaru a amplitúdy deformácie pri prútoch možno použiť lanko napnuté pozdĺž postihnutého prvku a pomocou posuvného merítka odmerať po určitých vzdialenostiach amplitúdu vybočenia. Práve tvar a veľkosť amplitúdy sú rozhodujúcimi parametrami pri rozhodovaní o vplyvu poruchy na spoľahlivosť prvku. V prípade trvalej deformácie steny je potrebné zaznamenať plošný rozsah deformácie. V tomto prípade je presnejšia aj vhodnejšia aplikácia geodetických metód alebo stereofotogrammetrie.

33. PORUCHY SPOJOV Pravdepodobnosť poruchynitových spojov v podobe uvoľnenia alebo utrhnutianitu je možné očakávať v miestach, významného namáhania nitov v smere ich osi, teda na hlavu. V spojoch namáhaných šmykom je možné očakávať uvoľnené nity v miestach výraznejšieho namáhania, čosúobvykle krajné nity v spoji. Porucha môže byť spôsobenáaj nevhodným konštrukčným detailom, najmä pri aplikácii nitových spojov s čelnými doskami, v ktorých sú nity nevhodne namáhanéťahom v kombinácii sošmykom. Porucha sa zisťuje vizuálne a prezradí ju obvykle korozívny výtok z uvoľneného otvoru. Dokonalejší overenie sa získa poklepom kladiva po hlave nitu. Porucha sa zaznamenáva s vyznačením lokalizácie na postihnutom prvku, kde bola identifikovaná včítane počtu uvoľnených nebo chýbajúcich nitov. Vhodná je fotodokumentácia poruchy.

34. PORUCHY SPOJOV Uvoľnené nity alebo skrutky

35. PORUCHY SPOJOV Utrhnuté nity alebo skrutky

36. PORUCHY ULOŽENÍ NOSNÝCH PRVKOV Základné funkcie • Prenos reakcií • Umožnenie posunov a pootočení nosnej konštrukcie Príčiny: • Chyby následkom zlého návrhu alebo montáže; • Nedostatočná údržba – vznik korózie; • Záporná reakcia od pohyblivého zaťaženia – naddvihovanie konštrukcie – spojité prvky.

37. PORUCHY ULOŽENÍ NOSNÝCH PRVKOV TRHLINA