В работе рассмотрено и проанализировано влияние различных конструктивных форм, стропильных конструкций зданий на их долговечность, при эксплуатации в агрессивной среде. Данные наблюдения были выявлены в ходе анализа ряда экспертиз промышленной безопасности зданий, проведенных ООО ИЦДК «СоюзТехГаз» на предприятиях цветной и черной металлургии.

Введение

В настоящее время на предприятиях цветной и черной металлургии широко применяются различные процессы сопряженные с выделением значительных объемов сернистых соединений. В частности при конвертерном способе обработки меди выделяется значительное количество сернистого газа, часть из которого невозможно уловить и передать на дальнейшую нейтрализацию. Сернистые газы скапливаются под кровлей и в межферменном пространстве, образуя среду, агрессивную к материалам стропильных конструкций и покрытия. Для удаления газов из под кровельного пространства в покрытии устраиваются аэрационные фонари. В действующих нормах проектирования не оговаривается форма и очертание покрытия и аэрационных фонарей, однако они значительно влияют на долговечность самого покрытия.

Распространенные формы аэрационных фонарей

В настоящее время наиболее распространенной формой покрытия, изготавливаемой из металлоконструкций, с аэрационным фонарем является трапециевидная ферма с малыми уклонами покрытия (см. рис. 1)

Рис. 1. Типовая конструкция стропильной фермы с аэрационным фонарем

Уклон верхнего пояса подобных ферм, как правило, не превышает 2%, достаточным для надежного водоотвода с кровли считается уклон 1,5%. Железобетонные стропильные фермы, так же не предусматривают значительных уклонов конструкций покрытия. При проектировании данного вида конструкций проектировщики исходят лишь из механической прочности конструкций и требований по отводу атмосферных осадков с кровли.

Влияние формы и очертания покрытия на его долговечность в агрессивной среде

По результатам обследования значительного числа зданий, эксплуатируемых в агрессивных условиях воздействия сернистых соединений нами установлено, что покрытия, имеющие значительный уклон, менее подвержены коррозионному износу, чем плоские, либо близкие к ним по очертанию. Наименее подвержены коррозионному износу покрытия с фонарями треугольного очертания (см. рис.2) имеющими значительный уклон.

Рис. 2 Очертание покрытия наименее подверженного воздействию агрессивной среды

У покрытий данного типа естественная эвакуация газов из здания происходит эффективнее, газы не скапливаются под покрытием и не создают коррозионного воздействия на конструкции покрытия. Под покрытием не образуется застойных зон и газовых мешков (рис.3). В результате покрытия данного очертания имеют большую долговечность и менее подвержены коррозионным воздействиям (рис. 4), что в итоге позволяет увеличить срок их службы и значительно сэкономить на замене покрытия. В настоящее время на некоторых объектах наблюдается обратная картина, в целях снижения трудоемкости и сложности ремонта на покрытиях треугольного очертания устанавливают дополнительные прогоны и выполняют плоское покрытие, снижая тем самым эффективность работы аэрационного фонаря и уменьшая срок службы нового покрытия.

Рис. 3 Расположение застойных зон скопления агрессивных газов

Выводы

Таким образом, для предприятий металлургического комплекса, в тех. процессах которых присутствует значительное выделение сернистого и других агрессивных газов, целесообразно при ремонтах и реконструкциях изменять конструкцию покрытия таким образом, чтобы избежать возникновения под покрытием и в межферменном пространстве застойных зон агрессивных газов. Зачастую это не требует значительных материальных затрат на усиление существующих конструкций. Однако каждое подобное изменение необходимо выполнять по специально разработанному проекту, с учетом образования снегового мешка в развале аэрационного фонаря. Это позволит значительно увеличить срок службы как стропильных конструкций, работающих в агрессивной среде, так и самого покрытия, выполняемого очень часто из металла или железобетона, материалов наиболее подверженных коррозионным воздействиям в кислотных средах.

Литература

С. Дятков, А. Михеев Архитектура промышленных зданий. / Издательство Ассоциации строительных вузов Издательство АСВ/ 2010г.-552стр.
Шубин Л.Ф. Архитектура гражданских и промышленных зданий: учеб. для вузов: в 5 т. Т.5: Промышленные здания / Научн. исслед. ин-т теории архитектуры и градостроительства. – М.: Бастет, 2009. – 430 с.
Шерешевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. М.: Архитектура-С, 2005. – 168 с.
ГОСТ 20213-89 Фермы железобетонные. Технические условия
СП 56.13330.2011 Производственные здания. Актуализированная редакция СНиП 31-03-2001
СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85