Хрупкое разрушение металлопроката, соединений и конструкций в целом

Хрупкое разрушение металлопроката, соединений и конструкций в целом

Хрупкое разрушение металлопроката, соединений и конструкций в целомСначала целесообразно остановиться на важных научных положениях, связанных с рассматриваемой проблемой.

Существует много способов оценки перехода металла из упругопластического состояния в хрупкое. В мостостроении наиболее действенным является способ оценки динамики изменения ударной вязкости (КСи и KCV) в интервале температур от комнатной до минус 80 (100)°С. Именно в этом интервале отмечены верхний и нижний пороги хладноломкости. Существует четкая закономерность при одноосном напряженном состоянии: чем выше ударная вязкость металла, тем ниже порог его хладноломкости. Однако это условие не всегда выполняется при сложном напряженном состоянии.

Известно, что наибольшим сопротивлением пластическому деформированию, т. е. наибольшей склонностью к хрупкому разрушению обладает металл при одноименных плоских или объемных схемах главных напряжений.

Если в зоне концентрации напряжений с учетом остаточных напряжений возникают одноименные схемы главных растягивающих напряжений (особенно при низких температурах, когда запасы пластичности металла исчерпываются), повышается вероятность хрупких разрушений металла.

Следует согласиться с мнением Н. О. Окерблома, что остаточные напряжения не оказывают влияния на прочность конструкций, изготовленных из достаточно пластичного металла (малоуглеродистые и низколегированные строительные стали). Однако большего внимания по теме данной статьи заслуживает мнение Н. О. Окерблома, что остаточные напряжения могут снизить прочность конструкций, если последние выполнены из хрупкого материала или если пластичный металл конструкции переведен в хрупкое состояние в результате совместного действия низких температур, резких концентраторов напряжений, а также больших скоростей приложения нагрузки.

Недаром п. 4.144 действующего СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы» не допускает при использовании сложных прокатных профилей (швеллеров, тавров и двутавров, в том числе с параллельными гранями полок) устройство с помощью сварки поперечных стыков и прикреплений к узлам, а в остальных случаях содержит жесткие ограничения по концентраторам напряжений.

Поучителен в свете изложенного пример обрушения сталежелезобетонного пролетного строения 63,36 + 84,30 + 63,36 м автодорожного моста через р. Клязьму у с. Пенкино на км 218 автомобильной дороги «Моск — ва-Горький».

Металлоконструкции пролетного строения были изготовлены из проката марки 15ХСНД по ГОСТ 505851. При этом ударная вязкость КСи принималась по проекту не менее 4,0 кгсм/см2 вдоль проката и не менее 3,0 кгсм/см2 поперек проката при температуре +20 °С после механического старения и при минус 40 °С в состоянии поставки.

В момент обрушения пролетного строения температура воздуха была минус 42 °С (по данным ближайшей метеостанции в г. Коврове) и по нему проходила нагрузка в виде транспортного поезда, состоящего из трактора К-760 весом 12 тс, трейлера весом 10,6 тс и бульдозера на нем весом 14 тс.

Скорость движения нагрузки 30 км/час (при допуске 10 км/час.

Дорога с неровностями от обледенения способствовала повышенному динамическому воздействию нагрузки на конструкции моста.

Комиссия, расследовавшая причины обрушения, установила хрупкий характер разрушения металла изначально в сварных поперечных стыковых швах поясов. Кроме того, были обнаружены и два излома в продольных сварных швах стенок. Эти разрушения стимулировали концентраторы напряжений в виде неполных проваров толщин стыкуемых листов, шлаковых включений, а также вырезов в продольных ребрах жесткости. В некоторых листах были обнаружены расслои по толщине.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *