Žilinská univerzita v ŽilineStavebná fakulta

Katedra stavebných konštrukcií a mostov

Diagnostikovanie oceľových konštrukcií budov

Prof. Ing Josef Vičan, CSc.

Technická diagnostika

Súbor metód na zisťovanie technického stavu nosných konštrukcií budov.

Prestavuje plynulé a opakované zhromažďovanie informácií o aktuálnom stave konštrukcie, ktoré sa používa na hodnotenie technického stavu konštrukcie.

Úlohy diagnostiky

• Zisťovať aktuálny technický stav konštrukcií• Získavať podklady pre hodnotenie konštrukcií• Zbierať informácie pre rozhodovacie procesy• Objasňovať príčiny porúch• Zabezpečovať prevádzkovú spoľahlivosť• Predlžiť zvyškovú životnosť budovy

Podklady pre diagnostikovanie

• Pôvodná projektová dokumentácia konštrukcie• Dokumentácia skutočného vyhotovenia stavby• Technické normy súčasne platné• Technické normy z obdobia návrhu a realizácie

konštrukcie• Projektová dokumentácia rekonštrukcie • Zápisy a správy z periodických prehliadok a skorších

diagnostických prieskumov

Metódy diagnostikovania

• Bezdotykové metódy – vizuálne metódy, geodetické metódy – slúžia najmä na identifikáciu konštrukcie t.j. zameranie a zaznamenanie skutočnej geometrie.

• Dotykové metódy – aplikácia meracích zariadení na povrchu alebo vnútri konštrukcie, pomocou ktorých sa merajú a zaznamenávajú fyzikálne veličiny – posuny, deformácie, šírky trhlín, sklony apod.

Metódy diagnostikovania

Na určenie a identifikáciu podstatných materiálových vlastností konštrukcií sa používajú

• Nedeštruktívne metódy – tvrdomerné skúšky, ultrazvukové metódy, roentgenológia, gamagrafia apod.

Mechanicko – fyzikálne vlastnosti materiálov sa zisťujú nepriamo pomocou iných fyzikálnych veličín, ktoré sa dajú takto zmerať

• Deštruktívne metódy – na vzorkách odobratých z konštrukcie sa priamo skúškami zisťujú najmä pevnostné charakteristiky materiálov.

Metódy diagnostikovania

• Zaťažovacie skúšky – statické a dynamické

Overenie správania sa konštrukcie pod zaťažením porovnaním meraných a vypočítaných veličín, najmä deformácií. Má krátkodobý charakter.

• Dlhodobé sledovanie – dlhodobé meranie a zaznamenávanie podstatných fyzikálnych veličín

Druhy diagnostiky

• Periodická• Na výzvu používateľa• Pred rekonštrukciu

Periodická diagnostika Má preventívny charakter. Predstavuje najmä vizuálnu

prehliadku konštrukcie budovy.

Vykonáva ju alebo jej výkon zabezpečuje správca budovy.

Periodicita závisí od typu konštrukcie.

1. Konštrukcie skupiny A

- priestorovo zložité najmä technologické konštrukcie

- mosty, lanové dráhy, dopravníky

- stožiare, veže, komíny apod.

Prehliadka sa má robiť aspoň raz za rok, pri veľmi

významných konštrukciách raz za 6 mesiacov

Periodická diagnostika

2. Konštrukcie skupiny B

- priemyselné, občianske, poľnohospodárske a bytové budovy,

- technologické konštrukcie pre vysoké pece, kotle, ťažné, vrtné a chladiace veže,

- stožiare el. vedenia, osvetľovacie veže a stožiare do 25 m, nosníky žeriavových dráh.

Periodicita prehliadok – raz za 5 rokov

Periodická diagnostika

3. Konštrukcie skupiny C

- obslužné a technologické lávky

- schodiská a zábradlia

- strešné svetlíky, a ďalšie doplnkové konštrukcie

Periodicita prehliadok je raz za 5 rokov.

Periodická diagnostika

Periodická diagnostika svojím preventívnym charakterom prispieva k zachovaniu prevádzkovej spoľahlivosti , zníženiu nákladov na údržbu a k predĺženiu životnosti konštrukcie.

Periodická diagnostika- kontroluje geometrický tvar nosného systému meraním

zvislých a vodorovných posunov dôležitých uzlov, - kontroluje sa, či konštrukcia ako celok nevykazuje

deformácie alebo nadmerné kmitanie nosných a stužujúcich dielcov,

- zisťuje a zaznamenáva lokálne deformácie nosných prvkov konštrukcie,

- zisťuje stav povrchovej ochrany a veľkosť koróznych úbytkov,

- sleduje výskyt zvýšenej povrchovej teploty nosnej konštrukcie,

- zisťuje stav spojov a prípojov prvkov nosnej konštrukcie,

Periodická diagnostika

- kontroluje kotvenie a posun základov, najmä sadanie stĺpov,- zisťuje odchýlky od predchádzajúceho tvaru a statickej

schémy oceľovej konštrukcie,- kontroluje dodržiavanie dovoleného technologického a úžitkového zaťaženia,- kontroluje, či nedochádza k nadmernému opotrebovaniu

exponovaných častí (napr. žeriavových koľajníc alebo nákolesníkov žeriavových kolies),- sleduje výskyt trhlín v nosných konštrukciách a zvaroch.

Diagnostika na výzvu používateľa

Diagnostiku na výzvu používateľa konštrukcie, po zistení vážnej náhlej poruchy (havárie) nosnej konštrukcie alebo jej častí, vykonáva špecializované diagnostické pracovisko.

Zisťujú sa príčiny a rozsah poškodenia, pričom pozornosť sa sústredí na oblasť porušenej časti konštrukcie.

Výsledky sa zaznamenávajú do knihy o diagnostike.

Pri havárii sa prijímajú opatrenia na zamedzenie vzniku ďalších škôd, resp. okamžitého zabezpečenia spoľahlivosti zachovanej časti konštrukcie.

Diagnostika pred rekonštrukciou Pri rozhodovaní o rekonštrukcii sa spravidla vykoná

podrobná prehliadka nosnej konštrukcie. Zvyčajne je potrebný podrobný rozbor technického stavu

nosnej konštrukcie, ktorým sa overuje možnosť a efektívnosť použitia pôvodnej konštrukcie alebo jej častí na nové požadované účely.

Diagnostika pred uvažovanou rekonštrukciou sa rozdeľuje na :

– úvodnú, – úplnú.

Úvodná diagnostika sa vykonáva v období príprav používateľa na prestavbu, resp. výmenu technologickej časti. Dáva odpoveď, či je možné uvažovať s pôvodnou oceľovou nosnou konštrukciou a aký rozsah úprav sa očakáva. Zdrojom informácií o stave nosnej konštrukcie sú:

– pôvodná, resp. upravená projektová dokumentácia, – výpovede pracovníkov údržby a prevádzky, – prevádzkové denníky, – revízne knihy, – záznamy o periodických diagnostikách – kniha o diagnostike, – záznamy o opravách, úpravách a prestavbách, – prehliadka konštrukcie.

Úplná diagnostika nasleduje po úvodnej diagnostike pred vypracovaním projektu rekonštrukcie alebo počas jeho

vypracovania. Cieľom úplnej diagnostiky je získať úplné informácie

o oceľovej nosnej konštrukcii tak, aby výsledky boli dostatočným podkladom pre efektívnu prípravu rekonštrukcie.

Cieľ meraní Typ Účel Metódy Prístrojediagnostiky

Geometrický DP vzťažné geodetické:tvar DV sústavy ~pretínanie

napred~meraniedĺžok(mech.,opt., elektr.)~meranie osnovysmeru v rad.a skup. pomôcky na~určenie mechanickéneprístupných realizovanievzdialeností priamky

napnutý invarovýdrôt, olovnica

fotogrametické fototeo-metódy dolit

prcíznykomparátorragistračné zariadenie

DP poloha meranie vzdialeností, oceľové pásmoDR konštruklčnýchosnovy smerov s mm delením,

častí určenia neprístup- teodolit,ných vzdialeností, elektronickýpretínanie napred diaľkomer

DV tvar a meranie rozmerov invarové pasma,DR rozmery noniové mikro-

konštruk- metrické skrutky,čných častí ultrazvukový

hrúbkomermeranie sklonov klinomer-libela s

mokrometrickouskrutkouelektronickýsklonomer

Opotrebenie DP výskyt a röntgenové prenosnéa poškodenie DV rozmery prežarovanie röntgeny konštrukcie DR trhlín 150-300kV

rádioizotopické žiaričeprežarovanie IR 192ultrazvuková defle- ultrazvukovéktoskopia, deflektoskopy, magnetické ručné elektro-zisťovanie trhlín magnety

PRÍSTROJOVÉ VYBAVENIE

Cieľ meraní Typ Účel Metódy Prístrojediagnostiky

Opotrebenie induktívne zisťovanie zdroje prúdua poškodenie trhlín na vyvolanie konštrukcie indukovaného(pokrač.) poľa

kapilárnemetódy

DP korózny ultrazvukové meranie ultrazvukovýDV úbytok hrúbky hrúbkomer

hrúbkyDP úbytok magnetostrikčné merač

hrúbky meranie hrubky nekovo-protikoróznej hrúbky výchvrstvy povlakov

meranie hrúbky meračvírivými prúdmi hrúbky kovových

povlakovDV zisťovanie deštruktívne laboratórne

poškodenia skúšky:štruktúry ~mechanickéocele ~chemické

~metalografickénedeštruktívne prenosný

tvrdomerStatické a DV deformácie mechanické hodinkovédynamické odchýlkomerypôsobenie pomerné elektrické tenzometrickánosnej pretvorenie ~odporové aparatúrakonštrukcie (napätie) ~indukčné

sily mechanické dynamometreelektrické

amplitúda a elektrické dynamickáfrekvencia tenzometrickákmitania aparatúra 6-

resp. 12-kanálová s oscilografom