Результати розрахункової оцінки показників ремонтопридатності та післяремонтної несучої здатності при продовженні терміну експлуатації конструкцій обробляються у відповідності до встановленої ієрархією побудови інформаційних баз даних об’єктів (рис. 2). Систематизація ознак експлуатаційного стану конструкцій виконується в залежності від рівня вразливості та загроз, груп відповідальності з технологічної безпеки будівель та споруд (табл. 4, 5).
Кількісний показник рівня вразливості змінюється від 1 до 8 балів в залежності від ступеня критичності пошкоджень.
Група конструкцій за показниками ремонтопридатності визначає можливість і терміни їхнього відновлення в залежності від режиму функціонування об’єкту. Категорія дефекту або пошкодження визначається за табл. 13 ДБН 362-92.
Рівень вразливості при моніторингу технічного стану конструкцій класифікується наступним чином:
· низький (Н) – від 1 до 2 балів;
· середній (С) – від 3 до 5 балів;
· високий (В) – від 6 до 8 балів.
Група ремонтопридатності визначає вид контролю і терміни проведення робіт з підвищення працездатності сталевих конструкцій.
Основні етапи робіт, пов’язані з продовженням терміну експлуатації, розглянуті для сталевих конструкцій рудного перевантажувача вантажопідйомністю 30 т прольотом 76,2 м. Рудно-грейферний кран (РГК-2) експлуатується з 1954 р. в тяжкому режимі роботи (табл. 6). Кран-перевантажувач встановлений на рудному дворі доменного цеху (рис. 3, 4).
В конструктивному відношенні сталева клепана гратчаста конструкція РГК-2 має проліт 76,2 м і консолі з боку шарнірної опори 21,85 м, з боку жорсткої опори – 34,5 м. Чисельні дослідження напружено-деформованого стану несучих конструкцій враховували специфіку роботи конструкцій мостових перевантажувачів.
При постановці задачі продовження терміну експлуатації розглянуті параметри вантажопідйомності, інтенсивності експлуатації (діюча продуктивність, фактичні швидкості підйому вантажу, рух візка і мосту крана) і ремонтопридатності.
Таблиця 4
Рівень вразливості конструкцій
Категорія дефекту або ушкодження Група ремонтопридатності
І ІІ ІІІ
А 6-8 - -
Б - 3-5 -
В - - 1-2
Як розрахункова прийнята просторова схема мосту з П-подібним перетином в гратчастому виконанні (рис. 5).
Зусилля в елементах визначалися методом просторових скінченних елементів з використанням обчислювального комплексу «SCAD Office». Виявлені елементи, напруження в яких перевищують граничні з урахуванням чинних режимів навантаження та технічного стану.
Таблиця 5
Рівні ризиків з технологічної безпеки (Ri) в залежності від груп відповідальності, рівня загроз та вразливості конструкцій будівель та споруд
| Групи відповідальності з технологічної безпеки | Рівень загрози (категорія технічного стану) | |||||||||||
| Низький (I) | Низький (II) | Середній (III) | Високий (IV) | |||||||||
| Оцінка вразливості конструкцій | ||||||||||||
| Н | С | В | Н | С | В | Н | С | В | Н | С | В | |
| Об’єкти з функціями обслуговування невиробничого призначення (R5) | 1 | 2 | 3 | 2 | 3 | 4 | 3 | 4 | 5 | 4 | 5 | 6 |
| Об’єкти з функціями обслуговування виробничого призначення (R4) | 2 | 3 | 3 | 3 | 4 | 5 | 4 | 5 | 6 | 5 | 6 | 7 |
| Допоміжні об’єкти (R3) | 3 | 3 | 4 | 4 | 5 | 6 | 5 | 6 | 7 | 6 | 7 | 8 |
| Основні об’єкти, що припускають ремонт і технічне обслуговування без технологічної зупинки (R2) | 4 | 4 | 5 | 5 | 5 | 7 | 6 | 7 | 8 | 7 | 8 | 9 |
| Основні об’єкти, для яких ремонт і технічне обслуговування виконується при технологічній зупинці (R1) | 5 | 5 | 6 | 5 | 6 | 7 | 7 | 8 | 8 | 8 | 9 | 10 |
За даними моніторингу технічного стану встановлено, що при III категорії технічного стану, високому рівні вразливості для групи відповідальності (R2) рівень ризику сталевих конструкцій перевантажувача з технологічної безпеки становить 8 балів. Після розробки заходів ПЗН досягнуте зниження рівня ризику до 4 балів і забезпечені умови продовження ресурсу за розрахунковим терміном служіння об'єкта. З урахуванням даних специфікації захисних покриттів обґрунтовані заходи протикорозійного захисту.
Таблиця 6
Режим роботи сталевих конструкцій рудно-грейферного перевантажувача
| Найме-нування норма-тивного доку-менту | Загальне число циклів роботи крана за термін його служби, Со | Коефіцієнт наванта-ження крана, Кр | Клас використання крана | Клас/режим наван-таження крана | Група класи-фікації режиму роботи крана | Режим роботи крана за паспор-том | Режим роботикрана за Правилами по кранах (ДНАОП 0.00-1.03-02) |
| ГОСТ 25546-82 | 1,18·106 | 0,262 | C7 | Q3 | 8К | Досить тяжкий | Досить тяжкий |
| ISO 4301/1 | U6 | Q3 | А7 | Тяжкий |
Аналіз результатів обстежень, оцінки технічного стану сталевих конструкцій і продовження ресурсу роботи конструктивних елементів дозволив увести для розрахунків на корозійну стійкість і довговічність коефіцієнт технологічної безпеки (табл. 7).
Таблиця 7
Групи відповідальності будівель і споруд за технологічною безпекою
| Групи відповідальності за технологічною безпекою | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 |
| Коефіцієнт технологічноїбезпеки, gsr | 1,25 | 1,15 | 1,10 | 1,05 | 1,0 |
Розроблений методичний підхід визначення якісних і кількісних критеріїв технологічної безпеки при продовженні ресурсу конструкцій використаний для обґрунтування об'ємів ремонтно-відбудовчих робіт конструкцій мартенівського цеху, мостового перевантажувача РГК-2 та ін. об'єктів ЗАТ «Донецьксталь» -металургійний завод», що забезпечило можливість експлуатації об'єкта за розрахунковим терміном служби. Загальний економічний ефект, пов'язаний з виконанням розрахунків на корозійну стійкість і довговічність, а також більш повного використання ресурсу конструкцій і відстрочки витрат на заміну будівель і споруд за розрахунковим терміном експлуатації для об'єктів ЗАТ «Донецьксталь» - металургійний завод» склав 1470 тис.грн.
В ході виконання комплексу теоретичних та експериментальних досліджень, виконаних для підвищення технологічної безпеки будівель і споруд, оцінки ремонтопридатності та післяремонтної несучої здатності конструкцій, формування програм забезпечення надійності при продовженні експлуатаційного строку об’єктів в корозійних середовищах отримані такі результати:
1. Визначені якісні і кількісні критерії технологічної безпеки при продовженні терміну експлуатації конструкцій, рівні ризику за альтернативними ознаками, що включають якісні характеристики вразливості та загроз при продовженні ресурсу сталевих конструкцій в залежності від групи відповідальності об’єктів щодо технологічної безпеки. Обґрунтовано методику діагностики і моніторингу виробничих об’єктів за розрахунковим терміном експлуатації за результатами статистичного контролю дефектів та пошкоджень сталевих конструкцій в агресивних середовищах.
2. Обґрунтовані показники ремонтопридатності на основі моделей діагностики корозійного стану сталевих конструкцій і захисних покриттів за ознаками граничних станів. Розроблений методичний підхід включає аналіз вразливості конструкцій будівель та споруд для оцінки показників технологічної безпеки на об’єктному рівні. В залежності від ступеня критичності дефектів та ушкоджень обґрунтовані види вибіркового або безперервного контролю та визначені інтервальні значення ремонтопридатності для оцінювання рівнів ризиків при продовженні ресурсу конструкцій будівель та споруд металургійного комплексу.
3. Розроблена методика реєстраційної оцінки рівня ризику при продовженні терміну експлуатації конструкцій на основі функціонально-вартісного аналізу показників ремонтопридатності та післяремонтної несучої здатності. За класифікаційними ознаками граничних станів встановлена розрахункова схема корозійної системи «Навантаження – Конструкція – Середовище» та розрахункова модель коефіцієнта надійності (gzrn) вторинного захисту від корозії для визначення строку експлуатації покриттів (Твg, рік). За результатами випробувань захисних покриттів обґрунтований коефіцієнт готовності сталевих конструкцій Kg, що дозволяє виконати порівняльну оцінку засобів і методів захисту за показниками ремонтопридатності з урахуванням значень річних корозійних втрат.
4. Сформульовані специфікації ресурсу сталевих конструкцій для керування параметрами технічного стану і технологічної безпеки із визначенням, за даними моніторингу, ступеня критичності дефектів та пошкоджень. Вперше для організації технічного обслуговування та ремонтно-фарбувальних робіт за фактичним станом використаний експертний показник пропускної здатності регулювання ресурсу конструкцій (h). Вирішена задача оцінки коефіцієнта зворотного зв’язку (y) при негативних зовнішніх впливах A(L,G,S,R) та варіюванні параметрів конструктивної форми A(f) для забезпечення післяремонтної несучої здатності конструкцій будівель та споруд.