Presented paper demonstrates the assessment of the steel samples’ reliability using structure-energy theory of failure, which is based on detection and investigation of internal defects in the sample. The main objective was to test this technique on samples of structural steel, and to determine the nature of destruction depending on internal cracks, pores, lacks of fusion, etc. To achieve this goal, the following tasks were assigned: studying structure-energy theory of failure; preparing test samples; conducting tomographic analysis before physical impact and after destruction; calculating samples’ guaranteed time till fracture.
durability, safety, probability of failure, probability of failure-free operation, structure-energy theory of failure, guaranteed uptime, tomographic analysis, internal defects of metal.
1. Введение
В настоящее время безопасность населения в городах сильно зависит от надежности и долговечности строящихся объектов, будь то жилые здания, производственные помещения, торговые центры, аквапарки или кинотеатры. Высокие темпы строительства довольно часто приводят к снижению качества исполнения и, как следствие, к увеличению рисков разрушения выполняемых построек. Например, в 2013 г. в Бразилии при строительстве обрушились два стадиона в Сан-Паулу и один в Рио-де-Жанейро, в 2009 г. произошла авария на Саяно-Шушенской ГЭС, в 2005 г. произошло падение крыши аквапарка «Трансвааль-парк». Кроме того, часто падают краны, происходит обрушение стропильных ферм складских помещений, козырьков подъездов и др.
В подавляющем большинстве современных конструкций металл используется в качестве каркасов, связующих элементов и т.д., а благодаря разнообразию механических и эксплуатационных характеристик он стал одним из наиболее распространенных и используемых материалов. Многообразие сплавов позволяет использовать его во всех промышленных отраслях, таких как строительство зданий и сооружений, двигателестроение, создание коммуникаций, путепроводов и т. д. Существует множество рекомендаций, ГОСТов, СНиПов и стандартов, которые определяют выбор металлов при производстве конкретных изделий. Несмотря на это, на практике часто можно встретить сообщения о его разрушении, более того известны примеры, когда причиной аварии каменных, бетонных, деревянных и других конструкций были дефекты металлических элементов, входящих в общий конструктивный комплекс [1].
1. Chernyaev A.I., Trefilov V.A. Otsenka nadezhnosti i obespechenie dolgovechnosti tyazhelo nagruzhennykh elementov [Evaluation of reliability and durability of heavyloaded elements]. Nauchnye issledovaniya i innovatsii [Research and Innovation]. 2013, V. 7, I. 1-4, pp. 95-101. (in Russian)
2. Dubinina S.V. Prognozirovanie razrusheniya metalla v protsesse intensivnoy plasticheskoy deformatsii tsilindricheskoy zagotovki ravnokanal’nym uglovym pressovaniem [Predicting failure of the metal in the process of severe plastic deformation of the cylindrical workpiece equal channel angular pressing]. Sb. trudov II mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh “Aktual’nye problemy nauki i tekhniki-2010” [Coll. works of the II International Scientific and Practical Conference of Young Scientists “Actual Problems of Science and Technology 2010 ‘]. UFA, UGNTU, 2010, pp. 7-10. (in Russian)
3. GOST 23118-99. Konstruktsii stal’nye stroitel’nye. Obshchie tekhnicheskie usloviya. Vved. 2001-01-01. Gosstroy Rossii. [GOST 23118-99. Construction steel building. General specifications. Introduced. 2001-01-01. Gosstroy of Russia]. Moscow, GUP TsPP Publ., 2001. (in Russian)
4. SNiP 3.03.01-87. Nesushchie i ograzhdayushchie konstruktsii. Vved. 1988-01-07. Gosstroy SSSR. [SNIP 3.03.01-87. Bearing and enclosing structures. Introduced. 01/07/1988. USSR State Building]. Moscow, TsITP Gos-stroya SSSR Publ., 1989. (in Russian)
5. SP 53-101-98. Izgotovlenie i kontrol’ kachestva stal’nykh stroitel’nykh konstruktsiy. Vved. 1999-01-01. Gos-stroy Rossii. [SP 53-101-98. Production and quality control of steel building structures. Introduced. 1999-01-01]. Moscow, GUP TsPP Publ., 1999. (in Russian)
6. Deev V. S., Trefilov V. A. Nadezhnost’ tekhnicheskikh sistem i tekhnogennyy risk. Chast’ 3 [Reliability of technical systems and technological risks. Part 3]. Strukturno-energeticheskaya teoriya otkazov [Structural and energy failure theory]. Perm’, PNIPU Publ., 2012, p. 167. (in Russian)
7. Ostreykovskiy V.A. Teoriya nadezhnosti [Reliability theory]. Moscow, Vyssh. shk. Publ., 2003. (in Russian)
8. Mashina ispytatel’naya spetsial’naya UME-10TM. Tekhnicheskoe opisanie i instruktsiya po ekspluatatsii [Testing machines special VME-10TM. Technical description and user ekspluatatsii]. Ministry of instrumentation, automation and control systems of the USSR Publ., 1976. (in Russian)
