ТРАНСПОРТНЫЕ ЗДАНИЯ.. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
Аварии на строительстве зданий
Мировой статистикой ежегодно фиксируется десятки крупных аварий при строительстве зданий и сооружений различного назначения.
Зачастую аварии сопровождаются не только разрушениями сооружений, но и человеческими жертвами.
Обрушения зданий и сооружений в процессе строительства и эксплуатации могут произойти вследствие следующих обстоятельств: из-за стихийных бедствий (ураган, землетрясение, наводнение); неправильной эксплуатации; из-за ошибок в принятии проектных решений; из-за низкого качества строительных материалов и деталей; из-за нарушения технологии строительства.
Основным условием, определяющим конструктивную рациональность решений зданий и сооружений, является равнопрочность всех элементов и узлов при полном использовании несущей способности материалов конструкций, что является задачей проектировщиков, обеспечивающих не только надежность и долговечность сооружения, но и экономическую эффективность проектных решений.
Таким образом, любая ошибка при проектировании, изготовлении или строительстве, включая применение материалов и изделий пониженной прочности в любом элементе или узле сопряжения, может создать угрозу обрушения.
Анализ аварий зданий и сооружений показывает, что в подавляющем большинстве случаев причиной обрушения является нарушения технологий строительства, каждое из которых в отдельности может и не представлять угрозу строению (некачественный сварной шов, не вовремя поставленные связи, обеспечивающие пространственную жесткость и т. д.).
Сочетание же нескольких технологических нарушений создает угрозу долговечности и надежности возводимого объекта или приводит к его разрушению.
Современные сборные здания с повышением этажности, увеличения типоразмеров сборных конструкций и как следствие резко возросшим числом стыков и соединений элементов конструкций, превращаются в сложные технические системы, в расчетах которых применяют теорию надежности.
Теория надежности учитывает случайные отклонения - фактических конструктивных параметров здания или его отдельных частей от заданных (проектных).
Однако, основа долговечности зданий и сооружений - высокая культура технологического процесса.
Ниже приведены некоторые примеры обрушения зданий из-за грубых нарушений технологии строительства.
В семидесятые годы в Санкт-Петербурге произошла авария крупнопанельного четырехэтажного здания длиной 32 м. и шириной 12 м.
Несущими конструкциями четырехэтажного корпуса являлись поперечные стены толщиной 15 см из железобетона и ригели. На несущие стены через ригели опирались многопустотные панели перекрытий.
Строительство нулевого цикла здания было закончено к концу декабря месяца, причем перекрытие над техническим подпольем монтировалось при температуре -10 °С. Первый и второй этажи монтировались в январе при устойчивых морозах, доходивших в отдельные дни до -28 °С, третий и четвертый в феврале - также при отрицательной температуре.
После наступившего во второй декаде марта длительного потепления произошло внезапное обрушение части четырехэтажного корпуса здания на полную высоту. В момент обрушения величина нагрузок, действующих на внутренние несущие конструкции, составляла около 50% проектных.
Последовательность обрушения конструкций и расположение последних в завале дают основание предполагать, что начало аварии было вызвано местным раздавливанием опорного участка панелей первого этажа внутренней стены, который в этот период обладал пониженной прочностью, вызванной оттаиванием раствора в горизонтальных швах стыков. Последующее смещение низа панелей вызвало перераспределение усилий в оставшихся элементах стен и привело к обрушению всей внутренней стены вместе с перекрытиями. Падающие внутренние стены и перекрытия увлекли за собой наружные стены верхних этажей.
В целом монтажные работы отличались очень низким качеством: толстые швы, многочисленные закладки кирпичом, деревянные подкладки, металлические "каблучки", некачественное замоноличивание монтажных узлов или вообще отсутствие его и т. п. Низкое качество монтажа было вызвано тем, что изделия имели большое отклонение от проектных размеров. Проверка геометрических размеров изделий на месте доказала, что они изготовлены с нарушением установленных допусков.
Обрушение части четырехэтажного корпуса было вызвано несколькими причинами, главнейшими из которых являлись:
монтаж в условиях устойчивых зимних морозов, которые привели к последующему снижению несущей способности стен в период их оттаивания;
использование пустотелых плит перекрытия с частично не заделанными - бетоном пустотами в их концах и пониженной против проектной прочности бетона этих плит;
низкое качество строительно-монтажных работ и невыполнение своевременного замоноличивания стыков.
Подобный случай обрушения железобетонных конструкций произошел на строительстве каркасно-панельного здания школы. Установлено, что на ригели были уложены плиты покрытия, не соответствующие проекту, что привело к перегрузке почти в 2 раза. Нагрузка на ригель при проектируемой раскладке плит составляла 8 т, а фактически 16,5 т. Экспертная комиссия установила, что разрушение ригеля, вызванное резкой перегрузкой, повлекло обрушение покрытия.
На развитие процесса обрушения покрытия в немалой степени повлияли нарушения технологии монтажа железобетонных конструкций. Вопреки требованиям проекта фактически ригель был приварен только, с одной стороны швом неудовлетворительного качества. Кроме того, комиссия установила ряд недопустимых отклонений в производстве монтажных работ: допущено значительное несоответствие (до 60 мм) стыкуемых стержней колонн и ригелей; по первому и второму этажу имелись незамоноличенные стыки;
плиты покрытия укладывались на ригели, не приваренные к монтажным столикам колонн;
не испытывались образцы-свидетели (3%) в процессе производства сварочных работ (ванная сварка);
Железобетонные изделия, поставляемые заводом, также имели недостатки: смещение выпусков арматуры на 25-30 мм, непрямолинейность боковых граней в панелях перекрытий до 20 мм, смещение закладных деталей.
Существенным недостатком, распространенным при монтаже крупнопанельных зданий, является свободная установка крупноразмерных элементов конструкций, при которой точное фиксирование на месте монтируемых деталей почти невозможно. Качество монтажных работ во многом зависит от опыта и квалификации строителей. Неточность установки элементов конструкции при обычных приемах монтажа вызывает:
несовпадение опорных плоскостей и уменьшение площади опирання, что снижает прочность и несущую способность конструкции; излишние утолщения швов, что облегчает проникновение влаги и воздуха, а также увеличивает объем мокрых процессов и трудоемкость работ при заполнении швов;
смещение стеновых панелей и перегородок по отношению друг к другу; перекос стеновых панелей в плоскости, что снижает их несущую
способность, так как панель опирается в этом случае не по всей площади основания, а в отдельных точках;
отклонение стеновых панелей от вертикали, что затрудняет осуществление сопряжения с панелями вышележащих этажей и нарушает схему передачи нагрузки на панель;
смещение стыков швов в плоскости стены, что не позволяет обеспечить надежную герметизацию швов;
образование щелей между стенами, перегородками и элементами перекрытий, что ухудшает звукоизоляцию помещений.
В связи с этими недостатками необходимо более активное внедрение принудительного метода монтажа конструкций.
Для каркасных и каркасно-панельных зданий особое значение приобретает вопрос о замоноличивании стыков, которое необходимо проводить с незначительным отставанием от монтажных работ, чтобы обеспечить пространственную жесткость смонтированной части здания. Если же это требование не может быть выполнено, то отставание замоноличивания стыков от монтажа не должно быть более чем на один этаж, Весьма характерным примером, иллюстрирующим это требование, явилось полное обрушение железобетонного каркаса почти законченного склада редакции газеты "Правда" в Москве в I960 году.
Авария сопровождалась многочисленными человеческими жертвами. Проектом предусматривалось соединение колонн по высоте, панелей с колоннами - и плит перекрытий с ригелями на сварке с последующим замоноличиванием узлов. Результаты обследования показали, что. причиной аварии явилось невыполнение работ по замоноличиванию стыков в процессе монтажа. Сварка закладных деталей в узлах была выполнена не полностью. Работы по монтажу верхних этажей намного опередили работы по замоноличиванию узлов. В результате из-за слабости узловых сопряжении пространственная жесткость была нарушена, каркас потерял устойчивость и здание обрушилось.
В 1965г. на строительстве сталепроволочногканатного завода в Москве произошло обрушение сборных железобетонных ферм и колонн. Цех представлял собой одноэтажное здание, состоящее из 7 пролетов по 24 м. Колонны, подкрановые балки, стропильные фермы и плиты перекрытия были типовыми сборными железобетонными. Шаг колонн 6 м, плиты перекрытия 3x6 м.
Сборные железобетонные предварительно напряженные фермы, колонны, подкрановые балки и плиты покрытий изготовлялись в цехах и на полигонах комбината производственных предприятий строительного треста.
В результате аварии 14 упавших ферм вместе с металлическими конструкциями фонарей и. плитами покрытия оказались разрушенными и не
пригодными к дальнейшему использованию.
-При рассмотрении обстоятельств аварии было установлено, что при изготовлении стропильных железобетонных ферм имели место отступления от - проекта, -недостаточно - осуществлялся - контроль над - вьнюянением отдельных операций, а опалубочные формы были низкого качества. Каркасы растянутых раскосов ферм выполнялись не по проекту, в связи с чем анкеровка их в нижнем поясе была уменьшена. Принятая фиксация закладных деталей не обеспечивала их проектного положения.
Арматурные каркасы не имели соответствующих бирок и складировались на земле внавал. При установке опорных закладных деталей в опалубку анкерные стержни в отдельных случаях срезались, при этом они заменялись другими стержнями, или отсутствовали вообще.
Имело место значительное отступление от проектной величины бетонного защитного слоя. Внутренние щиты опалубки, выполненные из дерева, были низкого качества, особенно в угловых сопряжениях, что - ДфИВ0ДШЮ.^~>МЗДіта*4МіуНаЯХ- к уменьшению сечения элементов ферм в местах вутов.
В обрушившейся части цеха подкрановые балки, являющиеся элементами, обеспечивающими продольную устойчивость каркаса здания, не были смонтированы. Колонны были замоноличены не на полную высоту стаканов фундаментов.
- * • Возведенные-между колоннами на высоту 8,4 м кирпичные стены толщиной 380 мм не были заанкерены к этим колоннам. Швы между железобетонными плитами покрытия не были замоноличены.
Кроме того, был отмечен ряд серьезных нарушений строительных норм и правил:
смонтированные конструкции не предъявлялись к сдаче; отсутствовали акты промежуточной приемки готовности возведенного участка здания к производству последующих строительно-монтажных работ; не проверялись соответствия конструкций проекту, качество монтажных работ, правильность установки элементов конструкций, качество сварки и заделки швов.
В журнале производства работ не было обнаружено ни одной записи или каких-либо замечаний, как заказчика, так и проектной организации, что свидетельствует об отсутствии с их стороны необходимого технического надзора.
В г. Тихвине (Ленинградская область) на строительстве блока цехов завода "Центролит" обрушились кровельные конструкции площадью 2600 м2 в пределах одного температурного отсека длиной 72 м: 7 металлических Ферм, продетом 36 м и сборными железобетонными предварительно напряженными плитами покрытия размерами 1.5x12 и 3x12 м, а также
подкрановые балки, связи и другие конструкции.
В результате расследования причин аварии было выявлено много недопустимых отклонений от действующих норм и правил.
Согласно СНиП монтаж конструкций требуется вести комплектно, пространственно, жесткими секциями или блоками, с установкой и полным закреплением всех элементов конструкций, позволяющими производить на смонтированной секции или блоке последующие ' строительные - работы; обеспечивая на всех стадиях монтажа устойчивость и прочность конструкций. В данном случае строители, не обеспечив пространственную жесткость, приступили к устройству кровли.
Экспертизой было установлено, что работы по монтажу также были выполнены с низким качеством. Записи в журналах выполненных работ велись с нарушением. Отсутствовал также систематический авторский надзор со стороны проектного института.
Причиной обрушения могли послужить и нагрузка от людей, занимавшихся укладкой утеплителя на кровле и порывистый ветер,, скорость которого достигала в день аварии 7-8 м/с, также дополнительные силовые воздействия от эксцентриситетов, имеющих место при укладке тяжелых железобетонных плит.
В результате обрушения все конструкции стропильных и фонарных ферм со связями полностью деформировались и не подлежали восстановлению; сборные железобетонные плиты разрушились полностью.
