Аварии нетиповых конструкций зданий

К нетиповым металлическим конструкциям зданий относятся структурные покрытия, купола, мембраны, вантовые покрытия и другие. Причины разрушения таких конструкций аналогичны причинам, из-за которых разрушаются типовые конструкции.

Рассмотрим несколько характерных аварий стальных конструкций, происшедших на ответственных объектах.

Одной из крупнейших аварий можно считать обрушение в 1985г. дворца спорта в Милане. Сооружение, построенное в 1975г., было перекрыто круглым в плане висячим покрытием диаметром 126м в форме гиперболического параболоида. Несущая конструкция выполнена в виде ортогональной сетки из стальных канатов диам.45мм, закрепленной в кольцевой балке опорного контура. Максимальное провисание канатов составило 10,7м.
В результате сильной снежной бури (не наблюдавшейся в Милане 100 лет) на покрытии образовался слой снега толщиной 750мм. Такая снеговая нагрузка, в сочетании с сильным ветром, резким падением температуры вызвала деформации, приведшие к разрушению балки контура. Четыре секции контура значительно погнулись, две разрушились полностью.
По действующим итальянским нормам снеговая нагрузка была принята 0,9 кПа, в то время как реальная нагрузка составила около 1,3-1,5 кПа. Несущая способность покрытия была принята в расчете с коэффициентом запаса 1,5, в действительности этот коэффициент оказался ниже. Причиной аварии стал тот факт, что характер такой сложной конструкции не был точно определен из-за отсутствия опыта строительства таких уникальных сооружений. Превышена была нагрузка на покрытия, также сказался неучтенный фактор разности температур (холодного воздуха снаружи и отапливаемого помещения внутри).

Крыша крытого катка
В январе 2006 г. обрушилась крыша крытого катка в Южной Германии, построенного в 1972-м году. Существует версия, что кровля обрушалась под тяжестью льда и снега. Накануне стало известно, что крышу собирались чистить, якобы кровля не выдерживала перегрузок мокрого снега.

23 февраля 2006г., практически одновременно по всей площади, рухнула крыша Бауманского (Басманного) рынка в г.Москве. По периметру круглого здания шли У-образные опоры, на опорах лежало монолитное железобетонное кольцо, которое с внешней стороны образовывало карниз. От внутренней кромки массивного кольца вниз шли стальные тросы, на которых висело другое железобетонное кольцо меньшего диаметра. Оно было остеклено и являлось световым окном. То есть крыша провисала внутрь и держалась на стальных тросах. Водостоки от дождя и тающего снега были выведены наружу, а не в подвал, поскольку центральная часть здания по замыслу проектировщика должна была оставаться свободной, чтобы без помех пропускать свет. Внутри помещения на уровне нескольких метров вдоль стен шла галерея, отгороженная перилами. На ней сплошь стояли разборные палатки. По одной из версий, одна из вертикальных У-образных балок могла проржаветь. А поскольку проверяющим неудобно заглядывать за палатки, то процесс коррозии мог быть неконтролируемым. В результате стойка подломилась, крыша накренилась и рухнула. Существует и другая версия - могли проржаветь тросы, державшие малое кольцо. Один из них мог лопнуть, а оставшиеся - не выдержать тяжести, в результате чего крыша села практически вертикально. В пользу этой версии говорит и то, что световое окно, расположенное в центре, почти не пострадало. Оно более или менее плавно опустилось в центр здания - то есть крьппа не съезжала в сторону.

Пожалуй, никто из специалистов не сомневается, что роковую роль сыграл и мокрый снег.
Причинами обрушения 14 февраля 2004 года купола московского аквапарка Трансвааль-парка стали неверные конструктивные решения и просчеты проектирования. Независимые эксперты сделали ряд выводов о том, что в действительности могло стать причиной трагедии. Как оказалось, по целому ряду позиций построенное здание не соответствовало представленному в МГЭ проекту. Прокуратура утверждает, что реализация такого небезопасного проекта стала возможной в результате небрежного отношения к своим обязанностям контролирующих органов, а именно Мосгорэкспертизы. Напомним, что вследствие разрушения покрытия купола здания, тонны бетона обрушились на сотни отдыхавших. В результате трагедии погибли 28 человек, 8 из которых - дети, и травмы различной степени тяжести получили 193 человека, в том числе 51 ребенок.

Конструктивные недостатки в сочетании с коррозией были причиной обрушения висячего покрытия выставочного зала размерами 100x82м в г.Лионе. Несущими конструкциями служили вантовые фермы Яверта пролетом 60м, закрепленные с помощью стальных оттяжек в грунт. Причиной обрушения покрытия стало ослабление оттяжек грунтовых анкеров. Причиной разрушения анкеров стала недостаточная защита растянутых стальных элементов от коррозии в результате некачественного бетонирования анкеров.

Крупная авария покрытия спортивно-зрелищного здания произошла в 1978г. в г.Хартфорд (штат Коннектикут в США). Сооружение с трибунами было запроектировано с покрытием в виде стальной решетчатой пространственной плиты размерами в плане 92x1 Юм и высотой 6,47м. Шита оперта на четыре колонны, размещенные в угловых зонах с расстоянием 64,1 и 82,3м в осях. Модули выполнены из прокатных уголков и соединены с помощью болтов. Решетчатая конструкция была целиком изготовлена на земле и установлена в проектное положение с помощью подъемных кранов. Во время подъема прогиб составлял 21,3см.

Обрушение произошло по всей площади во время снежной бури, при которой толщина снежного покрова на покрытии достигла 70см, а скорость ветра достигла 10м/с.
Линия перелома конструкции прошла вблизи ее середины. Несколько элементов разрушились при растяжении, некоторые подверглись скручиванию. При подробном расчете был сделан вывод, что только от собственного веса некоторые стержни конструкции теряли устойчивость. Таким образом, установили, что причиной разрушения стали серьезные проектные и конструкторские просчеты, а экстремальные нагрузки только усугубили критическое состояние конструкции.
Одной из крупнейших аварий в отечественном строительстве явилось обрушение стального решетчатого купола, перекрывавшего главный корпус высоковольтного испытательного стенда института в г.Истра Московской области. Диаметр сетчатой оболочки купола 236,5м высота 118,4м. Форма поверхности близка к эллипсоиду. В 1985г. на стадии завершения строительства произошло обрушение купола. Считается, что причиной аварии стало то, что не были учтены воздействия всех факторов в различных сочетаниях загружений. Также были отмечены неточности при монтаже и низкое качество металла.

На основании проведенного анализа аварий типовых и нетиповых металлических конструкций можно сделать вывод, что их причины достаточно разнообразны.
Безусловно, что многие аварии произошли из-за ошибок при проектировании и строительстве. Но при сложных ответственных металлоконструкциях очень важную роль играет правильная эксплуатация. Эксплуатирующая организация должна разработать и внедрить стратегию периодического обследования и усиления конструкций. При необходимости должна проводиться плановая замена или разгрузка наиболее аварийных конструкций.

В России и в Украине институтами Проектстальконструкция разработаны специальные мероприятия по обследованию металлических конструкций, выявлению дефектов и предаварийных ситуаций. В Украине введен в действие нормативный документ ДБН 362-92 , в котором описана методика обследования и требования к эксплуатации.

отрывок из книжки Аварии зданий и сооружений Марков А.И., Маркова М.А.

Сообщение отредактировал OleLukoe - 10.7.2019, 11:15