Menu

Основные причины аварий и мероприятия по усилению конструкций

Натурные обследования и освидетельствования, а иногда и испытания сооружений производят также после аварий, с целью выявления причин аварий, фактического состояния сооружений и разработки мероприятий по возможному усилению. Поэтому представляет интерес анализ причин аварий и порядок их рассмотрения.

Анализ причин аварий

Основными причинами, приводящими к авариям строительных конструкций, являются: ошибки при проектировании; недостаточный технический надзор и контроль качества при изготовлении и монтаже; нарушение правил эксплуатации зданий и сооружений; несовершенство норм и технических условий; ошибки в выдаче исходных данных для проектирования. Указанные ошибки могут привести к внезапному отказу (аварии) или постепенному отказу (аварийному состоянию) сооружения.

Для сварных стальных конструкций, например, основные причины аварий распределяются так: ошибки проекта— 27 %; низкое качество стройматериалов—11 %;

дефекты изготовления — 12 %; дефекты монтажа — 30 %; нарушение расчетных схем и нагрузок при эксплуатации— 14 %; несовершенство норм и технических условий — 6 %.

Ниже в табл. 3.1 приведены основные причины аварий.

Рекомендации по предупреждению аварий

Для предупреждения аварий необходимо исключить причины, указанные выше. Конструкция или сооружение может разрушиться хрупко или вязко (пластически). Хрупкое разрушение характеризуется быстрым протеканием во времени и поэтому более опасно. Разрушение, носящее вязкий характер, протекает медленно, место начала разрушения может быть обнаружено и авария может быть предотвращена. Поэтому большое значение имеют внешние факторы, вызывающие переход к хрупкому разрушению, ;| также некоторые конструктивные особенности, повышающие склонность к хрупкому разрушению.

Металлические конструкции. Характерным для хрупкого разрушения металлических конструкций является то, что очагами этих разрушений служат конструктивные концентраторы напряжений (входящие углы, места резкого перепада сечений, отверстия, трещины и т. д.), а также концентраторы-дефекты сварных швов.

При понижении температуры склонность к хрупкому разрушению конструкций растет, а при положительной температуре эти разрушения отсутствуют. Уровень разрушающих напряжений при хрупком исчерпании прочности металла, как правило, значительно меньше предела текучести. Иногда при низких температурах трещины возникают даже при минимальных напряжениях от собственного веса.

Хрупкие изломы сопровождаются образованием трещин с характерным кристаллическим строением, а вблизи вершины главной трещины, в зоне ее смятия образуется характерный «шевронный» узор.

Вязкие изломы характеризуются постепенным, медленно развивающимся разрушением со значительными пластическими деформациями, причем поверхность трещин — матовая, волокнистая. Угол между плоскостью излома и направлением главных напряжений составляет 45°.

Железобетонные конструкции. Бетон не является упругим материалом, но тем не менее ряд положений теории хрупкой прочности может быть применен к нему: для бетона большую роль в реализации хрупкого разрушения (дробления, среза, смятия) играют местные напряжения и их концентрация, геометрические концентраторы (перепады сечения, наличие отверстий), силовые концентраторы (действие сосредоточенных сил). Установлено также и некоторое влияние размера железобетонного элемента: чем больше размер, тем более склонна конструкция к хрупкому разрушению.

Трещины в бетоне, имеющие силовой характер, зарождаются под действием вторичного поля напряжений ввиду неоднородности строения бетона. Для бетона характерны трещины нормального отрыва и сдвига (последние — для низкомарочных бетонов). Трещины нормального отрыва располагаются (с небольшими отклонениями) вдоль изостат I рода, то есть в направлении траекторий главных напряжений. Ввиду того, что трещины в конструкциях без напрягаемой арматуры образуются на ранних стадиях их работы, они содержат важную информацию для освидетельствования.

[image]


Для изгибаемых элементов наиболее опасны наклонные трещины вблизи опор, а также горизонтальные трещины в сжатой зоне. Оба этих вида трещин свидетельствуют о хрупком разрушении, которое в первом случае может наступить при росте нагрузки, а во втором случае — уже наступило.

В сжатых элементах наиболее опасны продольные трещины, свидетельствующие о начале дробления сжатой зоны.

Влияние температуры на арматурную сталь аналогично ее влиянию на стальные конструкции.

Для железобетонных конструкций характерны также трещины несилового характера (усадочные), особенностью которых является их расположение вдоль стержней арматуры (они повторяют рисунок арматуры). При поступлении влаги в эти трещины происходит коррозия арматуры, продукты коррозии вследствие роста объема разрывают бетон, увеличивают раскрытие трещин и разрушают защитный слой.

Деревянные конструкции. Разрушение изгибаемых элементов деревянных конструкций носит хрупкий характер вследствие разрыва материала в растянутой зоне, причем разрушение начинается у дефекта. При небольшой длине изгибаемых элементов на исчерпание прочности влияют касательные и все нормальные напряжения. Велика роль дефектов древесины, а также дефектов склейки и изменения качества склейки во времени.

И* Грунты (основания). Для грунтов характерна возможность перехода от пластичного к хрупкому разрушению в результате высыхания. Большое влияние на разрушение оказывают динамические воздействия.

Учитывая сказанное выше, можно считать, что для предупреждения аварий нужно выполнять следующие условия:

При проектировании. Чертежи должны содержать четкие расчетные схемы с пояснениями для эксплуатационников. Следует обращать особое внимание на узлы и стыки элементов, специально проверяя опасные места концентрации напряжений как следствия геометрических и силовых концентраторов. В чертежах должны быть указаны четкие инструкции по эксплуатации, а при выборе решений надо учитывать технологию производства (так, в местах пылёвыделения не устраивать волнистый настил и т. д.).

При проектировании особое внимание нужно обращать на конструкции, которые наиболее часто приходят в аварийное состояние ввиду недостаточной проработанности конструктивных решений или высокого уровня напряжений (опорные узлы галерей, наклонные мосты и галереи, опорные узлы ферм, преднапряженные конструкции).

При изготовлении и монтаже. Повышать качество изготовления при полном соответствии чертежам, отсутствии недопустимых физических и геометрических отклонений. Максимально укрупнять элементы, переносить наиболее трудоемкие работы по стыкованию в заводские условия, обеспечивая на стройплощадке блочный безвывероч- ный монтаж. Постепенно переходить на сплошной неразрушающий контроль качества, используя его как средство достижения расчетной надежности конструкций и сооружений. При монтаже или изготовлении конструкций на стройплощадке обращать особое внимание на проверку качества поступивших изделий и материалов и на качество выполнения узлов и стыков. Не допускать изменения узлов и стыков без специальных расчетов и обоснований (введение прокладки, подбетонок и т. д.). При изготовлении деревянных конструкций — тщательно отбирать материал для растянутых элементов.

При эксплуатации. Обеспечить наличие в службе эксплуатации инструкции по эксплуатации здания или сооружения. Установить постоянный надзор за соблюдением правил указанной инструкции. Не допускать реконструкций, не обоснованных расчетами и проектом и не согласованных с проектной организацией. Регулярно проводить плановые освидетельствования узлов и конструкций, плановые очистки, окраски, ремонты, уборки пыли и снега, следить за возможными случайными нагрузками или перегрузками отдельных участков покрытий, перекрытий и пола I этажа.

Если же авария произошла, то она должна быть изучена в порядке, предусмотренном положением Госстроя, с проведением обследования и освидетельствования разрушенных и неразрушенных участков конструкций и сооружений. В отдельных случаях может быть назначено испытание конструкций для выявления фактических показателей прочности, жесткости и трещиностойкости (например, после пожара, обрушения небольшого фрагмента перекрытия или покрытия, вследствие коррозионного снижения прочности или дефектов изготовления, не выявляемых методами неразрушающего контроля и др.).

Расследование причин аварий производится в соответствии с положением Госстроя . Дополнительные требования установлены для аварий на объектах, подконтрольных Госинспекции по энергонадзору, Министерству энергетики и электрификации  Государственной газовой инспекции Министерства газовой промышленности.

Порядок работы в первичной организации сразу после аварии: принять срочные меры по локализации места аварии с целью недопущения дальнейших разрушений; при необходимости выполнить срочную разборку обрушившихся конструкций для спасения пострадавших или локализации места аварии (поврежденные детали сохраняются и раскладываются на свободной площадке); если срочная разборка не нужна, то место аварии оставить в неприкосновенности для более полного расследования причин аварии; срочно сообщить в трест, комбинат о факте аварии; организовать неотложные работы по спасению пострадавших; назначить местную комиссию.

Порядок работы в тресте, комбинате: срочно передать сообщение об аварии в вышестоящую организацию (главк, министерство, ведомство), в Госстрой республики и исполкому Совета народных депутатов или городскому прокурору; если авария привела к групповому несчастному случаю или полному прекращению работ по возведению (эксплуатации) важных народнохозяйственных объектов, министерствам или ведомствам сообщить Советам Министров; назначить техническую комиссию по расследованию причин аварии (технические комиссии назначаются исполкомами Советов народных депутатов, Советами Министров союзных или автономных республик, министерствами и ведомствами, Госстроем СССР — в зависимости от подчинения строек).

Содержание акта местной комиссии: состав комиссии, номер приказа о ее назначении; наименование здания, сооружения, его местонахождение и ведомственная принадлежность; краткое описание аварии: дата, время, примерный объем разрушения, данные о пострадавших и др.; состояние конструкций перед аварией: срок ввода в эксплуатацию, наличие дефектов, стадия строительства, качество сооружения; характеристика условий возникновения аварии: погодные условия, фактические нагрузки, характер работ на месте аварии и др.; при вынужденной срочной разборке — схемы и фотографии конструкций сразу после аварии; меры для локализации очага разрушения; предполагаемые причины аварии по данным опроса свидетелей и мнениям членов комиссии, обоснованные расчетами; когда, кем и какими организациями передано сообщение об аварии; приложение: схемы, фото, чертежи, эскизы и описание конструкций после обрушения, справка метеослужбы, протоколы опроса очевидцев и свидетелей. И акте местной комиссии приводят результаты обследования.

Содержание акта технической комиссии: кем назначена комиссия, состав, фамилии, должности, место работы, ученые степени и звания председателя, членов комиссии, приглашаемых специалистов; наименование здания или сооружения, в котором произошла авария, его местонахождение, ведомственная принадлежность, дата и время аварии; подробное описание аварии: перечень и объем разрушений, предлагаемая последовательность разрушения, последствия аварии (остановка эксплуатации, строительства, количество пострадавших, материальный ущерб и др.); основные технические характеристики здания или сооружения (размеры, фактически примененные несущие и ограждающие конструкции, их типы, размеры, количество пролетов, шаг колонн и др.); подробное и полное (без сокращения) наименование: проектной организации, выполнившей проект или его привязку, экспертных органов, давших заключение по проекту, предприятий, поставлявших обрушившиеся строительные конструкции и детали, строительной организации, осуществлявшей строительство, п монтажной организации, производившей монтажные работы, предприятия, организации, учреждения, которые эксплуатируют здание или сооружение; даты начала строительства, основных этапов возведения частей здания, начала эксплуатации; наличие акта ввода в эксплуатацию, перечень чедоделок и дефектов строительства, отмеченных в акте, и своевременность их устранения и др.; фамилии и образование должностных лиц, непосредственно руководивших эксплуатацией или строительством здания, на котором произошла авария; основные обстоятельства аварии: метеорологические условия (температура, скорость ветра, толщина снегового покрова и пр.), фактические эксплуатационные или монтажные нагрузки и их соответствие проектным, нормативным и расчетным значениям, динамические и ударные воздействия, эксплуатационные нагрузки, не предусмотренные проектом, их величины и места приложения, работы, производившиеся при строительстве или эксплуатации сооружения в момент аварии, на месте обрушенных и ближайших уцелевших конструкций (взрывные, свайные, рыхление грунта и др.); признаки аварийного состояния конструкций и меры по предупреждению возможной аварии, другие обстоятельства, которые могли бы способствовать началу или развитию аварии; оценка качества проектных решений и принятых строительных конструкций, выполненных строительно-монтажных работ, отступления от проекта, требования СНиПов, ГОСТов, инструкций по эксплуатации зданий, соблюдение требований по ведению исполнительной документации (учитывается мнение комиссии экспертов — крупных специалистов и научных работников); оценка деятельности службы эксплуатации зданий на действующем предприятии, работников технического и авторского надзора (с указанием фамилий и должностей), и организаций, осуществлявших контроль за качеством строительномонтажных работ, конструкций, деталей, материалов (по результатам расследования причин аварий); краткое изложение объяснений должностных лиц, ответственных за проектирование, строительство и эксплуатацию здания, в котором произошла авария; заключение технической комиссии о непосредственной причине аварии и причинах, способствующих ее распространению (несоблюдение каких норм или требований обусловило возникновение указанных причин и кто за это ответственен); рекомендации и мероприятия по ликвидации последствий и предупреждению распространения аварий, восстановлению обрушенной части здания, необходимости усиления, изменения конструктивных схем и т. д.

Приложение к акту должно содержать: акт предварительного расследования; чертежи, эскизы, фотоснимки, зарисовки, схемы и т. п.; протоколы дополнительных лабораторных инженерно-геологических, гидрогеологических и других исследований; проверочные расчеты конструкций на нагрузки, действовавшие в момент обрушения; предположение о затратах на восстановление; заключение приглашенных научных и технических экспертов; материалы опроса очевидцев, свидетелей и объяснения должностных лиц; список приглашенных лиц с указанием их должностей и мест работы, которые участвовали в расследовании причин аварии, но не рошли в состав комиссии; другие материалы по указанию председателя технической комиссии.

Акт представляют: руководителю ведомства и ведомству, назначившему комиссию, руководителю ведомства и введением усиливающих деталей в стальные сжатые, растянутые и изгибаемые элементы (уголки, полосы, круглая сталь, трубы, швеллеры, двутавры) (рис. 3.15, к—н) в железобетонные элементы (рис. 3.15, о—р)\

  • добетонированием сечений железобетонных элементов (рис. 3.15, с, т);
  • введением усиливающих деталей в деревянные элементы (рис. 3.15, ч—х).

Снижение расчетных или нормативных нагрузок для создания возможности дальнейшей эксплуатации сооружений:

  • снижением нагрузок от покрытий заменой тяжелой кровли на легкую (железобетон на металл), тяжелого утеплителя на легкий, снятием фонарей;
  • снижением нагрузок на подкрановые балки ограничением грузоподъемности кранов, ограничением приближения тележки с грузом к подкрановой балке с установкой упоров, увеличением расстояния сближения двух кранов, установкой удлиненных буферных устройств, заменой моста крана на более легкий, переходом на напольное подъемное оборудование.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:2664 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:5370 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:2601 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Управление сейсмическим процессом реальн…

Введение в проблему Сейсмический процесс реализуется в предельно энергонасыщенной среде, испытывающей непрерывные воздействия весьма слабых внешних полей различной природы и обменивающейся энергией и массой с окружающей средой и внутри себя. Многочисленные...

15-11-2010 Просмотров:3818 Сейсмический процесс

Эволюция криогенной породы

Эволюция криогенной породы, вызванная изменением свойств кристаллов льда и других компонентов в условиях завершения фазовых переходов вода — лед. Эта стадия соответствует достаточно низким температурам. Ниже приведены ориентировочные температуры (°С)...

27-09-2011 Просмотров:3020 Электрические и упругие свойства криогенных пород

Машины и приспособления для штукатурных …

К машинам и устройствам, используемым для штукатурных ремонтно-строительных работ, относятся передвижные компрессоры, растворонасосы, штукатурно-затирочные машины, цемент-пушка и пескоструйный аппарат. Передвижные компрессоры (табл. 137) предназначены для выработки сжатого воздуха, необходимого для...

15-07-2010 Просмотров:8798 Эксплуатация жилых зданий