Глава 3
АВАРИИ И ПОВРЕЖДЕНИЯ ЗДАНИЙ
И СООРУЖЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И
ЭКСПЛУАТАЦИИ

Аварии - частичное или полное разрушение конструкций, причиняющее большие материальные потери, а иногда приводящее к человеческим жертвам.

Катастрофы - разрушения зданий и сооружений, вызванные стихийными бедствиями: землетрясениями, пожарами, оползневыми процессами, наводнениями, ураганами, буранами, лавинами, снегопадами, песчаными бурями, сильными и продолжительными холодами.

Разрушение зданий и сооружений происходило с давних пор и являлось тяжелым бедствием.

В кодексе законов вавилонского царя Хаммурани записано:

§ 229. Если строитель построит для кого-нибудь дом и случится так, что его создание будет недостаточно прочно и упадет, и если при этом погибнет домовладелец, то строитель должен быть казнен.

§ 230. ... если погибнет ребенок домовладельца, ребенок строителя должен быть убит.

Время, в течение которого здание или сооружение должно выполнять свои функции, воспринимая предусмотренные нагрузки и противостоя определенным климатическим, биологическим и химическим воздействиям, называют сроком службы. В случае аварии ущерб (жизнь и здоровье людей, материальный, психологический, экологический) должен быть сведен к минимуму.

Разрушение есть не мгновенный акт, а процесс накопления всевозможных повреждений-дефектов. Этот период работы материала называют "инкубационным".

3.1. Кирпичные и крупнопанельные здания

Разрушение зданий или появление значительных сквозных трещин вызывалось [14, 21, 64, 97] следующими причинами:

  • неравномерные значительные деформации грунтов основания;
  • обрушение кладки, выполненной на замораживание раствора;
  • недостаточная несущая способность кладки;
  • выветривание кладки при попеременном увлажнении, замораживании, насыщении химическими растворами;
  • несвоевременное выполнение ремонтно-восстановительных работ. Подробнее о разрушении кирпичной кладки см. в 2.2.

Перечень возможных дефектов, приводящих к аварии или аварийной ситуации крупнопанельных зданий:

  • частичное заполнение швов раствором;
  • излишнее утолщение швов;

72

  • несовпадение опорных плоскостей и уменьшение площадок опирания;
  • перекос стеновых панелей в плоскости;
  • отклонение стеновых панелей от вертикали;
  • смещение стыковых швов в плоскости стены;
  • несогласованная замена панелей;
  • смещение стеновых панелей и перегородок по отношению друг к другу из плоскости;
  • дефекты сварочных работ;
  • большая разница в отметках нижней поверхности двух смежных элементов перекрытия (более ± 4 мм);
  • несвоевременная приварка закладных деталей, например, лестниц;
  • недостаточная прочность бетона, например, недостаточная выдержка в пропарочных камерах и замораживание;
  • оледенение панелей при хранении;
  • раннее замораживание раствора в швах;
  • неравномерный монтаж по периметру здания;
  • заделка отдельных участков бетоном или кирпичной кладкой с преждевременным замерзанием бетона или раствора;
  • удар падающих конструкций или ящиков с раствором.

В процессе эксплуатации разрушение иногда происходит от взрыва газа (см. п. 2.7).

При отрицательных температурах наружного воздуха в отапливаемом, здании возникают разные температурные деформации наружных и внутренних стен. В верхних этажах могут раскрываться горизонтальные стыки. Панели наружных стен могут полностью передавать нагрузку от собственного веса через вертикальные стыки на внутренние конструкции. Это приводит к изменению расчетной схемы [39].

Приведем примеры аварий. В [141] описано обрушение 15 - этажного крупнопанельного жилого дома серии ЛГ-600 в г. Ленинграде. Полное обрушение произошло 27 февраля 1979 г. Несущими элементами являются поперечные стены с узким шагом 3,2 м. Размеры здания в плане 18 х 18м. Несущие стены толщиной 14 см выполнены из тяжелого бетона класса В15. Наружные стены - навесные газобетонные класса В5, опирающиеся на консоли перекрытий. Газобетонные вкладыши - простенки через раствор опирались на газобетонную несущую панель, а вверху отделялись от панели мастикой УСМ-50, гернитовыми прокладками и антисептированной паклей. При строительстве вместо гернитовых прокладок был уложен раствор и газобетонные панели из навесных превратились в несущие, нагрузка от которых передавалась на консоль первого этажа.

В Москве обрушился 12 - этажный крупнопанельный жилой дом по следующей причине: рабочие вместо подмостей установили на две стены 10 этажа плиту перекрытия размером 4,8 х 3 м и поставили на нее бадью с бетоном. Вследствие этого плита разрушилась, при падении повлекла за собой плиты перекрытия всех этажей. В рассматриваемых зданиях плита перекрытия опирается по контуру. По короткой стороне находится рабочая арматура.

73

При использовании ее в качестве подмостей рабочей оказалась длинная, менее армированная сторона.

Наибольшую опасность представляет прогрессирующее разрушение. В [141] приведены два примера обрушения лестничных клеток, вызванных падением грузов.

В первом случае при монтаже 16-этажного жилого дома серии И-522 на лестницу 15 этажа с высоты трех метров упал блок весом 0,7 т, задетый поднимаемым таким же блоком. Произошло обрушение всех маршей. Во втором случае, при монтаже 22-этажного жилого дома серии И-700 А поднимали пустой металлический ящик с лестничной площадки 16 этажа. При этом был задет лестничный марш. Падение его привело к полному повреждению лестничных маршей и площадок на всех этажах. Причиной аварии явилась недостаточная визуальная обзорность и отсутствие налаженной сигнализации при монтаже.

Монтаж дома производился с 19 января 1979 года. В течение этого периода постоянно сохранялась отрицательная температура. 26 февраля была нулевая температура. Начал оттаивать раствор в швах и стыках, трещать бетон. На другой день треск усилился, лопались консоли перекрытий. Вечером дом обрушился вертикально.

Изделия для дома изготавливались в декабре 1978 года в период сильных морозов и вывозились сразу на монтаж. Известно, что с падением температуры увлажненного бетона ниже 30 °С аномально изменяются температурные деформации. Скорость разрушения по сравнению со стандартным замораживанием до -20 °С увеличивается почти в 10 раз. Аномальность заключается в скачкообразном расширении бетона при резком уменьшении его температурного коэффициента линейного расширения. Следствием этого является концентрация напряжений между слоями бетона, между бетоном и арматурой.

Соседний такой же дом был полностью разобран. В нем также была нарушена конструктивная схема - наружные стены из навесных стали несущими. Поставленные подпорки из бревен от фундамента до 6 этажа в какой-то степени повысили устойчивость здания.

21 февраля 1980 года обрушился 9-этажный крупнопанельный дом серии 78-03 в пос. Вьюжном Мурманской области. Разрушился средний блок на всю высоту и по всей ширине 12 м и длине 42 м. Несущими являются поперечные стены с шагом 3 и 6 м, толщиной 16 и 20 см. Самонесущие наружные стены толщиной 35 см запроектированы из бетона класса В 35. Перекрытия выполнены из многопустотных преднапряженных плит толщиной 22 см, пролетом 3 и 6 м. Фундаменты ленточные из сборных блоков на скальном основании. По условиям рельефа был построен дополнительный цокольный этаж. На уровне второго этажа наружная стеновая панель была заменена кирпичной кладкой. В период строительства температура была отрицательной. 19 февраля началось потепление, а 20 февраля температура наружного воздуха равнялась + 4 °С. 20 февраля из дома был слышен сильный шум, наблюдалось выпадение кусков бетона и раствора из швов панелей и кирпичной кладки. Вначале выпала кирпичная кладка, заменявшая бетонную наружнюю

74

панель, затем выпали панели наружных стен. 21 февраля обрушились две блок-секции дома.

Конструкции сложились внутрь. Основной причиной аварии явилась потеря несущей способности кирпичной кладки под несущими поперечными стенами. Раствор кладки применялся частично без противоморозной добавки. Отмечен ряд нарушений технологии монтажа - бетонирование стыков велось без виброуплотнителя, не применялась очистка деталей от льда и снега, монтажные работы выполняли рабочие низкой квалификации.

Часто разрушившиеся здания имели большое количество дефектов: толстые швы, многочисленные закладки кирпича, некачественное заполнение вертикальных швов, зазоры между плитами перекрытий и верхом стеновых панелей, незаделанные бетоном торцы многопустотных плит, утопленные в бетон закладные детали, низкая прочность бетона в изделиях.

В зданиях с продольными несущими стенами обязательным решением является сварка плит между собой и с несущими наружными стенами, которые могут деформироваться от температурных деформаций.

Общий температурный перепад на наружной поверхности стен темного цвета достигает 70 °С. Вследствие этого происходит выпучивание наружных стеновых панелей наружу.

В поперечных стенах многоэтажных зданий вблизи наружных стен появляются косые, направленные вниз к опоре трещины (рис. 3.1). Это происходит часто в тех случаях, когда для изготовления наружных и внутренних стен применяются материалы с разными деформативными свойствами [97].

Рис. 3.1. Схемы трещин, возникших в связи с применением материалов с разными деформативными свойствами
Рис. 3.1. Схемы трещин, возникших в связи с применением
материалов с разными деформативными свойствами

В случае, когда железобетонные перекрытия получают большие прогибы, возможны повреждения установленных на них несущих внутренних стен |97]. В стенах образуются трещины (рис. 3.2), иногда отслаивается штукатурка в зоне опирания стоящих под ними стен, снижается звукоизолирующая способность.

75

Рис. 3.2. Схемы трещин, возникших в стенах от воздействия перекрытий
Рис. 3.2. Схемы трещин, возникших в стенах
от воздействия перекрытий

При большей разнице деформаций основания фундаментов трещины направлены в сторону конструкции, получившей большую осадку [97], и с той же интенсивностью во всех вышележащих этажах (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схемы трещин при значительной осадке средней стены
Рис. 3.3. Схемы трещин при значительной осадке средней стены

Приведем другие примеры разрушений крупнопанельных зданий из [53] связанных с оттаиванием бетона и раствора.

Куйбышев, 1961, 5 - этажный жилой дом - потеря устойчивости кирпичной кладки цоколя;

Свердловск, 1966, 5 - этажный жилой дом - оттаивание раствора в горизонтальных и вертикальных швах; недостаточная прочность бетона в штрабе Узла, образовавшегося при переносе отметки панелей перекрытий;

76

Московская область, 1972, школа - не были замоноличены вертикальные швы между наружными продольными и несущими поперечными стенами; перекрытия, опирающиеся на торцевые несущие стены, не были к ним приварены; толстые (до 12 см) швы; многочисленные закладки кирпичом; не качественное замоноличивание; оттаивание раствора в нижних швах торцовой стены.

Сургут, 1972, 5 - этажный жилой дом - практически нулевая прочность раствора в платформенных стыках в момент оттаивания; отсутствие креплений плит перекрытий к наружным стенам; опорные торцы перекрытий не были заделаны бетоном.

Нижнекамск, 1977, 5 - этажный жилой дом - низкая прочность бетона в момент оттаивания монолитной железобетонной балки, заменявшей отсутствующую панель перекрытия в платформенном стыке над сквозным проемом.

Сургут, 1979, 5 - этажное общежитие (продольные несущие стены) -не выполнена сварка плит среднего и крайних рядов, выпучивание наружных продольных стен под влиянием солнечной радиации; отсутствие поперечных диафрагм; оттаивание горизонтальных швов.

Читинская область, 1981, 5 - этажный жилой дом (продольные несущие стены) - не сварены плиты между собой и с панелями наружных стен; оттаивание растворных швов толщиной до 5 см.

Магаданская область, 1983, 5 - этажный жилой дом - интенсивное оттаивание бетона в монолитных сейсмических поясах и раствора в горизонтальных швах; не были заделаны пустоты опорной зоны многопустотных плит перекрытий.

Волгодонск, 1982, 9 - этажный жилой дом - некачественная заделка раствором и замораживание горизонтальной штрабы, оставленной в связи с заменой цокольной панели.

Кострома, 1982, 9 - этажный жилой дом (узкий шаг поперечных несущих стен) - отсутствие бетона в вертикальных стыках внутренних стеновых панелей (необходимо поэтажное бетонирование вертикальных стыков), не имеющих сварных соединений (были петлевые соединения); горизонтальные швы были заделаны раствором на замораживание; возник эксцентриситет приложения вертикальной нагрузки на поперечные стены в районе температурного шва.

Ереван, 1983, 9 - этажный жилой дом - оттаивание бетона в монолитных антисейсмических поясах и в вертикальных стыках, уложенного на замораживание.

Волгоград, 1987, 9 - этажный жилой дом - недостаточная прочность бетона в монолитном железобетонном поясе у сквозного проезда (электропрогрев выполнен некачественно).

Целиноград, 1988, 9 - этажный жилой дом - вертикальные стыки наружных и внутренних стен не замоноличивались; сварные монтажные соединения панелей выполнены некачественно; растворные швы в платформенных стыках оказались замороженными и при оттаивании прочность раствора близкой к нулю.

77

Лахти (Финляндия), 9 - этажный монолитный жилой дом - при неожиданном резком похолодании частично замерз бетон цокольного этажа; при весеннем оттаивании он не мог воспринять нагрузку от вышерасположенных девяти этажей.

78

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.