3.2. Каркасные и каркасно-панельные здания

К дефектам монтажа, приводящим к аварии, относятся:

• недопустимые отклонения конструкций от проектного положения (смещение с проектных осей, отклонение от вертикали, несоответствие высотных отметок и др.);
• некачественное выполнение сварки (замена ванной сварки на дуговую, уменьшение длины и сечения швов и другие дефекты, отмеченные в табл. 2.7);
• нарушение последовательности монтажа;
• некачественное выполнение узлов сопряжений;
• применение для заделки стыков бетона низкого качества или его замораживание;
• нарушение последовательности сварки в узлах примыкания (например, ригеля к колонне) может привести к разрушению от температурных деформаций;
• замена ригелей крайних поперечных рам, рассчитанных на кручение, на рядовые;
• плиты перекрытий не всегда укладывают на слой раствора и не всегда приваривают к несущим конструкциям в трех точках;
• несвоевременная и некачественная установка связей;
• перегрузка отдельных конструкций материалом;
• укладка более тяжелых конструкций (например, плит перекрытий);
• изменение расчетной схемы элемента (например, плита, рассчитанная как опертая по контуру, укладывается на две опоры);
• смещение подкрановых балок от проектного положения вдоль и поперек своих осей, по высоте;
• пробивка в конструкциях больших отверстий.

В процессе эксплуатации разрушение может произойти от: механического повреждения несущих конструкций, перегрузки оборудованием или складируемым материалом, чрезмерной вибрации, коррозии, изменения схемы работы элемента, взрыва или падения тяжелых грузов.

В 1978 году по ул. Мирной в Ленинграде произошло обрушение 5 -ти этажного административного здания, запроектированного по серии ИЧ-04 с неполным железобетонным каркасом и несущими кирпичными стенами [21]. Основная часть здания имела 5 этажей. Монтаж конструкций производился в январе - феврале 1978 году при сильных морозах. Основной причиной аварии явились дефекты в стыках колонн: стыковую сварку выполняли не ванным способом, как предусмотрено проектом, а вручную; в местах стыка образовалась наледь, после оттаивания которой

78

имелись зазоры арматура в стыках деформирована. При оттаивании бетона нагрузка стала передаваться не с колонны на колонну, а через дефектные арматурные стыки.

На предприятиях химической промышленности преждевременное разрушение возникает из-за неудовлетворительной эксплуатации: протечки жидкостей, плохой вентиляции помещений, ухудшения температурно-влажностного режима.

Приведем примеры из [21]. В 1960 году обрушился железобетонный каркас здания склада редакции газеты "Правда". Соединение колонн по высоте, панелей с колоннами, плит покрытий с ригелем предусматривалось на сварке с последующим замоноличиванием. По нормам отставание замоноличивания стыков от монтажа не должно быть более, чем на один этаж. Причиной аварии явилось не выполнение этого требования.

В 1965 году обрушились сборные железобетонные фермы строящегося сталепроволочно-канатного завода в Москве. К моменту аварии смонтировали плиты покрытия. При изучении обстоятельств аварии установлено, что фермы были изготовлены с отступлением от проекта: опалубочные фермы были низкого качества, анкеровка растянутых раскосов в нижнем поясе недостаточна, отдельные каркасы имеют изогнутые поперечные стержни, закладные детали смещены от проектного положения, толщина защитного слоя бетона не соответствовала проекту, сечение элементов ферм в местах вутов во многих случаях уменьшено, горизонтальные крестовые металлические связи по верхним поясам ферм в пределах обоих крайних фонарей панелей каждого температурного блока не были смонтированы, многие плиты не были приварены в трех точках, а только прихвачены короткими швами, крепление средних стоек фонаря к ферма выполнено с существенными отступлениями от проекта, швы между плитами покрытия не были замоноличены, приварка закладных деталей ферм к колоннам выполнялась не по проекту, подкрановые балки не поставлены, колонны были замоноличены не на полную высоту стаканов.

В [39] отмечается, что для послемотажного периода необходимо определить возможное дополнительное перераспределение усилий, вызванное в случае зимнего монтажа неодинаковой усадкой и ползучестью материала столбов, а в случае летнего монтажа только неодинаковой ползучестью материала столбов. Расчет на температурные воздействия выполняют с целью определения усилий, возникающих: в продольных стенах и перекрытиях из-за стеснения их температурных деформаций основанием; в наружных и внутренних стенах и их стыках из-за неодинаковых деформаций этих стен; в наружных стенах и связях с внутренними конструкциями из-за перепада температур по толщине наружных стен. Эти усилия определяются только для строительного периода; остальные усилия - для эксплуатационного периода.

В оттаиваемых зданиях при отрицательных температурах наружного воздуха вследствие температурных деформаций наружных и внутренних стен в верхних этажах могут раскрываться горизонтальные стыки. Панели наружных стен могут полностью передавать нагрузку от собственного веса через вертикальные

79

стыки на внутренние конструкции, т.е. зависать на них. По мере увеличения разности средних температур наружных и внутренних стен стыки сначала раскрываются в верхнем этаже, затем в предшествующем и т.д.

Каркасные здания из металлических конструкций. Дефекты в отдельных конструкциях и сварных соединений описаны в п. 2.7.

Причинами аварий каркасов зданий являлись: обрушение одной или нескольких несущих конструкций, грубые ошибки при монтаже, значительные просадки фундаментов, неучтенные проектом неблагоприятные воздействия, недостаточная продольная и поперечная жесткость, геометрические несовершенства конструкций, дополнительное воздействие мостовых кранов на каркас, удары грузов, суммарные воздействия различных дефектов.

Долговечность металлического каркаса значительно снижается из-за воздействия агрессивной среды. Основными причинами поражения конструкций коррозии являются [96]:

• нарушение требований и правил эксплуатации оборудования и коммуникаций;
• применение в конструкциях недостаточно стойких против коррозии материалов;
• повреждение и несвоевременное восстановление покрытий.

Считают [96], что скорость коррозии 0,05 ... 0,07 мм/г не опасна. В цехах предприятий черной металлургии скорость коррозии составляет 0,05 ... 1,6 мм/г, в цветной металлургии 0,01 ... 1,4 мм/г, строительной индустрии 0,37 мм/г, в химической промышленности 0,05 ... 2 мм/г. Интенсивность износа конструкций, эксплуатирующихся в неагрессивной среде (I) менее 0,01 мм/г, в слабоагрессивной (II) - 0,01 ... 0,05 мм/г, в среднеагрессивной (III) 0,05 ... 0,15 мм/г, в сильноагрессивной (IV) более 0,15 мм/г.

В соответствии с этим цехи основных отраслей промышленности распределены по агрессивным средам следующим образом:

I - сборочные, механические и ремонтные цеха;

II - здания сталеплавильных и проектных цехов; обжиговые и агломерационные цехи;

III - открытые конструкции, основные цехи строительной индустрии, цветной металлургии, химических комбинатов, металлургических комбинатов;

IV - основные цехи медного, свинцово-цинкового, никелевого производства, цехи химической промышленности, сернокислотные, предприятия синтетических материалов и т.п.

80