Значительное число обрушений произошло вследствие нарушения требований при изготовлении и монтаже металлических конструкций: ослабления сечений элементов конструкций, узлов, сварных швов, замены стали, принятой в проекте, сталью с более низкими прочностными характеристиками. К обрушению приводило также утяжеление конструкций при устройстве покрытий. Имели место аварии несущих конструкций покрытий в результате изменения расчетной схемы работы конструкций при монтаже.
Много обрушений произошло из-за неудовлетворительного качества выполнения работ по возведению сооружений из монолитного бетона и железобетона. При возведении отдельных монолитных сооружений допускаются грубые отклонения от проекта и нарушения технологических процессов при их бетонировании. Так, вследствие резкого уменьшения количества рабочей арматуры и снижения марки бетона против предусмотренных проектом, нарушения правил производства работ при бетонировании происходили обрушения некоторых силосных сооружений для хранения цемента и зерна. Обрушения вызывались утяжелением плит покрытий на 20…40 % ПРН 11Х изготовлении, превышением массы утеплителей, цементных стяжек и др. За последнее время имелись апарии сборных железобетонных конструкций и изделий из-за недоброкачественного их изготовления некоторыми заводами. Аварии происходили большей частью вследствие нарушения на заводах железобетонных конструкций производственно-технологической дисциплины, необходимого квалифицированного надзора и контроля при изготовлении конструкций и изделий, небрежного выполнения армирования, грубых отступлений от проектов — снижения марки бетона, смещения рабочей арматуры в сжатой зоне, отсутствия арматуры в опорных частях, недостаточной анкеровки стержней, замены рабочей арматуры против проекта и т. д.
Значительное число аварий каменных конструкций за последнее время произошло вследствие нарушений правил возведения зданий в зимнее время, произвольного снижения марок кирпича и раствора, применяемых для стен, ослабления несущих стен вследствие устройства проемов и пробивки борозд, не предусмотренных проектом, местных перенапряжений каменных конструкций из-за неправильного выполнения опорных частей несущих конструкций и др.
Произошло несколько обрушений конвейерных галерей, выполненных из металлических конструкций, в результате применения для основных несущих конструкций (ферм, опор, колонн) стали низкого качества, обладающей склонностью к хрупкому разрушению и непригодной для изготовления ответственных сварных конструкций, особенно работающих в условиях отрицательных температур и высоких местных концентраций напряжений; неудовлетворительного качества сварных швов; отступления от проектов в процессе изготовления конструкций; больших эксцентриситетов в местах опирания ферм на опоры и др.
Одной из основных причин обрушения нсразрезного стального пролетного строения моста послужило хрупкое разрушение стальных конструкций, возникшее вследствие неблагоприятного сочетания ряда факторов.
Имели место аварии в результате нарушения правил монтажа зданий и сооружений из сборных железобетонных конструкций, в частности каркасных зданий, отсутствия должного контроля за качеством поступающих на строительство строительных материалов, конструкций и изделий, частичной или полной замены материалов конструкций без санкции проектных организаций, нарушения правил производства работ при возведении зданий на просадочных грунтах и др.
Нарушения нормативных требований на многих стройках и предприятиях является следствием отсутствия операционного, лабораторного и геодезического контроля в процессе производства строительно-монтажных работ и изготовления конструкций, изделий и материалов.
К недостаткам проектных решений отдельных зданий и сооружений, которые в совокупности с низким качеством строительно-монтажных работ привели к обрушениям, можно отнести: недостаточное обеспечение пространственной жесткости и устойчивости полносборных зданий как в процессе монтажа, так и при их эксплуатации; неправильный учет действующих на системы нагрузок и других силовых воздействий; ошибки в расчетах конструкций; изменения проектных решений в процессе строительства; недостаточная проработка отдельных узлов, стыков сопряжений несущих конструкций; отсутствие в проектах указаний о мерах по обеспечению устойчивости конструкций при строительстве зданий на просадочпых грунтах.
Порой к обрушению сооружений приводит применение новых конструкций без ясного представления о их работе в процессе возведения и эксплуатации, без должной изученности и экспериментальной проверки. Так, недостаточная жесткость и устойчивость монолитного шедового покрытия, обладающего к тому же свойством последовательного разрушения при потере устойчивости отдельного шеда, в совокупности с нарушениями в процессе производства работ привели к его обрушению.
Имели место обрушения подкрановых балок в связи с усталостью металла и недостаточным учетом горизонтальных нагрузок от мостовых кранов; обрушение силосов для хранения сыпучих материалов (цемента, зерна) вследствие недостаточной изученности силовых воздействий на стенки силосов; обрушение стальных резервуаров для воды и нефтепродуктов, вызванное неудовлетворительным качеством сварных швов и недостаточным исследованием работы тонкостенных оболочек; обрушение стальных конструкций конвейерных галерей вследствие недостаточной изученности явлений хрупкого разрушения металла; обрушение железобетонного монолитного шедового покрытия из-за отсутствия своевременной экспериментальной проверки этих конструкций.
Имели случаи деформации инженерных сооружений вследствие грубых дефектов, допущенных при проектировании. Примером может служить авария на складе влажного концентрата горно-обогатительного комбината: вследствие игнорирования законов строительной механики и требований строительных норм и правил по расчету основания штабеля концентрата и фундаментов несущих конструкций на устойчивость, а также по учету возможности колебания грунтовых вод в процессе эксплуатации сооружения основания штабеля влажного концентрата потеряло устойчивость, в результате чего деформировались стальные арки.
В практике строительства имеют место аварии из-за дефектов инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий: недостаточной полноты исследований, что приводит к неполноценным проектным решениям фундаментов зданий и сооружений, недостаточного учета влияния подземных коммуникаций, расположенных вблизи строящихся зданий и др.
Обрушаются конструкции, а порой здания и сооружения в процессе эксплуатации в результате перенапряжения несущих конструкций и их элементов из-за установки дополнительного оборудования, не предусмотренного технологическим проектом, замены одного оборудования другим с большими динамическими нагрузками, дополнительной пробивки отверстий и борозд в конструкциях.
Дефекты возникают также вследствие значительной вибрации оборудования.
Большое число обрушений покрытий производственных зданий произошло из-за скопления на кровлях значительного количества пыли, особенно цементной, и несвоевременной ее уборки в процессе эксплуатации.
Для повышения надежности и долговечности строительных систем необходимо тщательно изучать аварии и на основе анализа их причин разрабатывать мероприятия, позволяющие предотвратить подобные аварии в будущем
Анализ крупных обрушений в строительстве
Анализ ряда крупных обрушений в строительстве, происшедших за последние 30 лет, показал, что основная причина аварий — низкое качество выполнения строительно-монтажных работ. Например, отсутствие соосности поперечных несущих стен, а также нарушение требований нормативных документов при монтаже сборных железобетонных конструкций и устройстве узлов каркасного многоэтажного здания привело к его полному обрушению.
Анализ ряда крупных обрушений в строительстве, происшедших за последние 30 лет, показал, что основная причина аварий — низкое качество выполнения строительно-монтажных работ. Например, отсутствие соосности поперечных несущих стен, а также нарушение требований нормативных документов при монтаже сборных железобетонных конструкций и устройстве узлов каркасного многоэтажного здания привело к его полному обрушению.