На основании приведенных данных установлено, что основной причиной обрушения конструкций перекрытия печного отделения над печами № 1 и 2 в сентябре 1960 г. явилась недопустимая перегрузка кровли цементной пылью. Перегрузку кровли усугубили интенсивные дожди, прошедшие за два месяца, предшествующие аварии.
Опорные узлы стропильных ферм не были приварены монтажной сваркой к подстропильным фермам и надколенникам. Опорные узлы подстропильных ферм приварены к надколонникам с прокладками из арматурных стержней вместо проектного опирания торцов пластин ка опорную плиту надколонника. Конструкции фонарей не были раскреплены вертикальными связями и не имели необходимой продольной жесткости.
Раскладка плит фонаря не по проекту вызывает увеличение нагрузки и в полтора раза увеличивает изгибающий момент в ригеле фонаря.
В настоящее время остро стоит вопрос о повышении требований к углеродистой стали не только в части способа ее выплавки и величины показателей временного сопротивления, предела текучести, химического состава и результатов загиба в холодном состоянии, но и в части установления нормированных значений ударной вязкости при отрицательных температурах.
Вместе с тем характеристика ударной вязкости дает во многом несовершенную качественную оценку явления и не дает оценки количественной стороны вопроса.
В 1960 г. действующий до этого ГОСТ 380—57 был отменен и заменен ГОСТ 380—71, в котором устанавливались дополнительные требования о необходимости проведения испытаний стали металлических конструкций на загиб в холодном состоянии.
Поэтому перед началом строительства конвейерной галереи в марте 1962 г., учитывая, что конструкции ее были изготовлены в 1959 г., возник вопрос о возможности применения этих конструкций для строительства галереи. Проектная организация на этот вопрос ответила, что применение стальных конструкций галереи возможно после получения удовлетворительных результатов дополнительных испытаний стали конструкций на загиб в холодном состоянии согласно требованию действовавшего тогда ГОСТ 380—60.
Разрушение конструкции мостика на 4-м этаже началось с одного из узлов крепления подвесок к коробчатой балке. Продольный сварной шов, соединяющий швеллеры балки, разрушился, и нижние полки швеллеров деформировались. В результате этого гайка с шайбой, закрепляющая верхнюю подвеску, проскочила через образовавшееся отверстие. То же самое произошло и в других узлах крепления. Так как мостик 2-го этажа был подвешен к мостику 4-го этажа, то он обрушился одновременно с верхним мостиком. После исследования отпечатков от удара мостиков о пол, а также обломков конструкций сделан вывод, что первым разрушился узел 9УЕ крепления подвески к средней коробчатой балке мостика 4-го этажа. На рис. 84 показан этот узел в разрушенном состоянии.
Для выяснения причин аварии мостиков и их состояния в момент обрушения группа специалистов Национального бюро стандартов (НБС) США провела расследование с использованием обломков мостиков. Были рассмотрены также рабочие чертежи конструкций, технические условия и другие документы, а также показания свидетелей обрушения и приведены детальные лабораторные исследования материалов, образцов конструкций и отдельных узлов мостиков из этих материалов.
В 1973 г, произошло обрушение покрытия печного отделения цементного завода. Обрушились конструкции на площади около 1000 м2. В результате обрушения остановились три вращающиеся печи.
Печное отделение, примыкающее к складу клинкера, представляет собой трехпролетное здание с пролетами по 12 м, состоящее из двух температурных блоков общей длиной 144 м (рис. 50).
Несущими конструкциями являются металлические стропильные и подстропильные фермы и колонны. Колонны изготовлены из двух спаренных швеллеров № 30. Продольная устойчивость температурных блоков обеспечивается горизонтальными и портальными связями. Заводские соединения металлических конструкций сварные, монтажные — на болтах.
Обрушение описываемых несущих конструкций покрытия были рассмотрены научно-техническим советом ЦНИИПроектстальконструкции. Анализ состояния обрушившихся конструкций и нагрузок за весь период показал:
при имевших место в течение двух зимних периодов (1970/71 и 1971/72 гг.) снеговых нагрузках и отсутствии утеплителя максимальные напряжения в конструкциях покрытия не превышали 140 МПа при расчетном сопротивлении металла 210 МПа. Таким образом, нагрузки не превышали расчетных и не могли являться причиной аварии;
При разработке новых и переработке действующих типовых проектов сварных стальных конструкций, при проектировании сварных конструкций, на которые отсутствуют типовые проекты, а также при разработке чертежей КМД в целях уменьшения опасности хрупкого разрушения металла в конструкциях в процессе их монтажа и эксплуатации рекомендуется в дополнение к требованиям НиТУ 121—55 предусматривать конструктивные мероприятия, устраняющие или ослабляющие концентрацию напряжений в сварных соединениях в соответствии с «Конструктивными мероприятиями по предупреждению хрупкого разрушения сварных стальных конструкций», также приложенными к письму.
Строительство конвейерной галереи склада агломерата началось в марте 1962 г. и закончено в сентябре 1962 г. Галерея в осях 25—32 в сентябре 1962 г. была сдана в эксплуатацию с оценкой выполненных строительно-монтажных работ на «хорошо».
При выполнении строительно-монтажных работ по возведению галереи технический надзор за строительством со стороны заказчика осуществлялся УКСом металлургического завода, однако журнал по техническому надзору отсутствовал, никаких записей в адрес подрядчика и монтажного управления нет, а акты на скрытые работы по возведению фундаментов оформлены только в сентябре 1962 г., т. е. за пять дней до сдачи галереи в эксплуатацию. Авторский надзор за строительством галереи не осуществлялся.
С июня 1963 г, по январь 1965 г. галерея эксплуатировалась нормально.
При отсутствии обоснованной аналитической модели, с помощью которой можно было бы определить несущую способность элементов соединений, было решено провести детальные лабораторные исследования. Программа исследований предусматривала испытания двух элементов: балки коробчатого сечения с нагрузкой, идентичной аналогичным балкам в конструкции мостика, а также узла соединения подвески с коробчатой балкой. Результаты испытаний приведены на рис. 85. Здесь в графической форме показаны зависимость между несущей способностью (пределом прочности) конструкции узла соединения и площадью сварного шва. На рисунке показаны два вида результатов проведенных испытаний. Первые относятся к образцам, изготовленным НБС, вторые — к образцам, взятым из конструкции неразрушенного мостика. Средняя линия, проведенная по центру точек отдельных экспериментов, а также полоса, включающая 95 % этих точек, показаны на рисунке по данным испытаний НБС. Точки результатов испытания образцов, взятых из конструкции неразрушенного мостика, падают более круто в пределах расчетной полосы.