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.
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.
Эти исследования в свою очередь дополнялись расчетами напряженно-деформированного состояния, целью которых являлось определение характера работы пешеходных мостиков иод нагрузкой. Установлено, что усилие от постоянной нагрузки, передающееся на узел крепления подвески для мостика 4-го этажа, составляет 73 кН. Для более точного вычисления усилия от постоянной нагрузки, действующего в момент разрушения конструкции, специалисты НБС отобрали среди обломков элементы этой конструкции и взвесили их. Фактические постоянные нагрузки оказались на 8 % выше, чем в расчетах. В основном эта разница получилась за счет массы бетонного покрытия мостика, устройство которого допускалось техническими условиями, но не предусматривалось в проекте. Таким образом, в действительности величина усилия, передающегося на узел 9УЕ от постоянной нагрузки, составила 81 кН.
84. Узел соединения коробчатой балки с подвеской после обрушения 1 — стержень; 2 — коробчатая балка
Конкурс танцев снимался телевизионной камерой и сохранилась видеозапись, воспроизводящая мостик 2-го этажа за 10…15 мин до обрушения. В момент обрушения на мостиках находилось 63 чел. В основном люди сконцентрировались на южной половине и восточной стороне нижнего мостика (на уровне 2-го этажа). Усилие в узле 9УЕ в конструкции верхнего мостика от воздействия временной нагрузки составило всего 9,3 кН (расчетная нагрузка 108 кН). Узел 9УЕ должен был рассчитываться на сумму постоянных и временных нагрузок 181 кН, а с учетом коэффициента запаса 1,67 он должен был выдержать усилие 302 кН.
Действительное усилие, действующее на узел 9УЕ, составило, по оценке экспертов, с учетом фактической массы конструкции 90 кН. Таким образом, выяснилось, что в момент обрушения этот узел и все остальные узлы на переходном мостике 4-го этажа выдерживали менее половины той нагрузки, на которую они должны быть рассчитаны в соответствии с действующими нормами. Например, на узел 8УЕ передавалось, по оценке экспертов, усилие 95 кН.
Разрушение конструкции мостика на 4-м этаже
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.
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.
В соответствии с действующими в Канзас-Сити строительными нормами пешеходные мостики должны рассчитываться на временную нагрузку 4,79 кПа, Таким образом, расчетное усилие от временной нагрузки в типовом узле 9УЕ мостика 4-го этажа должно было составить 108 кН.