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.
Устойчивость конструкций здания, которое разрушено в результате воздействия случайных нагрузок, зависит от трех факторов. Это, во-первых, прочность материала и взаимное расположение конструктивных элементов и их несущая способность; во-вторых, характер и величина усилий, которые должна воспринять конструкция в результате воздействия основных и дополнительных нагрузок, и, в треьих, потенциальная энергия самой конструкции (при местном нарушении ее прочности и устойчивости).
В марте 1965 г. на строительстве сталепроволочного цеха сталепроволочно-канатного завода произошло обрушение сборных железобетонных ферм и колонн.
Сталепроволочный цех представляет собой одноэтажное здание, состоящее из семи пролетов размером 24 м каждый и пристройки бытовых помещений (рис. 19). Во всех пролетах предусмотрены мостовые краны грузоподъемностью 5 т. Высота цеха до отметки нижнего пояса ферм в шести пролетах 8,4 м и в одном крайнем пролете 10,8 м. Колонны, подкрановые балки, стропильные фермы и плиты покрытия — типовые сборные железобетонные. Шаг колонн и ферм 6 м. Плиты покрытия приняты 3X6 м. Утеплитель покрытия — пенобетонные плиты плотностью 600 кг/м3. Металлический фонарь состоит из пяти стоек и четырех раскосов. Проект цеха был разработан в 1962 г. специализированным проектным институтом.
Весь цикл строительных работ, начиная с установки агрегата в рабочее положение до передвижения его на следующую позицию, по опыту строительства определялся в летнее время в 10 рабочих дней. При этом не принимались меры по ускорению твердения бетона. Распалубка производилась при достижении бетоном кубиковой прочности.
Для индустриализации арматурных работ армирование конструкций-производилось сварными каркасами. Число типов их по мере освоения конструкции на производстве сокращалось и в конечном счете свелось только к пяти типам каркасов массой 40…470 кг, армирующих всю конструкцию, кроме собственно оболочки.
В целях предупреждения повторения подобной аварии, а также в целях повышения качества проектирования, изготовления и монтажа стальных конструкций объекта необходимо:
поручать разработку проектов стальных конструкций только специализированным проектным организациям;
организациям, связанным с проектированием, изготовлением и монтажом стальных конструкций, принять меры к обеспечению высокого качества стальных конструкций зданий и сооружений;
В марте 1968 г. произошло обрушение двух пролетов отделения выплавки электродов электросталеплавильного цеха, представляющее собой четырехпролетное здание длиной 144 м с пролетами — крайними по 30 мм и средними по 24 м. Шаг колонн по крайним рядам А и Ж принят 6 м, по средним — 12 и 24 м. Стропильные фермы были установлены через 6 м. По ряду Г между осями 3—11 и 12—23 запроектирован аэрационный фонарь (рис. 60).
Из обрушившихся конструкций были отобраны образцы металла для производства химических и механических испытаний. Учитывая, что свойства металла ухудшаются с увеличением толщины проката, исследованию подвергалась в основном универсальная и листовая сталь толщиной 30 и 32 мм, из которой изготовлялись наиболее ответственные несущие пояса конструкции. Как отмечалось выше, все изломы металлоконструкций были хрупкими.
Были рассмотрены следующие возможные причины обрушения конструкций:
потеря несущей способности подкоса в плоскости опоры. Как уже отмечалось, это предположение не подтверждается ни расчетом, ни материалами обследования;
потеря несущей способности стойки фермы вследствие эксцентрического опирания стеновых панелей на перо одного из уголков. Несмотря на значительные перенапряжения, большинство членов технического совета считают, что это предположение не подтверждается материалами обследования;
Проверялись механические свойства основного металла и сварных соединений, химический состав металла и шва. Перед вырезкой образцов для механических испытаний было произведено гамма-рентгенопросвечивание испытываемых швов. Места разрушения исследовались металлографическим анализом.
В 1970 г. в Мельбурне (Австралия) произошло обрушение пролетного строения строящегося моста. Мост представляет собой звено новой транспортной сети, запроектированной для обслуживания Мельбурна и его пригородов. Общая длина моста вместе с эстакадными участками на подходах превышает 2600 м. Мост предназначен для пропуска четырехполосного движения транспорта (в каждом направлении). Эстакадные участки образованы железобетонными предварительно напряженными пролетными строениями длиной 48,5 и 67 м. Центральный участок моста перекрыт металлическими пролетными строениями. Общая протяженность мостового перехода около 5000 м.