Ошибки при эксплуатации сооружений.

Наиболее типичные факторы, вызывающие аварии конструкций и сооружений в результате различных дефектов, допущенных при эксплуатации:

Для конструкций промышленных, гражданских и специальных сооружений в этом отношении до сих пор отсутствует ясность. Для любой машины, агрегата, прибора имеются печатные инструкции, правила обращения с ними. Ни одному работнику не доверят машину, станок, пока он не изучит правила обращения с ними и не сдаст необходимый техминимум. В отношении же инженерных конструкций, в том числе и металлических, после приемки их в эксплуатацию за них практически никто не несет ответственности. В практике эксплуатации мостов дело обстоит лучше. Там есть «служба надзора за состоянием мостов». Имеются специальные мостовые мастера при дистанциях пути, мостоиспытательные станции при управлениях дорог и т. п. Необходимо и при крупных промышленных предприятиях создать соответствующие службы за надзором по эксплуатации производственных зданий. Известно, что в промышленных цехах наиболее уязвимыми конструкциями являются подкрановые балки, крановые конструкции и фермы покрытий. С ними происходит наибольшее число аварий и крушений.

Основными профилактическими мерами по борьбе и предупреждению аварий должны быть: систематический надзор за состоянием конструкций и сооружений; тщательное и своевременное обследование аварийного состояния, если таковое будет замечено. Для стальных конструкций, в силу того что сталь способна претерпевать значительные пластические деформации, характерно, что крушению предшествует более или менее длительный по времени период аварийного состояния.

Неправильная эксплуатация склада заполнителя (Братск) вызвала аварийное состояние от потери устойчивости всего сооружения весной 1961 г. Площадка, имевшая легкое стеновое ограждение и кровлю, опиралась на 15 стоек из двутавра № 30. Последние были связаны горизонтальными распорками и крестовой решеткой. Щебень по наклонной галерее поднимался на площадку. С осени под площадкой между стойками и вокруг них был создан большой его запас. Весной смерзшаяся масса повисла на связях. Под действием огромной нагрузки в несколько сотен тонн связи деформировались. Под влиянием растягивающих усилий, возникших в связях, почти все стойки потеряли устойчивость.

Интересен случай из зарубежной практики аварии купола «по вине» металлических конструкций. Здесь характерно то, что дефекты в одном единственном металлическом конструктивном элементе вызвали обрушение всей системы. Каменный купол опирался на четыре арки одинакового пролета. Их смещение предотвращалось металлической тягой-затяжкой достаточного сечения. Петлевая часть тяги была соединена двумя заклепками. Напряжения на срез в заклепках были по 2800 кГ/см2. Так как предел прочности при растяжении материала, из которого были сделаны заклепки, аПч = 3800 кГ/см2, то предел текучести стт материала был превышен.

Повреждения конструкции наблюдались уже в начальный период строительства, но объяснялись дефектами, допущенными при устройстве фундаментов. В течение 25 лет продолжались смещения в каменной кладке, которые и привели к обрушению купола. Причиной аварии оказались дефекты в заклепках. Были обнаружены тяги, загнутые концы которых были разведены, а заклепки срезаны. В данном примере безусловно имело место отсутствие периодического обследования конструкций и, в известной мере, халатность тех, кому была доверена эксплуатация сооружения.

Обрушение кирпичных арок

В нашей практике известны случаи обрушения кирпичных арок и сводов в старых, главным образом церковных, постройках вследствие релаксационных явлений, различных дефектов или повреждений металлических тяг, воспринимающих распор. Особенно характерны обрушения во время пожаров при сильном перегреве металлических тяг.

рассверловка отверстий для болтов, устройство различных прорезей, лазов и других отверстий. Перечисленные  факторы играют существенную роль в возникновении аварий. Известен, например, такой факт, когда нужно было в одном из сооружений на чердаке пронести оборудование, имеющее довольно значительные габариты. Перенести его нужно было по подвесному потолку вдоль продольной оси здания. Ничего лучше не могли придумать, как «немножко» погнуть в фермах сжатые раскосы. Только во-время принятые меры предупредили аварию. Приходилось видеть стропильные фермы со специально вырезанными в них в нижних поясах участками для свободного прохода на чердаке.

 Все покрытие по фермам с подвесным потолком, естественно, было сильно деформировано и какое-то время (до принятия срочных мер по ликвидации аварийного состояния и усиления) держалось только за счет взаимной связи всех элементов, входящих в комплекс покрытия по фермам. Известен случай аварии дымовой трубы при сильном шторме, которая была вызвана тем, что в свое время анкеровка оттяжек на территории промышленного предприятия кому-то помешала и они были переставлены: изменен уклон оттяжек, которые были поставлены круче и направлены не к центру трубы, а почти по касательной, что вызвало дополнительное кручение ствола.

Совершенно недопустимо использовать без соответствующего расчета и согласования несущие конструкции для крепления к ним блоков, установки кранов и других подъемных устройств и приспособлений при ремонте сооружений. Особенную осторожность нужно проявлять к подвескам, делаемым к металлическим конструкциям, всякого рода технологического оборудования, не предусмотренного проектом. Здесь речь идет не только о возможной перегрузке конструкции, но и о самих способах подвески — прикрепления оборудования к конструкции.

 Довольно распространены случаи прикрепления легких и с «силовой точки зрения» не перегружающих конструкцию дополнительных элементов технологического оборудования. Неудачное, а в ряде случаев неграмотное их прикрепление может привести к аварии и разрушению.

Примеры

К подкрановым балкам промышленного цеха был подвешен трубопровод. Для его подвески в горизонтальных полках уголков нижнего пояса электродами были прожжены отверстия для закрепления тяг. Острые подрезы по краям отверстий явились местами резкой концентрации напряжений в элементах растянутого нижнего пояса балки. Тяжелый режим работы кранов и многократность знакопеременных усилий, действующих на балку, вызвали усталостное разрушение металла в зоне отверстия и привели к общему разрушению балки. Из 43 балок подобные дефекты были обнаружены в 20.

На Ангарском цементном заводе в 1961 г. произошло обрушение трех стальных ферм, поддерживавших кровельное покрытие над головками вращающихся печей. В итоге фермы рухнули из-за потери устойчивости подстропильной фермы; основной же причиной аварии была неправильная эксплуатация сооружения. Были допущены грубые нарушения технологии ремонта оборудования. Подъем и опускание холодильников (производилась замена рекуператорных холодильников на вращающейся печи) делали при помощи трактора, причем трос был застроплен за верхний сжатый пояс подстропильной фермы. Чтобы предупредить падение рекуператора, трос все время находился в натянутом состоянии. После попытки подъема рекуператора было установлено, что один болт, крепящий рекуператор, не был освобожден. Срезание болта при натянутом тросе вызвало сильный рывок, который повлек за собой обрушение подстропильной фермы и всего кровельного покрытия площадью около 1000 м2.

Особенно неблагополучно обстоит дело с металлоконструкциями, работающими в условиях действия различных производственных агрессивных сред. Примером могут служить стальные галереи для предприятий химической, горнорудной, угольной промышленности, а также несущие конструкции цехов текстильной и ряда других отраслей. В условиях весьма агрессивного воздействия транспортируемых внутри транспортерных эстакад калийных солей эстакады с течением времени значительно теряют прочность. Некоторые цеха и заводы после непродолжительной эксплуатации приходят в полную негодность.

 Плановый осмотр и обследование конструкций должны соответственно выявить возможность их усиления и предотвратить наступление аварийного состояния.

 При проектировании стальных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивной среды, рекомендуется применять сечения, легко доступные очистке и окраске или нанесению другихзащитных покрытии, а также сечения с наименьшим отношением периметра к площади.