Аварии в следствие ошибок при проектировании

Если рассматривать обрушения современных металлических конструкций и сооружений, то наибольшее число аварий приходится на покрытия промышленных зданий (транспортерные эстакады и тому подобные сооружения). Наибольшее число обрушений и повторяемых аварий произошло со стальными конструкциями зданий, в которых ограждающие конструкции были выполнены из сборного железобетона.

Дефекты, допущенные при изготовлении и монтаже, не всегда сразу приводят к аварии. Часто даже грубые отступления от проекта и технических условий сказываются не сразу, а при неблагоприятном сочетании нескольких факторов.

Аварии металлических конструкций могут быть вызваны рядом неправильностей, дефектов, возникших при изготовлении конструкций.

К ним относятся:

Последнее относится не только к конструкциям, но и к материалам, предназначенным для изготовления конструкций.

Металлические и железобетонные (имеется в виду сборный железобетон) конструкции в ряде случаев изготавливаются и поставляются на монтаж с недопустимыми дефектами, отклонениями геометрических размеров элементов от проектных, с дефектами сварных соединений закладных частей, наличием местных деформаций и повреждений элементов. Ни в коем случае нельзя допускать монтаж стальных конструкций на неподготовленных площадках, без надлежащей геодезической проверки и приемки фундаментов, закладных частей и пр. При монтаже конструкции работают в условиях, отличающихся от тех, при которых они будут работать в период эксплуатации, поэтому при монтаже особенно важно соблюдать все технические нормы и правила. Например, на определенном этапе монтажа в конструкциях отсутствуют ограждающие элементы, которые повышают жесткость каркаса и обеспечивают его пространственную работу. В период сборки и монтажа конструкции могут длительное время находиться на морозе, что не для всех материалов (особенно для имеющих невысокий порог хладноломкости) безразлично.

Современные металлические конструкции более легкие и ажурные, чем старые дореволюционные и первых лет советского периода, и поэтому они более чувствительны ко всяким дефектам монтажа, к нарушению условий их нормальной эксплуатации.

Неправильное ведение монтажа конструкций и оборудования, нетщательно продуманные места строповки конструкций часто приводят к авариям. Особенно опасна строповка за элементы несущих конструкций вне узлов. Наиболее часты аварии при монтаже из-за несвоевременной постановки связей, обеспечивающих пространственную жесткость плоских конструкций, недостаточного закрепления связей (только их «прихватка»), несвоевременной постановки монтажных болтов, распорок и т. п.

Наиболее типичными дефектами при монтаже каркасных промышленных сооружений являются: отклонения верха колонн, что ведет к увеличению в них напряжений; смещения узлов верхнего и нижнего поясов ферм из плоскостей (иногда доходящие до 100— 300 мм), непровары и подрезы в сварных швах; сборка конструкций с большими эксцентриситетами; монтаж связевых элементов без предварительной их приварки; замена жестких узлов шарнирными и наоборот. Особенно опасным фактором при применении сборных железобетонных плит является недостаточная величина площадки опирания их на фермы — результат неправильного сопряжения колонн со стропильными фермами.

При монтаже плоских конструкций (фермы, рамы) особое внимание следует обращать на расчалку первой фермы. Работа эта весьма ответственна и требует тщательного исполнения, так как при неправильном ее выполнении ферма может опрокинуться и упасть с опор. Поднятая первая ферма представляет собой плоскую неустойчивую систему, которая самостоятельно не может находиться в равновесии. Ферма должна быть хорошо расчалена. Затем необходимо тщательно выверить, нет ли выпучивания отдельных участков ферм вследствие возможного неравномерного натяжения расчалок. Только после этого приступают к установке второй и последующих ферм. Установленную вторую ферму надо сразу закрепить с первой, чтобы образовать пространственный блок. Последующие фермы также схватываются связями, распорками, сборными плитами с прежде установленными фермами. Целесообразно вначале поднимать спаренные фермы связевого блока. Категорически должно быть  запрещено  временное   соединение между собой конструкций при их монтаже с помощью канатов и дощатых расшивок. Связи сразу должны ставиться постоянные. Еще раз подчеркиваем, что правильная и своевременная расстановка связей играет большую роль в предотвращении аварий.

Большое значение имеет синхронность работы механизмов и машин, применяемых при сборке. Так, например, арки обычно поднимают спаренными. Подъем одиночных арок почти исключается, так как расчалка такой арки представляет собой трудную и рискованную операцию. При нечетном числе арок последнюю поднимают при помощи двух стрел и сразу же схватывают связями с ранее установленными. Очень важно соблюдать равномерность работы лебедок, так как возможны перекосы арок. Наблюдения ведутся с помощью нивелира, визируя его на горизонтальные стержни связей или обрешетины.

При монтаже особенно точно нужно соблюдать очередность выполнения работ: не допускать укладки железобетонных плит по фермам или в подвесном потолке до окончательной выверки смонтированных металлических конструкций. В зимнее время надо принимать меры предосторожности против хрупких поломок стали (главным образом косынок), не допускать динамических воздействий на конструкции.

Авторы проектов простых и сложных металлоконструкций должны совершенно четко до мельчайших подробностей представлять себе процесс сборки и монтажа конструкций, избегать асимметрии и эксцентриситетов в конструкциях, чтобы при монтаже сжатые стержни не получали свободную длину больше той, которая будет в условиях нормальной эксплуатации.

Небольшое упущение, допущенное при проектировании монтажа, может привести к аварии при его выполнении. Автору известен случай аварии обходной галереи водонапорной башни, происшедшей только потому, что при монтаже бака последний был временно установлен на конструкции галереи, естественно, не рассчитанной на эту нагрузку. В данном примере проект монтажа был недостаточно разработан.