Лекции

1. Общая часть

Надежность, экологическая безопасность и экономическая эффективность — таковы общие требования, предъявляемые к возводимым и эксплуатируемым зданиям и сооружениям. В процессе эксплуатации под воздействием агрессивных факторов внешней среды, особенностей технологических процессов происходит изменение свойств материалов и конструкций, увеличивается риск нарушения их качества и нанесения ущерба окружающей среде. Несвоевременно выявленные и устраненные дефекты элементов зданий нередко перерастают в серьезные нарушения. Их последствия помимо социального и экологического ущерба могут привести к значительным материальным затратам, связанным с восстановлением эксплуатационных свойств конструкций. Поэтому важно правильно и своевременно оценить состояние конструкций и оборудования зданий, выполнить прогноз о возможном развитии дефектов и разработать мероприятия по их стабилизации или устранению.

Возведение и эксплуатация зданий и сооружений происходит при влиянии множества факторов, которые невозможно предусмотреть при проектировании. Поэтому возникновение и развитие дефектов в конструкциях представляет собой процесс, не поддающийся планированию обычными методами. Для принятия обоснованного решения об условиях, сроках проведения и содержании технической диагностики строительных объектов целесообразно использовать методы, разработанные в теории надежности сложных технических систем.

2. Примеры аварий строительных объектов, причины возникновения и способы предупреждения

Несмотря на то, что при проектировании и возведении зданий и сооружений используются научные достижения, современные материалы, конструкции и технологии, обеспечивающие высокий уровень безопасности, и в современных условиях возможно возникновение аварий.

Авария — это частичное или полное разрушение конструкций, причиняющее большие материальные потери, а иногда приводящее к человеческим жертвам.

В подавляющем большинстве случаев аварии происходят не внезапно, а по мере развития и накопления нарушений в конструкциях. Почти всегда предвестником аварии являются какие-либо признаки, внешне проявляемые на конструкциях, находящихся под угрозой обрушения. Как правило, это различного рода трещины, деформации, зыбкость конструкций, т.е. явления, которые можно обнаружить визуально. Развитие нарушений конструкций может происходить с разной скоростью. С момента появления первых признаков дефектов до разрушения конструкции проходит определенное время, в течение которого можно оценить ситуацию и предпринять действия по предупреждению аварии. Для этого необходимо уметь правильно оценивать начальные признаки возникновения дефектов и диагностировать возможность и быстроту их дальнейшего развития.

2.1. Кирпичные и крупнопанельные здания

В феврале 1979 г. произошло полное обрушение 15-этажного крупнопанельного жилого дома серии ЛГ-600 в г. Ленинграде. Несущими элементами дома являлись внутренние поперечные стены с шагом 3,2 м. Стены толщиной 14 см были выполнены из тяжелого бетона класса В15. Наружные стены — навесные из газобетона класса В5, передающие нагрузку на консоли перекрытий. По проекту вкладыши-простенки через слой раствора опирались на газобетонную панель, а вверху отде­лялись от панели мастикой УМС-50 гернитовыми прокладками и антисептированной паклей. При строительстве вместо гернитовых прокладок был уложен раствор, и газобетонные панели из навесных превратились в несущие. Монтаж дома проводился в январе — феврале 1979 г. В течение этого периода постоянно сохранялась отрицательная температура. 26 февраля температура повысилась, стал оттаивать раствор в швах и стыках, начал растрескиваться бетон. На другой день треск усилился, лопались консоли перекрытий. Вечером произошло обрушение дома.

Соседний такой же дом был полностью разобран. При монтаже в нем также была нарушена конструктивная схема — наружные стены из навесных стали несущими.

21 февраля 1980 г. произошло обрушение двух блок-секций 9-этажного крупнопанельного дома серии 78-03 в пос. Вьюжном Мурманской области. Разрушился средний блок на всю высоту и по всей ширине 12 и длине 42 м. Несущими являлись поперечные стены с шагом 3 и 6 м, толщиной 16 и 20 см. Самонесущие наружные стены .толщиной 35 см запроектированы из бетона класса В 3,5. Перекрытия выполнены из многопустотных преднапряженных плит толщиной 22 см, пролетом 3 и 6 м. Фундаменты ленточные из сборных блоков устроены на скальном основании. По условиям рельефа был запроектирован дополнительный цокольный этаж. На уровне второго этажа наружная стеновая панель заменена кирпичной кладкой. В период строительства температура была отрицательной. 19 февраля началось потепление, а 20 февраля температура наружного воздуха соста­вила + 4°С. 20 февраля из дома был слышен сильный треск, наблюдалось выпадение кусков бетона и раствора из швов панелей и кирпичной кладки. В начале выпали участки кирпичной кладки, заменявшей бетонную наружную панель, затем панели наружных стен.

Основной причиной аварии явилась потеря несущей способности кирпичной кладки под несущими поперечными стенами. Раствор кладки использовался частично без противоморозной добавки. Отмечен ряд нарушений технологии монтажа — бетонирование стыков велось без виброуплотнителя, не применялась очистка деталей от льда и снега, монтаж выполняли рабочие низкой квалификации.