Строительство является, пожалуй, самым критическим этапом в жизненном цикле сооружений, в основном из-за опасности разрушения и высокой вероятности недооценки строительных нагрузок.
Отчет, подготовленный Американским обществом инженеров-строителей на основе изучения около 600 разрушенных сооружений, показал, что около 40% сооружений разрушились на этапе строительства, 36% сооружений разрушились на этапе подготовки к строительству из-за несовершенства конструкции, а 24% – на этапе эксплуатации.
Отказ конструкции описывается как распространение локального обрушения от одного сегмента к другому сегменту, что в конечном итоге приводит к отказу всего здания или его однобокой части. Оно может быть результатом стихийных бедствий, например, сейсмических толчков, наводнений, или случайных действий, таких как взрыв в системе обслуживания или террористические взрывы.
Разрушение здания из-за использования некачественного бетона
Анализ причин явных отказов конструкций и предложение мер по устранению их последствий является успешной мерой по снижению рисков и повышению безопасности сооружений. Поэтому в данной статье рассматриваются отказы некоторых крупных сооружений, их основные причины и извлеченные уроки.
- 2.1 Результаты расследования
- 2.2 Извлеченные уроки
- 3.1 Результаты расследования
- 3.2 Извлеченные уроки
1. Многоквартирный дом Skyline Plaza, штат Вирджиния, США
Проектный план комплекса Skyline Plaza включал шесть офисных зданий, восемь многоквартирных домов, магазины и одну гостиницу. Проект представлял собой жилой и коммерческий комплекс стоимостью 200 миллионов долларов и располагался в округе Фэрфакс, штат Вирджиния. Во время строительства комплекса Skyline Plaza произошло обрушение одного из строящихся многоквартирных домов. В общей сложности 15 рабочих погибли, а 40 получили ранения.
Проектные чертежи обрушившегося здания предусматривали строительство 26 этажей, пентхауса и четырехэтажного ливневого подвала для парковки. Конструкция здания представляла собой железобетонную плоскую плиту с бетонным перекрытием толщиной 200 мм. Высота между каждым этажом составляла 2,7 м.
Обрушение многоквартирного здания Скайлайн Плаза
1.1 Результаты расследования
2 марта 1973 года часть жилого дома обрушилась во время строительства. Обрушение началось на 23-м этаже, когда заливалась плита 24-го этажа. На 23-м этаже в перекрытии начали появляться трещины, и разрушение здания произошло вертикально по всей высоте здания, включая уровни подвала. Кроме того, обрушилась прилегающая железобетонная конструкция автостоянки с постнатяжением.
Специалисты сошлись во мнении, что бетон не набрал достаточной прочности, чтобы выдержать строительные нагрузки, приложенные в процессе строительства. Следователи подтвердили, что первоначальный проектный план не имел недостатков. Наиболее вероятной причиной обрушения здания стало разрушение от пробивного сдвига на 23-м этаже здания.
После обрушения на место происшествия прибыла группа из Управления по охране труда и здоровья (OSHA) и начала расследование. Далее детальное расследование было проведено Национальным бюро стандартов (NBS).
NBS и OSHA упомянули в своих отчетах, что обрушение здания было напрямую связано с плохо организованным строительным процессом. Суд установил, что подрядчик и инженер строительной площадки виновны в халатности, поскольку подрядчик не соблюдал требования строительных норм и правил, а инженер строительной площадки не проверил работу должным образом.
1.2 Извлеченные уроки
После обрушения жилого дома Skyline Plaza в строительные нормы и правила был внесен ряд изменений, связанных с прогрессирующим обрушением. В раздел строительных норм и правил, посвященный инспекции, были добавлены специальные процедуры проверки. Также были изменены критерии проектирования для эффективного планирования с целью снижения вероятности разрушения в результате прогрессирующего обрушения. В следующих пунктах описаны нарушения установленных строительных требований и стандартной практики:
2. Башня Ронан Пойнт, Каннинг Таун, Лондон
Необходимость предоставить жилье взамен разрушенных во время Второй мировой войны домов подтолкнула европейских инженеров к разработке инновационных стратегий сборно-разборного строительства. Один из таких планов предусматривал строительство высотных зданий с использованием предварительно напряженных бетонных компонентов, изготовленных на заводах.
Конструктивная схема включала возведение несущих стен, а каждый этаж укладывался непосредственно на стены. Для создания стыка между стеной и перекрытием использовались затирочные несущие поверхности. Этот процесс строительства был назван системным строительством. Небоскреб в Ронан Пойнт, Каннинг Таун, Великобритания, был построен с использованием этой системной технологии строительства.
16 мая 1968 года произошел взрыв из-за утечки газа на кухне дома на 18-м этаже. Сразу после взрыва стены кухни обрушились, и, в свою очередь, обрушились стены над 18-м этажом. Это повлияло на расположенные под ним этажи и уничтожило весь угол строения. В общей сложности 14 человек получили ранения, трое погибли.
Обрушение башни Ронан Пойнт, Каннинг Таун, Лондон, в результате сильного взрыва газа
2.1 Результаты расследования
Следственная группа установила, что здание обрушилось из-за отсутствия альтернативного пути нагрузки, когда обрушилась одна часть внешней стены. После сноса здания также выяснилось, что качество затирки несущей поверхности стыков между перекрытиями и стенами было низким.
В связи с беспрецедентным обрушением правительство изучило безопасность других зданий, построенных по той же концепции, что и башня Ронан Пойнт. Многие здания были снесены намного раньше срока эксплуатации.
Концепция прогрессирующего обрушения конструкций была мало известна инженерам до обрушения башни Ронан-Пойнт. При таких обрушениях за локальным разрушением следует повсеместное обрушение в результате цепной реакции. В случае с башней Ронан-Пойнт нестандартным было то, что незначительный взрыв газа привел к обрушению огромной части готовой конструкции.
2.2 Извлеченные уроки
Опыт, связанный с разрушением башни Ронан-Пойнт, вновь подчеркнул следующие моменты:
3. 2000 Commonwealth Avenue, Бостон, США
25 января 1971 года две трети 16-этажного жилого здания, известного как 2000-Commonwealth Avenue в Бостоне, обрушились во время строительства, что привело к гибели четырех рабочих. Здание строилось более шести лет. В результате обрушения здания образовалось около 8000 тонн обломков. К счастью, разрушение здания происходило постепенно, что дало рабочим время выбраться со строительной площадки.
Здание было спроектировано как железобетонная конструкция, в качестве кровельной системы использовались плоские плиты, а в центре была предусмотрена шахта лифта. Этот тип структурной конструкции в основном известен для многоэтажного строительства, поскольку он позволяет уменьшить толщину перекрытия и общую высоту между этажами. Толщина плоских плит составляла 160-190 мм для всех участков здания, за исключением ядра лифта, где толщина составляла 230 мм. Расположение структурного компонента составляло высоту 2,7 м для всех этажей.
Здание, расположенное по адресу 2000 Commonwealth Avenue, должно было быть 16-этажным с механическим помещением высотой 1,5 м для работы лифта на крыше. Площадь плана сооружения составляла 56 х 21 м2. Здание дополнительно имело двухуровневую подземную парковку. На первом этаже располагались бассейн, вспомогательные помещения и одна квартира, а на втором-шестнадцатом этажах – 132 квартиры. Сначала эти квартиры планировалось сдавать в аренду. Однако позже владельцы решили рекламировать их как апартаменты.
На момент обрушения здания строительные работы были практически завершены. Кирпичная кладка была закончена до шестнадцатого этажа, а со второго по пятнадцатый этаж строение было в целом обложено. Отопление, водопровод и вентиляция были введены на разных этажах здания. Внутренние работы также начались на нижних этажах. Для перемещения оборудования на разные этажи был построен временный лифт. По оценкам, в момент обрушения в здании или рядом с ним работали 100 человек.
Обрушение здания происходило в три этапа. Этими этапами были: разрушение из-за пробивного сдвига в крыше на участке E5, разрушение перекрытия и, в конце концов, прогрессирующее разрушение конструкции.
Разрушение здания на 2000 Commonwealth Avenue, Бостон, США
3.1 Результаты расследования
Гражданский председатель Бостона назначил комиссию для расследования обрушения здания. Комиссия обнаружила следующие критические замечания:
3.2 Извлеченные уроки
Обрушение многоэтажного здания, расположенного по адресу 2000 Commonwealth Avenue, описано следующими ключевыми факторами:
Часто задаваемые вопросы
Каково определение обрушения здания?
Обрушение здания характеризуется как распространение первоначального локального обрушения от компонента к компоненту, что в конечном итоге приводит к обрушению всей конструкции или непропорционально большой ее части.
Почему этап строительства считается наиболее критическим в жизненном цикле зданий?
Строительство является одним из наиболее критических этапов жизненного цикла зданий из-за риска разрушения и возможности недооценки строительных нагрузок.
Что представляет собой метод системного строительства?
Структурный каркас включал в себя возведение несущих стен, а каждый этаж непосредственно укладывался на стены. Для устройства стыка между стеной и перекрытием использовались цементированные несущие поверхности. Этот процесс строительства был назван системным строительством.
Топ-5 самых больших провалов плотин в мире
5 катастрофических провалов фундамента в Нью-Йорке
Топ-6 энергоэффективных высотных зданий в мире
Читайте далее:- Катастрофа моста Пойнт Плезант: Обрушение подвесного моста с цепью для глаз.
- Важные ноу-хау о прогрессирующем обрушении строительных конструкций.
- Пизанская башня: Архитектурное чудо или инженерная неудача?.
- Обрушение градирни на острове Уиллоу: Одна из худших строительных катастроф в истории США.
- Оценка повреждений бетонных конструкций &Amp; подготовка отчета.
- Эйфелева башня: Особенности конструкции железного гиганта.
- Часовая башня Биг-Бен: тиканье с наклоном.