Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Вопрос 12Учет и изучение технических причин аварий и повреждений строительных конструкций необходим для предотвращения повторения аварий в будущем. Практика строительства раполагает большим числом примеров аварий и обрушений конструкций, вызванных случайными явлениями, которые не могут быть предусмотрены заранее. Изучение последствий таких аварий позволяет выявить ряд конструктивных, монтажных и других дефектов (которые без аварии могли быть и не обнаружены) и изыскать пути дальнейшего развития и усовершенствования конструкций или отдельных узлов. ехнические причины катастроф делятся также на три группы: потеря устойчивости, дефекты основания и неудовлетворительное производство работ. Ф. Д. Дмитриев, рассматривая в основном на материалах аварий зарубежных стран аварии и крушения мостов и гидротехнических сооружений, в классификации [1] не отражает специфику аварий и крушений металлических конструкций гражданских и промышленных сооружений. С нашей точки зрения, во вторую группу причин аварий следовало бы еще включить аварии, происшедшие не только от незнания, но и в результате недопустимой халатности. Примеры таких аварий, к сожалению, имеются. И. А. Мизюмский [3] дает классификацию аварий и крушений только металлических конструкций, причем аварий, вызванных только инженерно-техническими причинами. Аварии и крушения разделены на четыре группы: вызванные дефектами, связанными с ошибками проектирования; вызванные дефектами, возникшими в процессе производства работ; вызванные дефектами, связанными с эксплуатацией; вызванные недостаточно изученными условиями работы и свойствами применяемых материалов. Нельзя согласиться с принципом классификации Томаса X. МакКейга [73], где причинами аварий считаются четыре фактора: невежество, экономия, погоня за прибылью, небрежность и стихийные бедствия. Классификацию по таким признакам ее автор считает универсальной. Понятно, что такое определение причин аварий строительных конструкций лишено научной обоснованности и самый принцип определения чужд всему строю нашего социалистического общества. Предлагаемая нами классификация (табл. 1 см. вклейку) составлена по иному принципу. Аварии, вызванные непреодолимыми стихийными силами природы и военными действиями, не рассматриваются. Аварии, вызванные социально-экономическими условиями, в нашей советской действительности просто не могут иметь места. В связи с этим рассматриваются только аварии, вызванные инженерно-техническими причинами и происшедшие в результате халатности, недосмотра и т. п. При составлении классификации для удобства ее использования выделены основные причины аварий и факторы, их вызывающие. Вполне естественно, что перечисление последних на исчерпывающую полноту не претендует. Некоторая условность в определениях, примененных в классификации аварий, неизбежна. Можно бесконечно спорить о том, что и где является причиной и что следствием. Например, всем известен классический случай крушения в 1905 г. Египетского моста в Петербурге. Общепризнано, что причиной аварии был резонанс, возникший при прохождении по мосту войск. Но с таким же успехом причиной аварии можно было считать и просчеты, допущенные при проектировании моста, в результате которых, как следствие, в сооружении мог возникнуть резонанс. С таким же успехом причину аварии можно видеть в неправильной эксплуатации сооружения, выразившейся в том, что войска при прохождении моста шли строем с несбитым шагом, в результате чего, как следствие, и появился резонанс. И все-таки непосредственной причиной аварии был резонанс. В предлагаемой классификации выделены восемь основных причин аварий. Единственным же следствием этих причин является авария—катастрофа. Основные причины аварий в классификации расположены не в каком-то определенном порядке, например, в биографическом порядке проектирования и возведения сооружений, а отмечены только наиболее типичные комбинации (сочетания) причин аварий. В каждой из причин выделены (отмечены знаком Т) наиболее часто встречающиеся факторы, вызывающие появление перечисленных причин. Существующие в настоящее время строительные нормы и правила (СНиП) основаны, как известно, на методе расчета по трем предельным состояниям: по несущей способности, при достижении которого происходит исчерпание несущей способности элемента или конструкции в целом; по развитию чрезмерных деформаций от статических или динамических нагрузок, при достижении которого появляются недопустимые деформации или колебания; по образованию и раскрытию трещин, при появлении которых нормальная эксплуатация конструкции становится невозможной. Идея современного метода расчета по предельным состояниям заключается в том, чтобы за время нормальной эксплуатации сооружения не наступило ни одного из предельных состояний. Следовательно, предельное состояние следует рассматривать как аварийное или предаварийное. Аналогичная картина имеет место и при оценке прочности элементов конструкций в сопротивлении материалов. Так, применяя к элементу, находящемуся в сложном напряженном состоянии, ту или иную «теорию прочности», устанавливаем вначале критерий наступления «опасного» состояния (условно аварийного) по прочности или по пластичности, а затем переходим к «условиям прочности». При проектировании по СНиП П-8. 3-62 металлических конструкций третье предельное состояние не учитывается, так как появление трещин зависит не от силовых воздействий, развивающихся при эксплуатации сооружений, а от неправильностей технологии или монтажа, как, например, трещины при сварке. Мы имеем дело не с проектированием, а уже с существующими конструкциями, поэтому аварии металлоконструкций естественно рассматривать по всем трем предельным состояниям. Надежность конструкций и сооружений зависит от многих факторов: марки материала, сечения элементов, их формы, качества изготовления и монтажа, условия эксплуатации, своевременного ремонта, в необходимых случаях — усиления конструкций и т. п. Все эти факторы влияют на срок нормальной эксплуатации и определяют несущую способность сооружения и его отдельных конструктивных элементов. Каждая конкретная авария есть результат совокупности нескольких причин, сочетание нескольких неблагоприятных факторов. Вместе с тем всегда можно выделить основную причину, непосредственно или косвенно приведшую к аварии. Аварийное состояние в металлоконструкциях и их обрушение могут иметь место при вполне доброкачественных во всех отношениях конструкциях, правильно выполненном монтаже и нормальной эксплуатации вследствие дефектов оснований, на которых установлены металлические конструкции. Поэтому перед монтажом необходимо особенно тщательно проверить, правильно ли выполнены те конструкции, на которые будут установлены металлические, и в отдельных случаях состояние грунтов под подошвой фундамента. Характерную группу причин, от которых возникают аварийные состояния металлических конструкций, составляют: - неравномерность осадки грунта под фундаментами, на которые опираются металлоконструкции, - выдавливание грунта из-под фундаментов, выпучивание при вымораживании, - провалы грунта, оползни и т. д. Неравномерная осадка грунта вызывает перекосы, перераспределение усилий между элементами конструкций и т. д., в отдельных случаях — превращение статически определимых систем в статически неопределимые. Изменяется статическая схема работы деформированных конструкций путем превращения их в новые конструктивные формы. Ненадежность оснований, неравномерная осадка, потеря устойчивости опорными конструкциями вызывают аварийные состояния. Причины деформаций зданий и сооружений Формами и видами отклонений (ухудшения) характеристик и показателей работоспособности и надежности сооружений являются: деформации, трещинообразования, осадки, коррозия, механические, физико-химические или биологические повреждения, потеря устойчивости, обрушения конструкций, аварии и катастрофы. Повреждения могут быть вызваны двумя группами причин: 1 - внешние причины: неблагоприятные природно-климатические, инженерно-геологические условия; долговременные физические, химические, электрохимические, микробиологические процессы разрушения конструкций здания, вызывающие естественное "старение" строительных материалов и большой "физический" износ конструкций; стихийные явления (наводнения, землетрясения, пожары, провалы, обвалы, оползни и др.); неудовлетворительное качество эксплуатации объекта; ухудшение экологии окружающей среды; 2 - внутренние причины: ошибки изыскателей при изучении инженерно-гидрогеологических условий строительной площадки; неблагоприятное расположение объекта вблизи водоемов, подземных выработок; ошибки конструктивного и технологического характера, допущенные при проектировании и производстве работ; неудовлетворительное качество строительных материалов или их износ и старение; ухудшение свойств грунтов в результате увлажнения глинистых, замачивания лессовых, оттаивания мерзлых грунтов, резкого повышения уровня подземных вод, технологических загрязнений основания; уплотнение грунтов оснований под воздействием нагрузок, передаваемых новыми зданиями и сооружениями; проведение строительных работ вблизи существующих зданий (разработка котлованов и траншей, прокладка подземных коммуникаций, транспортных тоннелей, динамические нагрузки от транспорта, при забивке свай, погружении шпунта и т.п.). Значительное количество деформаций и аварийных состояний зданий связано с воздействием техногенных процессов, изменением влажностного режима работы подземных конструкций. Понижение уровня грунтовых вод (как и подтопление оснований) изменяет свойства грунта и вызывает его осадку, что приводит к деформациям, наклону, растрескиванию конструкций. В результате изменения влажностного режима и замачивания грунтов возможны: просадки, оползни, сели, выпор, растворение, размягчение связных грунтов, карст, засоление, коагуляция, набухание, выщелачивание, разуплотнение, разрыхление, разрушение структуры и др. процессы. рис.1 Осадочные трещины в конструкциях рис.2 Деформация здания при понижении уровня подземных вод рис.3 Деформация дома при откачке воды из траншеи Причинами осадочных трещин могут быть: ошибки при изысканиях и в проекте (невыявленные плывуны, карстовые и просадочные породы и включения, проектирование под частью здания подвальных помещений): недостатки в подготовке основания (излишний выбор грунта в основании и плохое уплотнение вновь подсыпанного); вымывание основания при откачивании воды из котлована; недостатки при устройстве фундаментов (некачественный материал и непроектные конструкции фундаментов; смещение фундаментов с проектной оси; дополнительные нагрузки от достраиваемых зданий; пропуск или некачественное выполнение армирующих поясов и ростверков по верху фундаментов); недостатки при эксплуатации объектов (подтопление и вымывание основания атмосферными, бытовыми или технологическими водами); увлажнение грунта основания протечками трубопроводов инженерных систем; неправильное устройство подпорных стен или отсутствие их при отрывке котлованов и траншей радом с существующим зданием; откачка грунтовых вод при производстве работ вблизи возведенного здания; промерзание грунтов в подвалах при нарушении режима отопления. Что произойдет, если зазоры между сборной колонной и стаканным фундаментом некачественно заделать бетоном? Расчетными схемами большинства типов каркасных зданий предусматривается жесткое защемление колонн в фундаментах (рис. 2, а). При использовании сборных железобетонных элементов такое защемление обеспечивается за счет тщательной заделки бетоном зазоров между колонной и стаканом фундамента, причем класс монолитного бетона должен быть не ниже класса бетона фундамента. В практике строительства, увы, нередки случаи, когда после рихтовки и временного закрепления колонн бетонирование зазоров осуществляется не сразу. За это время в зазоры попадает мусор и грязь, которые сверху лишь замазывают бетоном. При этом проверить качество работ по одному внешнему виду не представляется возможным. Такое соединение становится податливым, т. е. занимает промежуточное положение между жестким и шарнирным соединениями (его условная схема показана на рис. 2, б). Оно приводит к большим изменениям в работе каркаса по сравнению с тем, что предусмотрено в проекте: резкому увеличению горизонтальных перемещений А и усилий в колоннах, снижению устойчивости колонн, а в худшем случае — к обрушению здания. Этот дефект является одной из причин появления трещин в стенах и колоннах, разрушения узлов сопряжения стеновых панелей с колоннами и одной из главных причин систематического выхода из строя ("разбалтывания") путей мостовых и подвесных кранов. Поэтому качество и своевременность заделки зазоров должны подвергаться особо тщательному контролю. 1.3. Что произойдет, если опорные закладные детали стропильных балок (ферм) некачественно приварить к закладным деталям колонн? Сварные швы нужны не просто для фиксации положения балок и ферм (как ошибочно полагают де которые строители), а для восприятия весьма больших усилий скалывания и отрыва. В астности, швы обеспечивают шарнирно-неподвижное опирание стропильных конструкций (ригелей на колонны, благодаря которым горизонтальные нагрузки (ветровая или крановые) передаются от одной колонны к другой и распределяются между ними пропорционно жесткостям (рис. 3, а). При некачественной сварке может произойти разрушение швов, тогда опора становится шарнирно-подвижной и вся горизонтальная нагрузка воспринимается только одной колонной, на которую последняя не рассчитана (рис. 3, б). В совокупности с другими дефектами это может привести к разрушению перегруженной колонны и, как минимум, - к образованию в ней больших поперечных трещин, к постоянному выходу из строя крановых путей, образованию трещин в стенах и т.п. В значительной степени приведенные рассуждения относятся и к ригелям многоэтажных каркасных зданий. Кроме того, в тех случаях, когда не предусмотрены вертикальные связи по торцам стропильных конструкций, сварные швы удерживают последние от опрокидывания при воздействии горизонтальных усилий продольного направления (рис. 3,в, вид с торца балки). 1.4. Что произойдет, если при монтаже ребристых плит покрытия (перекрытия) приварить не три, а две опорные закладные детали? Приварка каждой плиты в трех точках образует геометрически неизменяемую фигуру - треугольник, а в совокупности - жесткий диск покрытия (перекрытия), который вовлекает в совместную работу при действии горизонтальных сил Т все колонны (рис. 4, а, вид в плане). Работа каждой плиты в горизонтальной плоскости напоминает работу консоли, воспринимающей часть силы Т (рис. 4, б). Если приваривать только две закладные детали, то каждая плита в горизонтальной плоскости может свободно поворачиваться (рис. 4, в), жесткого диска не будет и сила Т станет восприниматься колоннами только одной плоской рамы (рис. 4, г). В результате, усилия в этих колоннах резко возрастут по сравнению с расчетными (если в расчете учитывалась пространственная работа каркаса), что может привести не только к появлению больших трещин, но и к разрушению колонн. Даже если этого не произойдет, отсутствие жесткого диска, пусть и на отдельных участках, приведет к преждевременному износу колонн, разрушению кровли, а в многоэтажных зданиях также к разрушению полов. В многоэтажных каркасных зданиях связевого или рамно-связевого типов жесткие диски перекрытий играют похожую, но несколько иную роль (см. вопрос 1.6). 1.5. Что произойдет, если швы между ребристыми плитами покрытия некачественно заделать раствором? При некачественной заделке в швах образуются щели, через которые теплый воздух из помещения проникает в утеплитель и, если кровля совмещенная (невентилируемая), конденсируется под цементной стяжкой или под водоизоляционным ковром. В результате этого происходит систематическое замачивание утеплителя, он теряет свои теплозащитные свойства, кровля промерзает, а бетон плит покрытия подвергается морозному разрушению. Кроме того, швы способствуют повышению жесткости диска покрытия за счет сил сцепления между раствором замоноличивания и боковыми поверхностями плит. Поэтому качественная заделка швов — вовсе не прихоть проектировщиков. 1.6. Что произойдет, если швы между пустотными плитами перекрытий некачественно заделать раствором? На боковых поверхностях пустотных плит имеются круглые углубления, которые при заделке швов заполняются раствором и образуют шпонки, препятствующие взаимному смещению плит не только в вертикальной, но и в горизонтальной плоскости (рис. 5, а, вид в плане). Благодаря шпонкам, перекрытие представляет собой горизонтальный жёсткий диск, т. е. как бы непрерывную монолитную плиту. Например, в связевых каркасах ветровая нагрузка через жесткие диски передается с колонн на вертикальные связи или диафрагмы жесткости (рис. 5, б). Это позволяет резко уменьшить горизонтальные перемещения колонн Δ1 и освободить их от восприятия горизонтальных нагрузок, брушение сооружений происходит в основном по двум схемам: либо с постепенным накоплением напряжений и деформаций и последующим обрушением несущих конструкций, либо быстротечно (прогрессирующее обрушение) при возможно даже кратковременном, но существенном перегрузе важного несущего элемента конструкций. Здания и сооружения должны находиться под постоянным наблюдением инженерно-технического персонала, ответственного за сохранность соответствующих объектов. С этой целью проводятся периодические технические осмотры. Осмотры могут быть общими и частными. Как правило, очередные общие технические осмотры зданий производятся два раза в год - весной и осенью. Статистика показывает, что 90% аварий и обрушений происходит в ранние утренние часы, при смене воздушных масс. Специалисты считают, что обрушения зданий вскоре станут для России обычным явлением. Только в столице представляют опасность сотни зданий, в которых до сих пор собираются тысячи человек. По данным специалистов, потенциально опасными могут быть все здания, построенные по индивидуальным проектам - особенно большепролетные (крытые рынки, катки, стадионы, бассейны, аквапарки, цирки, концертные залы) и возведенные в 1950-1970 годы. Что касается жилого фонда, то опасными могут быть знаменитые пятиэтажки (блочные и панельные дома без балконов или «на ножках»), а также здания из жилых серий массового строительства с неполным каркасом. В межсезонье, особенно в течение самого снежного месяца года, февраля, да еще при резких перепадах температуры риск обрушения таких зданий повышается в несколько раз. Эти здания были рассчитаны на 25 лет эксплуатации, а простояли уже более сорока. По статистике, ошибки в проектировании становятся причиной инцидентов в 20-25% случаев, столько же приходится на ошибки строителей, остальное происходит из-за неправильной эксплуатации строений. Причинами внезапных обрушений также могут быть: взрыв или механический удар; метеорологические катастрофы в виде ураганов, смерчей, наводнений. Здание с ослабленной конструкцией рушится обычно в результате внешнего воздействия (смещение грунта, врезавшийся в здание автомобиль, забивание свай по соседству, и т. п.). Под аварией при строительстве обычно понимают серьезное повреждение или разрушение строящегося сооружения или его части, конструкций рядом расположен- ных зданий и коммуникаций. В случае аварии в конструкциях зданий и сооружений возникают предельные состояния I группы, т.е. нарушается их прочность или устойчи- вость. Аварии при устройстве котлованов связаны помимо этого с наступлением предельного состояния в некоторых облас- тях примыкающего грунтового массива. Под аварийной ситуацией понимаются создавшиеся в процессе строительства отклонения от проекта или результатов прогноза, которые требуют вмешательства в производство работ и в противном случае могут привести к аварии. Аварийные ситуа- ции связаны, как правило, со значительными непрогнозированными деформациями ограждений котлованов или их элементов, окружающих зданий, сооружений и комму- никаций, т.е. с возникновением предельных состояний II группыПричины, вызывающие аварии зданий и сооружений, могут возникать на любом из этапов их создания, начиная с инженерно- геологических изысканий и заканчивая процессом эксплуатации. Анализ комплекса причин, наиболее часто приводящих к авариям при строительстве глубоких котло- ванов, позволяет выделить из них следую- щие большие группы: - Ошибки и просчеты при выполнении инженерно-геологических и других видов изысканий; - Ошибки при проектировании, которые могут допускать как геотехники, анализи- рующие взаимодействие конструкций с грунтовым массивом, так и конструкторы, определяющие параметры конструктивных элементов; - Некачественное выполнение работ, не- соблюдение при строительстве проектных параметров, использование материалов и технологий, не соответствующих проекту; - Нарушения ПОС, несоблюдение преду- смотренной проектом последовательности производства работ; - Ошибки в управлении проектом, отсут- ствие надлежащего контроля качества, недостаточный мониторинг, плохое взаимо- действие с проектировщиком в процессе строительства, несоблюдение сроков строи- тельства; - Неправильная эксплуатация; - Форс-мажорные причины, связанные с воздействиями, непредусмотренными строи- тельными нормами и правилами, природного и техногенного характера. Помимо форс-мажорных обстоятельств, которые не могут быть заранее предвидены и подвергнуты анализу, остальные причины возникновения аварийных ситуаций связаны с человеческим фактором, т.е. носят субъек- тивный характер. Ошибки человека могут быть обусловлены следующими обстоятель- ствами: - недостатком информации или ее непра- вильной интерпретацией; - отсутствием достаточного опыта и не- обходимой квалификации; - неудовлетворительной организацией трудового процесса; - желанием сэкономить средства и время; - необходимостью выполнения своих обязанностей в условиях дефицита времени; - отсутствием апробированных методик анализа; - отсутствием критического подхода и пессимистических оценок; - нежеланием обсуждать дискуссионные вопросы, недостаточной публичностью. К серьезным авариям котлованов приво- дит обычно комплекс причин, друг с другом связанных и вытекающих одна из другой. Так недостатки инженерно-геологических изысканий неминуемо влекут за собой ошибки при проектировании, а ошибки в управлении проектами всегда приводят к снижению качества работ. Рассмотрим на конкретных примерах аварийных ситуаций, произошедших за последние годы в России и за рубежом, наиболее характерные и повто- ряемые составляющие причин обрушений или сверхнормативных деформаций ограж- дений глубоких котловановКогда случается крупная авария, к кото- рой приводит, как правило, не один, а целый ряд факторов, встает закономерный вопрос – какой же из факторов явился ключевым? Что должно было быть сделано для ее предот- вращения? На каком из этапов уже невоз- можно было избежать аварии? В процессе технического расследования причин аварийных ситуаций подрядчик обычно доказывает, что проектные решения были не достаточно надежны, проектиров- щик, наоборот, утверждает – причиной послужили отклонения от проекта. К ошибкам проекта, допущенным при конструировании распорной системы в котловане, комиссия по расследованию причин аварии отнесла (Magnus и др., 2005): - Отсутствие в чертежах части концевых раскосов, которые учитывались в расчетах и должны были распределять продольные усилия в распорках; - Недостаточную прочность узлов при- мыкания распорок к обвязочным поясам (рис. 23) в два раза ниже требуемой расче- том; - Замену ребер жесткости в узлах примы- кания на С-образные вставки, приведшую к их хрупкому разрушению; - Прерывистый характер обвязочных поясов на искривленных участках стены в грунте. Перед началом аварии были отмечены также вертикальные деформации подъема промежуточных стоек, связанные с ростом избыточных поровых давлений в основании котлована. Подъем стоек мог привести к дополнительному продольно-поперечному изгибу распорок, что еще более снижало их несущую способность. В качестве дополнительных факторов, способствовавших аварии, комиссией были отмечены: - Задержка в установке 10-яруса распо- рок; Рис. 23. Выгиб ребра жесткости и опорной части в месте примыкания распорки к обвязочному поясу до случившейся аварии (Nicholson, 2005) - Недостаточное заглубление стены в грунте и промежуточных опор, связанное с ошибками при моделировании; - Высоковольтный кабель, пересекавший котлован, явился причиной локального ослабления распорной системы; - Наличие погребенного канала в основа- нии не было в достаточной мере учтено при проектировании; - Нижняя грунтоцементная плита была выполнена тоньше, чем по проекту; - Мониторинг на площадке выполнялся в недостаточном объеме; - Контроль качества строительства на площадке был неудовлетворительным. Серьезные претензии предъявлялись к организации управления строительством. Несмотря на явные и видимые признаки проявления аварийной ситуации строитель- ство не было остановлено, не была сделана попытка выполнить обратный расчет конст- рукции, проектное решение не обсуждалось с независимыми экспертами и не подверга- лось критическому анализу. Одним из источников непредвиденных воздействий, как уже было показано, могут являться подземные водонесущие коммуни- кации, расположенные рядом с границами котлованов. Наибольшую угрозу для под- земного строительства представляют собой напорные сети. Утечки из коммуникаций могут быть связаны не только с их деформа- циями в процессе устройства котлованов, но также с их общим ветхим состоянием, просадками, вызванными суффозией, и иными причинами. При строительстве котлованов в россий- ских условиях определенные неприятности, несомненно, могут быть вызваны темпера- турно-климатическими воздействиями. С резкими сезонными и суточными перепада- ми температур на территории нашей страны, конечно, необходимо считаться. При проек- тировании котлованов об этом часто забы- вают, считая ограждение и распорки вре- менными конструкциями, на которые не распространяются требования строительных норм и правил относительно учета темпера- турных воздействий в основных сочетаниях нагрузок для расчета достаточно протяжен- ных сооружений. В настоящее время котло- ваны, устраиваемые в России, достигают гигантских размеров в плане, а их устройст- во может продолжаться не один сезон. В связи с этим температурные перепады обязаны учитываться. Многие публикации, посвященные мониторингу ограждений котлованов, приводят результаты измерений влияния температуры на усилия в распорках. Отрицательные зимние температуры опасны также тем, что при промерзании подпорных конструкций, устроенных в пучинистых грунтах, происходит увеличение давления и, соответственно, внутренних усилий в конст- рукциях. Ненадлежащее качество выполнения строительных работ при устройстве котло- ванов является прямой причиной значитель- ного количества аварийных и предаварий- ных ситуаций. Как показывает анализ стати- стики аварийных ситуаций в России, пре- имущественно имевших IV категорию, более чем в 50% случаев их основной причиной становилось низкое качество работ или отступления от проекта в процессе строи- тельства (Колыбин, 2005). Назовем самые типичные из них. Погрешности и ошибки при производстве работ можно разделить на следующие большие группы: - Несоблюдение геометрических пара- метров, требуемых проектом; - Использование материалов или конст- руктивных элементов, несоответствующих требованиям проекта; - Низкое качество монтажа элементов, выполнения узлов, несоблюдение техноло- гических требований; - Нарушение предписанной последова- тельности выполнения работ, несоблюдение требований проекта организации строитель- ства. Наиболее характерными нарушениями, относящимися к первой группе, являются: отклонение от вертикали при изготовлении ограждения котлована (рис. 48); несовпаде- ние фактической глубины ограждения и проектной (рис. 49); избыточная экскавация грунта в котловане. О последствиях чрез- мерной разработки грунтовых берм уже говорилось ранее. Сверхпроектное переуг- лубление котлована в Японии привело к гибели пяти человек при обрушении ограж- дения берлинского типа в результате недос- таточной заделки в грунт подошвы стены (Toyosawa и др., 1996). В желании сэкономить недобросовестные подрядчики иногда стремятся использовать бетон более низкой марки, трубы иного диаметра, прокат другого сортамента, нежели заложено в проекте. Распространен- ными в России стали попытки использовать для устройства элементов распорной систе- мы металлические трубы, бывшие в упот- реблении и уже имеющие поперечные деформации. Противостоять этому должен хорошо организованный технический и авторский надзор на площадке строительст- ва. Обеспечение надежности конструкций узлов элементов распорных систем, как было показано в предыдущих разделах, является чрезвычайно важным для избежа- ния аварийных случаев. С этой точки зрения жесткому контролю должны подвергаться сварные узлы соединения металлических распорок, их связей и обвязочных поясов (рис. 50). Должно обеспечиваться плотное примыкание опорных узлов распорок к обвязочным поясам и закладным деталям. Обвязочные пояса должны быть замкнуты в соответствии с проектом. Рис. 48. Отклонение элемента ограждения от вертикали. Рис. 49. Сваи ограждения не доведены до проект- ной отметки, что вызвало аварию (website). Рис. 50. Дефектный узел раскрепления распорки. При выполнении земляных работ в кот- ловане подрядчик практически всегда заин- тересован закончить работы как можно быстрее и как можно более комфортно. Нужно также обратить внимание на то, что земляные работы обычно выполняют иные фирмы, чем те, что заняты устройством ограждений котлованов. Сотрудники Причины разрушения зданий Дождь и стекающая по стенам вода уносят с поверхности фасада здания частицы кирпича, камня, строительного раствора и бетона. Если при этом в дождевой воде растворены химические вещества, образующиеся в промзонах и в выхлопных газах автомобилей — окислы серы и азота, фосфора и даже обычная углекислота (кислотные дожди), то ущерб, наносимый поверхности материала возрастает многократно. Однако вода способна разрушать камень еще одним способом. Как и прочие материалы, камень способен впитывать воду, что сопровождается его набуханием. Все камни, конечно, набухают по-разному: например, пористый строительный раствор и кирпич впитывают много воды и сильно набухают, а гранит, практически не впитывает воду. В результате на границе между двумя разными строительными материалами, а иногда и между зернами одного и того же строительного материала возникают огромные напряжения, что приводит к образованию трещин. При этом, конечно, свою роль играют и перепады температур, при которых все материалы расширяются и сжимаются по-разному. В солнечную погоду, например, температура темной гранитной поверхности легко достигает 70°С, а температура раствора, которым гранитная плита приклеена к стене, составляет около 30°С. Различное температурное расширение создает напряжение в камне, а в присутствии влаги, находящейся в швах, этот эффект существенно усиливается. Все это приводит к откалыванию облицовок. Размораживание Размораживание строительного камня может происходить даже в сухую морозную погоду. Сам по себе сухой камень практически нечувствителен к морозу. Однако представьте себе следующее: температура в квартире +20°С, относительная влажность 50% (комфортная), что соответствует содержанию влаги в воздухе 8,65 г/м3. На улице в это время: температура -10°С, относительная влажность 80%, т.е. влаги в воздухе около 1 г/м3. Естественно, что вода будет стремиться изнутри здания наружу. Но она не достигнет поверхности, т.к. сконденсируется и замерзнет в 2..3 см от нее. Кристаллы льда разорвут камень и возникнут трещины, параллельные поверхности облицовки. Пример: хорошо знакомые многим обколотые облицовочные пустотелые кирпичи. Это явление усиливается, если здание облицовано непаропроницаемым материалом, затрудняющим испарение влаги с поверхности, например, глазурованной плиткой или гранитом, или окрашено пленкообразующей краской. Итог: твердые покрытия отрываются, пленочные покрытия трескаются и отшелушиваются. Принципиально важна не только влагоемкость материала, но и способность собирать и отдавать (испарять) влагу. Например, внутри необработанного бетона вне зависимости от температуры конденсация воды из воздуха начинается уже при 75% относительной влажности. Испарение же ее затруднено и при морозе внутри образуются кристаллы льда, разрывающие камень. При теплой погоде конденсация влаги, кроме того, создает среду для размножения микроорганизмов. Вред соли Минеральные соли могут проникать вглубь материала либо с поднимающейся по капиллярам влагой из грунта, либо вместе с впитывающейся с поверхности водой. В развитых странах они образуются также при чистке поверхности зданий и санировании. Кристаллы соли разрушают структуру окружающего материала, что приводит к шелушению и отслаиванию краски и штукатурки и эрозии камня. Кроме того, поднимаясь по порам фундамента вместе с грунтовой влагой, они выступают на поверхности в виде корки, под которой также идут разрушительные процессы. Плесени, лишайники, микроводоросли Они опасны в первую очередь кислотными выделениями продуктов своей жизнедеятельности. Биологическое разрушение — главный механизм старения древесины. Ошибки при ремонте: если не вся зона выветривания обработана специальными закрепителями камня, то может быть спровоцирована усиленная эрозия необработанных, а затем и обработанных участков; нельзя комбинировать новые щелочные (цементные, известковые) строительные материалы для ремонта старых, нейтрализовавшихся кислотой воздуха, строительных деталей, подвергающихся воздействию влажности; нельзя встраивать стальные детали в фасады без дополнительной антикоррозийной защиты, т.к. образующаяся ржавчина, занимая значительно больший объем, расколет окружающий материал. Сталь применима только в сильно щелочной среде (бетон, свежий известковый раствор). Ошибки при строительстве: укладка слоистого природного камня слоями параллельно поверхности фасада — гарантия растрескивания фасада; некачественная гидроизоляция фундамента (обычное явление) приводит к капиллярному подъему влаги на значительную высоту; применение несовместимых материалов, что может вызвать не только порчу окраски, но и растрескивание массы материала. Защитные материалы Для защиты строительных материалов от сырости применяются два принципиально разных типа материалов: изолирующие материалы; пропиточные материалы. Изолирующие материалы Изолирующие материалы образуют водонепроницаемую пленку или слой на поверхности стены. Пример: битумная гидроизоляция фундамента. В современном строительстве в качестве гидроизоляции часто применяется толстая полиэтиленовая пленка. Недостатки: нарушение целостности слоя резко снижает эффективность гидроизоляции, вплоть до ее полной потери; неприменимость в надземной части здания. т.к. эти «недышащие» материалы усиливают размораживание фасадов, препятствуя удалению влаги из здания. Пропиточные материалы Они представляют собой кремнийорганические соединения: силиконаты, силаны, силоксаны, силиконовые смолы. Это вещества, соединяющие свойства неорганических молекул, родственных кварцу, со свойствами органических молекул, подобных парафину. Отличительная черта этих защитных материалов заключается в том, что они не образуют поверхностных пленок. После обработки минеральных строительных материалов силиконами они полностью или почти полностью теряют способность к водопоглощению. При этом поры в них не закупориваются и они почти не меняют своего паропропускания. Более того, их водоотталкивающие свойства препятствуют образованию жидкой воды в мелких порах, так что даже при высокой влажности и низких температурах вода остается газообразной. Скорость высыхания таких камней возрастает многократно. Соли теряют подвижность, практически исчезает набухание. Простейшие способы нанесения силиконовых пропиток — кистью или набрызгиванием из распылителя. Тем не менее, несмотря на хорошую глубину проникновения в толщу пористых материалов (по известняку, бетону, песчанику составляет до 4...6 см), внешние пропитки не защищают фундаменты от капиллярного поднятия влаги. Для снижения влагопоглощения фундаментов применяют 2 методики: введение силиконовых объемных гидрофобизаторов на стадии изготовления стройматериала; заводская пропитка изготовленных изделий (ячеистого или газобетона, известняка, песчаника, кирпича) путем погружения в гидрофобизирующий раствор. При ремонтных работах приходится прибегать к пропитке фундаментов методом инъекции в шпуры: в стенах сверлятся (почти насквозь) слегка наклонные шпуры, в которые заливается гидрофобизирующая пропитка. Образовавшийся водоотталкивающий слой предохраняет весь фундамент от подъема влаги. Требования к эффекту от пропиток: снижение водопоглощения не менее чем на 70%; снижение паропропускания не более чем на 5%. Срок действия силиконовых средств защиты составляет несколько десятков лет. Они не изменяют глянца, придают водоотталкивающие свойства и устойчивы к ультрафиолетовому излучению. Существующие средства для обработки камня придают ему не только водоотталкивающие, но и маслоотталкивающие свойства, что резко снижает загрязнение поверхности и позволяет бороться с граффити. Особое место среди силиконовых средств защиты зданий занимают краски и штукатурки на основе силиконовых смол, которые обладают прекрасными водо- и грязеотталкивающими свойствами, паропропусканием и необыкновенной долговечностью. Относительно недавняя разработка — силиконовые пропитки для дерева, которые позволяют консервировать его на десятки лет не изменяя внешне. Следует предупредить, что в работе с силиконовыми пропитками много тонкостей и нарушения технологии могут привести к отрицательным результатам.
|