В книге излагаются причины ряда крупных и поучительных аварий стальных конструкций промышленных зданий и специальных сооружении различного назначения, происшедших в нашем строительстве за последние 16 лет; описаны обстоятельства каждой аварии, дан анализ ее причин и изложены меры, которые следует принять для предотвращения подобных случаев в дальнейшем; приведены, в частности, изменения и дополнения, внесенные по материалам аварий в нормы проектирования или правила производства работ.

Рассмотрение аварий в необходимых случаях сопровождается расчетами нагрузок, действующих на сооружение в момент разрушения, расчетами прочности и устойчивости конструкций, данными химических анализов и механических испытаний металла и соединений (сварных и других). В книге описаны также характерные повреждения стальных конструкций, вызванные отсутствием технического надзора в процессе эксплуатации сооружений и невыполнением периодических ремонтов.

Авторы являлись участниками расследований причин большинства описанных в книге аварий, что позволило им собрать обширный материал по данному вопросу, проанализировать его и сделать обобщающие выводы о причинах и обстоятельствах обрушений и разрушений разнообразных сооружений. Книга рассчитана на широкий круг инженерно-технических работников, занятых проектированием, изготовлением, монтажом и эксплуатацией стальных конструкций.

Введение

Глава I. Аварии стальных конструкций промышленных зданий
1. Обрушение стропильных ферм в прессовом цехе металлургического завода имени Ленина в г. Куйбышеве
2. Обрушение сварной стропильной фермы в прокатном цехе Магнитогорскою металлургического комбината
3. Обрушение склада бокситов Богословского алюминиевого завода
4. Аварийные деформации стропильных ферм в малярно-погрузочном цехе Нижне-Тагильского завода металлоконструкций
5. Первое обрушение покрытия печного корпуса Куйбышевского цементного завода (г. Жигулевск)
6. Второе обрушение покрытия печного корпуса Куйбышевского цементного завода
7. Обрушение двух стропильных ферм при строительстве цеха холодного проката Череповецкого металлургического завода
8. Обрушение покрытия цеха в г. Северодвинске
9. Обрушение стальных рам покрытия склада асбестовой фабрики
10. Разрушение стальных конструкций покрытия машинного зала Северодвинской ТЭЦ
11. Обрушение части покрытия главного корпуса обогатительной фабрики в г. Апатиты
12. Обрушение стальных конструкций цеха сгустителей Норильского металлургического комбината
13. Обрушение покрытия сборочного корпуса на заводе «Ленинская кузница» в Киеве
14. Обрушение части покрытия мартеновского цеха Череповецкого металлургического завода
15. Обрушение покрытия в двух блоках мартеновского цеха
16. Обрушение стропильных ферм ангара

Глава II. Аварии промышленных сооружений в виде стальных оболочек
1. Обрушение водонапорного бака на Енакиевском металлургическом заводе
2. Разрушение сварного цементного силоса на Магнитогорском цементном заводе
3. Разрушение двух воздухонагревателей доменной печи № 5 Кузнецкого металлургического комбината
4. Разрушение газонагревателя на Новотульском металлургическом заводе

Глава III. Аварии радиомачт и опор линий электропередач
1. Обрушение восьми стальных радиомачт высотой 186 м
2. Обрушение опор линии электропередачи Куйбышев — Москва
3. Падение стальной мачты на радиорелейной линии Вильнюс — Таллин
4. Выход из строя телевизионной мачты в г. Кургане
5. Обрушение центральной трубчатой радиомачты высотой 252,55 м
6. Падение стальной мачты радиорелейной линии Пермь — Свердловск
7. Обрушение внешней радиомачты

Глава IV. Аварии эстакад и транспортерных галерей
1. Обрушение погрузочной эстакады Верхне-Тагильской ГРЭС
2. Обрушение транспортерной галереи на Криворожском горно-обогатительном комбинате
3. Обрушение транспортерной галереи на Карагандинском металлургическом заводе 
4. Обрушение транспортерной галереи на строительстве Солигорского калийного комбината № 1
5. Обрушение транспортерной галереи № 1 на Качканарском горно-обогатительном комбинате
6. Обрушение моста под конвейеры на углеобогатительной фабрике Карагандинского металлургического завода
7. Обрушение траспортерной галереи дробильно-обогатительной фабрики № 2 завода «Магнезит» в г. Сатка
8. Обрушение пролетного строения транспортерной галереи на аглофабрике Карагандинского металлургического завода

Глава V. Местные разрушения и недопустимые деформации стальных конструкций
1. Повреждения стропильных и подстропильных ферм
2. Усталостные трещины в сварных подкрановых балках для кранов с тяжелым режимом работы
3. Отрыв головок у заклепок подкрановых балок в мартеновских цехах

Глава VI. Аварии и повреждения резервуаров для хранения нефтепродуктов и мокрых газгольдеров
1. Аварии резервуаров, выполненных из кипящей стали
2. Повреждения резервуаров и мокрых газгольдеров в процессе испытания и эксплуатации
3. Повреждения корпусов вертикальных резервуаров
4. Повреждения оболочек траншейных резервуаров
5. Разрушение резервуара от взрыва паров нефтепродуктов

Глава VII. Общий анализ причин и обстоятельств аварий

Литература

Введение

Выход из строя или «отказ» строительной конструкции — событие, после которого становится невозможной нормальная эксплуатация здания или сооружения без проведения соответствующих ремонтных или восстановительных работ. К таким событиям относят:

1) расстройство соединений элементов конструкций друг с другом;
2) местные нарушения целостности элементов и их соединений (трещины);
3) местные и общие деформации конструкций, превышающие норму;
4) предельный случай отказа — полный выход конструкции из строя, ее частичное или общее разрушение (авария).

В случае выхода из строя строительной конструкции, уже законченной монтажом или находящейся в эксплуатации, всегда возникает возрос о ее надежности. Надежность конструкции обычно определяют как совокупность свойств, которыми обеспечивается ее бесперебойная нормальная эксплуатация в данных условиях (нагрузки, температура, степень агрессивности внешней среды к т. д.).

Действующими нормами и правилами на проектирование, изготовление и монтаж конструкций, а также государственными стандартами на применяемые материалы определяется нормативная надежность конструкций. Возможны случаи, когда именно нормативная надежность конструкций может оказаться недостаточной (см. описание разрушения силоса на Магнитогорском цементном заводе в п. 2 главы I данной книги, причины образования трещин в сварных подкрановых балках кранов тяжелого режима работы в п. 2 главы V и др.) - Нормативная надежность зависит от общего уровня наших знаний и регламентированного качества строительных материалов.

При проектировании в конструкцию закладывается конкретная проектная надежность, назначаются конкретные формы сооружения, конструкции рассчитываются на определенные нагрузки, выбираются материалы соответствующего качества, назначаются те или иные марки стали и бетона.

В процессе изготовления и монтажа конструкция получает свою фактическую надежность. Фактическая надежность конструкции принципиально не должна быть ниже проектной и нормативной. Нарушения же требований проекта, норм и правил производства работ приводят к снижению фактической надежности против проектной и нормативной.

После возведения конструкций их надежность должна поддерживаться на достаточном уровне путем правильной эксплуатации здания или сооружения, систематического наблюдения за состоянием конструкций и своевременного производства ремонтов.

Всякая строительная авария является тяжелым, чрезвычайным происшествием. Многие аварии сопровождаются человеческими жертвами. Поэтому каждая авария должна быть тщательно расследована — выяснены ее обстоятельства и причины, установлены виновные.

Крайне важно правильно установить причину или причины аварии для того, чтобы можно было принять эффективные меры, исключающие возможность повторения аварий, аналогичных происшедшей. Опыт показывает, что вследствие неправильно установленной или невыявленной причины авария повторяется (см. аварии на цементном заводе в г. Куйбышеве в пп. 5 и 6 главы I и радиомачты высотой 252,55 м в п. 6 главы III).

Рассмотрение обстоятельств и причин аварии поручается компетентной комиссии, назначаемой строительными министерствами или Госстроем СССР, если авария произошла в период строительства, и промышленным министерством, в подчинении которого находится предприятие, где произошла авария, если она случилась уже в период эксплуатации сооружения. Заключение комиссии должно быть строго объективным, поэтому в состав комиссии не включаются лица, принимавшие непосредственное участие в строительстве или эксплуатации объекта, потерпевшего аварию. Объективность и безусловная порядочность — необходимая норма поведения каждого члена комиссии по расследованию аварии. Имели место случаи, когда тенденциозность отдельных членов комиссии затрудняла или затягивала выявление действительных причин аварии.

Установление действительной причины аварии часто оказывается делом, достаточно сложным; нередко бывают нужны дополнительные исследования и тщательно проведенные расчеты, чтобы эта причина стала ясной; иногда, казалось бы, видимая причина аварии в действительности может и не быть основной; действительная причина аварии бывает нередко как бы закрыта многими побочными фактами и обстоятельствами, вскрыть ее бывает Затруднительно.

Обычно при расследовании причин аварии возникает несколько гипотез, версий обрушения. Заслуживают внимания лишь те гипотезы, которые согласуются со всеми бесспорными фактами, выясненными в процессе расследования (фактическое положение и состояние конструкций после обрушения, места их разрывов и деформаций, фактические свойства материалов, фактические величины нагрузок, действовавших на сооружение в момент аварии и т, д.).

Большое значение для установления причины аварии имеют проверочные статические расчеты, выполняемые с предельно возможной точностью, с учетом всех воздействий, которые могли быть в момент аварии.

При расследовании каждой аварии, как правило, находятся ее очевидцы. Беседы с очевидцами могут дать полезный материал для выяснения обстоятельств аварии и ее причин; однако к сообщениям очевидцев нужно относиться весьма осторожно, тщательно сопоставлять их сведения с данными, полученными другими путями. В степени надежности показаний очевидцев аварии лучше всего убеждаться путем проведения с ними бесед на тех местах, где очевидцы находились в момент аварии. Предварительно следует тщательно выяснить, как очевидец попал на это место, откуда ,и куда шел, чем был занят в момент, когда произошла авария, и т. д. При этом нередко выясняется, что с того места, где находился очевидец, он не мог видеть те подробности аварии, о которых предварительно сообщал, или вообще не мог видеть, как протекала авария. Например, обрушение двух воздухонагревателей при строительстве доменной печи № 5 Кузнецкого металлургического комбината видели «.своими глазами» шесть очевидцев. При беседе же с ними на тех местах, где их застала авария, выяснилось, что никто из них не мог видеть, как произошла эта крупная авария.

На комиссию по расследованию аварии ложится обязанность тщательного сбора и фиксации всех объективных данных об условиях, в которых произошла авария, о взаимном расположении конструкций после их падения, о всех местах разрывов и значительных деформаций конструкций, о всех временных закреплениях конструкций, если авария произошла во время строительства. При расследовании должны быть учтены также данные и обстоятельства, которые, как может показаться на первый взгляд, не имеют прямого отношения к аварии: такие данные могут неожиданно оказаться важнейшим звеном в установлении действительной причины аварии при дальнейшем ее изучении. Так, например, при расследовании причин обрушения стропильных ферм на строительстве ангара в одном из аэропортов в сентябре 1966 г. (см. стр. 64) не было обращено внимание на то, что пара расчалок первой из упавших ферм была выполнена из стального каната меньшего диаметра, чем остальные. Эти расчалки, так же как и другие, после аварии остались целыми и замена их диаметра показалась комиссии малозначащим фактом. В дальнейшем же выяснилось, что как раз эта замена диаметра временных расчалок на меньший и была основной причиной аварии.

Каждая авария дает обширный фактический материал для изучения действительной работы как конструкции в целом, так и ее отдельных элементов в предельном состоянии (до момента аварии), «живучести» конструкции, существенных конструктивных недостатков. Поэтому материалы расследования аварии должны быть подвергнуты квалифицированному анализу и с этой точки зрения.

Нужно сказать несколько слов и о желательной линии поведения председателя комиссии. Для успеха дела председатель комиссии должен внимательно выслушивать и обсуждать все предположения о причинах аварии, высказываемые членами комиссии и другими лицами, но не торопиться высказывать и защищать свое мнение, во всяком случае до тех пор, пока не будут выявлены все данные об аварии.

Членам комиссии, расследующим аварию, нужны не только научные и технические знания, но и опыт. Приобрести этот опыт помогает тщательное изучение ранее происшедших аварий. Это изучение — основной путь и к предотвращению аварий в дальнейшем. Поэтому крайне важно, чтобы результаты расследования причин аварий становились известными широкому кругу инженеров-проектировщиков, изготовителей и монтажников строительных конструкций.

В настоящей книге описаны обстоятельства наиболее поучительных аварий стальных конструкций промышленных зданий и сооружений, которые произошли за последние 16 лег в нашем строительстве, проанализированы причины этих аварий и рассказано о мерах, принятых для исключения их повторения. В расследовании причин большей части описанных аварий авторы книги принимали непосредственное участие.

Описание аварий дано по видам сооружений.

В первой главе рассмотрены аварии стальных конструкций промышленных зданий (преимущественно покрытий), во второй — аварии промышленных объемных сооружений в виде оболочек из толстолистовой стали, в третьей — аварии опор линий электропередач и радиоопор, в четвертой — аварии стальных эстакад (разгрузочных и транспортерных). Пятая глава посвящена характерным случаям местных повреждений стальных конструкций (отказам конструкций), которые служили причиной прекращения эксплуатации сооружения и требовали проведения серьезных ремонтных работ, усиления и даже частичной замены пришедших в негодность конструкций. В шестой главе описаны аварии и повреждения резервуаров для хранения нефтепродуктов и мокрых газгольдеров постоянного давления преимущественно при испытаниях. В седьмой главе дается общий анализ причин и обстоятельств аварий стальных конструкций, описанных в предыдущих главах.

Введение, главы II, III, IV, V и VII написаны инж. Б.И. Беляевым, глава VI — инж. В.С. Корниенко, глава I — совместно обоими авторами.