В книге даны описание и анализ более 50 случаев повреждений и обрушений различных видов строительных металлических конструкций, которые произошли в ПНР главным образом после второй мировой войны. Обсуждаются вопросы обеспечения надежности строительных металлических конструкций. Приводятся поучительные подходы по анализу фактического материала аварий. Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников, а также студентов строительных специальностей.

Предисловие к русскому изданию
Предисловие

Глава 1. Общие условия надежности стальных конструкций
1.1. Понятие надежности и аварийности конструкции
1.2. Классификация причин аварий конструкций
1.3. Механизм разрушения конструкций
1.4. Изучение причин аварий конструкций
1.4.1. Анализ проекта конструкций
1.4.2. Изучение повреждений конструкций
1.5. Общественные и технические последствия аварий

Глава 2. Аварии, вызванные применением несоответствующих материалов
2.1. Стали с несоответствующими механическими свойствами
2.2. Стали с недостаточными сварочными свойствами
2.3. Стали, подверженные хрупкому разрушению
2.3.1. Условия возникновения хрупких разрушений в конструкциях
2.3.2. Аварии, вызванные хрупким разрушением стали

Глава 3. Аварии, вызванные ошибками в проектировании
3.1. Неправильное определение нагрузок
3.2. Неправильное определение размеров элементов
3.3. Неправильное конструирование элементов
3.4. Аварии конструкций многопролетных цехов
3.4.1. Плоские сплошные перекрытия
3.4.2. Шедовые перекрытия
3.4.3. Перекрытия ломаного профиля в виде трапеции и прямоугольные
3.4.4. Вантовые перекрытия
3.4.5. Поперечная конструкция перекрытия
3.4.6. Участки перекрытия в блочном монтаже

Глава 4. Аварии, вызванные ошибками при изготовлении
4.1. Ошибки изготовления, причинами которых являются конструктивные решения
4.2. Ошибки изготовления, причинами которых являются неправильная организация работ и недостаточный контроль

Глава 5. Аварии, происшедшие из-за потерн устойчивости конструкций в процессе монтажа
5.1. Потеря устойчивости из-за неправильных конструктивных решений
5.1.1. Недостаточное раскрепление конструкций
5.1.2. Недостаточная жесткость опор и рамных конструкции
5.2. Потеря устойчивости из-за ошибок при монтаже
5.2.1. Неправильная очередность монтажа конструкций
5.2.2. Неправильное выполнение монтажных соединений
5.2.3. Неправильная рихтовка элементов

Глава 6. Аварии, вызванные условиями эксплуатации
6.1. Изменение условий работы
6.1.1. Изменение нагрузок
6.1.2. Изменение статической схемы
6.2. Длительное воздействие разрушающих факторов
6.2.1. Коррозии стали
6.2.2. Усталостное разрушение стали
6.2.3. Воздействие высоких температур

Список литературы

Предисловие к русскому изданию

Характерной чертой современной научно-технической революции является быстрый рост и развитие новых отраслей промышленности и связанный с этим огромный размах строительства. Среди строительных сооружений значительное место занимают стальные конструкции. Сталь как строительный материал отличается высокими прочностными свойствами, технологичностью. Для многих областей техники стальные строительные конструкции являются, как правило, наиболее надежными. Однако в условиях развернувшегося строительства проблема создания надежных стальных конструкций стоит еще очень остро. Это связано с тем, что конструктивные формы их исключительно разнообразны, нагрузки и воздействия во многих случаях близки к предельным, а условия эксплуатации весьма сложны из-за расширившихся границ климатических и географических районов строительства.

Если раньше при проектировании стальных конструкций проблемы прочности и устойчивости решали путем ограничения допустимых или предельных нагрузок, то в современных условиях для обеспечения надежности конструкций стали применять новейшие достижения и статистические методы исследований, используемые в других областях техники. Для реализации этих методов требуется значительный объем статистических данных о работе строительных конструкции, поэтому в мировой практике возрос интерес к сбору, обработке и обобщению информации, касающейся этой области.

Книгу «Аварии стальных конструкций» прочтут с интересом все, кто связан с проектированием, производством и эксплуатацией стальных конструкций.

Анализ аварий строительных конструкции, представляющий собой ценный материал, который характеризует предельную работу конструкций или их частей, служит как бы натурным экспериментом, поставленным самой жизнью в реальных условиях производства или эксплуатации сооружений.

Основное достоинство книги — описание большого числа случаев повреждений и обрушений различных видов стальных строительных конструкций, которые произошли в ПНР.

Книга интересна для читателей анализом, которым авторы сопровождают все описанные случаи аварий, результатами проведённых в каждом конкретном случае исследований, подробным описанием различных обстоятельств, связанных с аварией. Материал книги позволяет читателю самостоятельно проанализировать каждый случай и составить собственное мнение о нем.

В книге подчеркивается, что большая часть аварий возникает в результате ошибок при проектировании, плохого качества изготовления, упущений при монтаже и ошибок при эксплуатации, а также из-за неизученности работы конструкции и материалов.

Анализируя причины аварий и описывая связанные с ними различные обстоятельства, авторы собрали ценнейший материал для отрасли строительных металлоконструкций, который позволяет выявить, где и какие упущения имеются в работе отрасли, как можно улучшить организацию работ, на каких этапах создания конструкций заняты наиболее слабо подготовленные инженерно-технические кадры.

По мнению авторов, больше половины случаев аварий произошли по вине проектировщиков. Такой вывод настораживает. Анализ причин аварий стальных конструкций, выполненный в СССР, показал, что в нашей стране из-за ошибок проектирования происходит около 26—28% аварий. Это означает, что ошибки инженерно-технических работников на всех этапах создания сооружений — проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации — возникают в среднем с одинаковой частотой. По-видимому, и в ПИР нет такого положения, чтобы кадры проектировщиков имели более низкую квалификацию по сравнению с технологами-изготовителями или монтажниками. Судя по материалам книги, авторы к вине проектировщиков относят обстоятельства, которые в незначительной степени зависят от них. Например, в вину проектировщикам ставят неизученность явления (например, резонансных колебаний); отсутствие правил и норм проектирования, заложенных в проекте; неправильную или несовершенную технологию эксплуатации конструкций или производства работ при изготовлении и монтаже конструкций.

Опыт строительства показывает, что важную роль в создании надежных конструкций играет правильное взаимодействие и понимание своих и смежных обязанностей и возможностей всеми работниками, занимающимися проектированием, изготовлением, монтажом и эксплуатацией сооружений. Организация-заказчик должна решать все вопросы, связанные с правильной эксплуатацией конструкций и согласовывать их с проектировщиками. При этом должно составляться техническое задание на проектирование, а параллельно с разработкой проекта конструкции — вестись разработка проекта производства работ. Не проверенные ранее в изготовлении конструктивные решения согласовываются с заводскими инженерами-технологами. Правильная организация работ основывается на опыте и, в частности, на допущенных ошибках, поэтому выводы по случаю каждого повреждения, а тем более по аварии, должны завершаться разработкой соответствующих мероприятий по конкретному улучшению работы отрасли.

Анализируя последствия повреждений и аварий, авторы книги предлагают рассматривать надежность строительных конструкций с позиций общей теории надежности технических устройств и производить количественную оценку этого свойства, вычисляя вероятность безотказной работы конструкций.

Предлагается также заменять взаимодействие между элементами строительных конструкций их логическими связями, характеризующими безотказную работу системы в зависимости от работоспособности или неисправности элементов, и строить структурные схемы надежности. Показано, что на основе такого анализа можно выявлять конструктивные схемы сооружения, которые не подвержены распространению аварии. Такая постановка проблемы обеспечения надежности строительных конструкций является весьма перспективной.

Свойство сооружения — не обрушаться при выходе из строя отдельных несущих элементов в отечественной литературе названо живучестью. Количественно это свойство оценивается вероятностью безотказной работы конструкции при отказе одного какого-либо несущего элемента. В настоящее время наиболее радикальным средством гарантии высокого уровня надежности строительных конструкций считается проектирование их живучими.

Работы польских специалистов и рекомендации авторов книги по схемам и решениям строительных конструкций, которые способствуют нераспространению аварий, служат также делу повышения живучести конструкций, и можно с удовлетворением отметить, что общее направление наших работ совпадает.

Авторы книги пропагандируют применение статистической теории надежности к строительным металлоконструкциям и приводят в книге общие формулы этой теории, охватывающей большой период строительства и эксплуатации и многие виды строительных стальных конструкций, однако не связывают собранный ими материал об авариях с этой теорией и не дают хотя бы общих статистических оценок. Не представляется, например, возможным подсчитать, сколько и каких отказов данного типа конструкций произошло, какова частота их появления и т. п.

Следует также отметить, что терминология, которую авторы применяют, не согласуется с понятиями теории надежности, приведенными в книге. Например, в книге аварией названы и отказы, связанные с обрушением конструкции, когда сооружение прекратило функционировать по своему назначению, и неисправности, которые были устранены с помощью ремонта на действующем объекте, и повреждения, которые возникли в процессе производства, изготовления или монтажа конструкции, т. е. в доэксплуатационный период.

Изучение производственных дефектов, которые можно выявить в процессе производства, и совершенствование технологии изготовления и монтажа конструкций, так же как и совершенствование эксплуатации конструкций, имеют свои статистические оценки в теории надежности.

Вызывает сожаление также то обстоятельство, что авторами преднамеренно опущены аварии, происшедшие из-за различных ошибок, связанных с вопиющей халатностью. Для читателей важны полные фактические данные по авариям, и в этом случае произвольный отбор их снижает ценность материала как статистического.

Однако специфичность подбора, систематизации и методики рассмотрения материала ни в коей мере не умаляют достоинств книги. Книгу можно рекомендовать инженерно-техническим и научным работникам, а также студентам строительных вузов. Книга написана хорошим языком, содержит много информации и поучительна своим подходом к анализу фактического материала.

Проблемы, затронутые в книге, являются предметом исследований и советских ученых, поэтому библиографический перечень дополнен трудами советских авторов.

Кандидат технических наук Е.И. Селезнева 

Предисловие

В предлагаемой книге рассказывается о повреждениях и обрушениях стальных конструкции, названных общим термином — аварии [В отечественной литературе повреждения и обрушения конструкций принято называть отказом (здесь и далее — примечания научного редактора)], а также об ошибках, явившихся причинами этих аварий.

Учитывая большое разнообразие строительных стальных конструкций, авторы решили не проводить систематизации различных случаев аварий по отдельным типам конструктивных решений. Общая структура книги основана на классификации аварий по причинам, которые их вызвали на различных этапах создания конструкций и во время эксплуатации.

Такое размещение информации позволит легко найти в книге случай, интересующий как проектировщиков, так и работников организаций, изготовляющих конструкции, осуществляющих монтаж, а также эксплуатацию. Таким образом, книга может служить вспомогательным пособием для широкого круга специалистов по стальным конструкциям.

В работе не освещены аварии, вызванные природными катаклизмами, такими, как ураган, пожар, землетрясение, непредвиденное перемещение грунтов в горных районах и т. д., а также случаи, вызванные ошибками или особо вопиющей халатностью, если они касаются ситуаций, практически неповторимых, и по этой причине не имеют большого значения.

В соответствующих разделах книги описаны ошибки, которые наиболее часто допускались при возведении стальных строительных конструкций, и приведены примеры аварий, происшедших в ПНР в 1945—1973 гг. Приведено также несколько примеров аварий за рубежом.

В некоторых примерах кроме описания конструкций и аварии проанализированы причины их возникновения и изложен способ исправления. Кроме того, в ряде примеров ошибочному решению противопоставлено правильное решение.