Курс лекций По дисциплине "Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений" Часть I «Обследование и испытание сооружений»




НазваниеКурс лекций По дисциплине "Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений" Часть I «Обследование и испытание сооружений»
страница1/5
Дата конвертации09.11.2012
Размер0.78 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5
Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский Государственный Университет

им. С.Торайгырова

Кафедра Промышленное и гражданское строительство


Курс лекций


По дисциплине "Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений"

Часть I «Обследование и испытание сооружений»

Для специальностей:

430140 "Промышленное, гражданское строительство и городское хозяйство"

0313 "Профессиональное обучение и труд"

554330 "Строительство"


Павлодар

Утверждаю


Проректор по УР

_________В.П.Шеломенцева

«_____»____________2003г.


Составитель: канд.техн.наук, доцент ЕльмуратовС.К.





Кафедра «Промышленное и гражданское строительство»




Курс лекций утвержден на заседании кафедры

«___» __________2003г протокол №

Зав. кафедрой ________________ С.К.Ельмуратов

Одобрено учебно-методическим советом института


«___»_______ 200_ г. протокол №


Председатель УМС ________Н.С. Дудак


СОГЛАСОВАНО

Директор ИСТиМ _________М.К. Кудерин «___»______200 г.


Одобрено УМО


Начальник УМО __________Г.А.Амбарников «___»______200 г.

Н/К отдел МКОАД _________ Г.С. Баяхметова «___»______200 г




ББК 38.7я73


УДК 624.001.4(075.8)

Е 56


Рецензент: кандидат технических наук, доцент В.А. Козионов


Ельмуратов С.К.

Е 56 Часть I «Обследование и испытание сооружений»

По дисциплине "Обследование, испытание и реконструкция

зданий и сооружений"

Курс лекций. – Павлодар 2003-92с.: ил.36


ББК 38.7я73

Ельмуратов С.К., 2002

Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова,


  1. Краткий очерк и анализ крушений инженерных сооружений


Испытание сооружений – дисциплина о методах проведения испытаний зданий и сооружений, отдельных конструкций, их элементов как натурных, так и на моделях. Методы испытаний основываются на положениях науки о прочности. В основу современных методов испытаний легли достижения в области ядерной физики, сопротивления материалов, строительной механики, теории упругости и пластичности. При расчете строительных конструкций по предельным состояниям исходят из того, что за время нормальной эксплуатации сооружения ни одно из предельных состояний не должно наступать. И все же крушения сооружений происходят и довольно часто /1, 2, 3, 4, 5/.

Анализ ряда крупных обрушений в строительстве, происшедших за последние 30 лет, показал, что одна из основных причин аварий – низкое качество строительно-монтажных работ. Значительное число обрушений произошло вследствие нарушения требований при изготовлении и монтаже строительных конструкций: ослабление сечений элементов конструкций, замены стали на более низкую по прочностным характеристикам. К обрушению приводило также утяжеление конструкций при устройстве покрытий, изменение расчетной схемы работы конструкций при монтаже. Много обрушений произошло из-за неудовлетворительного качества выполнения работ по возведению монолитного бетона и железобетона. Значительное число аварий каменных конструкций произошло вследствие нарушений правил возведения зданий в зимнее время, произвольного снижения марок кирпича и раствора и т.д.

Изучение причин аварий, их анализ позволяет лучше понять закономерности в работе конструкций, зданий и сооружений, привлечь внимание ученых, проектировщиков и строителей к недостаткам проектных решений, устранение которых должно предупредить аварии и тем самым обеспечить надежность работы сооружений. Выход из строя или «отказ» строительной конструкции – событие, после которого становится невозможной, нормальная эксплуатация здания или сооружения без проведения восстановительных работ. По мнению многих авторов, ошибки инженерно-технических работников на всех этапах создания сооружений – проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации возникают в среднем с одинаковой частотой, чуть больше из-за ошибок при монтаже.

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. Нормативная надежность зависит от общего уровня наших знаний и регламентированного качества строительных материалов. Так, например, произошло обрушение сварной стропильной фермы в прокатном цехе Магнитогорского металлургического комбината (21 мая 1957г.). При своем падении ферма увлекла вниз прогоны и часть железобетонных плит. Обрушение фермы произошло внезапно, только от действия собственного веса покрытия. Обрушение фермы началось в месте крепления ее к колонне наружного ряда. В верхнем узле произошел отрыв фасонки от опорной планки, в нижнем – отрыв уголков пояса от фасонки. Анализ аварии показал:

  • при строительстве фермы изготавливались на месте, причем сечения из уголков 150х150х16 были заменены составными сечениями из уголков 100х100х10, швеллера №14, полос 170х14, т.е. использован был наличный металл;

  • освидетельствование упавших конструкций показало, что сварены они были электродами с меловым покрытием (типа Э34) и в швах было выявлено большое количество трещин, действительные размеры швов колебались от 3-х до 10мм при проектном катете 12мм. В наплавленном металле было много пор, шлаковых включений;

  • анализ показал недостаток строительных ферм с нисходящим (растянутым) опорным раскосом.

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 установить причины аварии, чтобы можно было исключить их повторение в дальнейшем. Опыт показывает, что вследствие неправильно установленной или невыявленной причины авария повторяется. Примером может служить обрушение покрытия печного корпуса Куйбышевского цементного завода (г. Жигулевск), происшедшее 26 июля 1959г. Выполненный Гипроцементом проект стальных конструкций покрытия предусматривал свободное опирание ферм на колонны, в действительности они были выполнены с соединением верхних поясов на средних опорах на 4-х болтах (рисунок 1). Причины аварии расследовали две комиссии – совнархоза и Госстроя СССР. Первая комиссия считала, что причиной аварии было перераспределение усилий в элементах фермы, вызванное соединением ферм между собой. Ферма становилась неразрезной.

Комиссия Госстроя считала, что причиной аварии явилось разрушение консоли ж/бетонной колонны, на которую опиралась ферма. Эта консоль оказалась сколотой на расстоянии 15см от торца и в сколотой части не имела арматуры в виду неправильного армирования. Как показали дальнейшие события, ни одна из 2-х комиссий не установила истинной причины аварии на цементном заводе.


Рисунок 1 - Схема фермы


Вторая авария произошла 16 сентября 1960г. на том же участке перекрытия, после его полного восстановления. На этот раз перекрытие обрушилось на большей площади 6*21*7=880м² (в 1959г. -550 м²).

Комиссия, расследовавшая вторую аварию, сформулировала причину аварии следующим образом: несоблюдение правил эксплуатации цементных печей (износились теплообменные устройства, вследствие чего при форсированном ходе печей неизбежно было усиленное выделение пыли) и правил эксплуатации кровли, где сказано, что допустимая толщина слоя пыли не должна превышать 3см. Фактический слой пыли достигал местами 70-80 см, а после прошедших дождей удельный вес пыли достигал на отдельных участках 16-17кН/м3.

Этот случай может быть поучительным для эксплуатационников, а для строителей больший интерес представляет авария, происшедшая 13 июля 1962г. при монтаже конструкций покрытия цеха холодного проката Череповецкого металлургического комбината. Цех пролетом 30м перекрывался стальными двускатными стропильными фермами с шагом 12м. На фермы опирались крупноразмерные ж/бетонные плиты 1,5*12м и вертикальный фонарь шириной 12м.

Причиной аварии явилась перегрузка строительной фермы по одной из осей тяжестью ж/бетонных плит вследствие грубого нарушения последовательности монтажа плит, указанного в проекте производства работ (ППР). Согласно ППР монтаж плит фонаря должен производиться только после укладки и приварки плит на обоих участках ферм от края к середине.

Из-за грубого нарушения порядка монтажа оказалась недопустимо большая свободная длина верхнего пояса фермы. В результате он потерял устойчивость (рисунок 2), выпучился из плоскости, и сама ферма потеряла несущую способность. Радикальной мерой предупреждения аварий, аналогичных описанной, явилось введение постоянных распорок по верхним поясам строительных ферм, обеспечивающих устойчивость верхнего пояса ферм в процессе монтажа.





Рисунок 2 - Участок покрытия


Рассмотрим еще один случай, когда авария произошла также в процессе монтажа десятиэтажного каркасного здания высотой 41м (рисунок 3).


Рисунок 3 - План здания


При строительстве произошло обрушение здания, когда оно было смонтировано почти полностью. Осмотр разрушенных конструкций показал, что в целом ряде случаев сварка стыков ригелей не была выполнена. Стыки колонн выполнены частично. Заполнение раствором стыков ригелей с колоннами произведено в основном только до 3-го этажа. Многие узлы сопряжения плит были несваренными. Замоноличивание плит не производилось. К кладке стен здания выше 1-го этажа не приступали. Обрушение стен каркаса произошло в продольном направлении. Здание в плане 21х56.6м. Каркас разрушился полностью.

Как показал поверочный расчет, жесткость каркаса в поперечном направлении была достаточной. Жесткость в продольном направлении обеспечивалась за счет жесткости узлов сопряжения плит с ригелями, а также кирпичными стенами здания. В этом случае устойчивость здания определялась бы конструктивными связями между стенами и перекрытиями. Разрушение каркаса произошло от действия ветровой нагрузки. Целым остался подвальный этаж, где кирпичные стены были выложены полностью и все стыки сварены и замоноличены.

Проверка качества материалов конструкций каркаса и изделий показала, что из 201 колонны показали снижение прочности 21 колонна (10-15% от проектной). Остальные материалы и сварка соответствовали заданной по проекту прочности.

Таким образом, аварийное состояние каркаса создавалось в результате неблагоприятного сочетания следующих обстоятельств:

  • к моменту обрушения узлы перекрытий не были замоноличены, каркас здания находился в состоянии неустойчивого равновесия;

  • не были своевременно возведены наружные кирпичные стены, которые могли бы обеспечить устойчивость каркаса в продольном направлении даже при не полностью замоноличенных стыках.

В Лондоне 1968г. вследствие взрыва частично разрушилось 24-этажное крупнопанельное здание. Взрыв произошел на 18-ом этаже. Процесс разрушения распространился далее вниз до самого основания. В плане разрушению подверглось примерно четверть здания. С точки зрения строительства, существенным может быть два момента: первый – это наибольшее изучение вентиляционных характеристик здания, второй – расчет несущих элементов здания на действие кратковременных взрывных нагрузок с использованием запаса прочности за пределами упругости материала. То есть здания, где есть вероятность таких нагрузок как взрывные, должны быть запроектированы так, чтобы удаление какого-либо несущего элемента не вело к полному разрушению и было ограничено только пределами данного этажа, пролета.

Вернемся вновь к авариям зданий в процессе их возведения. Так 5 сентября 1966г. произошло обрушение двух стальных строительных ферм ангара, непосредственно после их установки и временного закрепления расчалками. Размеры ангара в плане 45х48м. Высота наибольшая в коньке 17,3м. Несущие конструкции стальные, шаг фермы 12м, пролет 44,5м.


Рисунок 4 - Поперечная рама

Фермы опираются на колонны сверху, шарнирно (рисунок 4). При разработке чертежей КМД и изготовлении стальных конструкций Тойтепинским заводом МК были заменены сечения некоторых элементов строительных ферм, но в сторону увеличения их площади. Монтаж стальных конструкций ввиду их небольшого объема выполнялся не по ППР, а по технологической записке, составленной и утвержденной монтажным управлением. Монтаж производился башенным краном БК СМ-7,5-5.

Авария произошла при следующих обстоятельствах. С утра был начат монтаж строительных ферм ангара; первой была установлена ферма по оси К и закреплена тремя парами расчалок, затем ферма по оси Ж (соседняя) и также закреплена. После этого было начато соединение их поперечными фермами связей. Первой устанавливали ферму связей в коньке. При заводке ее между строительными фермами главная ферма по оси Ж неожиданно потеряла устойчивость и стала падать. Во время падения ею были перебиты две расчалки, раскреплявшие ферму по оси К, в результате обе фермы обрушились. Осмотром установлено, что обе фермы практически не имели разрывов элементов и сварных соединений, но получили значительные деформации верхних поясов. За исключением 2-х перебитых, остальные расчалки остались целыми. Согласно технологической записке расчалки должны были выполняться из стальных канатов диаметром 15,5мм. Фактически для двух расчалок в четверти пролета фермы ( в оборванных) по оси К были взяты канаты диаметром 8,7мм. Кроме того, боковые расчалки натягивались вручную и степень их натяжения неизвестна. Эти два отклонения и явились причиной аварии. Недостаточная степень натяжения расчалок привела к тому, что ферма не была надежно закреплена и вышла из плоскости, а малый диаметр расчалок не позволил удержать ее в этом положении, и она рухнула, вызвав общее обрушение ферм. Авария показала необходимость разработки указаний по правильному конструированию, расчету и устройству временных раскреплений строительных конструкций расчалками и неукоснительных соблюдению требований к монтажу.

Поучительной с точки зрения соблюдения правил производства работ, является авария моста под конвейеры на углеобогатительной фабрике Карагандинского металлургического завода (КМК). Мост соединял главный корпус углефабрики с перегрузочной станцией и опирался, кроме двух крайних точек на три промежуточные опоры (рисунок 5). Монтаж производился Карагандинским монтажным управлением Коксохиммонтаж.


Рисунок 5 - Схема моста углефабрики


Авария произошла 1 декабря 1964г. в период завершения монтажных работ. Расследованием установлено, что при строительстве моста были допущены серьезные нарушения правил производства работ: фундаменты под опоры были сданы под монтаж конструкций без обратной засыпки их грунтом; строительные работы велись без сдачи-приемки стальных конструкций по техническому акту, не была сделана подливка башмаков стоек опор, кровля второго пролета была загружена значительным количеством строительных материалов (пачками асбошифера, бетоном для стяжки и т.д.). Обрушилось первоначально пролетное строение именно второго пролета, а затем третьего и четвертого. В обрушенных конструкциях второго пролета было выявлено несколько отрывов элементов решетки от фасонок из-за плохой сварки. Это и явилось первопричиной аварии. Нарушения правил сдачи-приемки и др. способствовали распространению аварии на три пролета.

Другая авария произошла тоже на КМК, на углефабрике 29 января 1965г. Произошло обрушение пролетного строения транспортной галереи между двумя перегрузочными станциями. Элементы главных ферм имели коробчатое сечение.

Обрушение произошло вследствие разрыва нижнего пояса одной из главных ферм около середины пролета. Причиной обрушения конструкций явилось хрупкое разрушение металла (- 36°С) уголков (200х200х16мм) из-за неудовлетворительного качества металла, низкого качества сварных швов в местах разрывов и наличия концентраторов напряжений в стыках при принятой конструкции узлов ферм (приварка вертикальных листов сечения поясов встык к фасонкам).

Грубые нарушения правил производства работ приводили не раз к разрушению таких ответственных сооружений как мосты. Так в мае 1963г. произошло обрушение пролетного строения сборного железобетонного моста длиной 205,8м. Мост состоит из шести сборных предварительно напряженных железобетонных пролетных строений по 33м каждое, по шесть балок в каждом. Опоры моста монолитные, бутобетонные, на высоком свайном ростверке с железобетонными сваями по 24 сваи на опору.

Авария моста произошла из-за обрушения опоры № 3, повлекшего за собой обрушение двух пролетных строений, опирающихся на эту опору.

На основании анализа проектной и исполнительной документации, непосредственного обследования обрушения моста и опроса строителей, комиссия установила следующее. Обрушение опоры № 3 и двух пролетных строений вызвано полным разрушением бетона ростверка этой опоры. Разрушение бетона ростверка произошло в результате нарушения при строительстве моста технических требований по укладке бетона в ростверке и отступлении от проекта моста. На основании анализа проектной и исполнительной документации, непосредственного обследования обрушения моста и опроса строителей комиссия установила следующее. Обрушение опоры №3 двух пролетных строений вызвано полным разрушением бетона ростверка этой опоры. Разрушение бетона ростверка произошло в результате нарушения при строительстве моста технических требований по укладке бетона в ростверке и отступлении от проекта моста. Нарушению технических требований по производству робот на строительстве моста способствовало отсутствие надлежащего контроля и авторского надзора со стороны проектной организации во время строительства опор моста.

Некачественная, с длительными перерывами и малыми порциями укладка слоя подводного бетона привело к вымыванию цементного молока из бетонной массы во время ее укладки. Разрушение бетона было ускорено ударами льда об опору при ледоходе 1963 года.

В 1970г. в г.Мельбурне (Австралия) произошло обрушение пролетного строения строящегося моста. Общая длина моста вместе с эстакадными участками 2600 м. Центральное пролетное строение представляет собой пятипролетную конструкцию, три центральных пролета, которые поддерживаются вантами, закрепленными на пилонах (рисунок 6).




  1   2   3   4   5

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconВ. А. Цепаев Обследование и испытание зданий и сооружений
Цепаев В. А. Обследование и испытание зданий и сооружений [текст]: учебное пособие / В. А. Цепаев; Нижегород гос архит строит ун-т....

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: строительная механика, металлические конструкции, конструкции из дерева...

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: строительная механика, металлические конструкции, конструкции из дерева...

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconОбследование и испытание зданий и сооружений Общая трудоемкость дисциплины
Развивающая цель: развитие у обучающихся стремления к саморазвитию, к повышению кругозора по вопросам обследований строительных конструкций...

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconПрограмма кандидатского экзамена по специальности 05. 23. 01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» по техническим наукам
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: строительная механика, металлические конструкции, конструкции из дерева...

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 23. 01 «Строительные конструкции, здания и сооружения» по техническим наукам
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: строительная механика, металлические конструкции, конструкции из дерева...

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconЛужина О. В. М.: Стройиздат, 1987, с. 161. Долидзе д. Е. Испытание конструкций и сооружений
Обследование и испытание сооружений. Под ред. Лужина О. В. М.: Стройиздат, 1987, с. 161. Долидзе д. Е. Испытание конструкций и сооружений....

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconУчебников и учебных пособий, изданных сотрудниками кафедры в 2005 – 2009 г г
Лабораторный практикум по дисциплине «Обследование, испытание зданий и сооружений»

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconРасписание занятий учебной группы: 143б
С 10 нед лек. Обследование и испытание зданий и сооружений доц. Колодежнов с. Н. а. 1018

Курс лекций По дисциплине \"Обследование, испытание и реконструкция зданий и сооружений\" Часть I «Обследование и испытание сооружений» iconРабочая программа дисциплины «Испытание конструкций, зданий и сооружений»
Основными задачами изучения дисциплины «Испытание конструкций, зданий и сооружений» являются систематизация и углубление приобретенных...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница