Анализы результатов

 

 

При анализе полученных результатов следует иметь в виду, что довольно часто, особенно в конструкциях довоенных построек, для одного и того же материала получаются сильно отличающиеся друг от друга данные. Если конструкция при аварии подвергалась действию высоких температур, например при пожаре, разница в значениях физико-механических характеристик бывает еще более ощутима. Особенно осторожно следует подходить к материалу из конструкций особых (без сертификата) поставок (изготовленных из немецких, английских, японских сталей и др.). При хрупких разрушениях желательно иметь данные химического анализа металла. Полученные лабораторные исследования сопоставляются с копиями сертификатов на сталь, которые должны быть представлены комиссии, расследующей причины аварии.

Кроме лабораторных исследований металла, иногда возникает необходимость проведения лабораторных испытаний и других материалов: железобетонных плит, кладки и пр. как с целью определения  прочностных характеристик,  так  и фактического веса, влажности, количественного содержания отдельных компонентов, влияния агрессивных сред и т. п.

Желательно, чтобы поверочные расчеты конструкций и их элементов выполнялись не теми лицами и организациями, которые делали основные расчеты.

Геометрические характеристики сечений, естественно, нужно брать по тем ОСТам и ГОСТам, которые соответствуют профилям, принятым в натуре. При поражении стали коррозией, которое в отдельных случаях бывает значительным, при вычислении площади поперечных сечений следует учитывать уменьшение сечений за счет коррозии и в расчет вводить истинное сечение. Техническая комиссия должна изучить все расчеты основных несущих конструкций как с точки зрения соответствия принятой расчетной схемы в проекте и имевшейся в натуре, так и соответствия принятых в расчете нагрузок фактически действовавшим, не говоря уже о том, что в расчетах могли быть допущены и просто ошибки.

Собственные веса отдельных элементов конструкций при поверочных расчетах должны быть взяты не из справочников, а по фактическим измерениям или взвешиванием этих элементов. То же касается и полезных нагрузок. Толщина снегового покрова измеряется фактическая (при полном обрушении конструкции толщина может быть замерена вне зоны аварии — на соседних зонах, находящихся в аналогичных условиях; вес должен быть определен непосредственным взвешиванием). Несоответствие расчетной и фактической снеговых нагрузок очень распространено. Не следует упускать из виду, что расчетная проектная схема конструкций может соответствовать выполненной в натуре, но конструкции в процессе эксплуатации могли изменить свою расчетную схему. Такие примеры тоже довольно распространены. Способствовать этому могли потеря устойчивости отдельными элементами, повреждение опор, наличие сотрясений и ударов, просадка грунтов и т. п.

В зависимости от характера обрушения делаются поверочные расчеты для определения фактического состояния конструкций по первому предельному состоянию (несущей способности) и по второму (деформациям) с учетом влияния на конструкцию (сооружение) всех факторов, выявленных при обследовании аварии.

В процессе изучения аварии, естественно, возникает ряд гипотез о ее причинах. Данные поверочного расчета фактического предельного состояния сопоставляются с фактически действовавшими нагрузками в момент аварии, и тем самым отдельные гипотезы подтверждаются или отвергаются. Каждая из гипотез должна тщательно коллективно обсуждаться, прежде чем вынести окончательное суждение.

При выполнении поверочных расчетов необходимо учитывать фактическую пространственную жесткость конструкции и всего сооружения. Если расчет по первому варианту (на проектные нагрузки, которые не были превышены в момент аварии) выявит недостаточные несущую способность и жесткость исследуемых аварийных конструкций, — следовательно, имело место ошибочное проектное решение. В этом случае техническая комиссия на основе критического анализа характера разрушения должна сделать выводы о ремонтопригодности конструкций и, если это необходимо, о способах усиления аналогичных конструкций, находящихся вне зоны аварии. Если окажется, что расчет по первому варианту исключает возможность аварии и повреждения, а расчет по второму варианту (на нагрузки, дейстовавшие в момент аварии) подтверждает ее, комиссия должна детально выявить, какие виды нарушений в процессе строительных работ были допущены, и на основе критического анализа допущенных отступлений сделать рекомендации по профилактической проверке наличия аналогичных дефектов и способах их устранения на других сооружениях. Если расчет по второму варианту выявит, что фактические нагрузки, вызываемые условиями производства работ и правильной эксплуатацией сооружения, действительно больше проектных, комиссия обязана отметить эти факты для их учета при последующих нормированиях проектных нагрузок. Если расчеты по двум вариантам (запроектированной и фактически выполненной конструкции) установят достаточность ее несущей способности и жесткости при наличии и проектных, и фактически действовавших в момент аварии нагрузок, то причину аварии следует признать неустановленной, требующей дополнительного выяснения.
Обычно для дополнительного выяснения причин аварии и повреждений, не выявленных расчетными проверками, привлекаются научно-исследовательские институты или специальные лаборатории при ВУЗах, в которых может быть организована проверка конструкции на модели или в натуре.

Выше было сказано о выполнении поверочных расчетов металлоконструкций, которые, как известно, рассчитываются по первым двум предельным состояниям. Поверочные расчеты конструкций из других материалов, которые должны быть сделаны для расследования причин аварии сооружения, естественно, должны быть выполнены по трем предельным состояниям (несущей способности, деформациям и трещинообразованиям).
На основании детального изучения всех перечисленных выше материалов и тщательного осмотра конструкций после их обрушения и после расчистки завалов техническая комиссия выносит суждение об установленных или предполагаемых причинах аварии.

Только полное взаимное соответствие всех факторов, установленных расследованием аварии, — расположения и состояния упавших конструкций, результатов контрольных испытаний материалов и поверочных статических и динамических расчетов — может служить критерием правильности установления причины аварии.

Результаты поверочных расчетов должны приводить в систему и подтверждать все необходимые данные об аварии, которые были получены в процессе ее расследования.

Факты, находящиеся в противоречии с результатами поверочных расчетов, следует дополнительно и тщательно проанализировать, а при невозможности согласовать результаты расчетов с фактами выполненные расчеты следует признать ошибочными. Только при этих условиях может быть обеспечено тщательное и объективное расследование причин аварии.

Результаты работы комиссии фиксируются протоколом № 2 — о причинах аварии, в котором детально излагаются и анализируются все полученные материалы и факты. В этом протоколе указывается объект аварии с краткой его характеристикой. Обязательно перечисляются все материалы, которыми располагала комиссия при расследовании и их качество. Приводятся результаты осмотра обрушенных конструкций в натуре. Если к моменту аварии сооружение было смонтировано неполностью, указывается, в каких пролетах и в каких осях что было сделано. В протоколе должны я быть зафиксированы и все спорные или противоречивые данные, полученные как в результате лабораторных испытаний материала конструкций, соединений элементов и т. п., так и в поверочных расчетах с указанием мнения комиссии о причинах противоречий. В заключительной части указывается причина или ряд причин, которые вызвали аварию или аварийное состояние конструкций, и особые мнения отдельных членов комиссии. Весьма желательно, чтобы техническая комиссия наметила и основные пути ликвидации аварии.

Неправильные заключения технических комиссий, расследовавших причины аварий, могут привести к повторным авариям на том же месте. Ранее был приведен пример обрушения покрытия по стальным фермам в связи с перегрузкой снегом и цементной пылью. Следствием этого явилась потеря устойчивости сжатыми элементами ферм. Катастрофа произошла дважды, причем вторая имела место в результате неправильных выводов, сделанных комиссиями, расследовавшими первую аварию. В 1959 г. произошла первая авария. Причину ее бъясняли различно. Фермы по проекту предполагалось монтировать по разрезной схеме, но при монтаже были сделаны отступления. Смежные фермы на средних опорах (по ряду Б) были соединены по верхнему поясу четырьмя болтами 0 20 мм, что привело к частичной неразрезности конструкции; было подсчитано, что при неразрезной схеме в элементах нижнего пояса у средней опоры могли возникнуть усилия, которые привели к потере его устойчивости от сжимающих напряжений,— в этом видели основную причину аварии. Вторая комиссия основную причину аварии видела в скалывании консолей железобетонных колонии, на которые опиралась подстропильная ферма. Опирание действительно было конструктивно сделано неудачно. Обе комиссии не обратили внимания на перегрузку перекрытия цементной пылью.

Вторая авария произошла в 1960 г. после восстановления покрытий по первоначальному проекту (кроме опирания подстропильных  ферм).

В данном примере в одном случае следствие было принято за причину, во втором за основную причину был взят ряд сопутствующих н усугубляющих факторов.

На результатах исследования этой аварии в Правила технической эксплуатации цементных заводов (СН 103—60, Госстрой СССР, 1960) было введено специальное требование не допускать на покрытиях цементных заводов скоплений цементной пыли.

Причину катастрофы — разрушение металлического силоса для цемента в Магнитогорске в 1951 г. сначала видели в некачественных швах приварки днища к цилиндрическому корпусу. Фактически же причиной аварии было внедрение новой технологии разрыхления цемента пневматическим способом, при котором в силосе могло создаться избыточное котловое давление до 3 атм. Тщательный анализ этой катастрофы помог установить истинные причины аварии и внес коррективы в нормы и технические условия на проектирование цементных заводов.