Введение
Проблема обрушения зданий и сооружений известна человечеству с древнейших времён (вероятно, с момента возникновения строительства). Она нашла отражение даже в народных сказках: каждому с детства хорошо известны истории о разрушенных домиках поросят и о теремке. Удивительно, но сущность этой проблемы мало изменилась с тех давних времён: «Затрещал теремок, упал набок и весь развалился. Еле-еле успели из него выскочить мышка-норушка, лягушка-квакушка, зайчик-побегайчик, лисичка-сестричка, волчок-серый бочок…». Меняются, в основном, масштабы происшествий. В настоящее время, проблема обрушения зданий и сооружений является одной из основных. В результате процесса урбанизации происходит увеличение объёмов строительства, что, в свою очередь, приводит к росту техногенных нагрузок на строительные объекты. Нередко приходится слышать в средствах массовой информации такие фразы как «под завалами погибли…» или «в результате обрушения…». Свежи в памяти такие трагедии как обрушение торговых центров в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г., многочисленные обрушения зданий на территории Российской Федерации, произошедшие за последнее десятилетие (как в результате терактов, так и вследствие взрывов газа), обрушение крыши бассейна «Дельфин» в Пермском крае 4 декабря 2005 г. Приведённые примеры указывают на то, что обрушение зданий и сооружений может происходить как в результате ошибки инженера (как в случае с бассейном), так и являться вторичным фактором других чрезвычайных ситуаций (взрывов, пожаров, землетрясений и других)[1]. Более того, стоит отметить, что обрушение здания также может повлечь за собой другие чрезвычайные ситуации (пожары, взрывы). Несмотря на то, что число подобных аварий постепенно сокращается, эта проблема до сих пор остаётся актуальной. Следовательно, на неё необходимо обращать внимание, чтобы по-возможности избегать чрезвычайных ситуаций такого рода, а в случае их возникновения иметь чёткое представление о поведении в случае наступления обрушения.
Характеристика обрушений как чрезвычайной ситуации
Обрушение здания – это чрезвычайная ситуация, возникающая по причине ошибок, допущенных при проектировании здания, отступлении от проекта при ведении строительных работ, нарушении правил монтажа, при вводе в эксплуатацию здания или отдельных его частей с крупными недоделками, при нарушении правил эксплуатации здания, а также вследствие природной или техногенной чрезвычайной ситуации.
Обрушения можно классифицировать по нескольким признакам. По виду чрезвычайной ситуации обрушения зданий и сооружений относятся к чрезвычайным ситуациям техногенного характера[2] и, в свою очередь, подразделяются на:
· обрушение элементов транспортных коммуникаций;
· обрушение производственных зданий и сооружений;
· обрушение зданий и сооружений жилого, социально-бытового и культурного назначения[3].
По масштабу обрушения можно разделить на полные и частичные. По ведомственному признаку обрушение зданий и сооружений относится к чрезвычайным ситуациям в сфере строительства[4].
Основными причинами обрушения зданий и сооружений являются некачественное выполнение строительно-монтажных работ (потеря несущей способности узловыми монтажными соединениями из-за допущенных дефектов и отступлений от проектных решений, низкая прочность конструкционных систем и отдельных конструкций, необеспечение требований распределения нагрузки в местах опирания несущих конструкций на каменную кладку, просадка фундаментов), нарушение правил и сроков эксплуатации здания без капитального ремонта, превышение расчетных нагрузок на конструкции при строительстве, реконструкции и выполнении ремонтных работ, а также природные факторы и внешнее воздействие. Невесело констатировать, что значительное число чрезвычайных ситуаций такого рода (порядка 40%) происходит из-за некачественного строительства (низкого качества строительных материалов, нарушения технологии строительства, низкой квалификации рабочих, ошибок в проектировании).
Что касается внешних факторов, негативно влияющих на состояние зданий и сооружений, то среди них можно выделить термическое и барическое воздействие. Опасность термического воздействия на конструкции связана со значительным снижением их строительной прочности при превышении определённой температуры. Степень устойчивости сооружения к тепловому воздействию зависит от предела огнестойкости конструкции. Прочность материала может быть охарактеризована критической температурой подогрева, которая составляет 150 °С для полимерных материалов, 200 °С – для стекла, 250 °С – для алюминия и 500 °С – для стали[5].
При оценке барического воздействия на здания различают четыре степени разрушения:
· слабые разрушения (в растянутой зоне бетона и кирпичной кладки появляются трещины, повреждение крыш, окон, дверных проёмов; ущерб – 10-15% от стоимости здания);[6]
· средние разрушения (разрушаются второстепенные элементы здания (перегородки, окна, двери), начинается разрушение сжатой зоны бетона и кирпичной кладки в основных несущих элементах, появляются трещины в стенах; ущерб – 30-40%);[7]
· сильные разрушения (сквозные трещины в бетоне несущих элементов, отдельные разломы в кирпичной кладке, значительные остаточные прогибы междуэтажных перекрытий, но конструкции не обрушиваются; ущерб – 50%, ремонт не целесообразен);[8]
· полные разрушения (обрушения и разрушение всех элементов; здания восстановлению не подлежат)[9].
Из вышеперечисленных фактов следует, что качество и надежность зданий и сооружений во многих случаях напрямую зависит от эффективности осуществления комплекса технических, экономических и организационных мер по контролю над созданием строительной продукции, ведением строительных работ, а также эксплуатацией зданий и сооружений.
Меры предотвращения обрушений
Во многих случаях обрушение зданий и сооружений возможно предотвратить посредством проведения особых предупредительных мер. Важной характеристикой любого объекта, которая закладывается на стадии проектирования здания, является его устойчивость – способность предупреждать возникновение аварий и катастроф, противостоять воздействию их поражающих факторов в целях предотвращения или ограничения угрозы жизни, здоровью персонала, проживающего вблизи населения, снижении материального ущерба, а также обеспечивать восстановление нарушенного функционирования объекта в короткие сроки[10]. Постройка зданий и сооружений осуществляется в соответствии со Строительными нормами и правилами Российской Федерации, а также Инженерно-техническими мероприятиями гражданской обороны[11].
Одной из основных мер по предотвращению обрушений является повышение физической стойкости зданий и сооружений. Оно осуществляется по следующим направлениям:
· снижение статического и динамического воздействия на отдельные конструктивные элементы и здание (сооружение) в целом; для этого используются воздушные и податливые прослойки (экраны) в грунте внутри и на поверхности строительных конструкций, применяются разгружающие консоли и поверхности, повышается местная и общая податливость строительных конструкций за счет устройства шарнирно-податливых узлов опираний и соединений, уменьшается площадь контакта нагружающей среды со строительными конструкциями, устанавливаются легкосбрасываемые конструкции, уменьшается собственный вес строительных конструкций.
Скачать реферат