Причины обрушения зданий и сооружений

И снег, и ветер…

По данным Городского центра экспертиз «Север», лишь 6,1% обрушений в 2009 году произошли из-за природных явлений. Подавляющее число аварийных ситуаций спровоцировано человеческим фактором – 40% случаев связаны с ненадлежащим уровнем выполнения строительно-монтажных работ.

Четверть аварий происходит из-за нарушения сроков эксплуатации зданий, и лишь 12% связано с низким качеством строительных материалов. Ошибки в проектировании обусловили чуть больше 9% обрушений.

Относительно причины обрушения, например, кровли торгового комплекса «МЕГА», которое произошло в конце февраля, до сих пор не сделано профессиональных выводов. Через прессу главный инженер генподрядной компании Renaissance Construction Валерий Пак заявил, что «скорее всего причиной стало превышение нормативной нагрузки на конструкции».
В марте из-за ошибки строителей лишилось части кровли здание подстанции в Выборгском районе города. По итогам проверки две независимые экспертные компании сделали одинаковый вывод: балки перекрытий были положены на кирпичную кладку, а не на «монолитный пояс», как было предусмотрено проектом.
Весенний «урожай» в исторической части города богат обрушениями фрагментов фасадов, куски которых разбросаны по городским тротуарам. В середине апреля рухнул 30-килограммовый кусок штукатурки на углу Фонтанки и улицы Макаренко.

Причины обрушений зданий (по данным Городского центра экспертиз «Север»)

Некачественное выполнение строительно-монтажных работ
Аварийное состояние здания: нарушение сроков эксплуатации без капитального ремонта
Природный фактор: не предусмотренные проектом природные явления.
Подвижка грунта, сильные морозы, оползни и пр.
Внешнее воздействие: аварии, взрывы, проведение строительных работ вблизи объекта
Низкое качество строительных материалов
Ошибки при проектировании

Характеристика обрушений и их основные причины

Чаще всего к обрушению помещения в мирное время могут приводить:

  • ошибки, которые были допущены во время проектирования здания
  • плохое качество используемых материалов
  • возникновение коррозии и старение конструкций здания, приводящие к снижению их производственных характеристик
  • недобросовестное выполнение монтажа и строительства
  • природные явления такие, как ливни, ураганы, землетрясения, оползни
  • дополнительные, не предусмотренные проектом, нагрузки на конструкции, а также воздействие на них окислителей, низких или высоких температур, вибрации, паров.
  • нарушение установленных правил эксплуатации различных сооружений способно приводить к самовозгораниям, взрывам, пожарам (например, утечка бытового газа).
  • террористические акты

Виды обрушений

Делятся на:

  1. Повреждения некоторых конструкций, а также их элементов, что может приводить к деформации здания и его частичному обрушению.
  2. Изменение первоначального положения всего сооружения относительно своего фундамента. Это могут быть наклоны, смещения или просадка.

В зависимости от того, какие повреждения возникли в результате разрушения здания можно либо восстановить его путем усиления или замены поврежденных элементов, либо осуществляется демонтаж конструкций, которые не подлежат ремонту.

Предупредительные действия

Заранее подготовиться к чрезвычайным событиям невозможно. Однако можно заранее выполнить ряд действий, которые значительно сэкономят время и облегчат ваше положение в случае экстренной ситуации.

В офисном здании следует ознакомиться с планом эвакуации. Необходимо точно знать, где находятся запасные выходы. В легкодоступном месте должна находиться полностью укомплектованная аптечка и заправленный огнетушитель, например углекислотный. Все опасные вещества, которые могут легко воспламениться или представляют угрозу для жизни человека, должны находиться в отдельном изолированном помещении.

Члены вашей семьи должны знать основные правила поведения при обрушении здания. Заблаговременно проведите с маленькими детьми ознакомительную беседу на эту тему. Проговорите с ними основной порядок эвакуации из здания при его обрушении. Основные документы и медицинские полюса на всех членов семьи держите в отдельной папке.

В случае экстренной ситуации Вы должны знать, где располагаются рубильники для отключения электричества и краны перекрытия водо- и газоснабжения. Часто причиной обрушения здания являются ошибки при возникновении утечки газа. В этом случае, запрещено пользоваться спичками, зажигалками, свечами. Не включайте электроприборы, любая искра способна привести к взрыву. Правильными действиями будут проветрить помещение и вызвать газовую службу.

Карман, лестничную площадку, а также запасные выходы на балконах не следует загромождать тяжелыми предметами.

Что делать при обрушении

Почувствовать вибрацию стен и признаки скорого обрушения следует немедленно покинуть здание. Возьмите с собой документы, фонарик и запасные батарейки (все это должно лежать у Вас в одном месте, искать времени может не быть).

Покидая помещение, пользуйтесь только лестницей. Старайтесь резко и жестко пресекать паническое поведение у других людей. Нельзя спрыгивать из окон или балконов, которые находятся выше 1 этажа. Выйдя на улице, постарайтесь отойти как можно дальше от разрушаемого здания.

В случае если Вы не можете покинуть помещение, то следует открыть дверь и найти себе безопасное место. К таким можно отнести:углы между стенами, дверные проемы в несущих стенах, балки каркаса. Кроме того можно воспользоваться чугунной ванной, как убежищем.

Если у Вас совсем нет времени, то воспользуйтесь столом. Он может защитить Вас от обломков и пыли. При обрушении здания закройте уши, чтобы не допустить повреждения барабанных перепонок. Наиболее оптимальная поза – эмбриона.

По возможности, держитесь подальше от окон, электроприборов, газового оборудования. При наличии телефона, используйте его только для вызова экстренных служб.

Как действовать человеку в завале

Действия человека под завалом

  • Для начала следует успокоиться и выровнять дыхание. Помните, что кислорода под завалом ограниченное количество.
  • Сосредоточьтесь на собственных ощущениях: чувствуете ли Вы боль, можете ли пошевелить ногами или руками, можете ли поменять местоположение, ранены ли Вы и насколько сильно.
  • Кроме того, следует осмотреться и прислушаться. Возможно, рядом с Вами будет другой человек, и Вы сможете поддержать друг друга.
  • Не делайте резких движений, берегите силы и энергию. Помните, что без пищи и воды человек способен прожить достаточно долго, если сократить энергозатратность.
  • Подавайте звуковые или световые сигналы. Вы можете найти небольшой предмет, которым будете простукивать по стене.

Рекомендуем также ознакомиться с литературой:

Учебное пособие: Правила проведения аварийно-спасательных работа при обрушении зданий и сооружений. ФГУ ВНИИ ГОЧС, г. Москва, 2004

Оказание помощи пострадавшим

Находясь на завале, запомните места, где слышали постукивания, голоса или стоны людей.

Подойдя к пустотам можно лишь осматривать их, но не пытаться туда залезть.

В случае, если Вы являетесь лицом, которое имеет право принимать самостоятельные решения по спасению людей, оказавшихся под завалами, то нужно помнить о двух основных принципов:

  1. Не используйте тяжелую технику для сдвигания обрушенных конструкций
  2. Упавшие плиты можно только поднимать вверх

Обнаружив живого человека, но не имея возможности вытащить его из-под обломков, находитесь рядом и разговаривайте с ним до приезда профессиональных спасателей.

Качество – роскошь для богатых

По мнению Александра Ольховского, председателя постоянной комиссии по промышленности, экономике и собственности Законодательного собрания Петербурга, краеугольной проблемой в борьбе за безопасность сегодня становится обеспечение качества. Причем производители сами должны следить за выпуском качественной продукции, для чего иметь собственные ла боратории. А это увеличивает накладные расходы, снижая прибыль. Но, когда лаборатории будут не только выполнять пассивную функцию, выявляя соответствия показателей товара нормативам, а «давать пищу для создания новых видов продукции», то можно будет говорить о государственных льготах и поддержке, считает Александр Ольховский.

Человеческое лицо экспертизы

Многие строительные ошибки можно отсечь на стадии утверждения проектов. Для этого создан многоуровневый механизм предварительных экспертиз. Но не все специалисты уверены в эффективности этого фильтра, возникает много вопросов к процедуре прохождения утверждения проектов.
В первую очередь проблемы связаны с уровнем компетентности экспертов и их способностью к восприятию новых решений. Зачастую и сама методика, которой оперирует экспертный орган, много не позволяет.
По словам Ольги Сафроновой, первого заместителя Санкт-Петербургского ГАУ «Центр государственных экспертиз», за 2009 год специалистами центра рассмотрено 1563 проекта, из них повторно 546. Положительное заключение получили 985 проектов, 665 были отклонены. С замечаниями эксперты дали заключения 630 проектам, что, по сути, приравнивает решения по ним к отрицательным.
В результате на первичное рассмотрение приняты документы у 976 клиентов общей сметной стоимостью проектов в 416 917 млн рублей. Из них около 158 000 млн рублей финансируются из регионального бюджета, а 27 проектов, стоимостью чуть более 33 000 млн, из федерального.

СРО плюс регламент

Кроме использования возможностей саморегулируемых организаций, разрабатываются новые нормы, в частности, появился технический регламент «О безопасности зданий и сооружений». Данный федеральный закон под номером 384-ФЗ вступит в силу летом этого года. Его разделы касаются расчетных характеристик несущих конструкций зданий и сооружений, содержат перечень правил для обязательного применения при проектировании и строительстве.
Сам процесс оптимизации механизма, который бы помог предотвратить аварийные ситуации и обеспечить реальную безопасность, постоянно развивается и идет параллельно с прогрессом в технологии строительства.

Подготовила Любовь Ежелева

МНЕНИЯ СПЕЦИАЛИСТОВ

Владимир Улицкий, д.т.н., профессор, зав. кафедрой оснований и фундаментов СПб ГУПС, председатель ГЭККОФ и ПС:
– Последние 40–30 лет я привлекался в качестве эксперта при обрушении зданий в нашем городе и Ленобласти. С годами структура аварий изменилась. В 50% случаев обрушения происходят по вине строителей, 15% – ошибки проектировщиков. Вина экспертов в этих случаях – косвенная.
Ошибка экспертных органов в том, что они не проверяют расчеты. А сейчас строятся сложные сооружения, многоэтажные с подземными помещениями, для проектирования которых нужны специальные расчеты.
Те математические выкладки, что были предоставлены специалистам – опасны по своей сути. А расчеты обеспечивают безопасность. Расчеты для зданий до 100 метров еще делаются. Но выше – никакого математического обоснования не осуществляется. Получается, что 500 или 550 – без разницы. Не фиксирован запас прочности, главный расчет делается на заработок. А эксперты не могут уловить всех тонкостей.
Поэтому для экспертизы таких проектов должны привлекаться узкие специалисты. Когда начинаются споры, приводят доводы, что экспертиза пройдена. При строительстве все наши печальные прогнозы, как правило, сбываются. Не ведется также наблюдение за зданиями с выявлением опасных мест.

Ольга Сафронова, первый заместитель директора СПб ГАУ «ЦГЭ»:
– Основной вопрос для экспертов – безопасность. С этой позиции мы рассматриваем все разделы проекта, в увязке друг с другом. И наш центр – единственная государственная экспертиза.
Экспертиза проходит в несколько этапов. Сначала мы выдаем замечания, где перечисляем все ошибки. И положительное заключение дается, когда все недочеты устранены. Анализ изменений выявленных ошибок дает основание для неутешительного вывода: в последние 2–3 года резко упала культура проектирования.
Произошел разрыв поколений в подготовке кадров из-за перестроечного периода, многие закончившие вузы специалисты ушли из профессии. И сейчас у нас два вида проектировщиков – либо очень молодые и неопытные, либо опытные, но очень преклонного возраста. Другая проблема – законодательство, которое постоянно подвергается пересмотру и изменениям. Так, 87-е постановление – разумное, но не дает нам никаких методик, и ни мы, ни проектировщики не знаем, как с ним работать.
Александр Ольховский, председатель постоянной комиссии по промышленности, экономике и собственности СПб ЗакС:
– Причины обрушения, например, аквапарка в Москве так и не установили в полном объеме. Версии разные: то ли брак металла, то ли просчеты проекта, то ли неправильный монтаж. Скорее всего причина, из-за которой конструкция не выдержала предельное напряжение – комплексная.
Хотя строительные правила не отменены, ушли ГОСТы, требования на рынке снижены и наметилась тенденция переводить расходы от аварийных потерь с непосредственных виновников на страховые компании. Но будет ли это эффективно для людей, потерявших здоровье, не ясно.
Считаю, что главный вопрос – вопрос безопасности своих граждан – государство не должно никому передоверять.
У нас создана рабочая группа, которая пытается сформулировать свои предложения, набирается статистика, идеи, для того чтобы совместно с другими региональными заксобраниями, политическими партиями выходить на Госдуму и правительство. Также мы нашли взаимопонимание с рядом СРО, которые для себя прорабатывают вопросы проверки качества.

Причины износа зданий и сооружений

Износ и разрушение зданий происходят вследствие воздействий грунтовых вод, атмосферных осадков, климата, окружающей среды, а также могут быть обусловлены низким качеством строительных работ.

1. Некорректная эксплуатация и ремонт. Практикой установлено, что в те часы, когда разница между внешней и внутренней температурой составляет более 3 «С или при относительной влажности наружного воздуха более 70 %, окна и двери открывать нельзя. Это означает, что окна и двери нельзя открывать в пасмурную погоду, при сильном таянии снега и во время дождей. Необходимо учитывать, чем выше температура, тем может быть выше абсолютная влажность воздуха. С наступлением теплых дней длительность проветривания должна нарастать. При проветривании помещений, где имеется настенная роспись, следует избегать сквозняков. Относительная влажность воздуха внутри помещений должна поддерживаться не выше 70 %.

Для подпольных пространств рекомендуется сквозное проветривание через продухи с ранней весны до осени, для чердаков — периодически сквозное проветривание в благоприятную погоду через слуховые окна. Помещения с монументальной росписью запрещается загромождать различными предметами (например, приспосабливать под склады), поскольку это затрудняет свободную циркуляцию воздуха. В отапливаемых и неотапливаемых памятниках архитектуры температура чердачного помещения не должна of личаться от температуры внешнего воздуха. Скопление людей в неотапливаемых интерьерах, имеющих уникальные росписи, в осенне-зимнее время и ранней весной позволяется только во время проветривания помещений.

Установлено, что неотапливаемые здания следует проветривать в сухую погоду, не допуская образования конденсата от соприкосновения влажного воздуха с более холодными стенами внутри помещения. Если точка росы снаружи выше, чем внутри, то проветривать нельзя, если же ниже (т. е. влагосодержание наружного воздуха небольшое), то проветривать можно. Академик П. П. Покрышкин рекомендует следующий способ, определяющий допустимость проветривания. После некоторого пребывания пустой бутылки внутри помещения ее выносят на воздух, если она покрывается конденсатом, проветривать помещение нельзя.

В отдельных случаях реставраторы, стремясь осушить памятник, только ухудшают температурно-влажностный режим. Так поступили в Самарканде при реставрации знаменитого мавзолея Гур-Эмир. Через 13 лет непрерывных реставрационных работ на памятнике обнаружилось, что они велись неправильно. Так, его купол был покрыт полиэтиленовой пленкой, поскольку считалось, что основная причина разрушения — атмосферные осадки. В действительности такое предохранение вызвало обратную реакцию — уложенная пленка превратила его из паропроницаемой конструкции в паронепроницаемую. Все это привело к утрате орнаментального декора мавзолея. Пришлось констатировать, что реставрация интерьера велась без предварительного налаживания температурно-влажностного режима. Именно по этой причине спустя 26 лет после начала реставрационных работ произошло отслоение новой реставрационной штукатурки, а в поясе надписей появились отслоения площадью более 1 м2 и осыпалась новая позолота.

Под воздействием биологических организмов (плесени, грибков, водорослей, а иногда кустарников и деревьев, пускающих корни в швах кладки), происходит разрушение деревянных конструкции, раствора и камня. Переход воды из одного агрегатного состояния в другое может вызвать разбухание, разрыхление, отслоение от кладки штукатурки или облицовки, шелушение и распыление красочного слоя. Главное зло для живописи — капиллярная вода, поднимающаяся с основания вверх по стенам.

Немалое влияние на разрушение, в том числе и живописи, оказывает образование конденсата, т. е. превращение паров воздуха в мельчайшие капельки воды в результате охлаждения воздуха и осаждение влаги на внутренних поверхностях стен, пилонов, перекрытий в неотапливаемых зданиях. При насыщении каменных стен водой происходит значительное снижение их несущей способности, увеличение теплопроводности стен, растворение и кристаллизация солей, а также развитие биологических форм. При повышении температуры внутри здания влажные каменные стены высыхают и кристаллизации солей не происходит.
Отсутствие достаточных теплозащитных свойств металлических переплетов окон служит причиной образования на них обильного конденсата, который, стекая по оконному заполнению и далее по стенам, увлажняет и разрушает штукатурку, настенную живопись и т. д.

Большое влияние на увлажнение стен оказывают повреждения, образовавшиеся в облицовке. При несвоевременном ремонте облицовки на ней задерживаются атмосферные осадки, которые проникают внутрь стены и при замерзании приводят к дальнейшим разрушениям. Известно, что при замерзании вода увеличивается в объеме на 9 % и при полном насыщении водой пористый камень любой прочности раскалывается. Время, необходимое для данного вида разрушения, зависит от частоты фазовых переходов из талого состояния в морозное, водонасыщения капилляров и их размеров.

Широкое применение паро- и воздухонепроницаемых материалов приводит к увеличению влажности. Например, сплошное асфальтирование территории и устройство полов из цемента, метлахской плитки и пластика, масляная покраска стен и покрытий здания препятствуют осушке естественной вентиляцией и вызывают увлажнение стен. Иначе говоря, материалы, лишенные пор, мешают вентиляции и осаждают на себя влагу (потеют).

Наглядным примером образования конденсата может служить доска, положенная на грунт. Ночью, после жаркого летнего дня, когда температура доски становится ниже температуры грунта, поднимающийся от грунта более теплый воздух (имеющий большую абсолютную влажность) конденсирует на остывшей тыльной стороне доски капельки воды. В этом легко убедиться, если перевернуть доску. Еще больший конденсат образуется, если вместо доски — паропроницаемого материала — положить на грунт паронепроницаемый — бетон. Следовательно, чтобы в зданиях не образовывался конденсат, должна работать вытяжная вентиляция. В каменных постройках Москвы XVI и XVII вв. часто наряду с печами устраивали и камины, служившие также для вентиляции. Оптимальным вариантом эксплуатации отапливаемых зданий считается применение кондиционирования воздуха. Таким образом можно соблюдать требуемый температурно-влажностный режим и сохранять монументальную, станковую живопись и фрески на века.

2. Деятельность человека. Часто люди нарушают естественное, сложившееся веками природное равновесие, что может повлечь за собой эрозию почвы и, как следствие, разрушение той части кладки памятника, которая расположена у поверхности земли. К таким ^идам человеческой деятельности относятся вырубка леса, прокладка каналов и др. Еще более тяжелые последствия вызывает повышение уровня грунтовых вод. Надо иметь в виду, что многие виды грунтов (мелкие пески и тем более глины) при насыщении водой резко теряют свою несущую способность, подвергаются вспучиванию и морозному пучению. При повышении грунтовых вод происходит загнивание деревянных свай, которые в старину часто применялись для уплотнения грунта при возведении фундаментов.

В отдельных случаях, когда в связи с устройством плотин памятники могут быть затоплены, их распиливают на отдельные элементы, переносят на другое место и собирают заново.

3. Военные преступления. Непоправимый урон памятникам истории и культуры был нанесен в период Великой Отечественной войны. Так, академик И. Грабарь писал: «Никогда мир не был свидетелем таких чудовищных разрушений памятников культуры, какие учинены фашистскими захватчиками на территории СССР… они производились преднамеренно, планомерно, по прямому предписанию Гитлера… Пострадали: Склеп Деметры, знаменитая Пятницкая церковь в Чернигове… Много церквей было разрушено в Новгороде, Пскове, архитектурные сокровища Нового Иерусалима, дворцово-парковый ансамбль Петродворца, архитектурные ансамбли городов: Пушкина, Павловска, Гатчины, Елагинский дворец, Гагаринский особняк в Москве, мавзолей Барышниковых в Николо-Погорелом, дом Черноголовых в Риге и много, много других».

4. Пренебрежение фактическим распределением напряжений и неравномерностью увлажнения оснований. Замечено, что в длинных крепостных стенах, в сооружениях, имеющих в плане форму удлиненного прямоугольника, наибольшую осадку получают средние части длинных стен. Действительно, если подстилающие грунты по всей длине одной стены, сложенной из одних и тех же материалов и с одной площадью сечения, имеют сравнительно одинаковые физико-механические свойства, а осадки и напряжения в основании близки к нормативным, то повреждения здесь может вызвать | фактическое распределение напряжений в основании. Установлено, что на угловых участках нагрузка распределяется по большей площади, распространяясь за пределы конца стены. Следовательно, концы стен, получая большую площадь опоры, имеют и меньшую осадку. К сожалению, среди строителей бытует мнение, что, наоборот, чаще всего садятся углы, а не середина стены. Это объясняется следующим. Обычно приспособления для стока атмосферных осадков устраивают на углах здания в соответствии со строением крыш. Поэтому вода с крыш стекает к углам здания и, просачиваясь в грунт, резко уменьшает несущую способность большинства мелкозернистых и тем более глинистых грунтов, вследствие чего увеличивается осадка угловых частей здания. Это положение усугубляется тем, что водосточные трубы, расположенные по углам, часто дают течи, а иногда и вовсе нуждаются в замене. При глинистых грунтах основания увлажнение вызывает отрыв нижней части кладки угла зданий (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Деформации здания при увлажнении

5. Воздействия от морозного пучения. Если в пучинистых грунтах глубина заложения фундаментов меньше глубины промерзания, то стена, грунты под которой подверглись замораживанию, поднимается (рис. 2.3). Дело в том, что при одинаковой глубине заложения фундаментов под всеми стенами здания наибольшая глубина промерзания фиксируется с северной и открытой сторон улицы, где насыщении водой и последующем заморажи стена неотапливаевании грунт увеличивается в объеме и подни- мой части зданиямает стену. В этих случаях наклонные трещины появляются и в поперечных стенах, причем размер трещины кверху увеличивается. Часто с южной стороны при солнечной погоде в начале зимы глубина промерзания бывает меньше. Весной с солнечной стороны оттаивание идет быстрее. Если же под подошвой фундамента залегают глинистые грунты (которые в зимний период из-за миграции воды снизу вверх в сторону промерзания насыщались водой, а весной оттаяли и перешли в текучепластичное состояние), то они теряют значительную часть своей несущей способности. Южная стена, оттаявшая раньше других, отрываясь, начинает садиться. В этих случаях вертикальные трещины чаще всего появляются вдоль примыкания поперечных стоек. Последнее объясняется тем, что основание под внутренними стенами в отапливаемом помещении не промерзало и грунты под ними не насыщались водой.

Иногда подъем стены происходит и при смерзании грунта с боковой поверхностью фундамента, но это обычно имеет место в малоэтажных зданиях. Это случается с приделами (реже с абсидами из-за кривизны их стен и большей поверхности сцепления с основной стеной), где нагрузка на подошву меньше сил сцепления при смерзании грунта с внешней поверхностью фундамента.

Изгиб стены внутрь от воздействия пучения примыкающего к ней грунта происходит редко, так как стены старых сооружений имеют, как правило, большую толщину и тем самым хорошо сопротивляются изгибу.

6. Образование деформаций в зданиях, построенных на вспучивающихся глинах. Известно, что глинистые минералы имеют подвижную кристаллическую решетку, способную легко раздвигаться при проникании молекул воды.

Так, после постройки Волжской ГЭС из-за значительного повышения перед плотиной уровня воды и ее разлива на значительной территории образовался большой водоем и произошел подъем грунтовых вод на примыкающей к нему территории. На расстоянии почти 1 км от водоема грунты представляли собой бентонитовые шоколадного цвета глины, которые через 1,5 года после постройки плотины стали насыщаться водой и неравномерно поднимать здания. Менее нагруженные части зданий поднимались выше более нагруженных. Установить причину разрушения от вспучивающихся глин позволил детальный осмотр зданий. Было обращено внимание на то, что середина пола бесподвального первого этажа, лежащего непосредственно на грунте, оказалась значительно приподнята по отношению к краям пола, примыкавшим к стенам. Для борьбы с этим было предложено устроить вокруг здания глубокий кольцевой дренаж с отводом воды на пониженный участок, расположенный с противоположной стороны от водоема.

7. Неравномерные осадки. Строительные правила нормируют осадки с расчетом, чтобы даже при их максимальной неравномерности эксплуатация здания могла продолжаться. В старину здание, как правило, основывалось на одной вертикальной отметке, но очень часто рвы или дно котлована до одинаковых грунтов не зачищались. Иногда ниже поверхности земли вместо каменных фундаментов впритык один к другому устанавливали дубовые столбы. Обычно считалось целесообразным предварительно уплотнять грунт забивкой коротких, длиной до 2 м, дубовых свай, а уже на них возводить каменную кладку. Забивка свай носила название «часто-ка». Однако со временем дерево загнивало и здания начинали садиться. Такое положение особенно характерно для мощных культурных напластований. Раньше строители не знали, что дерево, расположенное выше уровня грунтовых вод, загнивает. Если сначала дерево представляет собой плотный, твердый и довольно прочный материал, то со временем, находясь выше уровня грунтовых вод, оно начинает загнивать, а занимаемое им место превращается в полость, заполненную газом. Например, по этой причине произошла неравномерная осадка башни в Болонье (Италия).

Поскольку культурные напластования имеют разную толщину и содержат в себе строительный мусор, в том числе и органические примеси, то со временем они уплотняются больше там, где толще слой и где больше органических примесей. Вместе с тем благодаря большой толщине стен и наличию в них металлических связей происходит более или менее равномерное оседание всего здания, которое иногда получает небольшой, визуально незаметный наклон. Однако по прошествии многих столетий, когда неравномерность осадки значительно увеличивается, часто под дополнительным воздействием распора от сводов, здание посередине, вдоль шелыги свода, раскалывается на две половины. Из сводов начинают выпадать кирпичи, и приходится прекратить его эксплуатацию.

Так произошло с Успенским собором в Рязани, где из-за преобладающей осадки южной продольной стены в отдельных местах разорвались металлические затяжки и в крестовых сводах покрытия образовались трещины. Ограниченный размер трещин объясняется пластичностью известкового раствора, на котором были сложены своды.

В старину, как правило, насыпные грунты с большим количеством органических примесей, имея разный по толщине слой, вычищались только до определенной вертикальной отметки, оставаясь под частью здания.

Обычно это имело место на тех участках, где показывают на осадку еще до начала строительства выравнивалась левой половины территория, или засыпался ров. Вот почему здания над этим участком чаще всего оказывались только отдельные ограждающие или угловые части здания или какая-то его угловая часть, которая отрывалась от остального массива и давала большую осадку. По направлению трещин почти всегда можно определить участок здания, который дал большую осадку. На рис. 2.4 показаны характерные трещины в каменных кладках.

Следует отметить, что не всегда по расположению трещины можно определить места просадок. Это объясняется тем, что наличие в стенах памятника металлических связей несколько уменьшает наклон трещин и, следовательно, затрудняет установление истинных причин образования просадок.

8. Близкое расположение водоемов и влияние рельефа местности. Грунтовые воды, постоянно стекающие в водоем в одном направлении, выносят из-под фундамента памятника, расположенного на участке движения воды, мельчайшие частицы грунта. Такого рода явления, как правило, вызывают отколы ближайших к водоему участков здания или крен всего памятника. Из-за изменения в расположении центра тяжести сооружения по отношению к центру основания происходит одностороннее увеличение фибровых напряжений. Это может привести к местным перенапряжениям со всеми вытекающими последствиями. Например, по этой причине происходит неравномерная осадка Пизанской башни (грунтовые воды текут в сторону р. Арно) и др.

Разрушения усугубляются, если фибровые участки каменной кладки, получающие увеличенные напряжения, еще и увлажняются. Дело в том, что чем слабее раствор и кладка, и чем они более влагоемки и сильнее увлажнены, тем больше теряет кладка свою несущую способность.

Оползни представляют собой смещения земляных масс с последующим обрушением под воздействием их собственного веса, нередко от приложения дополнительных сил (гидродинамического давления, грунтовых вод, инерционных сейсмических сил, взрывов, сотрясения от транспорта, ударов морских или речных волн и др.). Оползень образуется при наличии в склоне слабой прослойки, совпадающей с поверхностью скольжения.

Известно наличие оползневых участков на береговых склонах, где расположены памятники. Оползни береговых склонов всегда причиняли существенный материальный ущерб. Существует серьезная проблема сохранения многих памятников, которые в свое время строились на высоких берегах водоемов. Так, летописцы XVI в. писали: «На версту поверх монастыря на горе оказалась расселина великая, а монастырь стоял в полугоре и начала гора осыпаться со зрелым хлебом и бысть шум и треск велик от лесу и нападе на людей страх и ужасть велика и прошла оная гора под монастырь землею и вышла в Волгу-реку и оказалась буграми». Примерно в то же время в Киеве произошел частичный обвал высокого берега Днепра и вместе с ним обрушилась стена ограды, считавшаяся чудом строительного искусства, несколько зданий и часть Михайловской церкви Выдубицкого монастыря, основанного в 1070 г.

Неустойчивость крутых склонов может проявляться в виде обрушений со срезом и вращением, пологих склонов — в виде соскальзывания (скольжения).

Наличие оползней можно определить по «пьяным» деревьям, расположенным между зданием и берегом, наклоненным в сторону реки; по появлению на асфальте вокруг здания хорошо видимых трещин, параллельных берегу.

Во всех случаях необходимо исследовать грунты буровыми скважинами. Их следует располагать между берегом и сооружением и не менее чем по одной с каждой стороны здания. Часто оползни образуются во время таяния снега или после продолжительных ! дождей из-за резкого увлажнения и увеличения массы грунта.

После того как будет установлена причина оползня, можно принять меры и предупредить дальнейшие оползневые явления. Прогрессирующая ползучесть чаще всего связана с падением прочности глинистых грунтов (перехода из пластичного состояния в текучее) в результате их увлажнения атмосферными осадками. Тоже относится и к пылеватым грунтам (в том числе и супесям), когда при увлажнении они разрыхляются и теряют свою связность, приобретая свойства плывунов. Эти грунты, подвергаясь фильтрационному давлению проходящей через них на поверхность грунтовой воды, вытекают из толщи, вызывая оползни. Таким
образом, образование оползней происходит при уменьшении сил сопротивления или при увеличении активных сдвигающих сил, a также при одновременном воздействии обоих факторов.

9. Увлажнение просадочных грунтов. Часто в сооружениях, расположенных на грунтах с неустойчивой структурой — лессовидных (макропористых) или неравномерно сжимаемых, возникают деформации. Как известно, особенность лессовых грунтов заключается в их просадочности при замачивании. Источниками замачивания обычно бывают атмосферные осадки, просачивающиеся в грунт при отсутствии должной планировки и протечке трубопроводов. Так, наклон минарета медресе Улугбека в Самарканде из-за стока к нему атмосферных осадков со сравнительно большой площади резко увеличился в северо-восточном направлении.

В заповеднике Хивы находится более 50 каменных памятников архитектуры. Территория заповедника имеет грунтовую поверхность, вертикальная планировка территории не проводилась. Водостоки отсутствуют. В 1966 г. были проложены трубы водопровода и канализации. Поблизости от засыпанных траншей образовались местные просадки, указывающие на наличие утечек из уложенных магистралей. Ситуация усугубилась после ливня 11 апреля 1969 г. Вскоре в стенах многих памятников образовались трещины. Так, в мавзолее Уч-Овлия, представляющем собой навес, огражденный с трех сторон каменными стенами, посередине продольной стены образовалась вертикальная трещина, расколовшая навес на две половины. В стенах медресе Кутлут Мурад-Инак образовалось много близких к вертикали трещин. Так, в восточной стене размер трещины вверху составил 48 мм, а в северной стене — до 27 мм. Большие сквозные трещины образовались на той же восточной стене медресе как на первом, так и на втором этаже, где располагаются аркады с худжерами (кельями). То же по центру арок в крайних северовосточных худжерах. Трещины образовались и в купольных покрытиях над первым и вторым этажами в тех же северо-восточных участках. Эти трещины отделили от стены гульдосту (угловая башенка). Кроме того, произошел крен гульдосты в сторону стены медресе Таш-Хаули, расположенной на расстоянии 4 м. Это неполный перечень повреждений в памятниках Хивы, возникших из-за протечек уложенных магистралей и усугубленных сильным ливнем.
Много лет подвергалось неравномерным осадкам знаменитое здание Оперного театра в Одессе, расположенное на подстилающих просадочных лессовых грунтах. После инъекции в грунт под подошву фундамента жидкого стекла в течение нескольких лет осадки еще продолжались.

10. Вибрации от сейсмических воздействий, проходящих поблизости поездов и тяжелых автомашин. Расположение поблизости от памятников транспортных магистралей создает при прохождении транспорта, особенно рельсового, сильную вибрацию. Если к тому же в сооружении имеются разные по жесткости участки, то, как и при землетрясении, могут образоваться трещины на границах жесткости.

Если здание имеет сложною конфигурацию в плане, то вертикальными трещинами отделяются те части, которые составляют как бы самостоятельную форму (стремление каждого блока к независимым колебаниям). Наличие в толстых стенах больших, расположенных по одной вертикали проемов вызывает трещины по линиям этих проемов. Подстилающие фундамент слабые грунты, насыщенные водой, и тем более культурные напластования становятся причиной разделения вертикальными и косыми трещинами отдельных стен между собой из-за увеличивающихся в таких грунтах амплитуд колебаний при землетрясениях.

11. Различные причины образования горизонтальных и вертикальных трещин. Появление в кладке горизонтальных разрывов, т.е. трещин, проходящих в основном в одном горизонтальном шве кладки, указывает на большие осадки нижележащих конструкций.

Следует отметить случаи возникновения горизонтальных трещин и разрывов в кладке контрфорсов. Такие явления свидетельствуют не об аварийном состоянии основных конструкций здания, а о том, что контрфорс не только не поддерживает примыкающую конструкцию, но и своей нагрузкой дает дополнительную осадку основанию. Так, контрфорсы у западной стены Кирилловской церкви в Клеве имеют горизонтальные разрывы на высоте около 80 см от поверхности грунта. Это говорит о том, что нижняя часть контрфорсов просела, а верхняя, высотой до 10 м, держится на стене.

Нижняя часть контрфорсов у Ивановской башни кремля в Нижнем Новгороде оторвалась и осела с образованием горизонтальной трещины, а ее верхняя часть, вместо того чтобы сдерживать башню от горизонтального смещения, повисла на ней.

Часто расположенные небольшие вертикальные трещины показывают, что несущая способность кладки меньше, чем приходящаяся на нее нагрузка. Вскоре после образования таких трещин происходят обрушения. При установлении таких повреждений необходимо принять срочные меры по разгрузке данных участков , кладки. Для временного закрепления применяют в основном подкосы, разгружающие стены, или стойки, снимающие нагрузку с перекрытий. В дальнейшем заделывают трещины, и в такую слабую кладку инъекцируют цементное молоко, чем значительно увеличивают ее несущую способность.

12. Влияние коррозии металлических креплений на образование повреждений. Это в основном относится к разрушению облицовочных камней, прикрепленных к стенам стальными скобами. Под влиянием увлажнения камней облицовки из пористых материалов металлические крепления, не будучи защищены определенной толщиной цементного (а не известкового и еще хуже алебастрового) раствора, начинают коррозировать. Продукты коррозии, увеличиваясь в объеме, расклинивают (отталкивают) куски камней облицовки.

То же может иметь место под влиянием коррозии связей, расположенных внутри кирпичных стен, пилонов, белокаменных колонн с металлическим стержнем в центре сечения при интенсивных протечках кровли.

13. Потеря несущей способности связей. В старину для связи стен между собой применяли подтоварник. Однако со временем под влиянием увлажнения капиллярной водой эти связи загнивали. Так, в храме Болдинского монастыря еще задолго до Великой Отечественной войны 1941—1945 гг. образовались большие сквозные трещины в шатре, причем деформированная кладка выступала до 18 см из общей плоскости. Храм находился в аварийном состоянии. Причиной этого, как доказал П.Д.Барановский, было исчезновение деревянных связей, в три ряда опоясывавших некогда памятник. Эти связи либо сгнили, либо сгорели в одном из пожаров. Необходимо было поставить новые связи. Однако для ввода деревянных связей потребовалась бы пробивка уширенных штраб в храме, и так находящемся в аварийном состоянии. Исходя из этого П.Д.Барановский предложил рассверлить старые каналы с торцов вдоль стен, ввести в них стальные связи и заполнить каналы раствором.

Необходимо отметить, что первоначально высказывались опасения по поводу последствий от разности коэффициентов линейных расширений древних и новых материалов, но поскольку это предложение поддержали специалисты-теплотехники, то его апробировали. На практике этот ранее не применявшийся метод оказался весьма целесообразным.

14. Влияние атмосферных осадков. За последние годы в атмосферных осадках резко возросло содержание летучих соединений серы. Газы, основу которых составляют двуокись серы и серный ангидрид, образующиеся от сгорания угля, нефти, мазута, брикетов, горючего газа при металлургических, коксохимических и других процессах, а также выхлопные газы автотранспорта насыщают воздух.

Соединения серы при реакции с водой образуют сильные кислоты, которые ускоряют разрушение различных материалов. Особенно быстро разрушаются известняки.

15. Изменения в памятниках, вызываемые пристройками. Имеют место случаи, когда в четвериках деревянных рубленых зданий выпучиваются углы. Обычно это связано с позднейшей вырубкой в одной из стен высокого проема для прохода в прируб. Образование «брюшка» еще усугубляется тем, что вновь пробитый в сплошной стене проем обычно не обрамляется коробкой. Угол такого здания по высоте проема оказывается не скрепленным с противоположной стеной, а наличие в срубе хотя бы небольшой внецен-тренности от вертикальной нагрузки вызывает смещение бревен в горизонтальном направлении. При отсутствии коробки в проеме и шпонок между бревнами смещаются от вертикали и примыкающие к этому углу бревна.

Так, к западной стене четверика рубленой Ильинской церкви (XVIII в.) Краснобаковского района спустя 100 лет после постройки прирубили трапезную. Концы бревен трапезной с южной и северной сторон заходили впритык к западной стене церкви и Упирались с боков в выступающие концы (остатки) бревен тех же южной и северной стен церкви, рубленных в «обло». Для увеличения площади церкви устроили высокий и широкий проем из церкви в трапезную, который соединил оба помещения в одно общее. При этом оказались убранными и шпонки, скрепляющие бревна этой стены сруба между собой, а связи между противоположными стенами были нарушены по высоте сруба. К тому же под фундаментом этого угла церкви находились еще и захоронения, вследствие чего угол дал большую дополнительную осадку. Все эти, вместе взятые, обстоятельства вызвали смещение бревен из вертикальной плоскости стены с образованием в углу большого «брюшка» по высоте проема в южной и западной стенах нижнего четверика церкви. Вся церковь получила наклон в юго-западном направлении.

Периодически, не реже одного раза в два года, желательно детально осматривать конструкции. Все замеченные неисправности и дефекты вносят в акт с указанием сроков исправления. Одновременно должны очищаться конструкции от пыли и других загрязнений.

Искусство инженерной консервации памятника архитектуры заключается в том, чтобы, укрепив его на века, не изменить первозданных пропорций, сохранить параметры конструктивных элементов, оригинальность форм и идейное содержание произведения.

Читать далее:
Техника безопасности при реставрационных работах
Ремонт и реставрация архитектурной лепнины
Технология реставрации коринфской капители
Изготовление лепнины
Изготовление форм
Изготовление моделей
Инструменты и приспособления
Выполнение моделей и лепка архитектурных деталей
Технология реставрации камня
Технология ремонта облицовочных поверхностей и склеивания камня

Ваш отзыв

Причины и последствия обрушения зданий и сооружений.

Внезапное обрушение зданий и сооружений может быть вызвано ошибками, допущенными при проектировании, отступлениями от проекта при проведении строительных работ, нарушениями правил монтажа сооружений. Имеют место плохое качество строительных работ и использование недоброкачественных строительных материалов. Заметное влияние оказывают подземные карстовые пустоты, образующиеся под землей под воздействием водных потоков.

Дома стоят помногу лет, строения изнашиваются, а средств на своевременный капитальный ремонт, как правило, не хватает, иногда его проводят уже по факту разрушения здания.

В последние годы стала модной самостоятельная перепланировка жилья, особенно лицами с высоким материальным достатком, несмотря на то, что любая внутриквартирная перепланировка должна быть произведена с учетом особенностей строительной конструкции дома, только после консультации с инженером и с разрешения ЖЭУ, подтвержденного соответствующим документом. Несогласованные перепланировки жилья могут повлечь за собой катастрофические последствия для здания.

В ряде случаев причинами обрушения могут явиться: отсутствие надежной вентиляции в помещении, где используется газ. Обрушению способствуют взрывы вследствие утечки газа, неправильной эксплуатации бытовых газовых приборов, неосторожного обращения с огнем, хранения в помещении легко воспламеняющихся жидкостей и взрывчатых веществ.

Кроме того, обрушение сооружения возможно вследствие техногенной ЧС. Во время стихийных бедствий, и, в первую очередь, при землетрясении. Разрушения могут быть следствием не только силы стихии, но и плохого качества строений и их технического износа.

Нельзя исключить также террористический акт и локальные военные действия с применением различных видов оружия.

Последствиями обрушения зданий и сооружений являются:

гибель людей и животных;

механические, ожоговые повреждения и электротравмы, в том числе синдром длительного сдавливания и травматический шок;

психотравмы и острые состояния, требующие оказания неотложной помощи;

страх, паника, беспорядочные и нелогичные действия людей;

образование завалов, под которыми могут находиться люди;

разрушение коммунально-энергетических сетей;

невозможность проживания в разрушенном здании, что требует предоставления пострадавшим временного жилья или новых квартир;

при разрушении производственного объекта — временное прекращение его функционирования, чем наносится материальный ущерб предприятию;

затраты на восстановление производственных и жилых зданий.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *