Приложение № 4 НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ПРИЧИНЫ ОБРУШЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Нередко к причинам, вызвавшим аварию, относят: отступления от данных проекта, рабочей документации либо рабочего проекта и требований нормативных документов; несоблюдение СНиП на производство работ, а также ТУ и ГОСТов при изготовлении конструкций, примененных при строительстве; отступления от требований правил технической эксплуатации зданий, сооружений, технологического оборудования; ошибки в проекте и пр.

Л.Г. Ройтман различает пять групи ошибок, допускаемыми проектировщиками и строителями: случайные (1), систематические (2), а также ошибки как результат заблуждения (3) - при недостаточной квалификации и частой смене работников, сложности сооружений и др., небрежности и безответственности (4), проявления неизвестных или неизученных факторов (5)^[50].

C учетом механизма взаимодействия причины (факторы), вызывающие изменении работоспособности здания (сооружения) в целом, отдельных его элементов, а часто и приводящие к аварии (разрушению), он предлагает разделить на: внутренние и внешние: к первым относятся физико-химические процессы, протекающие в материалах, из которых изготовлены конструктивные элементы; нагрузки и процессы, возникающие при эксплуатации; конструктивные факторы; качество изготовления’(дефекты производства), ко вторым - климатические факторы (температура, влажность, солнечная радиация), факторы окружающей среды (ветер, пыль и песок, наличие в атмосфере агрессивных соединений, биологические факторы), а также качество эксплуатации [387, с.103].

Деформации строительных объектов Л.Г. Ройтман разделяет на несколько видов: осадочные, конструктивные, температурно-влажностные, износовые. Предпочтительнее, с точки зрения автора, рассматривать деформации в зависимости от характера границы взаимодействия. Деформации осадочного и температурновлажностного типа возникают в результате нарушения равновесного взаимодействия между объектом, геологической средой и атмосферой, то есть внешними по отношению к строению средами. Нарушение конструктивного и износового характера возникает в результате внутренних причин (особенностей и недостатков конструкций, временем их существования) [387].

На наш взгляд, для специалистов в области: ССТЭ определенный интерес представляет и предложенная Л.Г. Ройтманом классификация аварий конструкции заданий:

аварии, связанные с деформациями оснований фундаментов (неблагоприятные грунтовые условия площадки, неправильное ведение строительных работ рядом со зданием);

конструктивно-технологические аварии (перегрузки, механические повреждения, износ);

природные стихийные бедствия (землетрясения, наводнения, ураганные ветры);

техногенные повреждения (пожары, взрывы, неудовлетворительная эксплуатация).

Как и многие другие, она достаточно условна, поскольку «в реальных условиях причинами аварий чаще бывает совокупность разных факторов, прямо вызывающих аварии или дополняющих, усиливающих отрицательное воздействие первоначальных факторов» [387].

Разрушительные воздействия различной природы на возводимые а так же эксплуатируемые здания и сооружения доставляет много хлопот строителям на протяжении всей истории становления и развития зодчества. Так, Успенский собор в Рязани является примером того, как невыявленная значительная неоднородность несущей способности грунтов основания сыграла главную роль в развитие неравномерных осадок и деформаций сооружений.

Успенский собор выстроен в 1693-1702 годах по проекту Якова Бухвостова. Сведения о деформациях собора были зафиксированы в исторических источниках в 1712, 1727, 1730, 1755, 1776, 1778; 1796 годах.

падению,___________ в стенах оказались великие трещины и стены тягостью раздавило,_______

местами отсевшие части отстали и отклонились, а многие уже и отпали,... стены местами опускаются вниз».

Синод принял в начале XIX века решение о разборке собора, но жители Рязани настояли на больших восстановительных работах, которые были произведены в 1805 - 1806 годах. После завершения работ собор простоял без существенных повреждений свыше 100 лет, затем, в 1914 году в нем снова обнаружили свежие трещины, а к 50-м годам XX века задание пришло в аварийное состояние.

При исследовании геоподосновы собора было установлено, что в восточной части холма (собор расположен на высоком побережном холме реки Трубеж вблизи ее впадения в реку Оку) существовала озерная впадина, которая в настоящее время заполнена толщей илисто-торфяных отложений мощностью до 10,0 метров, перекрытых насыпью. Основанием юго-восточной части собора служат эти слабые грунты. Неучтенная при строительстве геолого-литологическая неоднородность грунтов основания при значительных нагрузках от сооружения (до 0,6 МПа) сделала неизбежным деформации Успенского собора [364, с. 62].

На то, что причиной неблагополучия зачастую является недостаточная прочность грунтов «во рвах для зданий», анализируя закономерности деформаций строений, указывал и М.В. Ломоносов. Исследования по определению несущей способности оснований сооружений были проведены в середине позапрошлого столетия и связаны с именем Г.Е. Паукера, предложившего построить Константи- новскую батарею одноименного форта в Кронштадте на песочном основании. На это ему пришлось выслушать много возражений. Указывалось, что песок, сдавленный зданием, выдавится из-под сооружения в сторону, после чего оно погрузится в песок, а вследствие этого может получить значительные повреждения. В подтверждении сказанного говорилось, что даже нога человека, идущего но песку, заметно в него погружается.

Потеря основанием несущих способностей происходит тогда, когда достигается предельная нагрузка, при которой у сооружений:

передающих основанию кроме вертикальной существенную по сравнению с ней сдвигающую нагрузку, возникает сдвиг сооружения, либо сопровождающийся значительными резко развивающимися и прогрессирующими во времени перемещениями с захватом части массива грунта основания, либо происходящий непосредственно по подошве сооружения;

имеющих фундаменты неглубокого заложения и передающих основанию существенную вертикальную и горизонтальную нагрузки или только одну вертикальную, происходит выпирание грунта из основания и связанное с этим такое нарастание вертикальных перемещений, вследствие которых дальнейшая эксплуатация сооружений будет уже невозможной;

имеющих фундаменты глубокого заложения, с увеличением нагрузки возникает значительно более резкое, чем при предшествующих ступенях нагружения нарастание осадок.

Развитие инженерной мысли, направленной на определение несущей способности оснований и устойчивости возведенных на них сооружений, в историческом аспекте прослеживаются по трем направлениям:

1) относительно строгие теоретические решения, основывающиеся на использовании теории предельного равновесия сыпучей среды;.

2) приближенные решения, именуемые часто инженерными, основанные на задании формы зоны разрушений в грунтовом массиве, в которых отыскивается с применением экстремальных принципов, положение наиболее опасной ограничивающей поверхности;

3) экстремальные исследования, связанные с нахождением; как величин предельных нагрузок, так и формы зоны разрушения, а также характера деформирования грунта в основании [317, с. 6].

Следует отметить, что установление характера влияния «неспокойных» грунтов, особенно мерзлых, на фундаменты зданий, строений и сооружений вызвало определенные трудности у специалистов в области строительства.

Так, результаты первоначальных наблюдений за деформациями строительных объектов от пучения грунтов привели к мысли, что при перепадах температуры наружного воздуха они происходят вследствие действия: нагрузок от мерзлого грунта на подошвы фундаментов. Такое суждение определило требование их заложения глубже сезонного промерзания грунтов. Представлялось, что соблюдение этого условия исключит негативное воздействие пучащегося грунта на: подошву фундаментов. В.И. Свиньин так характеризует это положение: «зависимость между глубиною заложения фундаментов и промерзаемостью, повторяясь во всех курсах строительной науки, глубоко врезается в умы строителей и заставляет усматривать действие замерзающего грунта направленным исключительно на подошвы фундаментов [399, с. 38].

Результаты дальнейших наблюдений показали ошибочность такого представления о влиянии пучения грунтов на строительные объекты. Заложение фундаментов ниже глубины промерзания грунтов не обеспечивало защиту зданий, строений и сооружений от деформационных прогрессов. МЛ. Чернышев отмечает:

«Такие прочно установившиеся взгляды на причины деформации заставляли строителей всемерно углублять закладку фундаментов, но все же деформации построенных зданий наблюдались в массовых случаях совершенно независимо от глубины фундаментов [451, с. 27].

В дальнейшем строители пришли к выводу, что деформация строительных объектов в данных обстоятельствах обусловливается не действием пучащегося грунта на подошву фундаментов, а смерзанием грунта с их боковой поверхностью. Было также установлено, что в пучении участвуют преимущественно верхние слои грунта, та его часть, «в пределах которой имеет место накопление влаги, мигрирующей при замерзании грунта (зона «миграции влаги»). Мощность действительно пучащегося слоя зависит от рода .местных условий, в основном от .механического состава, влажности и питания водой»[395, с. 12].

Последующие исследования показали, что пучение происходит главным образом в пределах 1,0 - 1,5м. от поверхности земли [451, с. 33]. Это положение с течением времени не претерпело существенных изменений и послужило основой для формирования ныне действующих норм и правил, регламентирующих рассматриваемую сторону строительного производства. Так, например, на территории Московской области нормативно определенная глубина заложения фундаментов зданий - 1,4м.; Ленинградской и Нижегородской - 1,2м.; Курской - 1,0м. и т.д. [188, с. 66].

В экспертной практике применимо предложенное А.И. Дементьевым деление обстоятельств, обусловливающих деформации зданий, вызванных сезонной мерзлотой:

ненадлежащая консервация строительных объектов на зимний период;

ненадлежащее ведение строительно-монтажных и иных работ в зимнее время;

несоответствие конструктивных характеристик здания эксплуатационному режиму;

образование морозобойных трещин в грунте, вызванное резким охлаждением [258, с. 76].