CC BY
32
УДК 69.059.28
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРА РАЗРУШЕНИЙ ВЕРХНИХ ЭТАЖЕЙ ЗДАНИЙ ПРИ ТЕХНОГЕННЫХ АВАРИЯХ
БЕЛИКОВ А. С.1, д. т. н, проф., ШАТОВ С. В. 2, д. т. н, доц., УЛИТИНА М. Ю3*, соиск, ГОЛЕНДЕР В. А.4 , к. т. н, с. н. с.
1 Кафедра безопасности жизнедеятельности, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Кафедра строительных и дорожных машин, Государственное высшее учебное заведение «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры», ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепр, Украина, тел. +38 (0562) 46-93-47, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-1697-2547
3 Департамент науки и образования Харьковской областной государственной администрации, Харьков, Украина, тел. +38 (057) 705-03-14 e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9678-6842
4 кандидат технических наук, старший научный сотрудник, г. Харьков, Украина, тел +38 (050) 177-93-41, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-6155-036X
Аннотация. Постановка проблемы. Сооружения и здания могут быть разрушены или повреждены от действия техногенных катастроф, аварий и природных явлений. Авария происходит, если нарушается правильность проектных решений и нормативных характеристик, изготовления заводских изделий, монтажа здания. В отдельных случаях здания получают повреждения в результате действия не одного какого-либо фактора, а суммарного их действия. Демонтаж поврежденных конструкций выполняется без учета характера разрушений объектов, в частности, их верхних этажей и крыши. Поэтому определение характера разрушений верхних этажей зданий, сооружений и разработка технологических решений по их восстановлению является актуальной научно-технической проблемой. Цель статьи - определение характера разрушений верхних этажей зданий как исходная информация для принятия решений по проведению работ. Вывод. Наиболее частыми причинами разрушений верхних этажей зданий являются увеличение нагрузок сверх нормативных; снижение в процессе эксплуатации характеристик на прочность конструкций от действия разнообразных факторов - влаги, температуры, износа. Разрушения зданий имеют вероятный характер. В то же время существуют отдельные закономерности их разрушения и общая схема развития этого процесса. Сначала происходят локальные повреждения отдельных элементов зданий и сооружений, которые распространяются на смежные конструкции и узлы. Потом в направлении действия источника взрыва происходит расширение объема разрушения или повреждения.
Ключевые слова: чрезвычайнные ситуации, аварии, характер разрушений зданий
ВИЗНАЧЕННЯ ХАРАКТЕРУ РУЙНУВАНЬ ВЕРХН1Х ПОВЕРХ1В БУД1ВЕЛЬ П1Д ЧАС ТЕХНОГЕННИХ АВАР1Й
БЕЛ1КОВ А. С.1, д. т. н., проф.,
ШАТОВ С. В.2, д. т. н, доц., УЛ1Т1НА М. Ю.3*, здобувач, ГОЛЕНДЕР В. А.4, к. т. н., с. н. с.
1 Кафедра безпеки життедгяльносл, Державний вищий навчальний заклад «Придншровська державна академiя будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Укра!на, тел. +38 (056) 756-34-57, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Кафедра будгвельних i дорожтх машин, «Приднгпровська державна академш будiвництва та архггектури», вул. Чернишевського, 24-а, 49600, Днгпро, Укра!на, тел. +38 (0562) 46-93-47, e-mail: [email protected], (ORCID ID: 0000-0002-1697-2547
3 Департамент науки та освгти Харкгвсько! обласно! державно! адмгтстраци, Харкгв, Укра!на, тел. +38 (057) 705-03-14 e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9678-6842
4 кандидат технгчних наук, старший науковий спгвробгшик, м. Харкгв, Украгна, тел +38 (050) 177-93-41, e-mail: [email protected],_ORCID ID: 0000-0002-6155-036X
Анотащя. Постановка проблеми. Споруди i будгвлг можуть бути зруйнованг або пошкодженг вгд ди техногенних катастроф, аварш г природних явищ. Аваргя вщбуваеться, якщо порушуеться правильшсть проектних ршень г нормативних характеристик, виготовлення заводських виробгв, монтажу будгвлг В окремих випадках будгвлг отримують ушкодження в результат ди не одного якого-небудь чинника, а сумарно!' !'х ди. Демонтаж пошкоджених конструкцш виконуеться без урахування характеру руйнувань об'ектш, зокрема, !'х верхшх поверхгв г даху. Тому визначення характеру руйнувань верхшх поверхгв будгвель, споруд г розроблення технолопчних ршень щодо !'х вщновлення стае актуальною науково-техшчною проблемою. Мета статтi -
визначення характеру руйнувань BepxHix noBepxiB будiвель як початкова шформащя для розроблення рiшень щодо виконання робiт. Висновок. Найчастiшi причини руйнувань верхшх поверxiв будiвель таш: збiльшення навантажень понад нормативнi; зниження в процесi експлуатацiï характеристик на мщшсть конструкцiй вiд дiï рiзноманiтниx чинникiв - вологи, температури, зносу. Руйнування будiвель мають вiрогiдний характер. У той же час юнують окремi закономiрностi ï\ руйнування i загальна схема розвитку цього процесу. Спочатку вiдбуваються локальнi ушкодження окремих елеменлв будiвель i споруд, яш поширюються на сумiжнi конструкцiï i вузли. Попм у напрямi дп джерела вибуху розширюються обсяги руйнування або ушкодження.
Ключовi слова: надзвичайш ситуаци, авари, характер руйнувань будiвель
DETERMINATION OF DESTRUCTIONS CHARACTER OF BUILDING UPPER FLOORS AT TECHNOGENIC FAILURES
BELIKOV A. S.1, Dr. Sc. (Tech.), Prof., SHATOV S. V.2, Dr. Sc. (Tech.), Ass. Prof., ULITINA M. Yu.3*, competitor,
HOLENDER V. A.4; Cand. Sc. (Tech.), senior researcher
1 Department of Life Safety, State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskoho st., Dnipro 49600, Ukraine, tel. +38 (056) 756-34-57, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-5822-9682
2 Department of Build and Road Wave, State Higher Educational Establishment «Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture», 24-A, Chernyshevskoho str., Dnipro 49600, Ukraine, tel. +38 (0562) 46-93-47, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-1697-2547
3 Department of Science and Education of Harkiv Regional State Administration, Harkiv, Ukraine, tel. +38 (057) 705-03-14 e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0001-9678-6842
4 Candidate of Technical Sciences, Senior Research Fellow, Kharkov, Ukraine, tel. +38 (050) 177-93-41, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-6155-036X
Summary. Raising of problem. Constructions and buildings can be destroyed or damaged from the action of technogenic catastrophes, failures and natural phenomena. An accident takes place, if a rightness is violated: project decisions and normative descriptions, making of plant wares, building editing. On occasion building get damages as a result of action of some not alone factor, and their total action. Dismantling of the damaged constructions is executed without the account of destructions character of objects, in particular their upper floors and roof. Therefore determination of character of destructions of overhead floors of buildings, constructions and development of technological decisions on their renewal is the scientific and technical issue of the day. Purpose. Determination of of destructions character of upper floors of building, as initial information for making decision on realization of works. Conclusion. The most frequent reasons of destructions of upper floors of building are: increase of loading over normative; decline in the process of exploitation the descriptions on durability of constructions from the action of various factors - of moisture, temperature, wear. Destructions of building have a credible character. At the same time there are separate conformities to law of their destruction and general chart of development of this process. The local damages of separate elements of buildings and constructions which spread to the contiguous constructions and knots pass at first. Then the volume expansion of destruction or damage passes in the direction of the explosion source action.
Keywords: emergencies situations, failures, character of destructions of building
Постановка проблемы. Сооружения и здания могут быть разрушены или повреждены из-за действия техногенных катастроф, аварий и природных явлений. Авария происходит, если нарушается правильность проектных решений и нормативных характеристик, изготовления заводских изделий, монтажа здания. В отдельных случаях здания получают повреждения в результате действия не одного какого-либо фактора, а суммарного их действия. Демонтаж поврежденных конструкций выполняется без учета характера разрушений объектов, в
частности, их верхних этажей и крыши. Поэтому определение характера разрушений верхних этажей зданий, сооружений и разработка технологических решений по их восстановлению является актуальной научно-технической проблемой.
Анализ публикаций. Причинами возникновения техногенных катастроф и аварий [2], которые связаны с разрушением зданий и сооружений [1], являются:
- увеличение нагрузок на здания и сооружения сверх нормативных значений и проявление при их эксплуатации
непредвиденных проектами влияний на конструкции [3; 6];
- снижение в процессе эксплуатации характеристик на прочность элементов конструкций зданий и сооружений от действия разнообразных факторов: влаги, изменения температуры, механического износа и других [5; 8; 9];
б
Рис. 1. Торговый центр в г. Рига (2013 г.):
а - до аварии; б - обрушенная крыша
- некачественные строительные и ремонтные работы, нарушение норм их выполнения, а также не своевременное выполнение ремонтов [12].
Аварии, связанные с увеличением нагрузок сверх нормативных значений, являются результатом накопления на кровле зданий и сооружений грузов, снега, пыли и влаги, не учтенных при проектировании. Примером такой аварии является обрушение крыши торгового центра в г. Рига (рис. 1). Обрушение (погибло 54 человека) произошло из-за суммарного действия
дополнительных нагрузок на кровлю и бокового давления со стороны новостройки.
Цель статьи - определение характера разрушений верхних этажей зданий как исходная информация для принятия решений по проведению работ.
Результаты исследований. К непредвиденным проектами влияниям техногенного характера на конструкции зданий и сооружений следует отнести взрывы, пожары, случайные удары транспортных средств. Во многих случаях взрывов причиной является неправильное пользование газом [4; 7; 10; 11].
Крупные катастрофы из-за взрыва газа состоялись (рис. 2): в г. Днепр (2007), в г. Евпатория (2008), в г. Астрахань (2012), а также с ограниченными разрушениями: в 2009 году в г. Луганск, в 2012 - в г. Харьков, в 2014 - в г. Николаев и в 2016 году в г. Украинск (Донецкая обл.). В зависимости от параметров и направления взрыва, типа сооружений и их количества изменяются характер разрушений, структура завалов и условия выполнения работ.
Разрушения сооружений и зданий имеют вероятный характер. В то же время существуют отдельные закономерности их разрушения и общая схема развития этого процесса. Сначала происходят локальные повреждения отдельных элементов зданий и сооружений, которые распространяются на смежные конструкции и узлы. Потом расширяются объемы повреждения.
Значительные повреждения объектов приносят военные действия и террористические акты. Во многих населенных пунктах восточной части Украины разрушены или повреждены строительные объекты, разные по архитектурно-планировочным решениям и назначению (рис. 3).
Разрушение зданий происходит при снижении в процессе эксплуатации прочностных характеристик конструкций строительных объектов от действия механического износа, особенно коррозии мест соединения элементов железобетонных изделий (рис. 4, а) и усталостных явлений в строительных конструкциях (рис. 4, б).
в г
Рис. 2. Поврежденные взрывами газа верхние этажи жилых домов: а - г. Днепр (2007 г.); б - г. Николаев (2007 г.); в - г. Рязань РФ (2016 г.); г - Украинск (Донецкая обл., 2016 г.)
б
Рис. 3. Поврежденные здания в результате военных действий (2015 г.): а - г. Славянск; б - г. Донецк
б
Рис. 4. Разрушение зданий из-за механического износа: а - г. Шахтинск (Карагандинская обл., 2017 г.); б - г. Васильков (Киевская обл., 2016 г.)
б
Рис. 5. Повреждение зданий: а - вследствие некачественного ремонта (г. Омск, РФ, 2015 г.); б - из-за отсутствыя ремонта (г. Днепр, ул. Артема, 28)
Невыполнение норм проведения ремонтных работ зданий и сооружений приводит к частичным их обрушениям. В
г. Омск (РФ, 2015 г.) после ремонта четырех-этажного общежития упали перекрытия и стеновые панелей всех этажей одной секции (рис. 5, а).
Нежилые здания, требующие ремонта, с течением времени разрушаются под действием температуры, влаги и являются источником повышенной опасности (рис. 5, б).
Выводы.
1. Наиболее частыми причинами разрушений верхних этажей зданий являются: увеличение нагрузок сверх нормативных; снижение в процессе эксплуатации характеристик на прочность конструкций из-за действия разнообразных факторов - влаги, температуры, износа.
2. Разрушения зданий имеют вероятностный характер. В то же время существуют отдельные закономерности их разрушения и общая схема развития этого процесса.
Сначала происходят локальные повреждения отдельных элементов зданий и сооружений, которые распространяются на смежные конструкции и узлы, потом объемы повреждения расширяются.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Система забезпечення надшносп та безпеки будiвельних об'екпв. Положення про розслвдування причин аварш (обвалень) будiвель, споруд, !х частин та конструктивних елеменпв : ДБН В.1.2-1-95. - Введ. 01.07.1995. - Ки!в, 1995.
2. Будинки i споруди. Громадсьш будинки та споруди. Основнi положення : ДБН В.2.2-9-2009. - [Чинш з 01.07.2010 р.]. - Видання офщ. - Ки!в : Мшрегюнбуд Укра!ни, 2009. - 51 с.
3. Безпека у надзвичайних ситуащях. Техногеннi надзвичайнi ситуацi!. Термiни та визначення основних понять : ДСТУ 4933:2008. - Вид. офщ. ; Чинний ввд 2008-07-01 - Ки!в : Держстандарт Укра!ни, 2008. - 38 с.
4. Марков А. И. Аварии зданий и сооружений / А. И. Марков, М. А. Маркова. - Запорожье : Настрой, 2008. -84 с.
5. Мiрошниченко М. Вибух газу - "це урок, який повинна засво!ти держава" / М. Мiрошниченко // Надзвичайна ситуащя. - 2007. - № 10. - С. 8-15.
6. Охрана труда в строительстве : учебник для студ. вузов / А. С. Беликов, В. В. Сафонов, П. Н. Нажа, В. Г. Чалый, Н. Ю. Шлыков, В. А. Шаломов, С. Ю. Рагимов ; под общ. ред. А. С. Беликова ; Приднепр. гос. академия стр-ва и архитектуры. - Киев : Основа, 2014. - 592 с.
7. Сендеров Б. В. Аварии жилых зданий / Б. В. Сендеров. - Москва : Стройиздат,1991. - 216 с.
8. Трапчний вибух у Свпаторп // Надзвичайна ситуащя. - 2009. - № 1. - С. 8-15.
9. О некоторых уроках аварий / А. С Файвусович, Л. Л. Михеева, О. А. Черных, В. П. Матвеев // Будiвельнi конструкцп / Держ. н.-д. ш-т буд. конструкщй - Ки!в,1999. - Вип. 51 : Аварп на будiвлях i спорудах. Друга Всеукра!нська наук.-техн. конференщя, 8-9 грудня 1999 р. - С. 54-59.
10. Хэммонд Р. Аварии зданий и сооружений. Причины и уроки аварий современных сооружений различных типов : пер. а англ. / Р. Хэммонд ; пер. В. К. Житомирский ; ред. А. Е. Денисов. - Москва : Госстройиздат, 1960. - 187 с.
11. Шатов С. В. Визначення параметрiв уламк1в зруйнованих споруд та елеменлв будiвель, яш реконструюються / С. В. Шатов // Вюник Приднiпровськоï державноï академи будiвництва та архiтектури : зб. наук. пр. - Дншропетровськ, 2011. - № 3. - С. 8-14.
12. Шатов С. В. Организационно-технологические решения начальных этапов разборки завалов разрушенных зданий / С. В. Шатов // Вюник Придншровсь^' державноï академи будiвництва та архггектури : зб. наук. пр. - Дншропетровськ, 2011. - № 8. - С. 7-13.
13. Шкинев А. Н. Аварии на строительных объектах, их причины и способы предупреждения / А. Н. Шкинев. -Изд. 3-е, перераб. и доп. - Москва : Стройиздат, 1976. - 375 с.
REFERENCES
1. Systema zabezpechennia nadiinosti ta bezpeky budivelnykh obektiv [The reliability and safety of construction projects.]. Polozhenniapro rozsliduvanniaprychyn avarii (obvalen) budivel, sporud, ikh chastyn ta konstruktyvnykh elementiv: DBN V.1.2-1-95, vved. 01.07.1995 [Regulation on the investigation of accidents (failing) causes of buildings, structures and their parts and structural elements: the State Building Codes V.1.2-1-95, dated on 01.07.1995 ]. Kyiv, 1995. (in Ukrainian).
2. Budynky i sporudy. Gromadski budynky ta sporudy [Buildings and constructions. Public buildings and structures. ]. Osnovni polozhennia: DBN V.2.2-9-2009, chynni z 01.07.2010 r. [Basic regulations: The State Buildings Codes B.2.2-9-2009, dated on 01.07.2010]. Kyiv, 2009, 51 p. (in Ukrainian).
3. Bezpeka u nadzvychainykh sytuatsiiakh. Tekhnogenni nadzvichaini sytuatsii. Terminy ta vyznachennia osnovnykh poniat: DSTU 4933:2008, chynnyi vid 2008-07-01 [Safety in emergency situations. Technogenic emergency situations. Terms and definitions of basic concepts: The State Standards of Ukraine 4933: 2008, dated on 2008-0701]. Kyiv, 2008, 38 p. (in Ukrainian).
4. Markov A.I. and Markova M.A. Avarii zdanij i sooruzhenij [Damages of buildings and constructions]. Zaporozh'e: Nastroj, 2008, 84 p. (in Russian).
5. Miroshnichenko M. Vybukh gazu - "tse urok, yakyi povynna zasvoity derzhava" [Explosion of gas is "a lesson that should be learnt by the state"]. Nadzvychajna sytuatsiia [Emergency]. 2007, no. 10, pp. 8-15. (in Ukrainian).
6. Belikov A.S., Safonov V.V., Nazha P.N, Chalyj V.G., Shlykov N.Yu, Shalomov V.A. and Ragimov S.Yu. Oxrana truda v stroitel'stve [Work safety in construction]. Pridnepr. gos. akademiya str-va i arxitektury [Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Kiev: Osnova, 2014, 592 p. (in Russian).
7. Senderov B.V. Avarii zhilyxzdanij [Residential buildings accidents]. Moskva: Strojizdat,1991, 216 p. (in Russian).
8. Trahichnyi vybukh u Yevpatorii [The tragic explosion in Yevpatoria]. Nadzvychayna sytuatsiia [Emergency], 2009, no 1, pp. 8-15. (in Russian).
9. Fajvusovich A.S., Mixeeva L.L., Chernyx O.A. and Matveev V.P. O nekotoryx urokax avarij [About some accident lessons]. Budivelni konstruktsii [Buildings construction]. Avarii na budivliakh i sporudakh. Druha Vseukrainska nauk.-tekhn. konferentsiia, 8-9 grudnia 1999 r. [Accidents on buildings and structures. The second All-Ukrainian scientific and technical conference, December 8-9, 1999.]. Derzh. n.-d. in-t bud. Konstruktsii [The State Scientific-Research Institute of Building Constructions]. Kyiv,1999, iss. 51, pp. 54-59. (in Russian).
10. Xemmond R. Avarii zdanij i sooruzhenij. Prichiny i uroki avarij sovremennyx sooruzhenij razlichnykh tipov [Accidents of buildings and structures. Causes and lessons of modern structures accidents of various types]. Moskva: Gosstrojizdat, 1960, 187 p. (in Russian).
11. Shatov S.V. Vyznachennia parametriv ulamkiv zruinovanykh sporud ta elementiv budivel, yaki rekonstruiuiutsia [Determination of scantling parameters of destroyed structures and building elements, which are reconstructed]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of the Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2011, no. 3, pp. 8-14. (in Ukrainian).
12. Shatov S.V. Organizacionno-texnologicheskie resheniya nachal'nyx etapov razborki zavalov razrushennyx zdanij [Organizational and technological solutions of the initial stages of the rubble dissolution of destroyed buildings]. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademii budivnitstva ta arkhitektury [Bulletin of the Prydniprovs'ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2011, no. 8, pp. 7-13. (in Russian).
13. Shkinev A.N. Avarii na stroitel'nyx ob''ektax, ix prichiny i sposoby preduprezhdeniya [Accidents at the building sites, their causes and methods of warning]. Moskva: Strojizdat, 1976, 375 p. (in Russian).
Рецензент: Бтоконь А. I., д-р т. н., проф.
Надшшла до редколегп: 14.11.2016 р. Прийнята до друку: 23.11.2016 р.
