Разрушение стальной водонапорной башни как следствие отклонений от типового проекта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разрушение стальной водонапорной башни как следствие отклонений от типового проекта

Определение причин аварии сооружения, анализ совокупности факторов приводящих к разрушению является основой для решения проблем надежности конструкций и установления подходов к расчету их и проектированию.

Рассматриваемое в статье сооружение представляет собой водонапорную башню. Возведение башни предусмотрено в соответствии с типовым проектом №901-5-29 «Унифицированные водонапорные стальные башни».

Водонапорная башня представляет собой сварную листовую конструкцию. Стальной бак цилиндрической формы объемом 50м³, не имеет днища и переходит конической частью (горловиной) в цилиндрическую опору высотой 18 м. Общая высота башни составляет 26225 мм. Подъем на крышу башни осуществляется по стальной лестнице с предохранительным ограждением.

Рис. 1. Конструктивные схемы башни согласно ТП

На момент осмотра конструкция башни разрушена в результате падения.

В статье представлен анализ причин аварии водонапорной башни.

Рис. 2. Результаты падения башни

водонапорный авария башня стальной

Проведенные исследования причин аварий [1], [3], [4], [5] и д.р. показали, что разрушение стальных конструкций наблюдается при совпадении ряда воздействий, факторов, явлений. Одной из причин аварий являются в том числе ошибки проекта.

При этом стальные конструкции обладают высоким уровнем надежности, что позволяет эксплуатировать конструкции в течении продолжительного времени даже при невыполнении плановых ремонтно-восстановительных работ [6], Тонкостенные конструкции при потери местной устойчивости сохраняют возможность воспринимать нагрузки [2], что также говорит о их высокой надежности

Проведенный подробный анализ конструкции показал следующее: Водонапорная башня выполнена в виде сварной листовой конструкции. Стальной бак имеет цилиндрическую форму, диаметр бака составляет 3020 мм, цилиндрическая опора диаметром 1220 мм и высотой 18 м. Стенки башни выполнены из листового проката толщиной 4 мм, сваренного между собой встык. С восточной стороны имеется стальная лестница, выполненная из уголка 50х50х4, с предохранительным ограждением, выполненным из стальной полосы -40х4. Нижняя часть опоры обвалована грунтом высотой 2,5 м. На башне установлены четыре растяжки из стального каната Ш12 мм.

Вертикальность положения башни до возникновения аварийной ситуации обеспечена.

В результате падения конструкции башни имеют многочисленные разрушения: разрывы стальных листов в области конической части, как со стороны бака так и со стороны опоры; разрыв стального листа в месте излома опоры в уровне верха обваловки; смятие стальных листов, разрыв тросов растяжек.

Грунт с южной стороны замочен, наблюдается размытие обваловки со стороны падения башни, что свидетельствует о заполнении башни водой в момент аварии.

Рис. 3. Обваловка башни

Рис. 4. Замятие стенки

Рис. 5. Отсутствуют диафрагмы жесткости

Основными причинами аварии явились отклонения от типового проекта при изготовлении конструкций башни:

- стенки башни выполнены из листового проката толщиной 4 мм по всей высоте (в типовом проекте толщина стенки переменная);

- сварка листов осуществлена встык (в типовом проекте башня выполнятся из обечаек сваренных внахлест;

- опора башни представляет собой цельную сварную конструкцию (в типовом проекте опора состоит из двух частей по 9 м каждая, имеющих кольца жесткости из уголка в местах соединения);

- бак башни представляет собой цельную сварную конструкцию (в типовом проекте бак выполняется из двух частей соединяемых в месте стыка первой и второй обечаек, имеющих кольца жесткости из уголка в местах соединения);

- соединение опоры и бака с конусной частью выполнено при помощи сварного шва (в типовом проекте верхняя обечайка опоры и низ конической части имеют кольцо жесткости из уголка);

- внутри башни отсутствуют кольцо жесткости (в верхней части бака), ребра жесткости и льдоудержатели.

По характеру разрушений можно сделать вывод о том, что падение башни произошло в результате потери устойчивости стальных листов толщиной 4 мм в области примыкания конической части башни к баку и опоре. Это привело к наклону бака от вертикали, его отрыва от опоры и дальнейшему падению всей башни с изломом опоры в уровне верха обваловки.

Произошедшая авария является следствием одновременно наличия многочисленных отклонений от типового проекта и действием нагрузок на башню. Высокая надежность данного сооружения, подтвержденная большим опытом ее применения, не компенсировала низкое качество работ по изготовлению, выполненное с нарушениями строительных норм, правил и требований типового проекта.

Литература

водонапорный авария башня стальной

1. Аугустин Я. Шледзевский Е. Аварии стальных конструкций. Пер. с польск. М.:Стройиздат, 1978, 183 с.

2. Волошин В.О. Скачков С.В. Экспериментальное исследование жесткости и несущей способности балочных элементов из тонкостенных стальных профилей // Научное обозрение издательство: издательский дом наука образования (москва) issn: 1815-4972. - 2013. - №11, 4 с.

3. Гроздов, В.Т. Признаки аварийного состояния несущих конструкций зданий и сооружений. СПБ.: издательский дом kN+. 2001. - 48 с.

5. Клюев, В.В. Анализ критических ситуаций, вызванных неблагоприятным стечением обстоятельств / В.В. Клюев [и др.] // Контроль. Диагностика, 2014. - №7. - С. 12-16. - Библиогр.: с. 16 (8 назв.).

6. Сендеров Б.В. Аварии жилых зданий. - М.:Стройиздат, 1991-216 с.

7. Щуцкий С.В. Скачков С.В. Результаты обследования башни в виде сетчатого гиперболоида // Легкие строительные конструкции: Сборник научных трудов - Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2009, 5 с.

8. Бандурин М.А. Проблемы оценки остаточного ресурса длительно эксплуатируемых водопроводящих сооружений // Инженерный вестник Дона, 2012, №3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/891.

9. Бандурин М.А. Особенности технической диагностики длительно эксплуатируемых водопроводящих сооружений // Инженерный вестник Дона, 2012, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2012/861

10. Виноградов С.Н. Конструирование и расчёт элементов тонкостенных сосудов: учеб. пособие / С.Н. Виноградов, К.В. Таранцев. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2004. - 136 с.

11. Hickman A.R. Carriers cut back coverage for construction defects / American Agent & Broker. 2003. V. 75. №7. p. 24.

Размещено на Allbest.ru