Екатеринбург
Одноэтажные производственные здания со сборным железобетонным каркасом и плоской кровлей способны воспринимать значительные разности осадок фундаментов без возникновения опасных усилий в конструктивных элементах. В таких зданиях все узлы шарнирные: узел сопряжения колонны с фермой, узел опирания подкрановой балки на колонну, узлы сопряжения подкрановых балок между собой, узлы опирания плит покрытия на ферму. Плоское покрытие легко деформируется, получая волнообразную форму. Нижестоящие конструкции получают отклонения от вертикальной и горизонтальной плоскостей, без возникновения опасных напряжений в узлах.
В случае арочного покрытия в уровне плит покрытия возникают значительные усилия. Плиты покрытия приварены к верхним поясам ферм не менее чем в трех точках, швы между плитами замоноличены бетоном. Плиты покрытия образуют жесткую цилиндрическую поверхность на всю длину здания.
Совсем незначительные неравномерные осадки опорных узлов ферм приводят к высоким напряжениям в сварных швах, присоединяющих плиты покрытия к закладным деталям верхнего пояса ферм. В случае обрыва этих сварных швов нарушается целостность цилиндрической поверхности. В месте повреждения возникают большие изгибающие моменты и поперечные силы в верхнем поясе фермы, действующие из плоскости фермы. Такие усилия приводят к резкому взрывообразному разрушению верхнего пояса фермы и обрушению фермы. Падающие конструкции часто увлекают за собой соседние шаги покрытия. На нижеприведённой фотографии обрушение конструкций произошла при максимальной разности осадок двух соседних опорных узлов ферм на величину 70 мм.
Обрушение может произойти при отсутствии снеговой нагрузки на покрытии здания, так это произошло в случае, показанном на фотографии. Наиболее вероятный период возникновения подобных аварий – весенний и осенний сезоны, которые характеризуются максимальными изменениями уровня грунтовых вод и возникновениями дополнительных неравномерных осадок фундаментов.
Расчеты железобетонной фермы без учета дополнительных усилий от неравномерных осадок фундамента и отсутствием снеговой нагрузки показывают не менее двойного запаса по прочности конструкции. При данной расчётной схеме учитываются усилия, действующие только в плоскости фермы.
Для определения усилий в фермах, возникающих от неравномерных осадок фундаментов, необходимо геодезическими методами определить фактические неравномерные перемещения опорных узлов ферм, создать пространственную расчётную схему с моделированием ферм и плит, а также моделированием вынужденных смещений опорных узлов ферм. Ниже приведена расчётная схема пролёта здания с величинами фактического смещения опорных узлов ферм. По результатам расчёта такой пространственной схемы в верхнем поясе обрушившейся фермы определены усилия в плоскости фермы и усилия из плоскости фермы. К разрушению верхнего пояса фермы (см. фото выше) привели изгибающие моменты, действующие в двух плоскостях, и высокое значение продольной силы.
Для исключения подобных случаев обрушения конструкций необходимо при периодическом обследовании зданий с арочными сборными железобетонными покрытиями выполнять геодезическое определение возможных осадок фундаментов. При обнаружении неравномерных осадок фундаментов следует установить геодезический мониторинг за величиной осадок и выявить причину, вызывающие осадки. Принять меры исключающие дальнейшее развитие деформаций грунтов основания. Данные услуги можно заказать в нашей компании. Заказать обследование фундаментов вы можете по телефону +7 (343) 289-62-61 или с помощью онлайн заявки на нашем сайте.
Автор статьи: директор ООО «БТЭ» Мокроносов Антон Геннадьевич.
