Что же вс-таки произошло в Екатеринбурге: краткий анализ

alex_anpilogov — 10.11.2016

Вчера, 9 ноября, в Екатеринбурге частично обрушилась крыша цеха машиностроительного завода им. Калинина. На ЗиКе делают пусковые установки систем ПВО «Бук» и С-300 «Антей». В результате обрушения крыши на заводе погибли четыре человека, пострадали ещё четырнадцать.
Следственными органами СКР по Свердловской области возбуждено уголовное дело по признакам преступления, предусмотренного ч. 3 ст. 216 УК РФ ("Нарушение правил безопасности при ведении работ, повлекшее по неосторожности смерть двух и более человек"). Безусловно, у следователей будет гораздо больше фактов и возможностей, для того, чтобы разобраться в сути и причинах произошедшего, я же в своём небольшом очерке, базируясь на широкодоступных данных, попробую лишь выразить своё скромное мнение о наиболее вероятной версии произошедшего. И это, к сожалению, не банальный снег который пока что фигурирует, как основной виновник произошедшего — наряду с уже заявленной халатностью.


Так сложилось, что я в 2006-2007 годах работал в очень похожем цеху в городе Никополе, на мощностях «Никопольского трубного завода», в ТВЦ-4 (трубоволочильный цех №4). Этот цех производил уникальные нержавеющие и титановые трубы для атомной и космической отрасли, а его производственное здание представляло собой такую же трёхуровневую конструкцию с «ломаной» крышей и естественным освещением через «фонарь» в крыше.

Изнутри крыша такого цеха под центральным фонарём обычно поддерживается ажурной фермой, которая опирается на ряды параллельных колонн:


Один из цехов завода им. Калинина, возможно — и пострадавший вчера заготовительный. Видно устройство фермы и колонн.

Итак, внутри здания у нас:
— колонны (бетонные или металлические, в целом я видел оба варианта исполнения, но бетон использовали всё-таки чаще).
— на колоннах закреплены пути внутрицеховых кранов, они также несут нагрузку от них, пути положенны сбоку на консоли колонн;
— несущие фермы, металлические, обычно сварные, для первых вариантов ферм — клёпаные;
— покрытие из ребристых кровельных железобетонных плит, лежащих поперек ферм и образующее собственно крышу;
— стеновые железобетонные панели, закрепленные на колоннах бокового ряда.

Если кому-то хочется «инженерного порно с расчленёнкой», то могу рекомендовать похожие конструкции, изображённые в известном атласе Шерешевского, по которому строили здания во всём СССР:


Тут видны все важные части такой сборной конструкции, но нам важен, понятное дело, механизм аварии. Почему?


В принципе, всякая авария должна начаться с разрушения какого–то одного, самого слабого элемента. Однако, в случае последующего, столь масштабного варианта развития аварии, когда половина крыши цеха уходит в никуда, должен быть и последующий триггер, который при разрушении этого слабого звена опрокинет и остальные — подобно костяшкам домино:

Поэтому, рассмотрим возможные варианты начала аварии и вероятность последующего развития обрушения, учитывая предложенные слабые звенья.

Основная пока что версия: под тяжестью снега (или от ветхости) проломилась плита покрытия. Этот вариант маловероятен, так как армированные бетонные плиты обычно проламываются без катастрофических последствий и, бывает, годами висят на оголившейся арматуре. Такой вариант разрушения называется «пластический шарнир» и, думаю, многие видели его в заброшенных цехах. Главное тут другое — если по такому сценарию вылетела одна или даже несколько плит, то катастрофы не будет. На том же ТВЦ-4 такие плиты висели годами, после чего я их сам менял — на новые и на заплатки из профнастила.

Вторая версия: под тяжестью снега плита перекрытия просто вылетела со своего места и упала. Невозможно. Монтажные зазоры установки плит недостаточно велики для того, чтобы край плиты упал с верхней полки фермы — ферма просто шире любого люфта плит на крыше.

У фермы порвался нижний пояс. Вот это очень похоже на нашу аварию. Верхняя часть фермы при этом проломилась вниз, плиты одним концом упали на несущие фермы, провернувшись при этом в вертикальное положение. В большинстве случаев плиты перекрытия закреплены анкерными болтами к ферме, поэтому при деформации они двигаются вместе с фермой. Плиты ударили по нижнему поясу смежных ферм, которые получив такой удар в нескомпенсированном направлении, тоже деформировались и упали.
Кроме того, вслед за деформацией первой фермы пошли дёргаться и поперечные связи между фермами, которые идут в основном по нижнему, связывающему поясу. На первой фотографии видно, что этих связей немного, они не рассчитаны в норме на полный отказ одной секции фермы. Так авария пошла каскадом дальше и остановилась, когда дошла до пары ферм, образующих пояс жесткости, то есть скрепленных вертикальными крестообразными поперечными связями. Таких пар ферм обычно несколько на пролёт, поэтому-то края провала и имеют форму правильного прямоугольника, но разного размера по пролётам. Эти фермы выдержали удар, и авария остановилась. Авария пошла и на соседний пролет — когда вылетела первая ферма, она дернула на себя колонну, и ферма следующего пролета упала внутрь.

Фотография разрушенного пролёта цеха ЗиКа. Справа хорошо видны упавшие плиты перекрытия, часть из них висит на консоли ударив по устоявшей ферме. Снега не так и много.

Есть и альтернативные варианты разрушения нижнего, связывающего пояса несущей фермы. Например, у фермы мог разорваться какой–то имеющий заводской брак или скорродировавший от времени второстепенный растянутый элемент решетки, она стала от этого понемногу деформироваться (такие конструкции я тоже видел собственными глазами, они могут «жить» годами), а под дополнительной нагрузкой она стала резко выходить из вертикальной плоскости, при этом слабая горизонтальная связь по нижнему поясу оторвалось, ферма скрутилась, хотя и не порвалась и провалилась вниз. Последующее развитие событий в этом случае происходит по описанному выше сценарию. Это тоже весьма вероятно.

Ну и, наконец, два не особо вероятных сценария. По каким-то причинам произошло разрушение одной из колонн, на которых покоится ферма. Возможно, мостовым краном подняли нечто очень тяжелое, чего раньше в этом пролёте не подымали, в результате чего  могло произойти разрушение несущей колонны. Хотя этот вариант — самый фантастический, обычно (как видно на верхем фото), подкрановые пути идут ниже, на особых консолях самих колонн, в результате чего обычно страдает сама балка подкранового пути и консоль, но не сама колонна.
Второй маловероятный сценарий — разрушение фундамента колонны. Грунтовые воды, канализация, какие-то коммуникации, которые толком не зарыли и оставили яму возле колонны (сам такое видел), а дальше, опять-таки — что-то тяжёлое поднимаем краном и колонна «уезжает» из-под несущей фермы.

Скорее всего, слабое место — ферма. Как видите, колонны все на месте, устояли. Тут ещё фотографии.

Поэтому, с моей точки зрения, самые вероятные причины аварии —  это коррозия металла фермы или же некий невыявленный производственный брак при сборке фермы, который вылез сегодня, по накоплению усталости металла. Снег — не более, чем триггер, соломинка, сломавшая спину и без того больному верблюду.
Где–то что-то подкапывало на ферму, где-то накапливался конденсат или валил пар из разорванной магистрали. Возможно, даже процесс купировали ремонтом кровли, но корродировать металл фермы от этого не переставал, а пескоструить и заново красить всю ферму при постоянной работе в цеху никто не решался. «Авось выстоит».

С коррозией, кстати, бороться достаточно легко, если этот процесс не пускать на самотёк. Визуальные осмотры всей конструкции один раз в 3-5 лет, периодическая обработка самых проблемных мест краской или антикоррозийным составом. Швы более подвержены коррозии, и поэтому заметить начавшееся опасные процессы довольно просто, если конструкции окрашены; если конструкции уже пребывают в заржавленном состоянии — в качестве временных мер очищаются швы и проверяется их целостность — надо сличить на сколько уменьшился катет шва от проектного и в каком состоянии прилегающий металл.
Инспекцию болтовых соединений тоже можно провести довольно быстро — есть перекос болта — значит его мнет и ферма уже «поплыла» — если перекоса нет — то состояние соединения нормальное. Если болт черный, то по коррозии торчащего участка резьбы можно судить о состоянии болта в соединении.

Итогом неудачной проверки будет в этом случае капитальный ремонт ферм (пусть и с остановкой работы цеха), но никак — не авария с человеческими жертвами.
Так что — нечего пенять на снег. Спрашивать надо с тех, кто отвечал за состояние несущих ферм в цеху.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив