Прогрессирующий коллапс
Прогрессирующее разрушение — это процесс, при котором основной структурный элемент выходит из строя, что приводит к выходу из строя соседних структурных элементов, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему разрушению конструкции . [1]
Прогрессирующие обрушения могут быть случайными в результате конструктивных недостатков, пожара, непреднамеренной перегрузки, разрушения материала или природных явлений (например, эрозии , ветра или землетрясений ). Они также могут быть вызваны намеренно в качестве метода сноса , в частности, взрыва здания , или вызваны террористическими актами или войной.
Яркие примеры
[ редактировать ]- 14 июля 1902 года 98-метровая (323-футовая) колокольня Святого Марка в Венеции , Италия, рухнула после того, как ее северная несущая стена начала отделяться от основной конструкции. Причина разделения была объяснена более чем 700-летним износом конструкции, включая пожары, землетрясения и перераспределение напряжений, в первую очередь из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, раскачивания колоколов вперед и назад и ползучести . Никто не пострадал, за исключением кота, принадлежавшего смотрителю. Башня представляла собой каменную конструкцию. [2]
- 1 ноября 1966 года семиэтажное Абердинского университета здание факультета зоологии в Абердине , Шотландия, полностью обрушилось во время строительства. Обрушение произошло из-за плохих сварных швов балок, которые были ослаблены усталостью металла. Усталость металла была вызвана колеблющимися боковыми силами, действующими на конструкцию (в основном ветровыми). Пять человек погибли, еще трое получили ранения. Здание представляло собой конструкцию со стальным каркасом , и обрушение стало первым известным примером полного постепенного обрушения здания со стальным каркасом . [3]
- 16 мая 1968 года 22-этажная Ронан-Пойнт многоквартирная башня в Вест-Хэме , Лондон, потерпела фатальное обрушение одного из углов из-за взрыва природного газа , разрушившего несущую стену . Четыре человека погибли и 17 получили ранения. Здание представляло собой крупнопанельное системное здание .
- 2 марта 1973 года 26-этажное здание Skyline Towers Building в округе Фэрфакс, штат Вирджиния , рухнуло в результате слишком раннего удаления деревянных опор с этажа верхнего этажа во время строительства. Четырнадцать человек погибли и 34 получили ранения. Башня представляла собой железобетонную конструкцию.
- 19 декабря 1985 года 22-этажное здание [4] коммерческое офисное здание на бульваре Уилшир, 1000, Лос-Анджелес, в настоящее время известное как здание Уэдбуша , [5] произошло частичное обрушение конструкции. Строительные бригады выгружали стальные балки из бортового грузовика на палубу только что построенного пятого этажа с помощью крана, когда балка оторвалась от крана и упала на нынешний склад внизу, который уже был загружен вдвое выше максимальной проектной грузоподъемности. пола. Это вызвало постепенное обрушение перегруженного пола, в результате чего секция пола и балки проломили нижние четыре этажа и, наконец, остановились в гараже. Три человека погибли. Здание представляло собой стальную каркасную конструкцию. [6]
- 15 марта 1986 года шестиэтажный отель «Новый мир» в Маленькой Индии , Сингапур, здания обрушился, потому что инженер-строитель забыл добавить собственную нагрузку (вес самого здания) к своим расчетам при определении необходимой прочности здания. опорные столбы при строительстве отеля в 1971 году. [7] Тридцать три человека погибли и 17 получили ранения. Здание представляло собой железобетонную конструкцию.
- 23 апреля 1987 года 16-этажное здание L'Ambiance Plaza в Бриджпорте , штат Коннектикут, обрушилось на этапе строительства из-за различных случаев неправильного крепления , которое использовалось на всей строительной площадке. [8] Двадцать восемь человек погибли. Здание представляло собой подъемно-щитовую конструкцию.
- 17 марта 1989 года 78-метровая (255-футовая) башня Pavia Civic Tower в Павии , Италия, рухнула после 800 лет перераспределения напряжений в конструкции, в первую очередь из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, колокола раскачивались взад и вперед. , и ползать . [9] Четыре человека погибли, еще 15 получили ранения. Башня представляла собой каменную конструкцию.
- 10 мая 1993 года четырехэтажная фабрика игрушек Kader в Накхонпатхоме , Таиланд , рухнула после того, как пожар вспыхнул на первом этаже и распространился по всему комплексу. В то время завод работал на полную мощность, и все пожарные выходы были заперты. В результате обрушения погибли 188 человек и более 500 получили ранения. Здание представляло собой стальную каркасную конструкцию. [10]
- 24 мая 1993 г. [11] Обрушилась древняя колокольня средневековой церкви Святой Марии Магдалины в Гохе , Германия . Причина была связана с перераспределением напряжений в конструкции в течение сотен лет, в первую очередь из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, раскачивания колоколов взад и вперед в предыдущие столетия, ползучести и выветривания открытой и необслуживаемой каменной кладки, в том числе расширение трещин из-за замерзания воды и расширения между камнями в зимние месяцы, вызывая дальнейшее расширение трещин. Никто не пострадал. Башня представляла собой каменную конструкцию. [12]
- 19 апреля 1995 года девятиэтажное федеральное здание Альфреда П. Марры в Оклахома-Сити , штат Оклахома, рухнуло после того, как за пределами северного фасада взорвался грузовик, начиненный взрывчаткой. Волна сжатия бомбы привела к тому, что четвертый и пятый этажи оторвались от колонн и обрушились на третий этаж. Этаж 3 был соединен с главной переносной балкой и потянул ее внутрь, когда на нее упали этажи 4 и 5. Это привело к обрушению всех вертикальных колонн по северному периметру, которые были соединены с переносной балкой, а также всех секций перекрытия, которые зависели от этих колонн в качестве вертикальной поддержки. Взрыв в Оклахома-Сити стал первым известным примером террористами постепенного обрушения здания на американской земле, инициированного . В результате нападения погибли 168 человек и еще 680 получили ранения. Здание представляло собой железобетонную конструкцию. [13] [14]
- 29 июня 1995 года пятиэтажный универмаг Sampoong в Сеуле , Южная Корея, обрушился в результате удаления нескольких опорных колонн на нижних этажах, чтобы освободить место для эскалаторов. Спустя годы отсутствие структурной поддержки усугубилось добавлением нескольких тяжелых кондиционеров на крыше над местом, где были сняты опорные колонны. Это привело к тому, что опорная колонна, которая была ближе всего к кондиционерам, вышла из строя и передала свою нагрузку на соседние колонны, что привело к полному разрушению и обрушению в течение 24 часов после появления крупных трещин вокруг вышедшей из строя колонны. [15] В результате обрушения погиб 501 человек и еще 937 получили ранения. Комплекс представлял собой железобетонную конструкцию.
- 11 сентября 2001 года Всемирного торгового центра здания 1, 2 и 7 в Нью-Йорке рухнули в результате нападений боевиков и возникших в результате пожаров. После трехлетнего расследования, проведенного Национальным институтом стандартов и технологий , был сделан вывод, что пожар ослабил стальную конструкцию до тех пор, пока длинные мостообразные секции перекрытия (называемые фермами ) не начали постепенно провисать. Это провисание превратило тягу ферм вниз во тягу внутрь. Это усиливающееся внутреннее натяжение стен в конечном итоге привело к тому, что внешние колонны Башни 2, а затем и внутренние колонны Башни 1, прогнулись и сложились, что привело к обрушению. [16] В общей сложности в зданиях погибло 2752 человека, в том числе 157 пассажиров и членов экипажа, которые находились на борту двух угнанных самолетов, которые ударили по зданиям 1 и 2, вызвав пожары в обоих, а обломки стали причиной возгорания в здании 7 после обрушения зданий 1 и 2. Здания представляли собой стальной каркас . Прогрессирующий отказ систем перекрытий, или так называемая «теория блина», был исключен как инициирующий фактор структурного разрушения, но ученые FEMA и NIST обнаружили, что это основной вид разрушения после начала обрушения. [17]
- 12 февраля 2005 года в 28-этажной Виндзорской башне в Мадриде ( Испания ) произошло обрушение 11 верхних этажей здания. Башня имела железобетонное внутреннее ядро, окруженное традиционным стальным каркасом с перепонками по внешнему периметру. Между 16 и 17 этажами находился железобетонный переходный этаж толщиной семь футов, предназначенный для использования в качестве переборки и поддержки стального каркаса верхних 11 этажей. На 21-м этаже начался пожар в офисе, и через пять часов бетонное внутреннее ядро больше не могло поддерживать прогибающуюся стальную внешнюю конструкцию. Верхние 11 этажей рухнули до уровня улицы, а остатки трех верхних этажей рухнули на переходный этаж. Никто не был убит. Здание представляло собой сборную конструкцию из стального каркаса и сталежелезобетона . [18]
- 1 августа 2007 года мост через реку Миссисипи I-35W в Миннеаполисе, штат Миннесота , обрушился во время дневного часа пик, в результате чего погибли 13 человек. Обрушение было связано с выходом из строя косынки, соединяющей два элемента внутри одного из главных ребер арки. Разрушение этого критического для разрушения соединения привело к полному обрушению конструкции.
- 24 апреля 2013 года в восьмиэтажном торгово-офисном комплексе Rana Plaza в Саваре , Бангладеш, обрушилась большая часть конструкции. Первоначально здание было спроектировано для размещения магазинов и офисов с легким пешеходным движением, но его переоборудовали в фабрику с тяжелым оборудованием для производства одежды на верхних этажах. Это оборудование действовало как легкая трамбовка , создавая колебательные силы на каркасе здания. Использование некачественных строительных материалов, а также вес рабочих и оборудования (который в совокупности превышал первоначальную расчетную несущую способность перекрытий) способствовали ослаблению и, в конечном итоге, выходу из строя ключевых элементов конструкции. Окончательное обрушение произошло через день после того, как по всему зданию начали появляться предварительные трещины, что позволяет предположить, что ключевой элемент конструкции вышел из строя и передавал свою нагрузку на окружающие элементы. Всего в здании погибли 1129 человек, около 2515 человек получили ранения. Этот инцидент считается самой смертоносной аварией на швейной фабрике в истории, а также самым смертоносным случайным структурным сбоем в современной истории человечества. [19] [20] [21]
- 19 января 2017 года Plasco Building высотное здание в Тегеране ( Иран ) загорелось и обрушилось . Пожар начался на восьмом этаже, а постепенное обрушение произошло во время спасательных операций, когда на месте находились около 200 пожарных. Сообщалось, что обрушение имело форму блина, поскольку произошло прямо вниз. [22] Обрушение было похоже на обрушение башен Всемирного торгового центра. [23] В результате пожара и обрушения погибли шестнадцать пожарных и десять мирных жителей. [24]
- 24 июня 2021 года в 12-этажном Champlain Towers South кондоминиуме в Серфсайде, штат Флорида, произошло постепенное обрушение, в результате которого погибло 98 человек. Причина в настоящее время расследуется.
Терминология
[ редактировать ]Поскольку возникающий в результате прогрессирующего обрушения ущерб непропорционален первоначальной причине, термин «непропорциональное обрушение» в технике для описания этого типа обрушения часто используется .
Изменения кода модели
[ редактировать ]На основе рекомендаций Национального института стандартов и технологий (NIST) Министерства торговли США комплексный набор изменений строительных норм был одобрен Международным советом по нормам и правилам (ICC). Рекомендации были основаны на результатах трехлетнего расследования NIST обрушения башен Всемирного торгового центра (ВТЦ) в Нью-Йорке 11 сентября 2001 года .
Предложения касались таких областей, как повышенная устойчивость зданий к обрушению в результате пожара и других происшествий, использование распыляемых огнестойких материалов (широко известных как «огнезащита»), производительность и резервирование систем противопожарной защиты (например, автоматических спринклеров), хранение мазута. / трубопроводы, лифты для использования службами быстрого реагирования и эвакуации жильцов, количество и расположение лестничных клеток, а также маркировка путей выхода.
Изменения в коде модели в соответствии с рекомендациями расследования NIST WTC, которые теперь требуются IBC, включают :
- Повышенная прочность соединения для противопожарной защиты (почти в три раза выше, чем ранее требовалось для зданий высотой от 25 до 130 метров (от 75 до 420 футов) и в семь раз выше для зданий высотой более 130 метров (420 футов)).
- Требования к монтажу на месте для противопожарной защиты, гарантирующие, что:
- установка соответствует инструкции производителя;
- основания (огнезащитные поверхности) чистые и не содержат каких-либо веществ, препятствующих склеиванию;
- испытания проводятся для демонстрации того, что требуемая адгезия сохраняется для загрунтованных, окрашенных или герметизированных стальных поверхностей; и
- готовое состояние установленной противопожарной защиты после полного высыхания или отверждения не имеет трещин, пустот, сколов, расслоений или какого-либо обнажения основания.
- Специальные полевые проверки огнезащиты, чтобы убедиться, что ее толщина, плотность и прочность сцепления при монтаже соответствуют установленным требованиям, а также применение связующего вещества, когда прочность сцепления меньше требуемой из-за воздействия загрунтованной, окрашенной или герметизированной стальной поверхности. . Проверки следует проводить после грубой установки механических, электрических, сантехнических, спринклерных и потолочных систем.
- Увеличение на один час предела огнестойкости конструктивных элементов и узлов зданий высотой 130 метров (420 футов) и выше. (Это изменение было одобрено в предыдущей редакции кодекса.)
- Явное принятие подхода «конструктивного каркаса» к рейтингам огнестойкости, который требует, чтобы все элементы основного структурного каркаса имели более высокий рейтинг огнестойкости, обычно требуемый для колонн. Основной структурный каркас включает в себя колонны, другие элементы конструкции, включая балки , балки , фермы и перемычки, имеющие прямые соединения с колоннами, а также элементы связей, предназначенные для восприятия гравитационных нагрузок.
См. также
[ редактировать ]- Метод прикладного элемента
- Экстремальные нагрузки на конструкции
- Структурная надежность
- Каскадный отказ
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Эллингвуд, BR; Лейендекер, Э.В. (1978). «Подходы к проектированию против прогрессирующего коллапса» . Журнал структурного отдела . 104 (3): 413–423. дои : 10.1061/JSDEAG.0004876 . Архивировано из оригинала 14 августа 2014 г. Проверено 28 июля 2014 г.
Прогрессирующее обрушение — это разрушение типа цепной реакции, которое следует за повреждением относительно небольшой части конструкции.
- ^ Исследование колокольни Святого Марка можно найти в архиве гражданского строительства Северо-Западного университета , а исследование о влиянии старения на древние средневековые колокольни было опубликовано Пизанским университетом в 2001 году.
- ^ Архивировано Технический обзор. 31 марта 2012 г. в Wayback Machine о крахе, со статьями из The Scotsman. Статью о коллапсе также можно найти в газете «Санкт-Петербург Таймс», а также в архиве Hansard ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.
- ^ Хотя в некоторых статьях утверждается, что это было 21-этажное здание , а в других утверждается, что это 22-этажное здание , максимальная высота здания была получена путем поиска адресов арендаторов по адресу «1000 Wilshire Blvd, 22nd Floor». Есть адреса арендаторов. указан до 22 этажа, но не выше
- ^ 1000 бульвар Уилшир. Лос-Анджелес, Калифорния 90017, был назван зданием Ведбуша в январе 2002 года.
- ^ Офисное здание находилось по адресу 1000 Wilshire Blvd. в Лос-Анджелесе и представляло собой обрушение 5 этажа.
- ^ Документальный фильм об обрушении отеля «Новый мир» доступен на YouTube.
- ^ Корпус L'Ambiance Plaza можно найти на Engineering.com.
- ^ Исследование гражданской башни Павии можно найти в архиве гражданского строительства Северо-Западного университета , а исследование о влиянии старения на древние средневековые колокольни было опубликовано Пизанским университетом в 2001 году.
- ^ Кадер . Доступен практический пример пожара на фабрике игрушек
- ^ Из краткой истории органов церкви Святой Марии Магдалины после открытия нового органа в 2015 году. http://orgelbauverein.st-arnold-janssen.de/unsere-orgel/index.html [ постоянная мертвая ссылка ]
- ↑ Ссылку на церковь Святой Марии Магдалены можно найти в исследовании влияния старения древних средневековых колоколен, опубликованном Пизанским университетом в 2001 году.
- ↑ Документальный фильм об обрушении федерального здания Мурры доступен на YouTube . Обратите внимание, что этажи здания в этом документальном фильме упоминаются в соответствии с Британской конвенцией и, следовательно, будут на один этаж меньше, чем американское название каждого этажа.
- ^ NIST опубликовал резюме и отчет о взрыве федерального здания Альфреда П. Мурры и его обрушении.
- ^ Документальный фильм об обрушении универмага Сампунг доступен на YouTube.
- ^ NIST опубликовал окончательный отчет о причинах обрушения Всемирного торгового центра.
- ^ «Вопросы и ответы о расследовании NIST WTC Towers» . НИСТ. 14 сентября 2011 г. с. Часто задаваемые вопросы №8 . Проверено 3 мая 2014 г.
Выводы NIST не подтверждают «теорию блина» обрушения, которая основана на постепенном разрушении систем перекрытий в башнях Всемирного торгового центра. Вместо этого расследование NIST убедительно показало, что разрушение изогнутых внутрь колонн по периметру инициировало обрушение и что возникновение Из-за этого изгиба внутрь требовалось, чтобы провисающие полы оставались соединенными с колоннами и тянули колонны внутрь. Таким образом, полы постепенно вызывали явление тряски.
- ^ башне . Доступен инженерный пример пожара в Виндзорской
- ^ «Обрушение здания в Бангладеш привело к гибели по меньшей мере 82 человек в Дакке» . 23 апреля 2013 г.
- ^ «Число погибших в результате обрушения здания в Бангладеш превысило 500» . Новости Би-би-си . 3 мая 2013 г.
- ^ Дэвид Блэр, Дэвид Бергман (3 мая 2013 г.). «Бангладеш: архитектор Rana Plaza говорит, что здание никогда не предназначалось для фабрик» . Телеграф . Лондон . Проверено 8 мая 2013 г.
- ^ http://s3.picofile.com/file/8283609584/resistance.JPG [ файл изображения с пустым URL-адресом ]
- ^ http://s7.picofile.com/file/8283613376/wiki.JPG [ файл изображения с пустым URL-адресом ]
- ^ «Пожарные с видом на здание» .