Здание подвергается прогрессирующему обрушению, когда основной структурный элемент выходит из строя, что приводит к разрушению прилегающих структурных элементов, что, в свою очередь, вызывает дальнейшее структурное разрушение . [1]
Прогрессирующие обрушения могут быть случайными из-за недостатков конструкции, 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 . Они также могут быть вызваны террористическими актами или войной.
Исходные факторы, стоящие за яркими примерами
- 14 июля 1902 года 323-футовая Кампанила Святого Марка в Венеции , Италия, обрушилась 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 основном из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, самих колоколов, раскачивающихся взад и вперед и ползучести . Никто не пострадал, кроме кошки, принадлежащей смотрителю. Башня была каменной кладкой . [2]
- 1 ноября 1966 года 7-этажное здание факультета зоологии Абердинского университета в Абердине , Шотландия, полностью разрушилось во время строительства. Обрушение было связано с плохими сварными швами балки, которые были ослаблены усталостью металла. Усталость металла вызывалась осциллирующими поперечными силами на конструкцию (в первую очередь ветром). Пять человек погибли, трое получили ранения. Здание представляло собой конструкцию со стальным каркасом и являлось первым известным примером полного прогрессирующего обрушения здания со стальным каркасом . [3]
- 16 мая 1968 года в 22-этажном жилом доме Ронан-Пойнт в Вест-Хэме , Лондон, произошел фатальный обвал одного из углов из-за взрыва природного газа , разрушившего несущую стену . 4 человека погибли, еще 17 получили ранения. Здание было крупнопанельным .
- 2 марта 1973 года 26-этажное здание Skyline Towers Building в округе Фэйрфакс , штат Вирджиния , обрушилось в результате слишком раннего снятия деревянных опор с верхнего этажа во время строительства. 14 человек погибли, еще 34 получили ранения. Башня представляла собой железобетонную конструкцию.
- 19 декабря 1985 года 22-этажное [4] коммерческое офисное здание на бульваре Уилшир, 1000, Лос-Анджелес, в настоящее время известное как Ведбуш- билдинг [5], претерпело частичное обрушение конструкции. Строительные бригады разгружали недавно прибывшие стальные балки с бортовой платформы на палубу только что завершенного 5-го этажа с помощью крана, когда балка вырвалась из крана и упала на существующий склад внизу, который уже был загружен вдвое больше. расчетная несущая способность пола. Это привело к постепенному обрушению перегруженного пола, в результате чего секция пола и балки прорвались через 4-й, 3-й, 2-й и 1-й этажи и в конце концов остановились в гараже. Погибли три человека. Здание имело стальную конструкцию. [6]
- 15 марта 1986 года 6-этажный отель New World в Маленькой Индии , Сингапур, рухнул из-за ошибки проектирования, когда инженер-строитель забыл добавить статическую нагрузку здания (вес самого здания) к своим расчетам при определении его прочности. необходимо было сделать опорные столбы, которые поддерживали здание во время его строительства в 1971 году. [7] 33 человека погибли и 17 получили ранения. Здание представляло собой железобетонную конструкцию.
- 23 апреля 1987 года 16-этажная L'Ambiance Plaza в Бриджпорте , штат Коннектикут, обрушилась на этапе строительства из-за различных случаев ненадлежащего использования опор на всей строительной площадке. [8] 28 человек погибли. Здание представляло собой лифт-плиточную конструкцию.
- 17 марта 1989 года 255-футовая башня Pavia Civic Tower в Павии , Италия, рухнула из-за 800-летнего перераспределения напряжений в конструкции, в первую очередь из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, самих колоколов, раскачивающихся взад и вперед, и ползать . [9] 4 человека погибли, еще 15 получили ранения. Башня была каменной кладкой .
- 10 мая 1993 года 4-этажная фабрика игрушек «Кадер» в Накхонпатхоме , Таиланд, обрушилась после того, как на первом этаже возник пожар, распространившийся по всему комплексу. В то время фабрика работала на полную мощность, и все пожарные выходы были закрыты. 188 человек погибли и более 500 получили ранения. Здание имело стальную конструкцию. [10]
- 24 мая 1993 года [11] рухнула древняя колокольня средневековой церкви Святой Марии Магдалины в Гохе , Германия . Причина была объяснена сотнями лет перераспределения напряжений в конструкции, в первую очередь из-за усадки деревянных опорных балок, вызванной высыханием, самих колоколов, раскачивающихся взад и вперед в предшествующие столетия, ползучести и выветривания обнаженной и неподдержанной каменной кладки. включая расширение трещин из-за замерзания воды и расширение между камнями в зимние месяцы, вызывая дальнейшее расширение трещин. Никто не пострадал. Башня была каменной кладкой . [12]
- 19 апреля 1995 года 9-этажное федеральное здание Альфреда П. Мурры в Оклахома-Сити , штат Оклахома , рухнуло из-за взрыва бомбы в грузовике, взорвавшейся за южным фасадом. Волна сжатия бомбы привела к тому, что этажи 4 и 5 оторвались от колонн и рухнули на этаж 3. Этаж 3 был соединен с главной передаточной балкой и тянул ее внутрь, когда на нее падали этажи 4 и 5. Это привело к обрушению всех вертикальных колонн на южном периметре, которые были соединены с передаточной балкой, вместе с любыми секциями пола, которые зависели от этих колонн для вертикальной поддержки. Подобно обрушению Всемирного торгового центра , взрыв в Оклахома-Сити был первым известным примером постепенного обрушения здания на территории США по инициативе террористов . 168 человек погибли, еще 680 получили ранения. Здание представляло собой железобетонную конструкцию. [13] [14]
- 29 июня 1995 года обрушился пятиэтажный универмаг Sampoong в Сеуле , Южная Корея . Обрушение произошло из-за снятия нескольких опорных колонн на нижних этажах, чтобы освободить место для эскалаторов. Это отсутствие структурной опоры усугубилось спустя годы из-за установки нескольких тяжелых кондиционеров на крыше над местом, где были удалены опорные колонны. Это привело к отказу опорной колонны, которая находилась ближе всего к кондиционерам, и передаче ее нагрузки на соседние колонны, что привело к полному отказу и разрушению в течение 24 часов после появления крупных трещин вокруг отказавшей колонны. [15] 501 человек погиб, еще 937 получили ранения. Комплекс представлял собой железобетонную конструкцию.
- 11 сентября 2001 года здания 1, 2 и 7 Всемирного торгового центра в Нью-Йорке обрушились в результате террористических атак и вызванных ими пожаров. После 3-летнего расследования, проведенного Национальным институтом стандартов и технологий , был сделан вывод, что пожар ослабил стальную конструкцию до тех пор, пока длинные мостовидные секции перекрытия (так называемые фермы ) не начали постепенно прогибаться. Это провисание преобразовало тягу ферм вниз во внутреннюю тягу. Это усиливающееся притяжение внутрь стен в конечном итоге привело к изгибу и складыванию внешних колонн Башни 2, а затем и внутренних колонн Башни 1, что привело к обрушению. [16] 2752 человека погибли в зданиях, 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 зданиях, а обломки стали причиной пожара в здании 7 после обрушения зданий 1 и 2. Здания были каркасной конструкции. Прогрессирующий отказ систем пола, или так называемая «теория блинов», был исключен как фактор, инициирующий разрушение конструкции, но был обнаружен учеными FEMA и NIST как основной вид разрушения после начала обрушения. [17]
- 12 февраля 2005 г. в 28-этажной Виндзорской башне в Мадриде , Испания, обрушились 11 верхних этажей здания. Башня имела железобетонное внутреннее ядро, окруженное традиционным перепончатым стальным каркасом по внешнему периметру. Между 16-м и 17-м этажами находился переборочный этаж из железобетона толщиной 7 футов, который служил переборкой и поддерживал стальной каркас верхних 11 этажей. На 21-м этаже начался пожар в офисе, и через 5 часов бетонное внутреннее ядро больше не могло поддерживать изгибающийся стальной внешний каркас. Верхние 11 этажей рухнули до уровня улицы, а остатки верхних 3 этажей рухнули на промежуточный этаж. Никто не погиб. Здание представляло собой составную конструкцию из стального каркаса и железобетона . [18]
- 1 августа 2007 года мост через реку Миссисипи I-35W обрушился во время полуденного часа пик, в результате чего погибли 13 человек. Обрушение было объяснено отказом косынки, соединяющей два элемента в пределах одного из основных ребер арки. Разрушение этого критического для разрушения соединения привело к полному обрушению конструкции.
- 24 апреля 2013 года в 8-этажном коммерческом офисном комплексе Rana Plaza в Саваре , Бангладеш , обрушилась большая часть конструкции. Изначально здание было спроектировано для магазинов и офисов с небольшой проходимостью, но было преобразовано в фабрику с оборудованием для производства тяжелой одежды на верхних этажах. Это оборудование действовало как мягкие трамбовки трамбовки , побуждая колеблющиеся силы к раме здания. Использование некачественных строительных материалов, а также вес рабочих и оборудования (который в совокупности превышал первоначальную проектную несущую способность полов) способствовали ослаблению и, в конечном итоге, разрушению основных элементов конструкции. Окончательное обрушение произошло через день после того, как по всему зданию начали появляться предварительные трещины, что свидетельствует о том, что ключевой элемент конструкции вышел из строя и передавал свои силы нагрузки на окружающие элементы. 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 разрушением конструкции в современной истории человечества. [19] [20] [21]
- 19 января 2017 года здание Plasco Building , высотное здание в Тегеране , Иран , загорелось и обрушилось. Пожар начался на восьмом этаже, и во время спасательных операций произошло постепенное обрушение. По словам представителя пожарной охраны Джалаала Малеки, на месте происшествия находилось около 200 пожарных. Сообщалось, что прогрессирующее обрушение здания Plasco было блинным, потому что обрушение произошло прямо вниз. [22] Обрушение было похоже на обрушение башни Всемирного торгового центра. [23] 16 пожарных и 10 мирных жителей погибли в результате пожара и обрушения. [24]
Терминология
Поскольку результирующее повреждение в прогрессирующем обрушении непропорционально первоначальной причине, термин непропорциональный обрушение часто используется в инженерии для описания этого типа обрушения.
Первый зафиксированный по дате случай публикации термина « блинный коллапс » вместо «прогрессирующего коллапса» произошел от 10 августа 1980 года в газете New York Times. Начальник пожарной охраны 19-го батальона Джон Коннелли объяснил, что жилой дом, на который они ответили в Бронксе, был ослаблен огнем до такой степени, что все этажи начали обрушиваться друг на друга. «Это был блин коллапс». сказал начальник 19-го батальона Джон Коннелли. «Все здание пылало, и оно упало на землю». [25]
Изменения кода модели
На основании рекомендаций Национального института стандартов и технологий (NIST) Министерства торговли, полный набор изменений строительных норм был одобрен Международным советом по кодам (ICC). Рекомендации были основаны на результатах трехлетнего расследования обрушения башен Всемирного торгового центра (ВТЦ) в Нью-Йорке 11 сентября 2001 года, проведенного NIST.
Предложения касались таких областей, как повышенная устойчивость здания к обрушению в результате пожара и других происшествий, использование напыляемых огнестойких материалов (широко известных как «огнезащита»), эффективность и резервирование систем противопожарной защиты (например, автоматических спринклеров), хранение мазута. / трубопроводы, лифты для использования службами быстрого реагирования и эвакуации людей, количество и расположение лестничных клеток, а также разметка путей выхода.
Изменения кода модели в соответствии с рекомендациями NIST WTC по расследованию, которые теперь требуются IBC, включают:
- Повышенная прочность сцепления для противопожарной защиты (почти в три раза выше, чем требовалось ранее для зданий высотой от 25 до 130 метров (от 75 до 420 футов) и в семь раз больше для зданий высотой более 130 метров (420 футов)).
- Требования к установке противопожарной защиты в полевых условиях для обеспечения того, чтобы:
- установка выполняется в соответствии с инструкциями производителя;
- основания (поверхности, подлежащие противопожарной защите) чистые и не имеют каких-либо состояний, препятствующих адгезии;
- испытания проводятся для демонстрации того, что требуемая адгезия сохраняется для загрунтованных, окрашенных или герметизированных стальных поверхностей; а также
- Готовое состояние установленной огнезащиты после полного высыхания или отверждения не имеет трещин, пустот, сколов, отслоений или каких-либо обнажений основания.
- Специальные полевые проверки противопожарной защиты, чтобы убедиться, что ее толщина, плотность и прочность сцепления при установке соответствуют установленным требованиям, и что связующий агент наносится, когда прочность сцепления меньше требуемой из-за эффекта загрунтованной, окрашенной или герметизированной стальной поверхности . Проверки должны проводиться после грубого монтажа механических, электрических, сантехнических, спринклерных и потолочных систем.
- Повышение на один час класса огнестойкости конструктивных элементов и узлов в зданиях 130 метров (420 футов) и выше. (Это изменение было одобрено в предыдущей редакции кода.)
- Явное принятие подхода «структурный каркас» к рейтингам огнестойкости, который требует, чтобы все элементы основного структурного каркаса имели более высокий рейтинг огнестойкости, обычно требуемый для колонн. Первичный каркас конструкции включает колонны, другие элементы конструкции, включая балки, балки, фермы и перемычки, имеющие прямое соединение с колоннами, а также элементы распорки, предназначенные для восприятия гравитационных нагрузок.
Смотрите также
- Метод прикладного элемента
- Экстремальные нагрузки на конструкции
- Структурная надежность
Рекомендации
- ^ Ellingwood, BR; Лейендекер, Э.В. (1978). «Подходы к проектированию против прогрессирующего обрушения» . Журнал структурного отдела . 104 (3): 413–423.
Прогрессирующее обрушение - это тип отказа цепной реакции, который следует за повреждением относительно небольшой части конструкции.
- ^ Исследование колокольни Святого Марка можно найти вархиве гражданского строительства Северо-Западного университета, а исследование о влиянии старения на древние средневековые колокольни было выпущено Пизанским университетом в 2001 году.
- ^ Доступен технический обзор обрушения со статьями из The Scotsman. Статью о катастрофе также можно найти в The St. Petersburg Times, а также в архивах Hansard ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.
- ^ Хотя некоторые статьи утверждаютчто здание было 21-этажное здание и другие утверждаютчто быть 22-этажное здание , окончательная высота здания была достигнута путем поиска наймодатель адреса «1000 Wilshire Blvd 22 этаж» Есть арендатор адреса перечислены до 22 этажа, но не выше
- ^ 1000 Wilshire Blvd. Лос-Анджелес, штат Калифорния, 90017 был назван зданием Ведбушв январе 2002 года.
- ↑ Офисное здание располагалось по адресу 1000 Wilshire Blvd. в Лос-Анджелесе и состоял из обрушения 5 этажа
- ^ Документальный фильм о крахе отеля New World доступен на YouTube.
- ^ Дело L'Ambiance Plaza можно найти на Engineering.com
- ^ Исследование гражданской башни Павии можно найти вархиве гражданского строительства Северо-Западного университета, а исследование о влиянии старения на древние средневековые колокольни было выпущено Пизанским университетом в 2001 году.
- ^ Социологическое исследование на огне Кадер Toy Factory доступна.
- ↑ Из краткой истории органов в церкви Святой Марии Магдалины после открытия нового органа в 2015 году. Http://orgelbauverein.st-arnold-janssen.de/unsere-orgel/index.html
- ^ Ссылку на церковь Святой Марии Магдалины можно найти в исследовании о влиянии старения на древние средневековые колокольни, опубликованном Пизанским университетом в 2001 году.
- ^ Документальный фильм об обрушении федерального здания Мурра доступен на YouTube . Обратите внимание, что этажи зданий в этом документальном фильме упоминаются в соответствии с Британской конвенцией и, таким образом, будут на один этаж меньше, чем американское название для каждого этажа.
- ↑ NIST выпустил сводку и отчет о взрыве федерального здания имени Альфреда П. Мурра и его обрушении.
- ^ Документальный фильм о крахе универмага Sampoong доступен на YouTube.
- ^ NIST опубликовал окончательный отчет о причинах краха Всемирного торгового центра.
- ^ "Вопросы и ответы об исследовании башен NIST WTC" . NIST. п. FAQ # 8 . Дата обращения 3 мая 2014 .
Выводы NIST не подтверждают «теорию блина» обрушения, которая основана на прогрессирующем отказе систем перекрытий в башнях ВТЦ. Вместо этого исследование NIST убедительно показало, что отказ изогнутых внутрь колонн по периметру инициировал обрушение и что возникновение из-за этого изгиба вовнутрь требовалось, чтобы провисающие полы оставались соединенными с колоннами и тянули колонны внутрь. Таким образом, полы не разрушались постепенно, вызывая явление образования блинов.
- ^ Доступен инженерный пример пожара Виндзорской башни.
- ^ https://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/asia/bangladesh/10014778/Bangladesh-building-collapse-kills-at-least-82-in-Dhaka.html
- ^ https://www.bbc.co.uk/news/world-asia-22394094
- ^ Дэвид Блэр, Дэвид Бергман (3 мая 2013 г.). «Бангладеш: архитектор Rana Plaza говорит, что здание никогда не предназначалось для заводов» . Телеграф . Лондон . Проверено 8 мая 2013 года .
- ^ http://s3.picofile.com/file/8283609584/resistance.JPG
- ^ http://s7.picofile.com/file/8283613376/wiki.JPG
- ^ http://s4.picofile.com/file/8284076692/Firefighters_in_building_view.mov.html
- ^ Полную версию статьи о пожаре в Бронксе с оплатой за просмотр можно найти в New York Times.
Внешние ссылки
- Прогрессивный анализ обрушения: метод прикладных элементов
- Программное обеспечение с прогрессивным обрушением: экстремальные нагрузки на конструкции
- Чему нас научили 11 сентября о проектировании небоскребов