Что приводит к авариям зданий и как их можно предотвратить

Причины аварии зданий

Знание причин аварий и динамики изменения этих причин помогает избежать аварийных ситуаций на разных этапах строительства.

Приведем основные причины ситуаций, когда здания были близки к разрушению или внезапно обрушились.

1. Нарушение технологии возведения зданий (слабая технологическая дисциплина монтажа, выполнения узлов сопряжения конструкций, нарушение геометрии и превышение допусков).
2. Низкое качество строительных конструкций заводского и местного изготовления (отсутствие входного контроля, нарушение параметров, занижение прочности бетона, марок по морозостойкости, замена конструкций на непроектные).
3. Ошибки проектных решений (ошибки в расчетах или отсутствие и бесконтрольность расчетов, заниженные проектом, или недоучет расчетных нагрузок, игнорирование строительных элементов, обеспечивающих жесткость и устойчивость здания).
4. Неправильная эксплуатация зданий (отсутствие технической службы эксплуатации; игнорирование имеющихся дефектов конструкций и появление повреждений в виде трещин, осадок, разрушений; попадание атмосферных осадков на стены, в подвалы и под фундаменты ввиду неправильного отвода осадков).
5. Изменение инженерно-гидрогеологических условий грунтовых оснований под зданием (подъем и опускание уровня подземных вод, техногенные влияния на подземные конструкции химической водной агрессии, изменение строительных свойств грунтовых оснований).
6. Форс-мажорные ситуации в виде наводнений, землетрясений, взрывов, оползней.
7. Влияние строящихся вблизи зданий или сооружений: взаимовлияние работы фундаментов; устройство глубоких выемок и котлованов, сопровождающееся водопонижением; сейсмика технических взрывов, вибрация и динамика работающих машин.

Расследование причин аварий

Расследование аварий производится местными и техническими комиссиями. Местная комиссия назначается немедленно руководителями генподрядчика строительства. Местная комиссия до начала работы технической комиссии должна организовать оказание первой помощи и эвакуацию пострадавших, опросить очевидцев аварии и произвести осмотр обрушения.

Техническая комиссия, созданная министерством и ведомством РФ, в составе представителей министерства по чрезвычайным ситуациям (МЧС), местной администрации, специалистов-экспертов строительной отрасли, представителей генпроектировщика и генподрядчика, а также отрасли производства аварийного здания в процессе расследования причин аварии (обрушения):

1. осматривает в натуре здание, на котором произошла авария (обрушение), устанавливает объем необходимых фотоснимков, эскизов поврежденного здания, отдельных обрушившихся и поврежденных конструкций, узлов сопряжения конструкций;
2. устанавливает на основе имеющихся документов, опроса свидетелей и должностных лиц строительно-монтажных организаций, заказчика:

• состояние строительства или условия эксплуатации здания перед аварией
• (обрушением), климатические условия;
• виды и характер работ, производившихся в здании и поблизости от него непосредственно перед аварией (обрушением);
• наличие признаков предаварийного состояния здания и принятые меры по предупреждению аварии (обрушения);

Категория технического состояния

Категория технического состояния	Описание технического состояния	Относительная надежность у = γ/γ	Поврежденность  έ = 1-у	Стоимость ремонта С, %
1	Нормальное исправное состояние. Отсутствуют видимые повреждения. Выполняются все требования действующих норм и проектной документации. Необходимости в ремонтных работах нет	1	0	0
2	Удовлетворительное работоспособное состояние. Несущая способность конструкций обеспечена, требования норм по предельным состояниям II группы и долговечности могут быть нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется устройство антикоррозионного покрытия, устранение мелких повреждений	0,95	0,05	0-11
3	Не совсем удовлетворительное, ограниченно работоспособное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о снижении несущей способности. Для продолжения нормальной эксплуатации требуется ремонт по устранению поврежденных конструкций	0,85	0,15	12-36
4	Неудовлетворительное (неработоспособное) состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности к эксплуатации конструкций. Требуется капитальный ремонт с усилением конструкций. До проведения усиления необходимо ограничение действующих нагрузок. Эксплуатация возможна только после ремонта и усиления	0,75	0,25	37-90
5	Аварийное состояние. Существующие повреждения свидетельствуют о возможности обрушения конструкций. Требуется немедленная разгрузка конструкций и устройство временных креплений, стоек, подпорок, ограждений опасной зоны. Ремонт проводится с заменой аварийных конструкций	0,65	0,35	91-130

Данные опроса свидетелей и должностных лиц оформляются заявлениями, объяснительными записками, заверенными двумя членами технической комиссии;

• проверяет качество технических решений, принятых в утвержденных технических проектах и рабочих чертежах;
• определяет качество выполнения строительно-монтажных работ, устанавливает соответствие их проектам и требованиям нормативных документов;
• устанавливает качество примененных материалов, изделий и конструкций и соответствие их требованиям проекта;
• устанавливает объем дополнительных инженерно-геологических и гидротехнических изысканий;
• определяет объем проверочных расчетов конструкций здания;
• устанавливает причину действующих в момент аварии (обрушения) фактических нагрузок, температурных и других воздействий;
• проверяет соблюдение порядка и полноту ведения журнала работ, специальных журналов и другой исполнительной документации при строительстве здания;

Физический износ (элемента, здания) – степень ухудшения технических и эксплуатационных свойств конструкции или здания в целом в процессе их эксплуатации.

Моральный износ – величина, характеризующая степень несоответствия основных параметров здания, условий проживания, объема и качества предоставляемых услуг современным требованиям.

Надежность – свойство конструкций, элементов и узлов, а также здания в целом выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных режимах во время всего срока эксплуатации.

Оценка технического состояния конструкций – определение реального состояния конструкций требованиям строительных норм и условиям эксплуатации и жизнедеятельности. Определяется по результатам технического обследования здания.

Усиление конструкций – совокупность технических мероприятий, направленных на снижение физического износа конструкций, на повышение их несущей способности и устойчивости в соответствии с требуемыми условиями эксплуатации.

Ремонтопригодность – способность к предупреждению и устранению отказов и неисправностей путем технического обслуживания и ремонтов.

Безотказность – свойство конструкции (здания) сохранять работоспособность в течение некоторого времени без вынужденных перерывов; определяется прочностными и качественными показателями конструкций.

Архитектурно-строительная часть проекта – записка и чертежи выполняются на основе данных заключения о техническом обследовании здания. Основой для разработки проекта являются обмерные чертежи, выполненные в составе технического обследования, в том числе техническое состояние несущих конструкций.

Диагностика – установление и изучение признаков, характеризующих состояние строительных конструкций зданий и сооружений для определения возможных отклонений и предотвращения нарушений нормального режима их эксплуатации.

Обследование – комплекс мероприятий по определению и оценке фактических значений контролируемых параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, пригодность и работоспособность объектов обследования и определяющих возможность их дальнейшей эксплуатации или необходимость восстановления и усиления.

Дефект – отдельное несоответствие конструкций какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом (СНиП, ГОСТ, ТУ, ВСН и т.д.) в построечный период. Дефекты закладываются во время строительства здания ввиду слабой технологической дисциплины.

Повреждение – неисправность, полученная конструкцией при изготовлении, транспортировании, монтаже или эксплуатации конструкции в составе здания.

Общая оценка технического состояния конструкций зданий

Категория состояния	Признаки, характеризующие состояние конструкций
I — нормальное	Отсутствуют видимые повреждения и трещины, свидетельствующие о снижении несущей способности конструкций. Выполняются условия эксплуатации согласно требованиям норм и проектной документации. Необходимость в ремонт- но-восстановительных работах отсутствует.
II — удовлетворительное (работоспособное)	Незначительные повреждения, на некоторых участках имеются отдельные раковины, выбоины, волосяные трещины.  Антикоррозионная защита имеет частичные повреждения. Обеспечиваются нормальные условия эксплуатации. Требуется текущий ремонт с устранением локальных повреждений без усиления конструкций.
III – неудовлетворительное (ограниченно работоспособное)	Имеются повреждения, дефекты, трещины, свидетельствующие об ограничении работоспособности и снижении несущей способности конструкций. Нарушены требования действующих норм, но отсутствует опасность обрушения и угроза безопасности работающих. Требуется усиление и восстановление несущей способности конструкций.
IV – предаварийное	Существующие повреждения свидетельствуют о непригодности конструкции к эксплуатации и об опасности ее обрушения, об опасности пребывания людей в зоне обследуемых конструкций. Требуется капитальный ремонт с усилением или заменой поврежденных конструкций в целом или отдельных элементов.
V – аварийное	Конструкции здания исчерпали свою несущую способность. Требуются срочные мероприятия по предотвращению аварий (устройство временной крепи, разгрузка конструкций, разборка).

Признаки аварийного состояния оснований и фундаментов

Признаки аварийного состояния оснований:

• обводненность участка застройки;
• промерзание и выпучивание грунта, изменение химико-минералогического состава грунта основания;
•  провалы поверхности, воронки и оседания земной поверхности разной формы и размеров;
• сильная закарстованность толщи карбонатных пород, проявляющейся в виде полостей размером более 1 м и расположенных неглубоко;
• наличие вертикальной фильтрации подземных вод, создающей условия для суффозийного выноса рыхлых отложений в карстовые «карманы»;
• образование вокруг стволов скважин провальных воронок, в результате прорезания водоупорных слоев и суффозийного выноса песков и легкого материала в карсты.

Оценка технического состояния железобетонных конструкций по внешним дефектам

Категория	Признаки состояния конструкций
I – нормальное	Имеются небольшие выбоины, сколы, волосяные трещины (≤0,1 мм). Глубина нейтрализации бетона не превышает половины толщины защитного слоя. Прочность бетона не ниже проектной.
II– удовлетворительное	Антикоррозионная защита элементов имеет частичные повреждения. На отдельных участках проступают следы коррозии рабочей арматуры; потери сечения арматуры ≤5%. Изменен цвет бетона вследствие пересушивания, местами происходит отслоение защитного слоя бетона при простукивании. Прочность бетона ниже проектной на 10%. Требования норм I группы предельных состояний удовлетворены; требования норм II группы могут быть частично нарушены, но обеспечиваются нормальные условия эксплуатации.
III – неудовлетворительное	Трещины в растянутой зоне бетона превышают их допустимое раскрытие. Трещины в сжатой зоне и зоне главных растягивающих напряжений, прогибы элементов, вызванные эксплуатационными воздействиями, превышают допустимые более чем на 30%. Бетон в растянутой зоне легко крошится. Имеется пластинчатая ржавчина или язвы на стержнях рабочей арматуры. Уменьшена площадь сечения стержней от 5 до 15%. Снижена прочность бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 и на остальных участках – до 20%. Наблюдается провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин). Уменьшена против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов.
IV – предаварийное	Трещины в конструкциях, испытывающих знакопеременные воздействия, трещины, пересекающие опорную зону анкеровки растянутой арматуры; разрыв хомутов в зоне наклонной трещины в средних пролетах многопролетных балок и плит, а также слоистая ржавчина или язвы, вызывающие уменьшение площади сечения арматуры более 15 %; выпучивание арматуры сжатой зоны конструкций; деформация закладных и соединительных деталей из-за коррозии стали в сварных швах, расстройство стыков сборных элементов с взаимным смещением последних; смещение опор, значительные (1/50 пролета) прогибы изгибаемых элементов при наличии трещин в растянутой зоне с раскрытием более 0,5 мм; разрыв хомутов сжатых элементов ферм; разрыв хомутов в зоне наклонных трещин.
V — аварийное	Разрыв отдельных стержней рабочей арматуры в растянутой зоне; раздробление бетона и выкрашивание заполнителя в сжатой зоне. Снижена прочность бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов и на остальных участках более 30%; уменьшена против требований норм и проекта площадь опирания сборных элементов. Существующие трещины, прогибы и другие повреждения свидетельствуют о явной опасности разрушения конструкций и возможности их обрушения.
Примечания: Для отнесения конструкции к перечисленным в таблице категориям состояния достаточно наличие хотя бы одного признака, характеризующего эту категорию. Преднапряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки II категории состояния, относятся к III категории, а имеющие признаки III категории – соответственно к VI и V категориям в зависимости от опасности обрушения. При уменьшенной против требований норм и проекта площади опирания сборных элементов необходимо провести ориентировочный расчет опорного элемента на срез и смятие бетона. В расчете учитываются фактические нагрузки и прочность бетона. Отнесение обследуемой конструкции к той или иной категории состояния при наличии признаков, не отмеченных в таблице, в сложных и ответственных случаях должно производиться на основе анализа напряженно-деформированного состояния конструкций, выполняемых специализированными организациями.

Признаки аварийного состояния ж/б конструкций

Категория состояния	Признаки силовых воздействий на конструкцию	Признаки воздействия внешней среды на конструкцию
1	Волосяные трещины (до 0,1 мм).	Имеются отдельные раковины, выбоины.
2	Трещины в растянутой зоне бетона не превышают 0,3 мм.	На отдельных участках с малой величиной защитного слоя проступают следы коррозии распределительной арматуры или хомутов. Шелушение ребер конструкций. На поверхности бетона мокрые или масляные пятна
3	Трещины в растянутой зоне бетона до 0,5 мм.	Продольные трещины в бетоне вдоль арматурных стержней от коррозии арматуры. Коррозия арматуры до 10 % площади стержней. Бетон в растянутой зоне на глубине защитного слоя между стержнями арматуры крошится. Снижение прочности бетона до 20 %.
4	Ширина раскрытия нормальных трещин в балках не более 1 мм и протяженность трещин более ¾ высоты балки. Сквозные нормальные трещины в колоннах не более 0,5 мм. Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета	Отслоение защитного слоя бетона и оголение арматуры. Коррозия арматуры до 15 %. Снижение прочности бетона до 30 %.
5	Ширина раскрытия нормальных трещин в балках более 1 мм при протяженности трещин более ¾ их высоты. Косые трещины, пересекающие опорную зону и зону анкеровки растянутой арматуры балок. Сквозные наклонные трещины в сжатых элементах.	Оголение всего диаметра арматуры. Коррозия арматуры более 15 % сечения. Снижение прочности бетона более 30 %. Расстройство стыков.

Оценка технического состояния каменных конструкций по внешним признакам

Признаки состояния	Категория состояния конструкций
I — нормальное	Конструкция не имеет видимых деформаций, повреждений и дефектов. Кладка не увлажнена. Конструкция отвечает предъявляемым эксплуатационным требованиям.
II- удовлетворительное	Имеются слабые повреждения; волосяные трещины пересекают не более двух рядов кладки (длиной не более 15 см); наблюдается размораживание и выветривание кладки, отделение облицовки на глубину до 15 % толщины. Несущая способность достаточна.
III- неудовлетворительное	Имеются вертикальные трещины между продольными и поперечными стенами: разрывы или выдергивание отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям; наблюдается местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек в виде трещин и лещадок; вертикальные трещины по концам опор пересекают не более двух рядов.
III- неудовлетворительное	Отмечается смещение плит перекрытия на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2 см; в отдельных местах наблюдается увлажнение каменной кладки вследствие нарушения горизонтальной гидроизоляции, карнизных свесов, водосточных труб. Несущая способность кладки снижена на 25%. Требуется временное усиление несущих конструкций, установка дополнительных стоек, упоров, стяжек.
IV – предаварийное	Снижение несущей способности до 50 %. Большие обвалы в стенах; размораживание и выветривание кладки на глубину до 40% толщины; вертикальные и косые трещины на высоте 4 рядов кладки; наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 и более их толщины; ширина раскрытия трещин ≥ 50 мм. Отклонение от вертикали ≥ 1/50 высоты конструкции; смещение (сдвиг) стен, столбов, фундаментов по горизонтальным швам. Снижение прочности камней и раствора на 30-50 %. Отрыв продольных стен от поперечных в местах их пересечения, разрывы или выдергивание стальных связей и анкеров.
IV – предаварийное	Повреждения кладки под опорами ферм, балок и перемычек в виде трещин, раздробление камня и смещение рядов кладки по горизонтальным швам на глубину более 20 мм. Наблюдается смещение плит перекрытия на опорах более 1/5 глубины заделки в стене. В кладке наблюдаются зоны длительного водонасыщения, промораживания и выветривания кладки, ее разрушение на глубину 1/5 толщины стены и более. Происходит расслоение кладки по вертикали на отдельные самостоятельно работающие столбики. Наклоны и выпучивание стен в пределах этажа на 1/3 их толщины и более. При ударе молотком по камню звук глухой.
V — аварийное	Наблюдается разрушение кладки от смятия в опорных зонах ферм, балок, перемычек. Происходит разрушение отдельных конструкций и частей здания. В конструкциях наблюдаются деформации и дефекты, свидетельствующие о потери ими несущей способности свыше 50 %. Возникает угроза обрушения. Необходимо запретить эксплуатацию аварийных конструкций, прекратить технологический процесс и немедленно удалить людей из опасной зоны. Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций – установка стоек, упоров и т.п.

Признаки аварийного состояния каменных конструкций

Категория состояния	Признаки силовых воздействий на конструкцию	Признаки воздействия внешней среды на конструкцию
1	Трещины в отдельных кирпичах, не пересекающие растворные швы.	нет
2	Волосные трещины, пересекающие не более двух рядов кладки (длиной 15 — 18 см).	нет
3	Волосные трещины, при пересечении не более четырех рядов кладки при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка. Вертикальные и косые трещины (независимо от величины раскрытия), пересекающие не более двух рядов кладки.	Размораживание и выветривание кладки, отслоение облицовки на глубину до 15 % толщин.
4	Вертикальные и косые трещины в несущих стенах на высоту не более четырех рядов кладки. Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами, разрывы или выдергивания отдельных стальных связей и анкеров крепления стен к колоннам и перекрытиям. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок и перемычек в виде трещин; вертикальные трещины по концам опор, пересекающие не более двух рядов кладки	Размораживание и выветривание кладки, отслоение облицовки за глубину до 25 % толщины. Наклоны и выпучивание стен и фундаментов в пределах этажа не более чем на 1/6 их толщины. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2 см.

Оценка технического состояния стальных конструкций по внешним дефектам

Категория состояния	Признаки состояния конструкций
I – нормальное	Отсутствуют признаки, характеризующие износ конструкций и повреждений защитных конструкций.
II — удовлетворительное	Местами разрушено антикоррозионное покрытие. На отдельных участках коррозия отдельными пятнами с поражением до 5 % сечения, местные погнутости от ударов транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 5%.
III – неудовлетворительное	Прогибы изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета. Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15%. Местные погнутости от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15%. Погнутость узловых фасонок ферм.
IV – предаварийное	Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета. Потеря местной устойчивости конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях. Коррозия с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25 % и более. Трещины в сварных швах или околошовной зоне. Механические повреждения элементов, приводящие к ослаблению сечения до 25%. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более 15 мм.
V — аварийное	Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок; разрывы отдельных растянутых элементов; наличие трещин в основном металле элементов; расстройство стыков и взаимных смещений опор. Потеря устойчивости несущих элементов. Явная угроза обрушения. Требуются срочные мероприятия по исключению аварии и обрушения конструкций.

Признаки аварийного состояния стальных конструкций

Категория состояния	Признаки силовых воздействий на конструкцию	Признаки воздействия внешней среды на конструкцию
1	Нет	Нет
2	Нет	Местами разрушено антикоррозионное покрытие. На отдельных участках коррозия отдельными пятнами с поражением до 5 % сечения. Местные погнутости от ударов транспортных средств и другие повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 5 %.
3	Прогибы изгибаемых элементов превышают 1/150 пролета.	Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15 %. Местные погнутости от ударов транспортных средств и другие механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15 %.  Погнутость узловых фасонок ферм.
4	Прогибы изгибаемых элементов более 1/75 пролета. Потеря местной устойчивости конструкций (выпучивание стенок и поясов балок и колонн). Срез отдельных болтов или заклепок в многоболтовых соединениях.	Коррозия с уменьшением расчетного сечения несущих элементов до 25 %. Трещины в сварных швах или в околошовной зоне. Механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 25%. Отклонения ферм от вертикальной плоскости более 15 мм. Расстройство узловых соединений от проворачивания болтов или заклепок.
5	Прогибы изгибаемых элементов более 1/50 пролета. Потеря общей устойчивости балок или сжатых элементов. Разрыв отдельных растянутых элементов ферм. Наличие трещин в основном материале элементов.	Коррозия с уменьшением расчетного сечения и несущих элементов более 25 %. Расстройство стыков со взаимным смещением опор.

Признаки аварийного состояния фундаментов

Вид повреждений и дефектов	Причина появления повреждений и дефектов
Расслоение кладки фундамента	Отсутствие перевязки каменной кладки. Потеря прочности раствора кладки, выветривание и др. Перегрузка фундамента.
Разрушение боковых поверхностей фундамента	Воздействие агрессивной среды на фундамент. Изменение уровня подземных вод. Отсутствие гидроизоляции у фундамента.
Трещины в плитной части фундамента	Перегрузка фундамента. Недостаточная площадь рабочей арматуры. Наличие отдельных крупных включений в основании (валунов).
Недопустимая деформация основания фундамента	Дополнительное нагружение надфундаментных конструкций. Недостаточная опорная площадь подошвы фундамента. Аварийное замачивание грунтов основания. Наличие в основании сильно сжимаемых грунтов.
Деформация фундаментной стены здания	Потеря прочности кирпичной кладки фундаментной стены. Дополнительная загрузка поверхности грунта в непосредственной близости от здания. Морозное пучение грунта на стенки подвала.
Разрыв фундамента по высоте	Морозное пучение при неправильном устройстве фундамента (засыпка пучинистым грунтом пазух фундамента, поднятие УПВ)

АНО ЦСЭ «Рособщемаш» проводит техобследования, судебные экспертизы и внесудебные исследования по определению технического состояния здания и сооружения.