Katastrofy i awarie w trakcie montażu (wznoszenia) konstrukcji

W artykule Bezpieczeństwo a niezawodność konstrukcji  przedstawiono statystyki katastrof budowlanych w Polsce z ostatnich lat. Wskazano, że najczęstszą przyczyną katastrof budowlanych w 2014 roku były zdarzenia losowe (67%) , a w 11% błędy podczas wznoszenia lub podczas innych robót budowlanych. Tylko 0,5% było spowodowane błędami projektowymi (przygotowania dokumentacji obiektu).

Na rys. 1 pokazano przyczyny katastrof w 2015 roku, w którym zanotowano tylko 19 katastrof (6%) podczas wznoszenia obiektu.

Rys.1. Przyczyny katastrof budowlanych w Polsce w 2015 roku

Na rys.2. pokazano podział ze względu na etap procesu budowlanego, w czasie którrgo miała miejsce katstrofa w roku 2015.

Rys.2. Etapy procesu budowlanego katastrof w Polce w roku 2015

Podczas prowadzenia robót budowlanych zantowano 23 katastrofy(8%), podczas rozbiórki 1-ną  katastrofę.

W 2015 roku  19 katastrof nastąpiło w wyniku błędów podczas budowy nowego obiektu lub wykonywania innych robót budowlanych w istniejącym obiekcie. Katastrofę mogło spowodować równocześnie kilka błędów dotyczących budowy lub wykonywania robót budowlanych. W szczególności błędy te dotyczyły:

  • 13 przzypadków dotyczyło naruszania obowiązków przez uczestników procesu budowlanego, np. nieustanowienie kierownika budowy, brak należytego nadzoru na budowie,
  • 12 przzypadków – nieprzestrzeganie technologii wykonania,
  • 5 przypadków – inne okoliczności, np. przedwczesne rozszalowanie, wady podpór szalunkowych, wadliwe prowadzenia robót budowlanych, wykonania wykopu w nieodpowiednich warunkach.
  • 4 przypadki – katastrofy nastąpiły w trakcie robót budowlanych wykonywanych w warunkach samowoli budowlanej podczas przebudowy budynków mieszkalnych jednorodzinnych.

Jako uczestników procesu budowlanego mających wpływ na zaistnienie katastrofy budowlanej wskazano:

  • inwestorów (w 9 przypadkach),
  • kierowników budowy (w 8 przypadkach),
  • kierowników robót budowlanych (w 2 przypadkach),
  • inspektorów nadzoru inwestorskiego (w 3 przypadkach). We wszystkich przypadkach inspektora nadzoru inwestorskiego wskazywano jako mającego wpływ na zaistnienie katastrofy jednocześnie z kierownikiem budowy (2 katastrofy) albo inwestorem (1 katastrofa).

W 16 przypadkach stwierdzono błędy wykonawcze, zaś w 3 przypadkach inne błędy, to jest ukrytą wadę materiałową drewnianego dźwigara podpierającego rusztowanie betonowanego stropu, samowolne rozpoczęcie i prowadzenie robót bez właściwego nadzoru oraz prowadzenie wykopu wzdłuż ściany szczytowej budynku w obsypującym się gruncie.

W pracy przeprowadzono szeroką analizę katastrof i awarii budowlanych w trakcie montażu konstrukcji do roku 1990. Analizę dokonano na podstawie opisów zawartych w pracach [1] , [2] , [3] , [4] i [5] .

W tab.1 zbiorczo zestawiono katastrofy i awarie analizowane przez zgrupowane według przyczyn:

{1} Niedostateczna sztywność konstrukcji,
{2} Obciążenie wyjątkowe,
{3} Przeciążenie,
{4} Niedostateczna wytrzymałość,
{5}Użytkowanie przed zakończeniem montażu,
{6} Nienadążanie za postępem wiedzy,
{7} Naprężenia własne,
{8} Błędy hutnictwa,
{9} Naprężenia od temperatury ,
{10} Różne.

Z zestawienia tab.1. wynika, ze najczęstsza przyczyna katastrof w czasie montażu konstrukcji była niedostateczna sztywność konstrukcji, objawiająca się utratą stateczności elementu bądź fragmentu obiektu (34 % wszystkich zanotowanych katastrof).

Tab.1. Katastrofy obiektów budowlanych w czasie montażu (uzupełnione zestawienie )

Data
katastrofy
Źródło
ObiektKonstrukcjaPrzyczyna
Literatura: [1] (Dmitriew, 1956), [2] (Jarominiak, Rosset, 1960), [3] (McKaig, 1968), [4] (Feld, 1968) i [5] (Augustyn, Śledziewski, 1976)
34 % Grupa {1} Niedostateczna sztywność konstrukcji; najczęściej utrata stateczności lub wytrzymałości wg teorii II rzędu
1904-03-02
[3]
Hotel Dorlington w Nowym JorkuBudynek 4-kondygnacyjny, słupy żeliwne, belki stalowePo zmontowaniu 10-tej kondygnacji budynek zawalił się wskutek małej sztywności połączenia belek ze słupami (luzy między rublami a otworami)
1913-01-22
[3]
Teatr Orpheum w Nowym Jorku
Żelbetowy dach oparty na stalowych belkach, podciągach i słupach o wysokości 16 mNadmierna smukłość słupa i przeciążenia konstrukcji
1915-10-22
[3]
Budynek H.D. Pierce w Oswego2-kondygnacyjny stalowy, stropy żelbetoweKonstrukcja usztywniona odciągami linowymi. Dla lepszego dostępu zdjęto jeden odciąg. Przy silnym wietrze konstrukcja zawaliła się
1917-01-29
[3]
Budynek HyattBuick Kansas City2-kond budynek z wiązarami stalowymi o rozpiętości 26 mUtrata stateczności pasa górnego
1920-12-16[3]
Kościół Pierwszych Chrześcijan w Long BeachKopuła żelbetowa oparta na kratownicach stalowychUtrata stateczności ściskanego pasa kratownicy
1921-11-29
[3]
Teatr w BrooklynieKratownice o rozpiętości ok. 24,4 mNie stężona połać dachu
1927-11-14[3]
Garaż w Chicago3-kondygnacyjny, stalowy, w poziomie II p blachownice o rozpiętości 17 m, wysokości 1 mBlachownica przykręcona, ale nie stężona, zawaliła się przy silnym wietrze
1937[4]Dom Towarowy w Los AngelesBudynek w rzucie 45,7x91,2 m z wiązarami stalowymi rozp.. 30,4 mZmontowano 18 wiązarów przytrzymanych odciągami tylko z jednej strony, gdy jeden z odciągów poluzował się - cała konstrukcja runęła
1937-06-23[3]Budynek Pacific Nut Oil w Los AngelesWiązary kratowe o rozpiętości 30 mBrak tężników pionowych
1939-08-14
[2]
Most przez Wisłę w Baranowie Sandomierskim10 przęseł o rozp.. 35 m oraz 43 przęsła o rop. 17 m. Przęsła o rop. 35 m składają się z 6-ciu blachownic o wys. 1,8 m każdaMontaż przęseł blachownicach prowadzono bez rusztowań za pomocą żurawi pływających. Po ustawieniu pierwszego rzędu belek, a przed ich usztywnieniem, podmuch wiatru zrzucił je do rzeki
1945-12-04
[5]
Most im. ks. Józefa PoniatowskiegoMost łukowy z jazdą górą
Niedostateczna sztywność podnoszonych łuków
1954-08-15
[3]Liceum Serva w San Mateo
Stropodach w rzucie 20x21,5 m dostosowany do metody "lift slabs" oparty na 9-ciu słupach wysokości 4,8 mBrak stężeń podłużnych, po zmontowaniu 7 kondygnacji , pod wpływem parcia wiatru budynek runął
1954-09-24
[5]Hala w RaciborzuStalowa konstrukcja złożona ze słupów i wiązarów kratowych o rozstawie 5 m i rozpiętości 24 m i 30 m z suwnicami.Hala runęła na skutek wyboczenia pasa górnego , co spowodowało zwichrzenie kratownic (ziszczenie skrętne), co doprowadziło do ścięcia śrub łączących doczołowe połączenia wiązara sze słupem. Katastrofę zapoczątkował brak stężeń połaciowych wiązarów - przewidziane docelowo żelbetowe płyty panwiowe. miały na czas montażu zbyt duże luzy w otworach płyt
1955
[4]Dach we wschodniej części Los Angeles
Dźwigary blachownicowe o rozp.. ok 30 m i zmiennej wysokościWskutek zbyt małej sztywności(mimo zamontowania większości płatwi) dźwigary uległy zwichrzeniu runęły. Po katastrofie wprowadzono wymagania, by wszystkie blachownice zmiennej wysokości usztywniać co najmniej co 9 m prętami o nośności nie mniejszej niż 4,5 kN zarówno w poziomie pasa górnego jak i dolnego
1956[2]Kratowy most przez Bug w SiemiatyczachStalowy most kratowyPodczas podłużnego nasuwania przęsła - przechyliły się drewniane podpory tymczasowe i przęsło runęło do rzeki
1956[4]Konstrukcja ramowa w Long Beach
Stalowe ramy spawane o rozpiętości 48,8 mZ jednej strony ramy usztywnione były ramownicami poprzecznymi i płatwiami, a z drugiej strony - odciągami linowymi. Podczas zamiany odciągów linowych na ramy, przy porywistym wietrze, cała konstrukcja runęła.
1956-04-07
[3]Automatyczny garaż w Cleveland8-kond. garaż z 10 słupami o wys. 19 m, montowany metodą "lift slabs"Po podniesieniu i zaklinowaniu stropów przy silnym wietrze konstrukcja odchyliła się 2 m od pionu. Uszkodzoną konstrukcję naprawiono
1958-09-06
[3]
Budynek Spółki Union Carbide w TorontoKonstrukcja ramowa stalowa o rzucie 20x66 m i wysokości 11 kondygnacjiBrak stężeń podłużnych, po zmontowaniu 7 kondygnacji , pod wpływem parcia wiatru budynek runął
1959[4]Budynek gimnazjum w BeaverStalowe łuki 2-przegubowe rozp.. 62,2 m i strzałce 11,3 młuki montowano na krążynach. Po założeniu ściągów zmontowaniu płatwi oraz stężeń pionowych4 łuki runęły po zaczepieniu liny do jednego z nich. Brak było połaciowego stężenia poprzecznego
1959-05-01[3]
Budynek przemysłowy w WestburgStropodach stalowy - dwuteowniki oparte na blachownicachBrak podłużnych usztywnień budynku
1965-11-01[4]Budynek Wydziału Zoologii Uniwersytetu w AberdeenStalowy budynek sześciopiętrowyW trakcie wykonywania połączeń na śruby sprężające wskutek parcia wiatru runął niedostatecznie sztywny szkielet
1968[4]
Budynek szkoły w AtlancieStalowe belki parterowego budynku, oparte na słupachW trakcie rektyfikacji środkowego rzędu słupów runęły trzy rzędy i oparte na nich belki
1970-06-02[2], [5]Most w Milford Hqaven L=808 m7-mio przęsłowa belka ciągła 5x76,7+149, 4+213,5 +149=77,1 o przekroju skrzynkowym wysokości 6 m i szerokości u góry 13 m, u dołu 6,7 mPierwsze przęsło montowano na rusztowaniach, drugie wspornikowo, w trakcie transportu ostatniego elementu drugiego przęsła runęło ono wraz z żurawiem wskutek przekroczenia naprężeń w środniku poprzecznej podpory usztywniającej
1970-10-15[5]
Most West Gate w MalbournPięcioprzęsłowa belka ciągła długości 848 mWyboczenie się środnika i niedostateczna sztywność poprzecznic
1971-11-10
[2], [5]
Most w KoblencjiMost drogowy, trójprzęsłowy 101-232-101=434 mPodczas podnoszenia ostatniego segmentu o masie 85 Mg i długości 54 m załamała się belka główna w środku rozpiętości. Dla umożliwienia spawania automatycznego wycięto żebra na szerokości 0,45 m . Po wykonaniu spoin żebra nadsztukowano, ale nie przyspawano do blach poszycia. Blacha nie była usztywniona i utraciła stateczność
[5]Hala przemysłowaSiatka słupów 36x36 m, podciągi stalowe kratowe o rop. 32 m Wiązary kratowe o rop. 30 m. Pokrycie na przemian w poziomie pasa górnego i dolnegoNiedostateczne stężenie ściskanych pasów wiązarów
[5]Tymczasowa podpora mostuRuszt z dwuteowników wieńczących podporę pośrednią przy wspornikowym montażu mostuŚrodniki nie zostały zabezpieczone przed utratą stateczności
[5]Budynek z dachem w konstrukcji stalowejRzut 31x65 m, przykryty 12-toma wiązaramiWiązar runął wskutek niedostatecznego stężenia połaci
[5]Wielonawowa hala stalowniPięcionawowa hala o rozp.. 24 i 12 m, słupy żelbetowe, wiązary kratowe tworzące szedyW drugim etapie zastosowano odmienny kierunek montażu, tak, że po zmontowania wiązara łączono jego pas dolny z pasem górnym uprzednio zmontowanego wiązara. W ten sposób pas górny montowanego wiązara nie był dostatecznie stężony
[5]Hala z dźwigarami łukowymiŁuki trójprzegubowe o rozpiętości 54 mNadmierna smukłość podnoszonej powłoki łuku
[5]Galeria przenośnikaStalowa galeria pięcioprzęsłowa
Wyboczenie się pionowych gałęzi trzeciej podpory galerii
11% Grupa {2} Wyjątkowe obciążenia konstrukcji (bardzo często uderzenia elementu podnoszonego w już zmontowaną konstrukcję)
1906

[4]
Budynek Landsdowne w OttawieStalowe wiązary dachoweZmontowano 6 wiązarów i roztroczono je linami. Podnoszony żurawiem bal drewniany wyślizgnął się z pęta i uderzył w liny roztraczajace. Runęła cała konstrukcja
1906-04-23
[3]Budynek wystawowy w OttawieStalowe wiązary kratoweW czasie podnoszenia desek w skutek zerwania wielokrążka uderzyły one w odciąg linowy tymczasowo stężający wiązary
1920-09-01[3]Budynek gimnazjum w IndianapolisSłupy i wiązary stalowe, stropy żelbetoweWyjątkowe obciążenia konstrukcji ustawianym na niej urządzeniem z niesprawnym hamulcem (szarpanie)
1930-05-22
[3], [4]Piekarnia Gotfried w Nowym Jorku4-ro kondygnacyjny szkielet żelbetowy ze sztywnym zbrojeniem (dwuteowniki aw słupach żelbetowych)Uderzenie demontowanym żurawiem w zmontowany już słup żelbetowy
1934-12-13
[3], [4]Budynek gimnazjum Bayside w Nowym Jorku
4-ro piętrowy szkielet stalowy
Uderzenie huśtającą się wiązką podnoszonych belek stalowych w szkielet
1938[5]Budynek gimnazjum w EverettWiązary stalowe o rozpiętości 34,4 mPo zmontowaniu pięciu wiązarów podnoszono następny, który uderzył w wiązar piaty, pio czym kolejno wszystkie wiązary się zawaliły
1939-05-19[3]Audytorium szkoły w Everett
Wiązary stalowe o rozpiętości 14m
Ostatni podnoszony wiązar uderzył w wiązar już zmontowany, ale nie usztywniony
1956[4]Dach Audytorium w ClevelandStalowe dźwigary o rop. 20,7 m i wys. 0,91 m ustawione na słupachPo zmontowaniu 4 dźwigarów roztoczonych tylko w jednym kierunku linami hak żurawia uderzył w jeden z dźwigarów. Runęło 4-ry dźwigary i 8-m słupów
1959-97-01
[3]Gimnazjum Beaver Arena w BeaverStalowe luki dwuprzegubowe o rozpiętości 62 mPrzyłożono siłę dla założenia stężenia i spowodowano zsunięcie się tymczasowego usztywnienia linami.
1966[5]Kopuła stalowa w KlingstonKopuła o średnicy 91,4 m z 24-tema żebrami kratowymiZmontowano (podparty na tymczasowej wiezy drenianej) pierścień centralny i 15 żeber. Przed odczepienim pietnastego żebra od haka żuraw zaczął odjeżdżać i pociągnął za sobą całą konstrukcję
5% Grupa {3} Przeciążenie konstrukcji (np. składowanie materiałów w sposób przekraczający obciążenia dopuszczalne dla fazy wznoszenie - często składowanie materiałów izolacyjnych na dachu w trakcie montażu
1914-08-04[3]Teatr w South St. PaulKonstrukcja stalowaZmagazynowanie 22 Mg stali na wyższym stropie budynku
1930-04-14[3]Budynek firmy O'Brien8-kondygnacyjny budynek szkieletowy stalowy ze stropami żelbetowymiWęzeł betoniarski zlokalizowano na ósmym piętrze. Wskutek awarii betoniarki, przy jednoczesnym nie wstrzymaniu dostaw kruszywa , wytężenie stropu wyniosło 17 kPa przy projektowanym 4,9 kPa
1951-05[3]Magazyn Safeway w Radwood CityDreniane dźwigary łukowe o rozpiętości 32 mJeden koniec wiżara oparto na stemplu ustawionym na miękkim podłożu. Na dachu magazynowano płatwie i krokwiei przeciążonom źle podparty wiązar. Runlo siedem wiązarów
1964[4]Budynek 9-piętrowy w ParyżuStalowe ramy10-cio kondygnacyjne przystosowane do montażu "lift slabs"Ramy podnoszone przez obrót. Wszytskie ramy runęly , gdy podnoszono ostatnią ramę za pomocą wielokrążków zaczepionych na wcześniej zmontowanej konstrukcji
1971-02[2]Wiadukt nad ulicą w Rio de JaneiroKablobtonowy wiadukt trójprżesłowy 34+48+34 m i szerokości 19 mObciązenie środkowego pręsła betoniarką i składowanymi materiałami doprowadziło do załamania konstrukcji
2002-10Własny nadzór projektowyHipermarket HIT/OBI w BytomiuPrzkrycie obiektu stalowe na słupach żelbetopwych ze stalową konstrukcją zadaszenia na bramamia ("Vordach"Wskutek składowania rolek papy na konstrukcji stalowej wspornikowego zadaszenia, nastąpiło przeciązenie konstrukcji, skutkiem czego nastąpiło ścięcie śrub w połączeniu wieszków ze słupami
6% Grupa {4} Niedostateczna wytrzymałość konstrukcji liczonej wg teorii I rzędu
1895-08[3]Irland Building w Nowym Jorku8-kondygnacyjny budynek murowany z środkowymi rzędami słupów żeliwnych i podciągami H380 , a na nich sklepieni odcinkowe na H250 Wskutek wadliwie wykonanego fundamentu zawalił się segment budynku
1941-06-30[3]Stacja pomp w Buffalo
Budynek w rzucie 30x100 m z wiązarami stalowymi n awysokosci 16 mPo pokryciu połowy połaci dachu dachówką , dach ugiął się i następnie zawalił
1950-06-06[3]Budynek magazynowy w BuffaloStalowe słupy wysokości 3,5 mNa niusztywniony słup o zbyt małym fundamencie wchodził monter , słup przewrócił się wraz z fundamentem
1951-07-17[3]Szpital Lankenan w FinlandiiSzkielet stalowyKonstrukcja skręcona na śruby przed nitowaniem zawaliła się przy wietrze ok 65 m/h
1954-05-09[3]Budynek Atlas Terminal Corp. w OjusBudynek w rzucie 31x62 wys. 45 m wznoszono metodą "llift slabs"Błędy podnoszenia płyt oraz wadliwe ich zaprojektowanie i wykonanie spowodowały zniszczenie płyt żelbetowych
[3]Szkoła w DetroitStalowy wiązar o rozpiętości 18 mWadliwie wykonano styk pasa dolnego wiązara (brak nakąłdek). Uszkodzoną konstrukcję naprawiono
[3]Gimnazjum we wschodniej części Nowego JorkuŚruby kotwiące słupaDo zbyt krótkich śrub dospawano przedłużające je końcówki. Podczas pracy montera na słupie zerwały się źle wykonane spoiny

Literatura

Comments : 0
O autorze

* dr inż. Leszek Chodor. Architekt i Inżynier Konstruktor; Rzeczoznawca budowlany. Autor wielu projektów budowli, w tym nagrodzonych w konkursach krajowych i zagranicznych, a między innymi: projektu wykonawczego konstrukcji budynku głównego Centrum „Manufaktura” w Łodzi, projektu budowlanego konstrukcji budynku PSE w Konstancinie Bielawa, projektów konstrukcji „Cersanit” ( Starachowice, Wałbrzych, Nowograd Wołyński-Ukraina). Autor kilkudziesięciu prac naukowych z zakresu teorii konstrukcji budowlanych, architektury oraz platformy BIM w projektowaniu.

Wyślij

Translate »