Людмил Оксанович - Невидимый конфликт
Поезд № 16 вышел из Сан-Эндрюса, но так и не пришел в Данди. Как потом установили водолазы, он вместе со всеми пассажирами лежал на дне озера, заключенный в металлическую ферму моста.
Эта строительная катастрофа потрясла весь цивилизованный мир. Это пример из прошлого, но примеры такого рода есть и в настоящем, хотя их и не так много. Внезапное разрушение зданий и сооружений при далеко не критических обстоятельствах отнюдь не является невозможным, хотя в последнее время это случается исключительно редко. Однако подобными случаями заполнены целые страницы в «черной» книге истории техники.
В 70-х годах прошлого века, когда не были разработаны Британские стандарты ветровых нагрузок, конструкторы пользовались таблицами, утвержденными Королевским научным обществом еще в 1759 г. В этих таблицах указывалось, что самый сильный ветер (буря) может оказывать горизонтальное давление до 58 кг/м2. Следует отметить, что немецкие мостостроители в это время проектировали свои сооружения из расчета ветрового напора в 135 кг/см2, а французские и американские — до 258 кг/см2. Так что традиционный английский консерватизм проявился и здесь, хотя, надо сказать, автор проекта — специалист по гражданскому строительству — не пользовался даже этими таблицами. Как он сам заявил в следственной комиссии, расчетная надежность моста в 20 раз превышала вертикальные эксплуатационные нагрузки (!), в связи с чем какие-либо специальные меры для восприятия ветровых нагрузок он считал излишними. Но для такого высокого и изящного моста, как на р. Тей, подобное представление оказалось роковым. Реальный коэффициент надежности не только не был равен 20, но не достигал и единицы, а значит, мост с самого начала был обречен. Ни качество материала, ни качество работы, ни целесообразность поперечных связей — ничто из того, что подвергалось большей или меньшей критике, не угрожало мосту в такой степени, как общая его неустойчивость. При особенно сильном порыве ветра он просто перевернулся. Полностью были разрушены конструкции 13 пролетов, а частично — чугунные столбы вплоть до каменных оснований, на которых они практически не были достаточно хорошо закреплены.
Опасности таит в себе буквально каждый миг биографии сооружения. Эмоционально они определяются словами «незнание», «недобросовестность» или «небрежность», а что касается их специальной инженерной классификации и описания, то для этого необходимы целые тома. Вообще говоря, решающее значение могут иметь ошибки, допущенные на любой из четырех стадий создания и существования сооружения; при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации. Первая стадия таит в себе главным образом неожиданности геологического характера (слабый грунт и т. д.), и недостаточно тщательно проведенные изыскания могут впоследствии стать причиной больших неприятностей. Процесс проектирования в значительной степени субъективен; он зависит от конкретных знаний, возможностей и опыта проектировщика, однако в конечном счете он обусловлен уровнем научно-технических знаний в данный исторический период. Само строительство является чуть ли не самым слабым звеном в цепи. Ряд его специфических особенностей дает возможность (потенциальную) отклонения от требований проекта, проявления опасной инициативы и даже допущения грубых ошибок, которые могут скомпрометировать и самый лучший проект.
Что касается эксплуатации, то она имеет свои тонкости. Например, за мостами, которые находятся в тяжелых эксплуатационных условиях, должен осуществляться в течение всего срока их службы систематический контроль, позволяющий регулярно выявлять деформации и оценивать состояние отдельных элементов. Отсутствие такого контроля оказывается причиной большинства аварий мостов.
Из-за отсутствия технического надзора произошла катастрофа старого моста в филиппинском городе Нага-Сити в 1972 г., о которой мы уже рассказывали. Но, к счастью, сейчас сообщения о драматических инцидентах в строительстве появляются очень редко. Аварии и дефекты, разумеется, неизбежны при освоении экспериментальных технологических процессов, конструкций или методов работы. Но они представляют собой лишь отклонение от нормального положения вещей, которое, как правило, своевременно замечается и успешно устраняется. При нынешнем высоком уровне инженерных знаний и опыте, при высокоточной системе контроля за состоянием конструкции объективные предпосылки катастрофы практически отсутствуют. Остаются субъективные … Но это фактор риска, обусловленный особенностями человеческой природы, социальным фоном соответствующей страны, характером общественно-экономического строя. Вероятно, страницы больших строительных катастроф уже почти дописаны. Подобные события случались главным образом в прошлом …
Весь XIX и начало XX в. оказались переломными для мирового строительства. Человек постепенно заменял несовершенные природные материалы (дерево и камень) сначала металлом, а затем и железобетоном. Но конструктивные формы развивались медленнее, чем металлургическая промышленность. Переход от одних материалов к другим осуществлялся тоже медленно, часто с большими трудностями и неудачами. Необходимо было время, чтобы обнаружить плюсы и минусы уже построенных объектов нового типа, целесообразность новых форм и концепций. Теория строительства отставала от практики; в то время она нуждалась в первооткрывателях, прокладывавших путь для строительной механики. При таком положении именно аварии и катастрофы выявляли пробелы в инженерном знании, именно они были стимулом развития теоретической и экспериментальной базы строительства. Однако есть множество случаев крупных аварий, которые нельзя оправдать ничем. Именно таким случаем является катастрофа моста на р. Тей.
Но вернемся теперь в наши дни и рассмотрим аварии строительных конструкций, имевшие место у нас на родине — в НРБ. За последние 10— 20 лет произошло несколько весьма поучительных случаев. В 1966 г. во время бетонирования обрушился арочный железнодорожный мост в районе Лакатника. Были человеческие жертвы. В сущности, обрушился каркас, поддерживающий опалубку, — сложная большепролетная деревянная конструкция. Причиной аварии был ряд ошибок, допущенных при статических расчетах.
Причиной другой аварии являлось качество материала. Внезапно рухнула часть крытой разгрузочной площадки на ТЭЦ «Девня». Действие и тут развивалось в процессе строительства; конструкция была выполнена из сборного железобетона. Видимых причин для аварии не было. Детальная проверка проекта показала, что все в порядке. Тогда закрались сомнения в качестве стали. Оказалось, что при соответствии Болгарскому государственному стандарту содержание углерода и кремния в ней близко к верхней границе нормы. Вследствие повышенной хрупкости стали на участках изгиба в рамных узлах произошел внезапный разрыв арматуры, что привело к катастрофе. Разумеется, стандарт на сталь после этого был соответствующим образом скорректирован.
И все же чаще всего причиной аварий являются дефекты исполнения. Именно они привели к аварии жилого дома в Шумене, общежития в Кырджали, магазинов в Пазарджике и Благоевграде, школ в Радомире и Свиштове. Моральная и материальная ответственность может иметь самые неприятные, а иногда и роковые последствия.
Иногда строительные аварии бывают не менее страшными и драматичными, чем авиационные катастрофы. Но, к счастью, это случается редко, очень редко. Возможности крупных аварий зданий и сооружений в последние годы значительно уменьшились. Развитый экспериментально-теоретический аппарат, высококачественные материалы, современные технологические методы, четкая организация строительства и строгий технический надзор — вот те основные условия, которые позволяют свести эти возможности к минимуму.
НАДЕЖНОСТЬ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Выбор той или иной степени надежности — это прежде всего экономическая задача. Но в ней присутствуют также другие аспекты — социальные и моральные. Итак, надежность… Какой она будет?
Расчет строительных конструкций, как мы уже знаем, должен предварительно, еще в проектной мастерской гарантировать, что выполненная в соответствии с расчетом конструкция в эксплуатационный период или во время каких-либо аварийных ситуаций сохранит свои качества и будет продолжать выполнять свои функции. Но этот процесс предполагает неизбежные приближения и упрощения: используется условная статическая схема, рассматривается идеализированный материал (идеально упругий или идеально упругопластичный), берутся нагрузки, хотя и хорошо обоснованные в различных нормах, но представляющие собой также значительную идеализацию реально существующих отношений между конструкцией и внешним силовым воздействием. Очевидно, что действительные конструкции, действительные материалы и действительные нагрузки в силу своей сложной, неясной, непостижимой природы будут отличаться от расчетных. Именно эти неизбежные различия перекрываются неким коэффициентом (так называемым коэффициентом запаса). Так что его место в строительстве определяется необходимостью некоего абстрактного начала — расчетных предпосылок о совпадении предполагаемых условий с реальными условиями работы сооружения в различные моменты его жизни.
