Аварии, вызванные местной потерей устойчивости

 Авария телевизионной мачты Курганского телецентра высотой 182 м с тремя ярусами оттяжек произошла в 1959 г. в результате потери местной устойчивости стволом мачты. Ствол трубча­того сечения rf=1,6 м был выполнен из стали Ст. Зкп. Толщина листа в аварийной обечайке 8 мм. Ко времени аварии производи­лось окончательное регулирование предварительного натяжения в оттяжках, которые через реи обеспечивали горизонтальную жест­кость мачты. Заложение трех оттяжек всех трех ярусов было оди­наковым и довольно крутым — 54 м.

В начале аварии был замечен перелом на высоте 51 м от земли с вмятием стенки внутрь ствола в результате потери ею местной устойчивости. Впоследствии в аварийных швах в районе деформа­ции ствола мачты были обнаружены два местных разрыва шва длиной по 10 см. Затем в течение 3 суток деформации нарастали. Отклонение от вертикали в точке перелома достигало 1,83 м, а вер­шины антенны — 7,27 м. Ствол сплющился. Обечайка мачты по­теряла устойчивость по всему периметру сечения трубы. Верхняя часть ствола осела примерно на 80 см.

Проведенными исследованиями установлено наличие расслое­ния металла и его выпучивание, наличие многочисленных внутрен­них расслоений, которые связаны не только с маркой стали, но и с качеством прокатки. Наличие выпучивания расслоенного металла 

дало основание предположить, что потеря местной устойчивости началась как раз в этом месте. Все разрывы стали при деформа­циях обечайки и обрушение мачты носили пластический характер. Все это говорит о том, что кипящую сталь не следует применять в несущих конструкциях; ее надо заменять полуспокойной с содер­жанием кремния 0,05—0,17%.

Автору известны случаи аварии двух металлических дымовых труб на расчалках (высота труб 30—40 м), происшедшие при ура­ганном ветре. Оттяжки были закреплены не за фланцы, соединяющие отдельные 6-метровые звенья труб, а непосредственно за трубу: в одном случае — к приваренным к трубе коротышам из угол­ков, в другом — к кольцевому поясу, кое-как прихваченному сваркой к трубе. При сильном порыве ветра в местах прикрепле­ния оттяжек с подветренной стороны произошло сплющивание стволов труб, и они обрушились.

На строительстве высоковольтной линии электропередач в 1953 г. произошло обрушение двух анкерно-угловых опор козло­вого типа высотой 22,2 м. Причиной аварии явилась местная по­теря устойчивости поясными уголками сжатой «ноги».

Авария произошла при монтаже под действием силы натяже­ния проводов. Пояса «ног» квадратного сечения 750X750 мм были выполнены из четырех уголков 75x75x6 мм, соединенных К-образной решеткой «в елочку» из уголков 40X40X5 мм. Длина па­нели 900 мм. Опоры состояли из двух Д-образных стоек, траверсы и подкоса. Две опоры разрушились, а три сильно деформирова­лись. Разрушение началось с Д-образных стоек без подкоса вслед­ствие потери устойчивости поясными уголками либо вверху «ноги», вблизи жесткого узла, либо посередине ее высоты у монтажного стыка, выполненного на черных болтах. Напряжения в элементах «ног» опор были ниже допускаемых. В результате изучения обру­шившихся и деформированных опор, испытания одной из них в по­лигонных условиях, испытания в натуральную величину на сжатие трех частей опорных «ног» длиной по 4 ж каждая с разными схе­мами решетки (с целью выяснения фактического влияния системы решетки на несущую способность «ноги») были установлены при­чины аварии.

Неудачно была принята К-образная система решетки: местная гибкость отдельных элементов поясов была больше общей гибко­сти всего стержня, что явно недопустимо, в поясных элементах Х_п = 78 (в пределах панели). Общая гибкость «ноги» Х_п = 66. При­меняемый способ расчета на устойчивость сжатых стержней с К-образной решеткой приводит к завышенному значению критического напряжения. Кроме того, было выявлено неравномерное распреде­ление усилия по поясным уголкам составного сечения «ног», вы­званное применением монтажных стыков на четырех болтах со значительной (до 2 мм) разницей между диаметрами болтов и от­верстий. Имело место также искривление «ног» в результате подат­ливости монтажного стыка.

На рис. показан имевший место случай аварии монтажного портала на Одесской ТЭЦ. Отчетливо видна местная потеря устой­чивости поясами стойки.