Методика обрушения здания элеватора из монолитного железобетона

Введение. Демонтаж зданий с помощью энергии взрыва является актуальной проблемой, так как процесс осложнен большим количеством различных геометрических параметров обрушаемых конструкций, которые могут не подходить под существующую методику обрушения, тем самым затрудняя процесс демонтажа. Примером такого объекта обрушения служит элеватор из монолитного железобетона в г. Ярославле. При обрушении здания на свое основание элеватор из-за большой прочности материала постройки не разрушится. Для обрушения конструкции в заданном направлении потребуется изготовить вруб с большим значением высоты и угла, что будет сложной технической проблемой. Предлагается метод, позволяющий уменьшить высоту вруба и объем специальных взрывных работ.

Материалы и методы. Выполнен расчет параметров вруба с учетом приобретаемой зданием в момент взрыва кинетической энергии, создающей дополнительные силы, способствующие его обрушению. Эти силы не учитывались в расчетах по существующей методике. По результатам проведенного расчета объем буровзрывных работ был уменьшен за счет снижения значений угла и высоты вруба, которые составили 21,5° и 3,94 м соответственно. Эти значения в 1,6 раза меньше относительно расчетов, произведенных с помощью существующей методики (угол вруба 32°, высота вруба 6,5 м).

Результаты. Геометрические параметры вруба, рассчитанные по новому методу, использованы при проектировании взрывных работ по сносу четырех силосных корпусов элеватора в Ярославле. По итогам выполнения работ все здания были успешно обрушены, что подтвердило эффективность предложенной методики.

Выводы. Проведенные взрывные работы продемонстрировали высокую эффективность и практическую значимость разработанного метода. Предложенная методика позволяет снизить величину вруба на 40 % по сравнению с существующим методом, что упрощает и ускоряет выполнение специальных взрывных работ, снижая риски для окружающих объектов и повышая безопасность рабочих за счет уменьшения количества взрывчатого вещества.

1. Болотова А.С., Башкирова А.В. Специфика различных методов демонтажа зданий // Технология и организация строительного производства. 2016. № 1. С. 11–14. EDN LPGYOZ.

2. Коноплева А.А., Петрова Т.А., Секрий М.А. Особенности демонтажа зданий и сооружений в условиях городской застройки // Инновационное развитие регионов: потенциал науки и современного образования : мат. Нац. науч.-практ. конф. 2018. С. 68–74. EDN WBCSGD.

3. Кужин М.Ф., Моисеева С.А. Организационно-технологические решения при сносе и демонтаже зданий и сооружений // StudNet. 2021. Т. 4. № 5. EDN YPZPCE.

4. Теличко В.Г., Золотов Н.В. Прочность многоэтажного здания из монолитного железобетона с учетом разносопротивляемости и повреждаемости материала // Строительство и реконструкция. 2018. № 6 (80). С. 22–31. EDN YSXCPJ.

5. Смоляго Г.А., Дрокин С.В., Дронов А.В., Белоусов А.П., Смоляго Е.Г. Конструктивная безопасность монолитных железобетонных перекрытий по несущей способности и деформативности // Строительство и реконструкция. 2019. № 4 (84). С. 83–92. DOI: 10.33979/2073-7416-2019-84-4-83-92. EDN RJIHBK.

6. Мазурин Д.М., Дементьева М.Е. Технико-экономические показатели производства работ по демонтажу многоэтажного здания в условиях сложившейся застройки // Вестник МГСУ. 2021. Т. 16. № 6. С. 741–750. DOI: 10.22227/1997-0935.2021.6.741-750. EDN SOHXEU.

7. Князев А.А., Краснощекова А.И., Тимошенко Е.А. Особенности демонтажа зданий // Техника и технологии: пути инновационного развития : сб. науч. тр. 7-й Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 139–141. EDN XVBCKD.

8. Гельдыев М.Т., Аразов Б.М. Технологии сноса зданий // Молодежь и наука: шаг к успеху : сб. науч. ст. 3-й Всеросс. науч. конф. перспективных разработок молодых ученых. 2019. С. 27–30. EDN ISVBQD.

9. Фахратов М.А., Сулейманов Х.А., Болотин О.А. Особенности бетонирования и демонтажа зданий в рамках поэлементной системы // Инновации и инвестиции. 2018. № 4. С. 341–344. EDN BCXDCB.

10. Меруерт С., Овчинников И.И. Экологичные способы демонтажа железобетонных конструкций // Вестник евразийской науки. 2021. Т. 13. № 3. EDN YKRCYM.

11. Rathi S.O., Khandve P.V. Demolition of buildings an overview // International Journal of Advance Engineering and Research Development. 2014. Vol. 1. Issue 6. DOI: 10.21090/ijaerd.010643

12. Menon A.H., Jayaraj G.K. Comparative study of demolition methods // International Journal of Advance Scientific Research and Engineering. 2017. Vol. 2. Issue 2. Pp. 26–31.

13. Bhandari M.G., Kulkarni V.K., Malviya R.K. Building demolition: ground to earth important as construction // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2013. Vol. 3. Issue 4. Pp. 396–401.

14. Колодяжный С.А., Золотухин С.Н., Абраменко А.А., Артемова Е.А. Снос зданий и использование материалов, образующихся при реновации городских территорий // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 2. С. 271–293. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.2.271-293. EDN OFYCLZ.

15. Isobe D., Jiang R. Explosive demolition planning of building structures using key element index // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 59. P. 104935. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104935

16. Богданов В.Ф., Тимофеев Д.Р. Способы разрушения бетонных, железобетонных и каменных конструкций при реконструкции зданий и сооружений // Socio-economics sciences & humanities : сб. ст. Междунар. науч. конф. 2023. С. 51–53. EDN KGCCTT.

17. Исупов И.А. Анализ технологий демонтажа зданий взрывом и методом «Cut and Take Down» // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. 2017. Т. 1. С. 307–312. EDN OSLXHB.

18. Suleymanova L.A., Pogorelova I.A., Kirilenko S.V., Suleymanov K.A. Physical basis of destruction of concrete and other building materials // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 327. P. 022082. DOI: 10.1088/1757-899X/327/2/022082

19. Галаева Н.Л. Использование метода взрыва для сноса зданий и сооружений в условиях городской застройки // Перспективы науки. 2019. № 5 (116). С. 54–56. EDN OMIITU.

20. Ваннах М. Почему в России перестали взрывать дома? // Бизнес-журнал. 2013. № 5 (206). С. 84–89.

21. Кутузов Б.Н., Белин В.А., Ганопольский М.И. Критерии, определяющие выбор способа производства специальных взрывных работ // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2014. № 6. С. 336–341. EDN SEHYRJ.

22. Добрынин А.А., Добрынин И.А., Ивченко В.В. Повышение безопасности при организации и проведении взрывных работ на объектах реконструкции и строительства // Безопасность труда в промышленности. 2015. № 4. С. 51–54. EDN TPFVTP.

23. Yabo C., Ning L., Haohao Z., Yujie D., Gongyu M., Weifu S. et al. Application of controlled blasting demolition technology in ultra-high coaxial thin-walled steel inner cylinder reinforced concrete chimney // Case Studies in Construction Materials. 2023. Vol. 18. P. e01936. DOI: 10.1016/j.cscm.2023.e01936

24. Xie Q., Dai H., Qin X., Zhang Z., Huang X., Ouyang D. A method for controlling the blasting effect of reinforced concrete columns // Results in Engineering. 2024. Vol. 24. P. 102068. DOI: 10.1016/j.rineng.2024.102068

25. Modi S.K., Murthy V.M.S.R. Assessment of blasting impacts in underwater concrete berth demolition and development of a Hybrid Controlled Blasting (HCB) technique — A case study // Structures. 2022. Vol. 40. Pp. 420–433. DOI: 10.1016/j.istruc.2022.04.036

26. Yan J., Liu Y., Yan J., Yan Z., Xu Y., Gao C., Huang F. Collapse of concrete target subjected to embedded explosion of shelled explosive // Engineering Failure Analysis. 2024. Vol. 161. P. 108298. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2024.108298

27. Wu J., Zhou Y., Zhang R., Liu C., Zhang Z. Numerical simulation of reinforced concrete slab subjected to blast loading and the structural damage assessment // Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 118. P. 104926. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2020.104926

28. Widanage C., Mohotti D., Lee C.K., Meddage D.P.P., Wijesooriya K. Explainable machine learning-based prediction of blast loads on structural surfaces in two-dimensional spatial coordinates // Results in Engineering. 2025. Vol. 26. P. 104979. DOI: 10.1016/j.rineng.2025.104979

29. Filice A., Mynarz M., Zinno R. Experimental and empirical study for prediction of blast loads // Applied Sciences. 2022. Vol. 12. Issue 5. P. 2691. DOI: 10.3390/app12052691

30. Peyman S., Eskandari A. Analytical and numerical study of concrete slabs reinforced by steel rebars and perforated steel plates under blast loading // Results in Engineering. 2023. Vol. 19. P. 101319. DOI: 10.1016/j.rineng.2023.101319

31. Берсенев Г.П., Кравченко А.Н., Слепенков В.М., Шеменев В.Г. Расчет предохранительных укрытий при производстве взрывных работ в стесненных условиях // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2010. № 8. С. 103–106. EDN OEDWAL.

32. Aemlaor P., Fujikake K., Sukontasukkul P. Feasibility study on novel blasting technique using linear-shaped charges to cut reinforcing steel bars in reinforced concrete members // Practice Periodical on Structural Design and Construction. 2023. Vol. 28. Issue 2. DOI: 10.1061/ppscfx.sceng-1263

33. Патент RU № 2151997С1. Квазар — способ демонтажа зданий, сооружений и строительных конструкций / Каганер Ю.А., Давыдов В.И., Шушко Л.А., Дашков А.Ю., Каганер М.А. Опубл. 27.06.2000.

34. Филиппов П.А., Гайдин А.П., Машуков И.В., Цинкер Л.М. Технология взрывного обрушения промышленного высотного здания с металлическим несущим каркасом // Записки Горного института. 2001. Т. 148. № 2. С. 97–98.

35. Ненахов И.А., Фоменкова В.Е., Кириллов С.С., Ганопольский М.И. Опыт применения шнуровых кумулятивных зарядов на взрывных работах по обрушению сооружений // Евразийский Союз Ученых. 2015. № 8–2 (17). С. 86–89. EDN WXDYBV.

36. Патент RU № 2374605С1. Способ обрушения здания взрывом / Добрынин А.А., Добрынин И.А. Опубл. 27.11.2009. Бюл. № 33.

37. Великанов Н.Л., Наумов В.А., Тарасов Д.А. Использование ударного разрушения при сносе строительных конструкций // Известия КГТУ. 2011. № 20. С. 48–53. EDN OGBLON.

38. Тарасов Д.А. Методы ударного разрушения строительных конструкций // Инновации в науке и образовании – 2010 : тр. VIII Междунар. науч. конф., посвящ. 80-летию образования университета. 2010. С. 258–260. EDN ZSZDZN.

39. Шевцов Н.Р., Рублёва О.И., Стрильчук Р.А. Построение методики определения параметров разрушения зданий и сооружений взрывом накладных зарядов в водяной оболочке // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Гірничо-геологічна. 2014. № 2 (21). С. 88–94. EDN VRBHTJ.

40. Патент RU № 2375673C1. Способ подрыва опоры / Добрынин А.А., Добрынин И.А. Опубл. 10.12.2009. Бюл. № 34.

41. Патент RU № 2301398C1. Способ разрушения зданий / Ведяшкин А.С. Опубл. 20.06.2007. Бюл. № 17.

42. Патент RU № 2318178С1. Способ обрушения здания или сооружения / Белин В.А., Каркашадзе Г.Г., Ефремовцев А.Н., Ефремовцев Н.Н. Опубл. 27.02.2008. Бюл. № 6.

43. Guo X., Li Y., McCrum D. P., Hu Y., Bai Z., Zhang H. et al. A Reinforced Concrete Shear Wall Building Structure Subjected to Internal TNT Explosions: Test Results and Numerical Validation // International Journal of Impact Engineering. 2024. Vol. 190. P. 104950. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2024.104950

44. Luccioni B.M., Ambrosini R.D., Danesi R.F. Analysis of building collapse under blast loads // Engineering Structures. 2004. Vol. 26. Issue 1. Pp. 63–71. DOI: 10.1016/j.engstruct.2003.08.011

45. Мандрица Д.П., Мачнев С.А., Загрутдинов Ю.А., Закиров Р.Ф. Исследование напряженно-деформированного состояния изгибаемых железобетонных элементов на действие ударной волны взрыва // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2018. № 1–2 (115–116). С. 98–103. EDN YOSJII.

46. Liu Y., Yan J., Li Z., Huang F. Improved SDOF and numerical approach to study the dynamic response of reinforced concrete columns subjected to close-in blast loading // Structures. 2019. Vol. 22. Pp. 341–365. DOI: 10.1016/j.istruc.2019.08.014

47. Astarlioglu S., Krauthammer T., Morency D., Tran T.P. Behavior of reinforced concrete columns under combined effects of axial and blast-induced transverse loads // Engineering Structures. 2013. Vol. 55. Pp. 26–34. DOI: 10.1016/j.engstruct.2012.12.040

48. Roy T., Matsagar V. Probabilistic framework for failure investigation of reinforced concrete wall panel under dynamic blast loads // Engineering Failure Analysis. 2021. Vol. 125. P. 105368. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105368

49. Ганопольский М.И., Барон В.Л. Буровзрывные работы при разборке строений Центральной обогатительной фабрики «Горняцкая» ОАО «Ростовуголь» // Взрывное дело. 2018. № 120–77. С. 188–210. EDN VNJKIO.

50. Ганопольский М.И., Барон В.Л. Буровзрывные работы при разборке главного корпуса центральной обогатительной фабрики «Несветай» ОАО «Ростовуголь» // Взрывное дело. 2017. № 118–75. С. 238–259. EDN YNWUMG.

51. Ганопольский М.И., Барон В.Л. Взрывное обрушение монолитного железобетонного здания // Взрывное дело. 2017. № 117–74. С. 216–237. EDN YHPYAJ.

52. Ганопольский М.И., Барон В.Л. Взрывные работы при демонтаже металлической вентиляционной трубы // Взрывное дело. 2018. № 120–77. С. 169–187. EDN YPHAQX.

53. Зеленин М.Ю., Хабибулин В.Р., Гущенко Д.Е., Барон В.Л., Ганопольский М.И. Взрывные работы по направленному обрушению железобетонной трубы высотой 150 метров в г. Ижевск (Удмуртия) // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2016. № 6. С. 149–160. EDN TYKFMU.

54. Хамитов Т.К., Хайруллин Б.Т., Аюпов И.И. Расчет несущей способности дымовой трубы при демонтаже // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. № 3 (49). С. 229–235. EDN ZENGDD.

55. Sun J., Jia Y., Yao Y., Xie X. Experimental investigation of stress transients of blasted RC columns in the blasting demolition of buildings // Engineering Structures. 2020. Vol. 210. P. 110417. DOI: 10.1016/j.engstruct.2020.110417

56. Rajkumar D., Senthil R., Kumar B.B.M., Gomathi K.A., Velan S.M. Numerical study on parametric analysis of reinforced concrete column under blast loading // Journal of Performance of Constructed Facilities. 2020. Vol. 34. Issue 1. DOI: 10.1061/(asce)cf.1943-5509.0001382

57. Lv C., Yan Q., Li L., Li S. Field test and probabilistic vulnerability assessment of a reinforced concrete bridge pier subjected to blast loads // Engineering Failure Analysis. 2023. Vol. 143. P. 106802. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2022.106802

58. Lin S.C., Hu Z.Q., Han J.Q., Yang B., Elchalakani M. Failure time of reinforced concrete column under blast load // Structures. 2023. Vol. 53. Pp. 1122–1134. DOI: 10.1016/j.istruc.2023.04.128

59. Gao W., Kou Y., Yan T., Sun H., Li S. Case study on the effect of delay-time differences between columns during blasting demolition of RC structures with a small height-to-width ratio // Applied Sciences. 2023. Vol. 13. Issue 11. P. 6765. DOI: 10.3390/app13116765

60. Dahiya D., Laishram B. Energy analysis of high-rise residential buildings under demolition using controlled explosion: An Indian case study // Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 426. P. 139190. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.139190