Nguyên nhân và diễn biến sự cố công trình (P.1)

Để xác định được nguyên nhân gây ra sự cố cần tiến hành xem xét lại toàn bộ hồ sơ công trình gồm hồ sơ khảo sát, thiết kế, các diễn biến trong quá trình thi công. Ngoài ra còn cần phải tìm hiểu thêm quá trình vận hành sử dụng công trình nếu công trình đã được đưa vào sử dụng. Phương pháp điều tra tuân thủ nguyên tắc: liệt kê mọi nguyên nhân có thể được đề cập đến, dùng phương pháp loại trừ dần để tìm ra nguyên nhân chính, chủ yếu. Bài toán loại trừ này cần dựa trên việc trả lời các câu hỏi sau:

Sự cố xảy ra đầu tiên nơi có ứng lực lớn nhất, vượt quá khả năng chịu tải của kết cấu;
Trường hợp ứng lực không lớn nhưng cường độ vật liệu không đảm bảo;
Trường hợp ứng lực không lớn, độ bền vật liệu đảm bảo thì sự cố xảy ra với hiện tượng kết cấu mất ổn định.

Sau đây là nội dung chi tiết các bước điều tra cần thực hiện:

1. Kiểm tra thiết kế

– Rà soát lại toàn bộ các số liệu cung cấp cho thiết kế như số liệu về địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí tượng, các tải trọng được sử dụng trong quá trình vận hành,…

– So sánh tải trọng thiết kế với tải trọng thực tế. Trong thực tế thi công và quá trình sử dụng công trình, những tải trọng thực tế không hoàn toàn trùng khớp với tải trọng đã dự tính trong khi thiết kế.

Một trong những nguyên nhân gây ra sự cố tại công trình Rạp hát Hà Đông năm 1980 là tải trọng mái thực tế đã vượt xa khả năng chịu lực của dàn kèo mái vì đây là dàn kèo điển hình với chất lợp nhẹ nhưng người thiết kế không hề tính toán mà đã thay bằng kết cấu mái nặng gấp nhiều lần (ảnh 1).

Ảnh 1. Vì kèo sập đổ hoàn toàn do tải trọng mái vượt khả năng chịu lực của vì kèo

– Việc thay đổi chức năng của công trình cũng có thể gây ra những thay đổi về tải trọng. Chẳng hạn, từ phòng học chuyển sang làm phòng lưu trữ, thư viện, các tải trọng tăng lên đáng kể. Cũng tương tự như vậy, việc chất kho hoặc thay đổi thiết bị với tải trọng lớn hơn hay tính năng hoạt động khác nhau, chế độ nhiệt khác nhau, tính chất rung động, va chạm mạnh hơn sẽ làm tăng thêm tải trọng sử dụng làm vượt quá tải trọng đã được dự tính khi thiết kế.

– Mặt khác về khía cạnh khách quan cũng phải đề cập đến những trường hợp đặc biệt, đột xuất. Đó là trường hợp tải trọng động đất hoặc gió bão vượt quá giá trị theo tiêu chuẩn đã quy định. Còn phải kể đến trường hợp tai nạn như cháy nổ, va đập do phương tiện vận chuyển gây ra.

– Sơ đồ tính toán không phù hợp với sơ đồ chịu lực thực tế. Trường hợp này xảy ra là do các giả thiết đơn giản hóa không đúng với trạng thái làm việc của kết cấu. Một ví dụ khác, khi tính toán coi liên kết đầu cột với dàn vì kèo là khớp nhưng cấu tạo lại là kiên kết ngàm thành ra khi chịu tải đầu cột xuất hiện mô men. Do cấu tạo không hợp lý cho nên khi chịu tải có thể sẽ xuất hiện các khớp dẻo, dẫn đến sự phân phối lại ứng lực làm thay đổi ứng lực đã dự tính. Trường hợp này cũng có thể xảy ra khi có hiện tượng lún hoặc biến dạng.

2. Kiểm tra sai sót trong thi công