Канзас-Сити, 1981: правка ради удобства монтажа удвоила нагрузку на один узел
Отель Hyatt Regency в Канзас-Сити открылся 1 июля 1980 года. Главным его пространством был атриум в несколько этажей высотой, через который на стальных тягах висели пешеходные переходы — мостки второго, третьего и четвёртого этажей.
Геометрия важна для дальнейшего. Переход четвёртого этажа висел точно над переходом второго, на общей линии подвесов. Переход третьего был смещён в сторону и держался на собственных тягах.
Вечером в пятницу 17 июля 1981 года в атриуме шёл танцевальный вечер. По материалам расследования, в зале и на мостках находилось около 1600 человек. В 19:05 по местному времени переходы четвёртого и второго этажей обрушились на танцпол. Переход третьего этажа, который нёс только собственный вес, остался на месте.
Погибли 114 человек, 216 получили травмы. Дальше — только о том, почему конструкция не выдержала.
Что было в исходном проекте
Расследование вело Национальное бюро стандартов США, сегодня это NIST. Отчёт NBS IR 82-2465A вышел в 1982 году, авторы — Маршалл, Пфранг, Лейендекер и коллеги. Он остаётся первоисточником по этой аварии.
Исходная схема выглядела так. От перекрытия крыши вниз шла длинная стальная тяга — сплошной стержень. Он проходил сквозь поперечную балку перехода четвёртого этажа насквозь и тянулся ниже, до перехода второго этажа. На стержне стояли две гайки: одна на отметке четвёртого этажа, вторая на конце, под вторым.
Ключевое здесь вот что. Балка четвёртого этажа опиралась на свою гайку и передавала в стержень только собственный вес. Вес нижнего перехода шёл мимо неё — по стержню напрямую вверх, к крыше.
Почему проект предложили переделать
Изготовитель металлоконструкций, компания Havens Steel, возразил против такой схемы по монтажным соображениям. Чтобы навернуть гайку на отметке четвёртого этажа, резьбу пришлось бы нарезать по всей длине стержня ниже этой точки. При подъёме конструкции такая резьба легко повреждается.
Havens предложил разрезать одну длинную тягу на две короткие и сместить их друг относительно друга. Верхняя шла от крыши до балки четвёртого этажа и там заканчивалась. Нижняя начиналась рядом, в той же балке, и уходила вниз, ко второму этажу.
Монтаж действительно упрощался. Вместе с ним изменилась схема передачи усилий.
Физика удвоения простыми словами
Проще всего объяснить через двух человек на верёвке — это единственная аналогия в тексте, дальше только конструкция. В исходной схеме оба висят на самой верёвке, и пояс верхнего держит только верхнего. В новой нижний подвешен к поясу верхнего. Верёвка нагружена так же, а пояс — вдвое сильнее.
Ровно это и сделали с балкой четвёртого этажа. Теперь весь вес нижнего перехода приходил в неё снизу, складывался с её собственным весом и целиком уходил в одну гайку с шайбой на верхней тяге. Нагрузка на этот узел выросла вдвое.
Узел был слабым и до правки. Поперечные балки сварили из двух швеллеров шириной около 20 сантиметров, состыкованных в короб. Отверстие под тягу проходило точно по сварному шву — по линии, где короб держится хуже всего.
По оценке расследования, исходная схема выдерживала около 60 процентов нагрузки, которую требовал строительный кодекс Канзас-Сити. Переделанная — около 30 процентов. Каждый переход весил порядка 29 тонн.
Почему правка прошла проверку
Здесь и лежит ответ. Изменение прошло по бумагам не как правка проекта, а как рабочая деталировка изготовителя — тот уровень документации, который принято сверять с проектом, а не считать заново.
Инженер проектной организации, по материалам расследования, согласовал предложение по телефону. Расчёт узла на новую схему передачи усилий при этом не выполнялся. Проверки, которая поймала бы удвоение, в цепочке согласования не оказалось.
Сигнал был и раньше. В июле 1980 года, ещё на стройке, обрушилось около 250 квадратных метров кровли атриума. Разбирательство прошло, но вопросов к подвесам мостков оно не подняло.
Цена ошибки
Дальше — деньги, в долларах начала восьмидесятых.
- Выплачено потерпевшим и семьям: не менее 140 миллионов.
- Подано исков: более 300, на общую заявленную сумму около 3 миллиардов.
- Крупнейшая индивидуальная выплата: около 12 миллионов.
- Коллективный иск к владельцу комплекса: 10 миллионов, из них 6,5 миллиона ушли на благотворительные цели.
- Восстановление отеля: около 5 миллионов. Он открылся снова 1 октября 1981 года.
Стоимость самой сэкономленной операции в отчётах не приводится. Речь шла о резьбе на нужной длине шести стержней — три пары тяг на связку двух переходов — и об аккуратном подъёме с защитой этой резьбы.
По моей оценке, это работа на несколько тысяч долларов в ценах того времени. Я двадцать лет считаю сметы и знаю, как такая правка выглядит в таблице: одна строка, минус пара тысяч, монтаж быстрее на день, начальник доволен. В таблице не видно, что вместе со строкой из конструкции ушёл запас прочности.
Что изменилось в правилах
Американское общество гражданских инженеров закрепило принцип: за проверку рабочей деталировки изготовителя отвечает инженер-конструктор проекта, и эта ответственность ни с кем не делится. Служба строительного надзора Канзас-Сити удвоила штат и ввела персональное закрепление инженера за объектом. Профессиональные объединения переписали порядок экспертной проверки и кодексы поведения.
По уголовным обвинениям инженеров оправдали. Административно совет Миссури признал в их действиях грубую небрежность и непрофессиональное поведение: фирма лишилась лицензий в Миссури, Канзасе и Техасе и членства в ASCE.
Памятник погибшим открыли 12 ноября 2015 года в парке Hospital Hill.
А в вашей практике часто бывает, что «упростили монтаж» решается устно и до расчёта не доходит?