Проектирование панельных зданий с учетом прогрессирующих разрушений

 

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Владимирский Государственный Университет» 
 
 
 

Кафедра СП 
 
 

Проектирование  и возведение зданий и сооружений из монолитного и сборочного железобетона 

Реферат на тему:

«Проектирование панельных зданий с учетом прогрессирующих разрушений» 
 
 

Выполнил: студент группы ЗСв-109

          Купцов И.А. 

Принял:      Прохоров С.В. 
 

Владимир 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….3

1. Методика расчета панельных зданий против прогрессирующего разрущения………………………………………………………………….5
2. Конструктивные требования…………………………………………………………………11
3. Способы повышения эффективности сопротивления прогрессирующим воздействиям………………………………………………………………14
4. Заключение………………………………………………………………..16
5. Список литературы……………………………………………………….17

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Конструктивная  система жилых панельных зданий должна быть защищена от прогрессирующего (цепного) обрушения в случае локального разрушения ее несущих конструкций  при аварийных воздействиях, не предусмотренных  условиями нормальной эксплуатации зданий. Это требование означает, что в случае аварийных воздействий допускаются локальные разрушения несущих конструкций (полное или частичное разрушение отдельных стен в пределах одного этажа и двух смежных осей здания), но эти первичные разрушения не должны приводить к обрушению или к разрушению конструкций, на которые передается нагрузка, ранее воспринимавшаяся элементами, поврежденными аварийным воздействием.

     Конструктивная  система здания должна обеспечивать его прочность и устойчивость в случае локального разрушения несущих  конструкций, как минимум на время, необходимое для эвакуации людей. Перемещение конструкций и раскрытие  в них трещин в рассматриваемой  чрезвычайной ситуации не ограничивается.

     При проектировании защиты панельных зданий от прогрессирующего обрушения следует  выделять два типа неповрежденных конструктивных элементов. В элементах первого  типа воздействия локальных разрушений не вызывают качественного изменения  напряженного состояния, а приводят лишь к увеличению напряжений и усилий (неповрежденные стеновые диафрагмы  и плиты перекрытий, не расположенные  над локальным разрушением). В  элементах второго типа (к ним  относятся конструкции, потерявшие первоначальные опоры - стеновые панели и плиты перекрытий, расположенные  над локальным разрушением) в  рассматриваемом состоянии здания качественно меняется напряженное  состояние.

     В связи с тем, что элементы первого  типа при нормальных эксплуатационных воздействиях подвергаются нагрузкам  в два - три раза ниже разрушающих, основной задачей проектирования является обеспечение прочности и устойчивости стеновых панелей и плит перекрытий, потерявших опору в результате локального разрушения стен. Обеспечение устойчивости этих конструкций - основная задача защиты зданий от прогрессирующего обрушения.

     Устойчивость  здания против прогрессирующего обрушения  следует обеспечивать наиболее экономичными средствами, не требующими повышения  материалоемкости сборных элементов:

     - рациональным конструктивно-планировочным  решением здания с учетом возможности  возникновения рассматриваемой  аварийной ситуации; в частности,  не рекомендуется применять внутренние  отдельно стоящие стеновые пилоны, связанные с остальными вертикальными  конструкциями только перекрытиями; применение отдельно стоящих  наружных (торцевых) стен не допускается;

     - конструктивными мерами, способствующими  развитию в сборных элементах  и их соединениях пластических  деформаций при предельных нагрузках;

     - рациональным решением системы  конструктивных связей, отдельных  узлов и элементов соединений  и стыков панелей. 
 
 
 
 

     1. Методика расчета панельных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения.

     Устойчивость  здания против прогрессирующего обрушения  проверяется расчетом на особое сочетание  нагрузок и воздействий, включающее постоянные и временные длительные нагрузки, а также воздействие  гипотетических локальных разрушений несущих конструкций.

       Постоянная и временная длительная  нагрузка должна определяться  по СНиП 2.01-07-85*. При этом коэффициенты сочетаний нагрузок и коэффициенты надежности по нагрузкам к постоянным и длительным нагрузкам следует принимать равными единице.

      Воздействие локальных  разрушений несущих конструкций  учитывается тем, что расчетная модель конструктивной системы здания рассматривается в нескольких вариантах, каждый из которых соответствует одному из возможных локальных разрушений конструкций при аварийных воздействиях.

     Для панельных жилых зданий в качестве расчетной схемы локального разрушения следует рассматривать разрушение (удаление) двух пересекающихся стен одного (любого) этажа на участках от их вертикального  стыка (в частности, от угла здания) до ближайшего проема в каждой стене  или до следующего вертикального  стыка со стеной перпендикулярного  направления.

     Для оценки устойчивости здания против прогрессирующего обрушения разрешается рассматривать  лишь наиболее опасные расчетные  схемы разрушения:

     локальные разрушения, включающие разрушения наружных стен, ослабленных дверными проемами выходов на балконы и лоджии (схемы 1, 2, 3 на рис. 1);

     локальные разрушения, включающие разрушения внутренних стен, слабо связанных с остальными вертикальными конструкциями из-за наличия дверных проемов (см. схемы 2, 4, 5 на рис. 1), из-за балочной разрезки большепролетных перекрытий (см. схемы 2, 4, 5 на рис. 1) или из-за частичного отсутствия связей через перекрытия (стены, примыкающие к лестничным клеткам; схема 4 на рис. 1).

     При расчете панельных  зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения нормативные сопротивления  материалов принимаются в соответствии со СНиП 2.03.01-84* и СНиП II-23-81*. Расчетные характеристики сопротивления материалов, определяемые делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности для бетонных и железобетонных конструкций повышают за счет использования коэффициентов надежности, указанных в таблице 1. Кроме того, расчетные сопротивления умножают на коэффициенты условий работы, учитывающие малую вероятность аварийных воздействий и интенсивный рост прочности бетона в первый период после возведения здания, а также возможность использования арматуры за пределом текучести материала.

     Таблица 1.

     Коэффициенты  условий работы для бетона принимают  по таблице 2, для арматуры всех классов вводится единый коэффициент γ_s=1,1.

 

Рис. 1. Фрагмент жилого дома

 

Таблица 2.

     Расчетные сопротивления прокатной стали  принимаются по СНиП II-23-81* с учетом допустимости работы пластичных сталей за пределом текучести. Коэффициент условий работы для пластичных сталей принимается равным 1,1.

       Для расчета панельных зданий  на устойчивость против прогрессирующего  обрушения рекомендуется использовать  пространственную расчетную модель  в виде системы пластинок (с  проемами или без проемов), соединенных  между собой сосредоточенными  связями, прочность которых эквивалентна  прочности фактических связей  между панелями (рис. 2а). Такая модель должна включать элементы, которые при нормальных эксплуатационных условиях являются ненесущими, а при наличии локальных разрушений активно участвуют в перераспределении нагрузки: наружные навесные панели, монтажные связи и т.п. Модель здания должна быть рассчитана при всех выбранных в соответствии с рекомендациями расчетных схемах локального разрушения конструкций.

Рис. 2. Расчетная  модель здания с локальными разрушениями

1 - локальные  разрушения

     В случае обеспечения пластичной работы конструктивной системы в предельном состоянии расчет рекомендуется  проводить кинематическим методом  теории предельного равновесия. В  этом случае допускается проверять  устойчивость лишь элементов, расположенных  над локальным разрушением, и  расчет здания при каждой выбранной  схеме локального разрушения сводится к следующей процедуре:

     задаются  наиболее вероятные механизмы прогрессирующего (вторичного) обрушения элементов  здания, потерявших опору (задать механизм разрушения значит определить все разрушаемые связи и найти возможные обобщенные перемещения (w_i) по направлению усилий в этих связях);

     для каждого из выбранных механизмов прогрессирующего обрушения определяются прочности всех пластично разрушаемых  связей (S_i), находятся равнодействующие внешних сил, приложенных к отдельным звеньям механизма, то есть к отдельным неразрушаемым элементам или их частям (G_i), и перемещения по направлению их действия (u_i);

     определяются  работы внутренних сил (W) и внешних нагрузок (U) на возможных перемещениях рассматриваемого механизма

      ;

     и проверяется условие равновесия

      .                                                                  (1)

     Указанная расчетная процедура применима  лишь при условии выполнения требований об обеспечении пластичной работы отдельных панелей и связей между ними в предельном состоянии. Если пластичность какой-либо связи не обеспечена, ее работа учитываться не должна (связь считается отсутствующей). Если таких связей и элементов, которые могут разрушаться хрупко, слишком много, и их формальное исключение слишком сильно уменьшает оценку сопротивления здания прогрессирующему обрушению, следует или обеспечить пластичность связей, или использовать другую - упругую расчетную модель здания.

     Упругая расчетная  модель здания, как и упругопластическая, должна включать расчетное локальное  разрушение и позволять учитывать  изменившийся характер работы элементов, потерявших опору.