Проектирование панельных зданий с учетом прогрессирующих разрушений

     Полученные  при упругом расчете усилия в  отдельных элементах должны сравниваться с их расчетными несущими способностями. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения при этом будет обеспечена, если для любого элемента соблюдается  условие F ≤S, где F и S соответственно усилие в элементе, найденное из упругого расчета, и его расчетная несущая способность.

     Допускается вместо расчета на устойчивость против прогрессирующего обрушения рассчитывать здания на сейсмическое воздействие равное 6 баллам в соответствии со СНиП II-7-81*, принимая необходимые коэффициенты по экстрополяции. По результатам этого расчета должны быть запроектированы узлы и связи в соответствии со СНиП 2.03.01-84* и СНиП II-23-81*. 
 
 
 
 
 

     2. Конструктивные требования.

     Для защиты крупнопанельных  зданий от прогрессирующего обрушения  связи между сборными элементами, устанавливаемые по расчету на нормальные эксплуатационные или монтажные  нагрузки или по конструктивным соображениям, следует проектировать с учетом возможности аварийных локальных  разрушений. Для эффективного решения  проблемы защиты крупнопанельных зданий от прогрессирующего обрушения с  учетом всех задач проектирования при  нормальных эксплуатационных и монтажных  условиях наиболее предпочтительна  следующая система связей:

     - горизонтальные продольные и  поперечные связи между плитами  перекрытий, обеспечивающие необходимую  прочность дисков перекрытий  при растяжении и сдвиге;

     - вертикальные (междуэтажные) связи  между несущими стеновыми панелями  одного стенового пилона, обеспечивающие  необходимую прочность горизонтальных  стыков стен и перекрытий при  растяжении и сдвиге;

     - горизонтальные связи между навесными  наружными стенами и дисками  перекрытий, обеспечивающие устойчивость  и работу на ветровые и температурные  воздействия навесных стеновых  панелей.

     В оптимальную систему связей не включены обычно применяемые как монтажные  горизонтальные связи между стеновыми  панелями одного этажа; эти связи  не всегда осуществимы (возможность  их постановки зависит от планировочных  решений здания) и, как правило, малоэффективны в условиях, отличных от монтажных;

     тем не менее, при использовании этих связей их необходимо конструировать так, чтобы их сопротивление прогрессирующему обрушению было максимальным, т.е. в  соответствии с требованиями.

     Эффективная работа связей, препятствующих прогрессирующему обрушению, возможна лишь при обеспечении  их пластичности в предельном состоянии: необходимо, чтобы после исчерпания несущей способности связь не выключалась из работы и допускала без разрушения сравнительно большие абсолютные деформации (порядка нескольких миллиметров). Для обеспечения пластичности соединений сборных элементов их конструктивные решения должны включать специальные пластичные элементы, выполненные из пластичной листовой или арматурной стали.

     Растянутая  линейная связь между сборными элементами, как правило, представляет цепочку  последовательно соединенных элементов - анкер закладной детали, закладная  деталь, собственно связь, закладная  деталь второго элемента и ее анкер. В силу случайной изменчивости сопротивлений  отдельных элементов этой цепи и  их соединений предельное состояние  всего стыка определяется слабейшим  звеном. Соответственно реальная пластичность всего соединения зависит от того, какой элемент окажется слабейшим:

     - если произойдет выкалывание бетона, в котором анкеруется закладная деталь, то разрушение будет носить хрупкий характер с весьма незначительными абсолютными деформациями, предшествующими выключению связи из работы (рис. 3,а);

     - если разрушится одно из сварных соединений, то, хотя при качественной сварке пластичность и проявится, в силу малой протяженности самого разрушаемого звена абсолютные деформации, предшествующие выключению связи из работы, будут сравнительно невелики (рис. 3,б);

     только  в том случае, когда слабейшим  звеном соединения окажется собственно металлическая связь, все соединение проявит максимально возможные  пластические свойства (рис. 3,в).

Рис. 3. Диаграмма  деформирования растянутой линейной связи  при разрушении различных ее элементов

а - при выкалывании  анкерующего бетона; б - при разрушении сварных соединений; в - при разрушении листовой или стержневой связи

     Соединения  сборных элементов, препятствующие прогрессирующему обрушению панельных  зданий, должны проектироваться неравнопрочными, при этом элемент, предельное состояние которого обеспечивает наибольшие пластические деформации соединения, должен быть наименее прочным.

     Для выполнения этого условия рекомендуется  рассчитать все элементы соединения, кроме наиболее пластичного, на усилие в 1,5 раза превышающее несущую способность  пластичного элемента, например, анкеровку закладных деталей и сварные соединения рекомендуется рассчитывать на усилие в 1,5 раза большее, чем несущая способность самой связи. При этом несущую способность связи следует определять в соответствии со СНиП II-23-81 * по формуле

     при , . Необходимо особо следить за фактическим точным исполнением проектных решений пластичных элементов, замена их более прочными недопустима.

3. Способы повышения  эффективности сопротивления  прогрессирующим  воздействиям

     Эффективность сопротивления  прогрессирующему обрушению здания требует пластичной работы в предельном состоянии не только связей, но и  других конструктивных элементов. В  частности необходимо:

     надпроемные перемычки, работающие как связи сдвига, проектировать так, чтобы они разрушались от изгиба, а не от действия поперечной силы;

     шпоночные соединения проектировать так, чтобы  прочность отдельных шпонок на срез была в 1,5 раза больше их прочности при  смятии.

       Сечение всех перечисленных в типов связей должно определяться расчетом на эксплуатационные, монтажные или рассматриваемые здесь аварийные воздействия, но не менее требуемых для обеспечения восприятия растягивающих усилий следующих величин:

     для горизонтальных связей, расположенных  в перекрытиях вдоль длины  протяженного в плане здания, - 15 кН (1,5 тc) на 1 м ширины здания;

     для горизонтальных связей, расположенных  в перекрытиях перпендикулярно  длине протяженного в плане здания, а также для горизонтальных связей в зданиях с компактным планом - 10 кН (1,0 тс) на 1 м длины здания; для горизонтальных связей между бетонными и железобетонными навесными наружными панелями с дисками перекрытий - не менее 10 кН (1 тс) на 1 м длины стены;

     для вертикальных междуэтажных связей, оптимальное  конструктивное решение которых  предусматривает использование  деталей для подъема панелей (подъемные  петли, штыри и т.п.) - не менее, чем прочность соответствующей детали для подъема;

     при других конструктивных решениях не менее  25 кН (2,5 тс) на 1 м ширины стены. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

     Стойкость высотных зданий против прогрессирующего разрушения является базовым блоком мер системы противопожарной  защиты (СПЗ) высотных зданий. Этот блок СПЗ обеспечивает, так называемую, «первоочередную безопасность»  объекта, т.е. ее способность сопротивляться в течение определенного времени  не только воздействию пожара, но и  другим, в том числе комбинированным  особым воздействиям.

     Общий подход и метод оценки стойкости зданий против прогрессирующего разрушения позволяет учесть комбинированный характер особых воздействий при чрезвычайных ситуациях и определять стойкость (время сопротивления) объектов до начала прогрессирующего разрушения.

     Предлагаемый  метод может найти применение:

     – для оценки стойкости зданий против прогрессирующего разрушения, с учетом различных конструктивно-планировочных  схем объектов и различных сценариев  СНЕ;

     – для разработки технических решений  по регулированию стойкости высотных и иных зданий против прогрессирующего разрушения при СНЕ;

     – для разработки практических руководств, специальных технических регламентов  на проектирование систем обеспечения  безопасности высотных и иных зданий и сооружений при СНЕ;

     – для подготовки документов об обязательном или добровольном подтверждении  соответствия объекта общим и  специальным техническим регламентам. 
 

Список литературы

1. Стругацкий Ю.М. Обеспечение прочности панельных зданий при локальных разрушениях их несущих конструкций. В сб. «Исследования несущих бетонных и железобетонных конструкций сборных многоэтажных зданий», МНИИТЭП, М., 1980.

2. «Пособие по проектированию жилых зданий. Вып 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85)». М., 1989.

3. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1996.

4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. М.1996.

5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М., 1996.

.