Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Особенности учета прогрессирующего обрушения многоэтажных зданий

22.12.2018


Прогрессирующее обрушение — это начинающееся с разрушения одного или нескольких несущих элементов (колонн, стен) и затем лавинообразно распространяющееся на все здание полное обрушение. Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения разработаны МНИИТЭП и PAACH (2006 г.). Они предназначены для проектирования и строительства новых, а также для реконструкции и проверки построенных высотных (полифункциональных, административных, жилых) зданий, или высотной части разноэтажных зданий, с любыми конструктивными системами, высотой более 25 этажей (~75 м) с устойчивостью против прогрессирующего обрушения. В случае аварийных воздействий допускаются локальные разрушения отдельных вертикальных несущих элементов в пределах одного этажа или участка перекрытия одного этажа, но эти разрушения не должны приводить к обрушению или разрушению конструкций, на которые передается нагрузка, ранее воспринимавшаяся элементами, поврежденными аварийным воздействием. Если несущие конструкции не выдерживают дополнительной нагрузки, ранее воспринимавшейся поврежденными элементами, и разрушаются, то происходит «прогрессирующее обрушение». Расчет здания в случае локального разрушения несущих конструкций производится только по предельным состояниям первой группы. В качестве локального разрушения рассматривают разрушение (удаление) вертикальных конструкций любого одного этажа здания, ограниченных кругом площадью до 80 м2 (диаметр 10 м) для зданий высотой до 200 м и до 100 м2 (диаметр 11,5 м) для зданий выше 200 м:

а) двух пересекающихся стен на участках от места их пересечения (в частности, от угла здания) до ближайшего проема в каждой стене или до следующего вертикального стыка со стеной другого направления или участке указанного размера;

б) колонн (пилонов) или колонн с примыкающими к ним участками стен, в том числе навесных ограждающих панелей, расположенных на участке, не превышающем указанный размер локального разрушения;

в) перекрытия на указанной площади.

Устойчивость высотного здания против прогрессирующего обрушения следует обеспечивать наиболее экономичными средствами: рациональным конструктивно-планировочным решением здания с учетом возможности возникновения рассматриваемой аварийной ситуации; конструктивными мерами, обеспечивающими неразрезность конструкций; применением материалов и конструктивных решений, обеспечивающих развитие в элементах конструкций и их соединениях пластических деформаций.

Для расчета высотных зданий рекомендуется использовать пространственную расчетную модель. В модели могут учитываться элементы, которые при нормальных эксплуатационных условиях являются ненесущими (например, навесные наружные стеновые панели, железобетонные ограждения балконов и т.п.), но при наличии локальных воздействий активно участвуют в перераспределении усилий в элементах конструктивной системы. Расчетная модель здания должна предусматривать возможность удаления (разрушения) отдельных вертикальных конструктивных элементов. Расчет здания можно выполнять с использованием различных программных комплексов, в том числе основанных на методе конечных элементов. Использование программных комплексов, допускающих возможность учета физической и геометрической нелинейности жесткостных характеристик элементов, обеспечивает наибольшую достоверность результатов расчета и снижение затрат материалов.

Полученные на основании статического расчета усилия в отдельных конструктивных элементах должны сравниваться с предельными усилиями, которые могут быть восприняты этими элементами. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения обеспечена, если для любого элемента соблюдается условие F < S, где F и S соответственно усилие в конструктивном элементе, найденное из выполненного статического расчета, и его расчетная несущая способность. В случае обеспечения пластичной работы конструктивной системы в предельном состоянии проверку устойчивости против прогрессирующего обрушения элементов, расположенных над локальными разрушениями, можно производить кинематическим способом метода предельного равновесия. В этом случае расчет здания для каждой выбранной схемы выполняется так: задают наиболее вероятные механизмы прогрессирующего (вторичного) обрушения элементов здания, потерявших опору (задать механизм разрушения значит определить все разрушаемые связи; для каждого из выбранных механизмов прогрессирующею обрушения определяют предельные усилия, которые могут быть восприняты сечениями всех пластично разрушаемых элементов и связей (S), в том числе и пластических шарниров; находят равнодействующие (G) внешних сил, приложенных к отдельным звеньям механизма, то есть к отдельным неразрушаемым элементам или их частям, и перемещения по направлению их действия (иi); определяют работы внутренних сил (W) и внешних нагрузок ( U) на возможных перемещениях рассматриваемого механизма W = ЕSi, wi; U = EGiUi и проверяют условие равновесия

При оценке возможности одновременного обрушения конструкций всех этажей условия равновесия (8.50) заменяют условием

где Wf и Uf — соответственно работа внутренних и внешних сил на перемещениях конструкций одного этажа; этажи разделяются нижней поверхностью перекрытия, относящегося к этажу, расположенному над перекрытием.

В некоторых случаях целесообразно рассматривать работу перекрытий над удаленной колонной (пилоном, стеной) при больших прогибах как элементов висячей системы или с учетом мембранного эффекта. Каждое перекрытие высотного здания должно быть рассчитано на восприятие веса участка перекрытия вышележащего этажа (постоянная и длительная нагрузки с коэффициентом динамичности kf = 1,5) на площади 80 м2 для зданий до 200 м и 100 м2 для зданий выше 200 м. Основное средство защиты высотных зданий от прогрессирующего обрушения — обеспечение необходимой прочности конструктивных элементов в соответствии с расчетами; повышение пластических свойств применяемой арматуры и стальных связей между конструкциями (в виде арматуры соединяемых конструкций, закладных деталей и т.п.); включение в работу пространственной системы ненесущих элементов. Эффективная работа связей, препятствующих прогрессирующему обрушению, возможна лишь при обеспечении их пластичности в предельном состоянии, с тем чтобы они не выключались из работы и допускали без разрушения развитие необходимых деформаций. Минимальная площадь сечения (суммарная для нижней и верхней) горизонтальной арматуры, как продольной, так и поперечной в железобетонных перекрытиях и покрытии должна составлять не менее 0,25 % от площади сечения бетона. При этом указанная арматура должна быть непрерывной по всему перекрытию.

При внезапном обрушении одной колонны конструктивная схема здания меняется (рис. 8.20). Средние вышележащие колонны и перекрытия зависают на оставшихся перекрытиях; если не принять мер, может произойти обрушение здания. Перекрытия над удаленной колонной получают большие прогибы и могут перейти к мембранной работе. Средняя часть перекрытия работает как мембрана (большие главные растягивающие напряжения), а в окаймляющей зоне этой мембраны выделилась сжатая зона. Для обеспечения приспособляемости необходимо предусмотреть непрерывность верхней и нижней арматуры по всей области плиты.



Имя:*
E-Mail:
Комментарий: