Строительство

АРМИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ МОНОЛИТНЫХ  ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЗДАНИЙ

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Здания из монолитного железобетона должны быть защищены от прогрессирующего обрушения в случае локального разрушения несущих конструкций в результате возникновения аварийных чрезвычайных ситуаций.

Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения должна проверятся расчетом и обеспечиваться конструктивными мерами, способствующими развитию в несущих конструкциях пластических деформаций при предельных нагрузках.

Расчет устойчивости здания необходимо производить на особое сочетание нагрузок, включающих постоянные и длительные нагрузки при наиболее опасной схеме локального разрушения. Таковой в каркасных зданиях является разрушение (удаление) колонн (пилонов) либо колонн (пилонов) с примыкающими к ним участками стен, расположенных на одном (любом) этаже на площади локального разрушения [].

Постоянные и временные нагрузки следует принимать с коэффициентом сочетаний нагрузок и коэффициентами надежности по нагрузкам, равными единице. Величины деформаций и ширина раскрытия трещин в конструкциях не регламентируются. Расчетные прочностные и деформативные характеристики материалов принимаются равными их нормативным значениям согласно действующим нормам проектирования железобетонных конструкций.

Для расчета зданий при прогрессирующем обрушении следует использовать пространственную расчетную модель. В модели могут учитываться элементы, являющиеся ненесущими в обычных условиях (наружные стены, ограждения балконов и т.п.), которые в случае прогрессирующего обрушения могут воспринимать аварийные нагрузки и активно участвовать в перераспределении усилий в элементах конструктивной системы.

Расчет здания предпочтительно выполнять с использованием сертифицированных программных комплексов, допускающих возможность учета физической и геометрической нелинейности жесткостных характеристик элементов, что обеспечивает наибольшую достоверность расчета и снижение дополнительных материалозатрат.

Принимая во внимание перечисленные выше допущения к расчету зданий при прогрессирующем обрушении, следует предположить, что эти допущения могут при определенных обстоятельствах обеспечить положительные результаты расчета при отсутствии или минимальном увеличении расхода материалов (бетона и арматуры).

Для оценки критических величин габаритных размеров сетки колонн разноэтажных каркасных зданий с регулярной структурой из монолитного железобетона могут быть использованы приведенные ниже результаты их статических расчетов на прогрессирующее обрушение по рекомендуемой методике. Расчеты выполнялись с использованием возможностей программного комплекса «Лира 9.2». Принятая очередность расчета:

•          статический расчет здания в упругой постановке по расчетным нагрузкам и сопротивлениям материалов для 1 и 2 групп предельного состояния. Жесткостные характеристики материалов — условные, принятые одинаковыми отдельно для перекрытий и колонн;

•          определение армирования перекрытий по статическому расчету, корректировка пролетных и опорных зон армирования плиты перекрытия по максимальным пролетным моментам и принципу его непрерывности и симметричности в растянутых и сжатых зонах с сохранением расчетного армирования надопорных зон;

•          внесение изменений в жесткостные характеристики материалов, учитывающих принятое армирование;

•          изменение типа конечных элементов расчетной схемы на геометрически и физически нелинейные;

•          введение трехлинейных диаграмм деформирования для бетона и двухлинейной диаграммы для арматуры согласно СП 52-101-2003;

•          введение откорректированных расчетных сопротивлений материалов с их увеличением путем умножения на коэффициенты динамического упрочнения (коэффициенты условий работы);

•          снижение нагрузки на перекрытие до величин постоянной и длительной нагрузки с коэффициентами сочетания и надежности, равными единице;

•          удаление одной колонны нижнего этажа и перерасчет здания с новыми условиями итерационным методом;

•          оценка результатов расчета.

Колонны были приняты сечением 400x400 мм, толшина перекрытия 200 мм, арматура класса прочности А500, класс бетона В25. Суммарная величина принятой при статических расчетах равномерно распределенной нагрузки составила 1100 кгс/м2, дополнительной полосовой нагрузки 1300 кгс/м2.

В результате выполненных расчетов получены данные, которые могут служить ориентиром для оценки эффективности и экономической целесообразности принятых на стадии предпро-ектных разработок объемно-планировочных решений каркасных зданий, проектируемых с учетом исключения прогрессирующего обрушения.

Превышение размеров сеток колонн, приведенных в таблице 8, может создать условия для потери устойчивости здания от прогрессирующего обрушения. При этом предотвращение обрушения потребует значительного увеличения расхода бетона и арматуры и усложнения проектных решений армирования конструкций и их узловых соединений.

Совершенствование расчетной модели, например, путем использования трехлинейной диаграммы арматуры класса прочности 500 МПа, перераспределения усилий за счет раскрытия шарниров пластичности, учета влияния распора на несущую способность перекрытий, а также увеличение высоты сечения перекрытия и применение бетона более высокой прочности позволят откорректировать приведенные в таблице 8 критические размеры сетки колонн в сторону увеличения.

При превышении критических размеров сетки колонн проверка здания на устойчивость против прогрессирующего обрушения производится на основании сопоставления усилий в отдельных конструктивных элементах, полученных из статического расчета 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 и его расчетная несущая способность, найденные с учетом указаний, приведенных выше.

Конструкции, для которых требования по прочности не удовлетворяются, должны быть усилены дополнительным армированием или увеличением сечения элементов.