Страница 17: ТКП 45-3.02. Высотные здания строительные нормы проектирования (32582)

Д.4.3 Периодичность наблюдений должна быть определена на этапе разработки и согласования технического задания на производство работ. Программой должна быть предусмотрена необходимость анализа полученных деформационных и прочностных характеристик и возможность изменения периодичности наблюдений в случае появления деформаций, превышающих предельные дополнительные деформации объектов мониторинга.

Д.4.4 Радиус зоны влияния Rзв высотного здания на окружающую застройку вновь строящегося заглубленного сооружения или реконструируемого здания с заглубленным сооружением, в пределах которой следует проводить геотехнический мониторинг, определяется расчетом по действующим нормам и должен составлять не менее размера глубины сжимаемой зоны фундамента и не менее большей его стороны (диаметра) и трех глубин 3Нк котлована.

Д.5 Для получения оперативной и достоверной информации о работе конструкций высотных зданий и колебаниях прилегающих к зданиям грунтов в проектах следует предусматривать размещение в них на специально оборудованных участках автоматизированных станций инженерно-геологической службы (ИГС).

Обязательная установка станций ИГС должна производиться на объектах высотой более 75м.

Расходы на приобретение оборудования и аппаратуры, а также на выполнение проектных и строительно-монтажных работ по их установке и устройству должны предусматриваться в сметах на строительство высотных зданий, а эксплуатационные затраты – в бюджетах местных органов самоуправления в размере 5-10% от стоимости строительно-монтажных работ.

Д.6 После завершения строительства должны выполняться: паспортизация возведенного здания, а также обследование и паспортизация существующих объектов в соответствии с действующими нормативными документами по оценке технического состояния и паспортизации промышленных и гражданских зданий (сооружений). Паспорт должен содержать обоснованные данные о применении карты ОСР-87-Д с учетом ГОСТ 27751 (СТ СЭВ 384) и требований действующего законодательства по объектам повышенной опасности.

Динамическая паспортизация включает следующие виды работ:

• определение реакции зданий на специальные динамические воздействия в частотном диапазоне волн от 0,2 до 40 Гц;
• определение частот, форм собственных колебаний зданий и декрементов колебаний и сравнение их с проектными данными;
• формирование динамического паспорта здания на основе периодических динамических обследований, а также в обязательном порядке при обследовании после прошедших землетрясений средней и сильной интенсивности (5 баллов и выше).

Д.7 На основе полученных результатов натурных наблюдений следует уточнять прогнозы напряженно-деформированного состояния основания гидрогеологического режима застраиваемой площадки, вносить (при необходимости) коррективы в проектную документацию и разрабатывать необходимые противоаварийные и защитные мероприятия.

Руководитель разработки: Марковский М.Ф. (РУП «Институт БелНИИС»)

Приложение Е

(Обязательное)

Основные требования по проектированию защиты высотных зданий от прогрессирующего обрушения

1. Общие положения
2. 1. Высотные здания должны быть защищены от прогрессирующего обрушения в случае локального разрушения несущих конструкций в результате возникновения чрезвычайных ситуаций при действии анормальных (особых) воздействий.

При проектировании высотных зданий в общем случае следует учитывать следующие особые воздействия:

• нагрузки, характеризующиеся давлением на внешние и внутренние поверхности зданий и их отдельные конструктивные элементы (например, взрывы, давление ветра и другие опасные метеорологические явления);
• нагрузки, вызванные ударом (например, ударные воздействия от транспортных средств, ракеты, попадания осколков);
• вибрационные воздействия в процессе сноса;
• вынужденные деформации конструктивной системы в целом или отдельных конструктивных элементов (при пожарах, осадке опор при образовании карстовых воронок и провалов в основаниях зданий и т.д. отдельные деформации конструктивной системы в целом или отдельных конструктивных элементов при действии анормальных воздействий.
• 1. Высотные здания следует проектировать так, чтобы их конструктивная система имела минимальный уровень прочности, неразрезности, пластической деформативности, достаточной для предотвращения прогрессирующего обрушения, что достигается:
• реализацией требований по компоновке конструктивной системы, объёмно-планировочных решений непосредственно здания, а также его расположения на генплане;
• разработкой интегрированной системы горизонтальных и вертикальных связей;
• изменением направлений пролетов в плитах перекрытий;
• проектирование резервных конструктивных элементов в системе;
• учетом мембранных усилий, возникающих в плитах и балках перекрытий и балочных эффектах в стенах.
• 1. Основное средство защиты зданий от прогрессирующего обрушения – резервирование прочности несущих элементов, обеспечение несущей способности ригелей колонн, диафрагм, дисков перекрытий и стыков конструкций; создание неразрезности и непрерывности армирования конструкций, повышение пластических свойств связей между конструкциями, включение в работу пространственной системы несущих элементов.

1. Расчетные сочетания особых воздействий при расчетах на прогрессирующее обрушение
2. 1. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения следует проверять расчетом и обеспечивать конструктивными мерами, способствующими развитию в несущих конструкциях, конструктивных элементах и их узлах пластических деформаций при действии соответствующих особых сочетаний воздействий.
   2. Расчетные сочетания особых воздействий, применяемые при оценке сопротивления конструктивной системы прогрессирующему обрушению следует принимать согласно СТБ EN 1990 в зависимости от следующих расчетных сценариев:

(1) при проверке критериев (условий) обеспечения прочности и устойчивости отдельной конструкции и (или) конструктивного элемента, непосредственно воспринимающего особое воздействие:

, ( Е.1)

где

- особое воздействие (сила, как в случае удара или взрыва; или вынужденная деформация, как при пожаре или осадке опор), приложенное непосредственно к конструкции или конструктивному элементу;

- нормативное значение постоянной нагрузки;

- нормативное значение переменной нагрузки;

- характеристическое значение ветровой нагрузки;

(2) При проверке критериев прочности и общей устойчивости конструктивной системы здания, получившего локальные разрушения, для восприятия действующих воздействий без развития прогрессирующего (непропорционального) обрушения здания:

, ( Е.2)

где - характеристическое значение снеговой нагрузки.

- характеристическое значение ветровой нагрузки;

1. Проверка сопротивления конструктивных систем высотных зданий прогрессирующему обрушению
2. 1. Расчетные методы

При проверке сопротивления конструктивной системе здания прогрессирующему обрушению следует применять следующие расчетные методы:

1. Методы, направленные на обеспечение сопротивления здания, конструкции или отдельного конструктивного элемента локальному разрушению при анормальном (особом) воздействии, приложенному непосредственно к нему;
2. Методы, связанные с разработкой т.н. альтернативных (резервных) путей передачи усилий от нагрузки после реализации локального разрушения отдельного конструктивного элемента.

При этом следует выделять две субкатегории методов:

(2.1) Методы, направленные на обеспечение неразрезности и общей целостности и пластической деформативности здания при особом воздействии, за счет постановки расчетного минимума соединительных связей (метод связевых усилий).

(2.2) Методы, основанные на идентификации и ограничении допускаемой площади или объема здания, подвергающейся прогрессирующему обрушению при локальном разрушении отдельного конструктивного элемента и проектировании конструктивной системы, способной воспринять нагрузки, действующие в пределах объема здания, подвергшегося обрушению (методы альтернативных траекторий, АТ - метод).

Обобщенный алгоритм проверки сопротивления конструктивной системы прогрессирующему обрушения представлен на рисунке Е.1.

Рисунок Е.1 – Алгоритм проверки сопротивления прогрессирующему обрушению для конструктивных систем высотных зданий (высокая степень защиты).

1. Метод связевых усилий

В рамках метода связевых усилий целостность здания (конструктивной системы), повышенная неразрезность, пластическая деформативность и резервирование альтернативных путей (траекторий) передач нагрузок в случае наступления локального разрушения достигается посредством проектирования системы горизонтальных и вертикальных связевых элементов. В традиционных случаях конструктивных систем, как правило, в качестве горизонтальных и вертикальных связевых элементов выступают конструктивные элементы и их стыки (соединения), входящие в общую конструктивную систему и рассчитанные на восприятие усилий от сочетания нагрузок и воздействий, содержащихся в нормах проектирования и действующих при традиционном проектировании в условиях постоянной проектной (расчетной) ситуации.

При проектировании высотных зданий следует рассматривать систему связевых элементов, которая включает:

- горизонтальные связи (периметрические, внутренние элементы, элементы, связывающие крайние и угловые колонны (стены) с другими элементами конструктивной системы);

- вертикальные связи, создаваемые колоннами и несущими стенами;

Периметрические связи должны обеспечивать замкнутый контур вокруг плана здания. Внутренние связи должны быть непрерывными (неразрезными), проходя через перекрытие от одного его края до другого. При условии, что конструктивные элементы системы (например, балки, ригеля, плиты) располагаются вдоль нагрузочной траектории и соответствующим образом состыкованы, они могут рассматриваться в качестве горизонтальных внутренних связей, а их прочность на растяжение может сравниваться с требуемой расчетной прочностью, определенной согласно нормам.

Вертикальные связевые элементы также должны быть непрерывными (неразрезными) от нижнего до верхнего уровня перекрытий здания.

Горизонтальные связевые элементы угловых колонн и стен, а так же крайних колонн не обязательно должны быть непрерывными (неразрезными), но для них следует предусматривать надежную анкеровку в других элементах конструктивной системы. Для зданий, состоящих из отдельных блоков, или имеющих температурно-деформационные швы, разделяющие здание на конструкционно-независимые секции, требования постановки горизонтальных связей применимы для каждого отдельного блока или секции. При этом рекомендуется, чтобы траектории связевых элементов (связевых усилий) должны быть геометрическими прямыми. Изменение направления траекторий связей (отгибы) и разрывы по длине связи не допускаются.

Расчет прочности связевых элементов в общем случае производят из условия метода предельных состояний как для растянутых элементов:

, (Е.3)

где расчетная прочность связи на растяжение, определяемая в соответствии с требованиями норм. При определении расчетной прочности связи следует учитывать повышающие коэффициенты к расчетным характеристикам материалов.

расчетная величина связевого усилия, определяемая в зависимости от его типа.

Связевые элементы с недостаточной прочностью

Если для вертикальных связевых элементов не выполняется условие (Е.3), т.е. требуемая прочность связи не обеспечена, следует выполнить одно из следующих действий:

1. выполнить перерасчет конструктивного элемента для обеспечения расчетной прочности в соответствии с условием (Е.3);
2. исключить вертикальный связевой элемент из расчетной схемы и произвести расчет модифицированной расчетной модели в соответствии с методом альтернативных траекторий передачи нагрузок (АТ - методом) и убедиться в том, что здание способно воспринимать нагрузки, расположенные выше исключенного конструктивного элемента.

Положения АТ – метода не применимы в случае, если требуемую прочность для восприятия связевых усилий не обеспечивают горизонтальные связевые элементы. В этом случае необходимо выполнить перепроектирование конструктивных элементов, играющих роль горизонтальных связей.

1. Метод альтернативных траекторий передачи нагрузки (АТ - метод)
2. 1. Этот метод следует применять в следующих расчетных ситуациях:
3. когда вертикальный конструктивный элемент не обеспечивает требуемую прочность для восприятия связевого усилия и конструктор может использовать AT – метод для проверки способна ли конструктивная система воспринять нагрузки, расположенные выше разрушенного (поврежденного) вертикального конструктивного элемента;
4. когда выполняется расчет конструктивных систем, имеющих высокий уровень защиты (к ним относятся высотные здания). В этом случае выполняется вынужденное удаление отдельных вертикальных несущих конструктивных элементов (по правилам, изложенным в разделе Е.3.1.2.4).
5. 1. При выполнении расчетов в рамках АТ – методов рекомендуется использовать пространственные расчетные модели, к которым применимы следующие расчетные процедуры:

1) Линейный статический расчет, в рамках которого применяется гипотеза о работе материалов в линейно-упругой стадии, а геометрическая формулировка базируется на малых деформациях (перемещениях). Исключением из традиционного метода является возможность “врезки” дискретных пластических шарниров в сечениях, где изгибающие моменты достигают предельных значений. Полная расчетная нагрузка для особой комбинации усилий прикладывается одновременно для всех элементов модифицированной конструктивной системы с удаленным вертикальным несущим элементом.