ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ
ДЕПАРТАМЕНТ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ, РАЗВИТИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ ГОРОДА МОСКВЫ
Федеральное государственное унитарное предприятие
«Научно-исследовательский Центр «Строительство»
(ФГУП «НИЦ «Строительство»)
ВРЕМЕННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ЛАВИНООБРАЗНОГО (ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО) ОБРУШЕНИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
МДС 20-2.2008
Москва 2008
РАЗРАБОТАНЫ лабораторией металлических конструкций ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко - филиалом ФГУП «НИЦ «Строительство» (д-р техн. наук, проф. П.Г. Еремеев)
УТВЕРЖДЕНЫ приказом ФГУП «НИЦ «Строительство» от 5 мая 2008 г. № 107
РЕКОМЕНДОВАНЫ к публикации и применению:
научно-техническим советом Комплекса архитектуры, строительства, развития и реконструкции города Москвы (протокол заседания НТС от 27 февраля 2008 г. № 1/08);
Управлением научно-технической политики в строительной отрасли Департамента градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы (протокол совещания от 12 декабря 2007 г. № 12/12);
секцией «Металлические конструкции» научно-технического совета ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко (протокол заседания НТС от 4 июля 2006 г. № 45/06).
ВВОДЯТСЯ ВПЕРВЫЕ.
Редакционная коллегия: А.Н. Дмитриев, И.И. Ведяков.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
4. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЛАВИНООБРАЗНОГО ОБРУШЕНИЯ
5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ ОТ ЛАВИНООБРАЗНОГО (ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО) ОБРУШЕНИЯ
Основные положения
Аварийные расчетные ситуации и воздействия
Мероприятия по обеспечению безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного обрушения при аварийных воздействиях
ПРИЛОЖЕНИЕ А УЧЕТ ОПАСНОСТИ ЛАВИНООБРАЗНОГО ОБРУШЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ, ОБУСЛОВЛЕННОЙ ОШИБКАМИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ИЗГОТОВЛЕНИЯ, МОНТАЖА ИЛИ НЕПРАВИЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ СООРУЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ИСКЛЮЧЕНИЕ ИЛИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ОПАСНОСТИ АВАРИЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ, КОТОРЫМ МОЖЕТ ПОДВЕРГАТЬСЯ КОНСТРУКЦИЯ ИЛИ ОБЪЕКТ
ПРИЛОЖЕНИЕ В ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ (РАЦИОНАЛЬНЫХ) КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И МАТЕРИАЛОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ПРОЕКТИРОВАНИЕ «КЛЮЧЕВЫХ» ЭЛЕМЕНТОВ, СПОСОБНЫХ ВОСПРИНИМАТЬ АВАРИЙНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ В ДОПОЛНЕНИЕ К СТАНДАРТНЫМ ПРОЕКТНЫМ НАГРУЗКАМ И ВОЗДЕЙСТВИЯМ
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО МОНИТОРИНГУ СОСТОЯНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СООРУЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ E ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ОРГАНИЗАЦИИ НАДЛЕЖАЩЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие рекомендации предназначены для обеспечения безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения конструкций исключением или снижением до минимума влияния аварийных воздействий, путем использования превентивных мер. Рекомендации предназначены для новых, реконструируемых и эксплуатируемых сооружений. Работа выполнена на основании анализа действующих зарубежных и российских нормативных и технических документов в области массового строительства, а также обобщения опыта проектирования, возведения и эксплуатации большепролетных сооружений.
Большепролетные сооружения имеют повышенный уровень ответственности по назначению и их обрушение может привести к тяжелым социальным и экономическим последствиям. При их проектировании возникают проблемы, которые не отражены в действующих российских строительных нормах, в связи с чем возникла необходимость разработки настоящих рекомендаций до выхода соответствующих технических регламентов.
В последние годы в зарубежные строительные нормы введено понятие риска, предложены подходы для определения уровня риска/последствия, оценки проектных мер предотвращения лавинообразного обрушения, которые учитывают ценность и уязвимость сооружения. Отмечено, что никакими экономически оправданными мерами нельзя полностью исключить риск отказа любого несущего элемента. Каждое сооружение имеет некоторую вероятность разрушения. Попытка приблизить эту вероятность к нулю сопровождается стремительным ростом стоимости сооружения [5]. Кроме того, сооружения не могут быть совершенно свободными от риска обрушения из-за неопределенностей требований к системе, разброса технических свойств строительных материалов, трудностей адекватного моделирования поведения системы даже с использованием современных программных комплексов. Рассматриваются варианты, когда защита зданий в аварийных ситуациях в первую очередь должна быть ориентирована не на недопущение разрушений, а на обеспечение безопасности людей и возможности их эвакуации, на реализацию необходимого для этого запаса времени и т.п.
В настоящее время отсутствует общепринятый научно обоснованный подход или практика проектирования зданий и сооружений, сохраняющих структурную целостность при различных вариантах расчетных нагрузок и аварийных воздействий. Отмечена трудность теоретического определения возможности лавинообразного обрушения здания ввиду отсутствия четких определений, начиная от вероятности возникновения и величины предполагаемой опасности. В большинстве случаев аварийные воздействия не могут быть определены количественно и неизвестна степень возможных начальных повреждений. Не разработаны аналитические методы определения начальных повреждений и прогнозирования вероятности последующего лавинообразного обрушения сооружения из-за предполагаемых аварийных воздействий. Невозможно использовать численные методы расчета МКЭ ввиду отсутствия подробных знаний поведения конструкций при лавинообразном обрушении, а также достаточного опыта построения структурных комплексных моделей и интерпретации результатов вычислений. Необходимы разработки по развитию усовершенствованной методики оценки уязвимости конструктивных систем и их совершенствования для смягчения лавинообразного обрушения при различных вариантах опасности. Инженеры нуждаются в простых методах проектирования и расчетов, способных предотвратить потенциальную опасность лавинообразного обрушения зданий.
Настоящие рекомендации предназначены для экспериментального применения. По прошествии двух лет на основании официальных отзывов Рекомендации будут дополнены и уточнены. Все предложения и замечания по рекомендациям следует направлять по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская ул., дом 6, ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко, (т/ф 174-73-25; 171-28-58; e-mail: LMK317sp@rambler.ru или tsniisk@rambler.ru).
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Рекомендации предназначены для проектирования, возведения и эксплуатации новых и реконструируемых зданий и сооружений (далее - сооружений) с применением большепролетных конструкций. Настоящие рекомендации содержат требования по обеспечению безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения конструкций при аварийных воздействиях, с использованием экономичных и эффективных мероприятий, без внесения дорогих и существенных изменений в общепринятую практику проектирования и строительства.
1.2. Рекомендации предназначены для проектных, экспертных и строительных организаций, а также заказчиков (в частности, при подготовке особых требований к уровню надежности и долговечности сооружения).
2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. В настоящее время требования по предотвращению лавинообразного (прогрессирующего) обрушения содержатся в документах, которые относятся только к жилым и офисным многоэтажным зданиям [1-3]. Анализ имеющихся материалов показал, что эта сложная проблема не может быть решена универсальными методами, ее постановка и решение должны быть отражены в рекомендациях по проектированию зданий и сооружений конкретных типов.
2.2. Настоящие Рекомендации содержат требования, направленные на обеспечение безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения конструкций при аварийных воздействиях, которые в основном должны осуществляться за счет применения превентивных мер. При разработке рекомендаций учтены причины возникновения аварийных воздействий.
3. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Лавинообразное (прогрессирующее) обрушение. Большинство зарубежных стандартов строительного проектирования учитывают возможность возникновения и потенциальные последствия лавинообразного (прогрессирующего) обрушения от аварийных воздействий. Однако сегодня отсутствуют единые общепринятые термины по этой проблеме. Наиболее четкое определение дано в стандарте ASCE 7-02 [4] как «распространение начального локального повреждения в виде цепной реакции от элемента к элементу, которое, в конечном счете, приводит к обрушению всего сооружения или непропорционально большой его части». Стандартом также определено, что сооружения должны быть разработаны так, «чтобы конструктивная система в целом оставалась устойчивой и не поврежденной в степени, непропорциональной первоначальному местному воздействию». Причиной разрушения может быть любая из множества аварийных ситуаций, которые не рассматриваются в обычном проектировании. В то же время землетрясения, пожары, сильные ветры, включенные в строительные нормы, также не должны приводить к лавинообразному (прогрессирующему) обрушению. В примечаниях к ASCE 7-02 указано, «что специально разработанные для всего сооружения защитные мероприятия по предотвращению общего обрушения при аварийных воздействиях, действующих непосредственно на часть сооружения, обычно не оптимальны. Однако конструкции должны быть разработаны так, чтобы ограничивать эффект местного разрушения и предотвращать или минимизировать лавинообразное (прогрессирующее) обрушение». Сооружения должны проектироваться, возводиться и эксплуатироваться так, чтобы ущерб, возникающий как следствие аварийных событий, не достигал размеров, несоизмеримо больших, чем последствия изначального локального повреждения.
Отметим, что часто употребляемый термин «прогрессирующее обрушение» прямолинейный, не очень удачный перевод с английского языка. Предлагается использовать термин «лавинообразное обрушение», который более точен и отражает существо вопроса.
Аварийная расчетная ситуация - явление, представляющее исключительные условия работы конструкции на аварийные воздействия, имеющие малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но приводящие, в большинстве случаев, к тяжелым последствиям.
Большепролетные системы - конструкции пролетом свыше 36 м. Это пространственные конструкции - сплошные и стержневые оболочки, купола, висячие вантовые, тонколистовые (мембранные) и тентовые покрытия, стержневые пространственные конструкции (структуры), перекрестные системы, а также традиционные конструкции больших пролетов - фермы, рамы, арки и т.п. Большепролетные конструкции могут быть выполнены из разнообразных материалов: сталь, железобетон, дерево, специальные ткани, в отдельных элементах могут применяться тросы, углепластик и др.
4. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЛАВИНООБРАЗНОГО ОБРУШЕНИЯ
4.1. Существующие методы по предотвращению лавинообразного обрушения можно объединить в две основные группы: прямой и косвенный.
Прямой метод [1-4] предусматривает прямое (явное) рассмотрение сопротивления лавинообразному обрушению при проектировании и включает два варианта.
Вариант 1. Необходимо выполнить требование, чтобы конструктивная система не теряла несущую способность в случае удаления части элементов при аварийных воздействиях. Конструктивную систему проектируют так, чтобы перекрыть потерю одного или нескольких несущих элементов, обеспечивая альтернативные пути передачи нагрузок за счет перераспределения усилий, ограничивая и локализуя область повреждения. Для этого варианта принимают допустимую минимальную площадь или объем повреждения сооружения. Работа всей конструкции может быть проанализирована путем удаления в расчетной схеме одного или нескольких элементов, с одновременной проверкой возможности лавинообразного обрушения. Однако практически весьма сложно обосновать отвлеченное удаление того или иного элемента, выбрать наиболее значимый элемент среди большого числа возможных локальных повреждений и определить допустимые количественные критерии повреждений.
Вариант 2. Необходимо выполнить требование, чтобы сооружение (или его часть) было бы запроектировано так, чтобы противостоять заданным аварийным воздействиям или угрозам. В этом случае прочность, целостность и жесткость конструктивных «ключевых» элементов, способных в дополнение к существующим нагрузкам воспринимать аварийные воздействия, обеспечивается их усилением. Конструктивные мероприятия по усилению могут иметь различные формы в зависимости от материала несущих элементов, назначения сооружения и т.д. Этот вариант предполагает обязательное нормирование интенсивности аварийного воздействия.
Косвенный метод [18, 19] предусматривает непрямое рассмотрение сопротивления лавинообразному обрушению при проектировании и включает также два варианта.
Вариант 1. Устранение или уменьшение влияния аварийных воздействий и потенциальной опасности в целом за счет применения превентивных или организационных мероприятий.
Вариант 2. Избыточное повышение степени статической неопределимости системы. Вариант достигается, например, включением в рамную конструкцию дополнительных связей, пространственной работой конструкции за счет включения в работу второстепенных элементов и т.п.
5. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ИХ БЕЗОПАСНОСТЬ ОТ ЛАВИНООБРАЗНОГО (ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО) ОБРУШЕНИЯ
— Все документы — Директивные письма, положения, рекомендации и др. — МДС 20-2.2008 ВРЕМЕННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТ ЛАВИНООБРАЗНОГО (ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО) ОБРУШЕНИЯ ПРИ АВАРИЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Городом с самыми дешевыми квартирами в новостройках оказался Воронеж
Аналитик Гутман: период с мая по июль является лучшим периодом для продажи дачи
«МК»: в России не отменят льготную ипотеку
Аренда квартир в Москве подешевела на 10 %
Вице-премьер Хуснуллин: ставка по ипотеке должна быть пять процентов