ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ВНЕЗАПНЫХ ЗАПРОЕКТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Для оценки ресурса живучести железобетонных конструкций зданий и сооружений при локальных повреждениях от различных запроектных воздействий необходимо исследовать имеющиеся и изобретать новые эффективные методы расчета. Ведь, с каждым годом число природных и техногенных катастроф вырастает всё больше, значительный износ основных фондов в нашей стране увеличивается, и это побуждает поднять вопрос обеспечения живучести строительных конструкций.

Задача обеспечения устойчивости на всех этапах становления объекта: проектировании, строительстве, а также сохранении в надежном состоянии конструкций зданий и сооружений, в настоящий момент входит в число приоритетных направлений РААСН и критических технологий федерального уровня [2, с. 80].

Вопрос сохранения устойчивости строительных конструкций в чрезвычайных ситуациях изучается на протяжении многих десятков лет, серьезные исследования, затрагивающие эту тему, обозначились с 1990 г. Наиболее известными являются работы Ю.М. Стругацкого, П.Г. Еремеева, Г.А. Гениева, Ю.И. Кудишина, Г.И. Шапиро и др. [3, с. 5].

В результате проведенных исследований для определенных видов сооружений был составлен перечень рекомендаций, направленный на установление параметров аварийных воздействий, а также конструктивных мероприятий, противодействующих «прогрессирующему» разрушению. Данные рекомендации представляют собой следующее:

- для аварийных воздействий, принимаемых как стартовые локальные повреждения конструкции, должны быть установлены рекомендуемые ограничения;

- с учетом того, что возникновение аварийной ситуации маловероятно и непродолжительно, а обеспечение несущей способности сооружения также ограничено по времени, то расчет конструкций в данных условиях выполняется при действии нормативных длительных нагрузок только по первому предельному состоянию, что допускает большие перемещения и трещины, приводящие к утрате эксплуатационных качеств, не нарушая общей несущей способности конструкции;

- необходимо отдавать предпочтение решениям, увеличивающим степень «неразрезности» и «статической неопределимости» системы здания;

- конструктивные элементы и узлы их соединения не должны быть подвержены хрупкому разрушению [3, с. 6].

Данные мероприятия направлены на возможность конструкции приспособиться к внештатной ситуации и в определенных случаях изменить схему своей работы под нагрузкой.

Способность строительных конструкций сопротивляться «прогрессирующему» разрушению обосновывается расчетом, однако вопрос о способе расчета до сих пор остается открытым.

Помимо того, что в нашей стране процесс выполнения проектной документации осуществляется, в большинстве своем, поэтапно, а проверка проводится экспертизой совершенно не в том объеме, который определили существующие нормативно-технические требования, даже при соблюдении всех требований современных норм не обеспечивается необходимый уровень надежности. Ведь, «нормы лишь устанавливают минимальный уровень безопасной эксплуатации и долговечности конструкции и закладывает ее в конструкции на стадии проектирования» [2, с. 80].

Расчет железобетонных конструкций производится методом предельных состояний на базе действующих строительных норм и правил. В данной статье особое внимание уделяется внезапным запроектным воздействиям, причинами возникновения которых могут являться: нарушения технологических процессов на промышленных предприятиях, технические ошибки обслуживающего персонала, нарушения противопожарных правил и условий техники безопасности, отключение систем энергоснабжения, водоснабжения и водоотведения, стихийные бедствия, террористические акты и т. п. Исходя из этого, для обеспечения устойчивости конструктивных систем, а также безопасности жизни и здоровья людей, необходимо уметь прогнозировать состояние эксплуатируемых железобетонных конструкций и зданий в целом.

Расчет строительных конструкций на отказ элементов обязывает выполнять пункт 3.10 ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения». И, несмотря на то, что данный документ, изданный впервые в 1988 году, дорабатывался, а также в настоящем стандарте учтены положения европейского стандарта EN 1990:2002* Basic of structural design (Основы проектирования сооружений) и международного стандарта ISO 2394:1998 General principles on reliability for structures (Основные принципы надежности сооружений) [1, с. 2], свод не содержит полных данных и не раскрывает практического выполнения указанного пункта. В Российской Федерации для проведения расчетов, используемых в реальном проектировании, введены рекомендации, разработанные специалистами МНИИТЭП. Несмотря на широкое использование данных рекомендаций, существует множество противоречий, как внутри самих документов, так и между отдельно взятыми документами. Именно это и предопределяет споры и разногласия среди специалистов, что приводит к перерасходу трудовых ресурсов и материалов. Вместе с тем, исходя из того, что данные документы не носят обязательный характер, многие специалисты пренебрегают ими, работая вне правового поля.

Данная проблема расчета железобетонных конструкций при внезапных запроектных воздействиях в настоящее время касается многих стран мира: России, СНГ, стран Европы. Именно поэтому, наравне с Европой, создающей международные нормы (Еврокоды и Евростандарты), происходит активное объединение усилий для создания Азиатских региональных норм, согласование стандартов и строительных норм Восточной Европы, России и стран СНГ.

Если углубленно рассмотреть концепцию создания Европейских норм, можно выделить три основные части: 1) общие нормативные требования; 2) Еврокоды; 3) Евростандарты. Кроме того, раздел «Железобетонные конструкции» входит в число наиболее разработанных Еврокодов [2, с. 82].

Следовательно, в процесс создания Европейских и отечественных строительных норм, могут быть включены новые исследования, затрагивающие безопасность, создавая новую усовершенствованную научную основу анализа живучести железобетонных конструкций при аварийных ситуациях различного характера. На данном этапе в основании Еврокодов остается метод расчета по предельным состояниям, устойчивость конструкции обеспечивается применением коэффициентов надежности, что обеспечивает определенную сложность при сопоставлении Еврокодов с существующими нормами других стран, потому что принятые в соответствующих нормах кэффициенты запаса, как по нагрузкам, так и по материалам, различны.

Анализ существующей ситуации в проектировании железобетонных конструкций по российским и зарубежным нормам, способствует росту исследований, направленных на гармонизацию указанных норм, а также на развитие норм проектирования железобетонных конструкций с позиции устойчивости системы.

Таким образом, несмотря на бурное развитие строительной отросли, проектирование железобетонных конструкций зданий и сооружений в России и за рубежом требует серьезной научной доработки для надлежащего обеспечения живучести строительных систем при внезапных структурных перестройках. А также необходимо разработать обязательные методики расчета во избежание разногласий между проектировщиками, непоправимыми ошибками и существенным перерасходом трудовых и материальных ресурсов. Упрощенный подход к надежности при конструировании, и различие методик прогнозирования функционирования строительных систем при аварийных ситуациях являются основными причинами искаженной оценки живучести конструкции и прогрессирования аварийных ситуаций.

Список литературы:

1. ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения». – М.: Стандартинформ, 2015.
2. Клюева, Н.В. Научно-технические проблемы нормирования живучести железобетонных конструкций при внезапных запроектных воздействиях / Н.В. Клюева, О.В. Азжеуров // Технические науки – от теории к практике: матер. IX междунар. конф. – М., 2012. – с. 79-83.
3. Назаров, Ю.П. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях / Ю.П. Назаров, А.С. Городецкий, В.Н. Симбиркин // Строительная механика и расчет сооружений. – 2009. - №4. – с. 5-9.