УНИКАЛЬНОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Личный портфель

УНИКАЛЬНОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ УНИКАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Побиванец Т.В., Кадомцева Е.Э.
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
К уникальным зданиям и сооружениям относятся те объекты, на которые в проектной документации предусмотрена хотя бы одна из следующих характеристик:

  • использование конструкций и конструктивных систем, требующих нестандартных методов расчета, экспериментальной проверки на физических моделях, применяемых на территориях с сейсмичностью не более 9 баллов;

  • пролёт более 100 м;

  • высота более 100 м;

  • вылет консолей более 20 м;

  • заглубление подземной части ниже (полностью или частично) планировочной отметки земли более чем на 15 м, с пролетом более 50 м или со строительным объемом более 100 тыс. м3 и с одновременным пребыванием более 500 человек. К таким зданиям и сооружениям можно отнести:

  • спортивные, зрелищные, культовые сооружения;

  • многофункциональные офисы;

  • выставочные павильоны;

  • торгово-развлекательные комплексы;

  • помещения, характеризующиеся эксклюзивным экстерьером и вместительностью более 1 тыс. человек и др.

К уникальным строениям предъявляют особые требования безопасности, поэтому проектирование таких объектов – сложная задача, потому что от правильности и точности её выполнения зависит жесткость, надежность и долговечность конструкции в будущем. В современном мире все реже встречаются похожие друг на друга объекты. Прошла эпоха застроек СССР, здания перестали строиться по типовому проекту. Тогда задачей архитекторов стало создание неповторимого, уникального проектного решения. Главная особенность и сложность разработки уникальной конструкции - возможное отсутствие типовых узлов и необходимость моделирования особых изделий. Инженеры должны быть готовы к расчету несущих конструкций зданий, которых до них никто не возводил. Проблема нормативных документов, регламентирующих методику расчета конструкций, сегодня стоит очень остро. Иногда невозможно соотнести алгоритм расчета строительных норм с текущим конструктивным решением здания. И тогда на помощь конструкторам современный мир программирования предлагает множество расчетных программных комплексов. Самые перспективные из них – программы, построенные на принципе создания расчётных моделей зданий и сооружений. Конструктивная модель здания позволяет практически 100% воссоздать поведение здания в период его эксплуатации.

При проектировании уникальных зданий можно отметить следующие наиболее незаменимые функции:

  • аэродинамическая труба: позволяет смоделировать ветровую нагрузку на здание любой формы (действующих нормативных документах существует классификация только по 8 критериям формы зданий);

  • модули «динамика плюс», «физическая нелинейность», «монтаж» в ПК Лира 10.4: позволяют выполнить расчет на прогрессирующее обрушение. А аналитическим, ручным методом такой расчет будет трудоёмким и дорогим из-за большого количества интерпретации его решения;

  • напряжение в сечении стержня: позволяет проверить по несущей способности любое нестандартное сечение стержневого элемента. Дело в том, что нестандартные сечения вручную могут быть рассчитаны только по геометрическим характеристикам, вычислить которые иногда чрезвычайно сложно, а нормативные документы регламентируют проверку только стандартных сечений.

Рассмотрим нагрузки, воспринимаемые уникальными зданиями и сооружениями. В первую очередь конструкция должна воспринимать любые виды и сочетания нагрузок: распределенные и сосредоточенные, постоянные и временные, силовые и кинематические, статические и динамические, тепловые и прочие агрессивные воздействия окружающей среды. Покрытия уникальных зданий и сооружений находятся под действием собственного веса, снеговых и ветровых нагрузок, нагрузок предварительного напряжения и монтажных нагрузок, технологических нагрузок от оборудования. Также могут возникать температурные воздействия на элементы конструкции. На моделях проводят аэродинамические исследования, чтобы определить неблагоприятное влияние ветровой нагрузки ее пульсирующие усиления. С учетом статистических данных принимается снеговая нагрузка. Для большинства покрытий она учитывается с коэффициентом 1,5 по сравнению с обычными сооружениями. Учитывается возможное увеличение технологических нагрузок: для уникальных зданий и сооружений принимается коэффициент надежности равный 1,2 в связи с повышенной ответственностью. Для висячих конструкций покрытий необходимо учитывать кинематические воздействия, которые в некоторых случаях могут вызывать внутренние усилия большие, чем от силовых воздействий. Обязательной составной частью должны быть расчеты на статические и динамические нагрузки на конструкцию и ее элементы при изготовлении и транспортировке. В проекте необходимо особое внимание уделять последовательности монтажа, потому что отдельные элементы конструкции могут оказаться более загруженными при монтаже, чем при полной расчетной нагрузке. Также должна быть подтверждена пространственная устойчивость и надежность системы на всех этапах ее изготовления и монтажа.

На стадии «Проект» определяются сечения основных элементов и происходит переход от сложной к упрощенной схеме, а затем последовательно добавляются усложняющие элементы и определяется их влияние на работу конструкции в целом.

На стадии рабочего проектирования расчетная схема максимально приближается к действительной единой пространственной системе. Специальные технические условия (СТУ). Требования к разработке СТУ и их содержание определены Приказом Минрегиона РФ от 01.04.2008 г. № 36 «О порядке разработки и согласования специальных технических условий для разработки проектной документации на объект капитального строительства». Специальные технические условия относятся к техническим нормам, содержащим дополнительные требования к конкретному объекту в области безопасности. Технические условия разрабатываются трех видов – на проектирование, строительство и эксплуатацию объектов. Специальные технические условия должны содержать следующие данные:

  • описание объекта и его основных элементов с изложением конструктивных и объемно-планировочных решений;

  • перечень отступлений от действующих нормативов, и список мероприятий, компенсирующих эти отступления;

  • обоснование целесообразности разработки СТУ и недостающих нормативных требований, излагаемых в соответствии с действующими техническими нормами;

Дополнительные требования необходимо отнести к определенному нормативному документу либо его разделу. При этом отдельные положения нормативных документов других стран могут использоваться в составе СТУ, если они соответствуют законодательству Российской Федерации. Проектирование уникальных, большепролетных и высотных зданий и сооружений требует обязательного комплексного научно-технического сопровождения.Целью научно-технического сопровождения (НТС) при проектировании и строительстве уникальных, большепролетных и высотных зданий и сооружений является обеспечение безопасности людей, объекта строительства и надежности возводимых конструкций. В задачи научно-технического сопровождения входит:

  • прогноз состояния зданий и сооружений с учетом всевозможных видов воздействий;

  • прогноз состояния объектов, находящихся в зоне строительства;

  • разработка конкретных решений по устранению нарушений, установленных при мониторинге проектных решений;

  • разработка научно-обоснованных и оптимальных решений, участие в определении проектно-конструкторских решений;

  • разработка технических рекомендаций, не вошедших в действующие нормативные документы.

Проведение НТС включает в себя следующий состав работ:

  • Оценка результатов инженерно-геологических изысканий.

  • Участие в проработке концепции проектируемого объекта.

  • Анализ проектной документации для улучшения конструктивных и объемно-планировочных решений.

  • Уточнение перечня конструкций и наиболее ответственных узлов для выполнения их мониторинга.

  • Проверка выполненных расчетов по объекту, включая вероятность прогрессирующего обрушения и составление рекомендаций для защиты от него.

  • Составление программы проведения НТС строительства и заданий на различные мониторинги.

  • Оценка пригодности конструкций, выполненных с отклонением от проекта, обоснованная соответствующими расчетами и дополнениями.

  • Составление рекомендаций по улучшению технологии и производству строительного монтажа и применению эффективных материалов.

На стадии проектирования особая роль отводится НТС по защите от прогрессирующего обрушения зданий и сооружений. Уникальные, большепролетные и высотные здания и сооружения должны быть защищены от возникновения чрезвычайных аварийных ситуаций, к ним относятся:

  •  

    • опасные природные метеорологические явления;

    • возникновение карстовых воронок;

    • провалов в основаниях зданий и сооружений;

    • техногенные и антропогенные чрезвычайные ситуации;

    • взрывы внутри или снаружи здания;

    • аварии или пожары;

    • повреждения систем несущих конструкций.

Крупномасштабные модели уникальных объектов в большинстве случаев испытывают в упругой стадии на статические нагрузки.

Для определения физико-механических характеристик испытывают образцы материалов, из которых изготовлена модель. Каждое испытание рекомендуется несколько раз повторять (не менее трех) при одних и тех же условиях. Для регистрации результатов испытаний используют автоматические программные комплексы. После обработки данных их пересчитывают на реальный объект и выводят в виде таблиц и эпюр усилий и перемещений. На последнем этапе испытания модель может быть доведена до разрушения.

Нельзя не отметить, что с каждым годом появляются всё более совершенные методики расчета зданий, но всё ещё остается много проблемных и спорных вопросов, такие как:

  • влияние продольных деформаций колонн на общее напряженное деформированное состояние каркаса;

  • учёт последовательности возведения зданий и сооружений, особенно его влияние на формирование напряженно-деформированного состояния элементов здания с различными конструктивными схемами;

  • необходимость учета собственных колебаний зданий при расчете на динамические нагрузки (так как при расчете применяются СНиПы 80-х годов, которые не учитывают их влияние);

  • устойчивость высотного здания при действии статических и динамических нагрузок и его живучесть;

  • не разработаны надежные способы обеспечения устойчивости к прогрессирующему разрушению, а также эффективные методы расчета зданий при возможных аварийных ситуациях;

  • отсутствуют универсальные алгоритмы и методы расчета высотных зданий на различные виды воздействий.

Строительство уникальных зданий и сооружений, несмотря на экономический кризис 2008 года, с каждым годом набирает все большие темпы. Крупные российские города будут расти вверх - такова мировая тенденция. Серьезное внимание при этом уделяется особенностям строительства в северных районах, вопросам прочности, надежности и технологичности зданий и сооружений, а также и другим актуальным проблемам капитального строительства. Таким образом, чтобы возводить эти сооружения, нужны специалисты нового образца, обладающие уникальными знаниями, способные креативно воспринимать новую информацию и воплощать ее в удивительных проектах.

Список используемой литературы

  1. "Градостроительный кодекс Российской Федерации" от 29.12.2004 N 190-ФЗ (ред. от 21.10.2013) (с изм. и доп. от 07.06.2013 N 113-ФЗ, вступившими в силу с 05.12.2013).

  2. Еремеев П.Г. Особенности проектирования уникальных больше­пролетных зданий и сооружений. // Строительная механика и расчет сооружений. 2005. № 1.

  3. Еремеев П.Г. Предотвращение лавинообразного (прогрессирующего) обрушения несущих конструкций уникальных большепролетных зданий и сооружений при аварийных воздействиях. // Строительная механика и расчет сооружений. 2006. № 2.

  4. СТО 36554501-024-2010. Обеспечение безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения при аварийных воздействиях /ОАО НИЦ «Строительство».

  5. ТР 182-08. Технические рекомендации по научно-техническому сопровождению и мониторингу строительства большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений. М.: ГУП НИИ Мосстрой, 2008. 34 с.

  6. Попов Н.А. Рекомендации по уточненному динамическому расчету зданий и сооружений на действие пульсационной составляющей ветровой нагрузки. / ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко. М., 2000. 45 с

  7. Никонов Н.М. Еще раз об особенностях проектирования и строительства уникальных сооружений. //Архитектура и строительство Москвы. 2007. №1, С.35-40.

  8. Карлина И.Н., Новоженин В.П. Особенности проведения комплексных натурных обследований объектов, подлежащих реконструкции [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4, ч.2. – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1235 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.

  9. Гиря Л.В., Хоренков С.В. Проблемы консервации и технического обследования объектов капитального строительства в современных условиях [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, №2. – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1656 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.

  10. Рекомендации по защите жилых зданий стеновых конструктивных систем при чрезвычайных ситуациях. Рекомендации по защите жилых каркасных зданий при чрезвычайных ситуациях. М., 2002.

  11. Временные нормы и правила. МГСН 4.19-2005.

  12. Pavlov G.N. “Geodesic Domes Bounded by Symmetrical mainly Hexagonal Elements” // The International journal of space structures. Volume 9, No. 2, 1994.

  13. Heino Engel Atlante delle Strutture. UTET. Torino. 2001. p.350.

  14. http://ficote.com/docs/services/projecting/kompleksnoe-proektirovanie/unikalnie-obekti

  15. http://blog.infars.ru/raschet-unikalnyh-zdanij-i-sooruzhenij-v-sovremennyh-programmnyh-sredstvah

  16. http://normative_reference_dictionary.academic.ru/82061/%D0%A3%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B7%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B8_%D1%81%D0%BE%D0%BE%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Просмотров работы: 1399