Мероприятия исключающие прогрессирующее обрушение. Рекомендации по защите высотных зданий от прогрессирующего обрушения

02.07.202327.05.2017

Ключевые слова: прогрессирующее обрушение, нормы.

Введение . Цель заметки - сформировать перечень существующих материалов нормативного характера по тематике прогрессирующего обрушения. По возможности заметка будет пополняться.

Среди нижеперечисленных документов приводятся как те, которые только предъявляют требования, так и те, которые указывают, как надо рассчитывать и какие при этом необходимо соблюдать конструктивные требования.

Субъективно, на текущий день наиболее "насыщенные" нормативные документы - этоиностранные (США): UFC 4-023-03 (актуал. 2016г.) иGSA "Alternate path analysis & design guidelines for progressive collapse resistance" (2016г.). Ими рекомендуется ознакомиться в первую очередь.Остальные из нижеприведенных, за исключением некоторых отечественных рекомендаций и русскоязычного приложения Е ТКП 45-3.02-108-2008, малополезны для практического применения и представляют интерес только в исследовательском плане (посмотреть на эволюцию норм, терминов, концептуальных подходов, расчетных методик).

При сравнении норм/рекомендаций РФ с иностранными (США) очевидно, что первые серьезно отстают в содержательном плане. Если отечественные рекомендации, содержащие массу противоречий, в основном были написаны в начале-середине 2000-х годов и на этом процесс их обновления «застопорился»*, то нормы США продолжают постепенно развиваться. В отличии от наших рекомендаций, которые уделяют в основном внимание ж.б. конструкциям, нормы США содержат конкретные требования к конструкциям и из других видов материалов - металлическим, каменным и пр.

Поэтому, как видится, по истечении определенного времени (около 5-10 лет) нас ждет неизбежный копипаст отдельных положений еврокодов и норм США.

* - выпущенные в 2016-2017гг. (проект СП "Защита зданий от прогрессирующего обрушения...", СП 296.1325800.2017 "Здания и сооружения. Особые воздействия") с трудом можно назвать как следует проработанными документами. Относительно СП 296.1325800.2017 последнее утверждение касается только его первой части, посвященной ПО.

I. РФ (в хронологическом порядке)

1 . Пособие по проектированию жилых зданий. Вып. 3. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01-85). - ЦНИИЭП жилища. - М. - 1986. (см. приложение 2) .

Обратите внимание на год этого документа - 1986г. Он опровергает ошибочный стереотип, что в СССР проблемой прогрессирующего обрушения не занимались.

2 . ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. - 1988г.

См. п. 1.10: "При расчете конструкций должны рассматриваться следующие расчетные ситуации:

...аварийная, имеющая малую вероятность появления и небольшую продолжительность, но являющаяся весьма важной с точки зрения последствий достижения предельных состояний, возможных при ней (например, ситуация, возникающая в связи со взрывом, столкновением, аварией оборудования, пожаром, а также непосредственно после отказа какого-либо элемента конструкции)...".

3 . ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения». - 1989г.

Данный ГОСТ крайне важен тем, что пытается разъяснить область разграничения понятий надежности, живучести, безопасности (см. стр. 20): «…для объектов, которые являются потенциальным источником опасности, важными понятиями являются “безопасность” и “живучесть”. Безопасность − свойство объекта при изготовлении и эксплуатации и в случае нарушения ра-ботоспособного состояния не создавать угрозу для жизни и здоровья людей, а также для окружающей среды. Хотя безопасность не входит в общее поня-тие надежности, однако при определенных условиях тесно связана с этим понятием, например, если отказы могут привести к условиям, вредным для людей и окружающей среды сверх предельно допустимых норм. Понятие “живучесть” занимает пограничное место между понятиями “на-дежность” и “безопасность”. Под живучестью понимают: - свойство объекта, со-стоящее в его способности противостоять развитию критических отказов из дефектов и повреждений при установленной системе технического обслужива-ния и ремонта, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при воздействиях, не предусмотренных условиями эксплуатации, или свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при наличии дефектов или повреждений определенного вида, а также при отказе некоторых компонентов .

Примером служит сохранение несущей способности элементами конструкции при возникновении в них усталостных трещин, размеры которых не превышают заданных значений… т ермин “живучесть” соответствует международному термину “fail-safe concept”. Для характеристики отказоустойчивости по отношению к челове-ческим ошибкам в последнее время начали употреблять термин “fool-proof concept”».

5 . МГСН 3.01-01 «Жилые здания», - 2001г. пункты 3.3, 3.6, 3.24.

6 . НП-031-01 Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций, - 2001г. Примечание: каких-либо расчетных методик здесь нет, но зафиксирован принцип единичного отказа. Это важно.

10 . МГСН 4.19-05 Многофункциональные высотные здания и комплексы. - 2005г. пункты 6.25, 14.28, приложение 6.1.

- Если проект будет введен в действие, то он станет первым нормативным документом в РФ, содержащим методику динамического расчета на прогрессирующее обрушение (см. параграф 16 и приложение "И").

II . СНГ

Украина

1.1 .ДБН В.1.2-14-2009 Общие принципы обеспечения надежности и конструктивной безопасности зданий, сооружений строительных конструкций и оснований. Пункт 4.1.6 предъявляет требования к обеспечению живучести строительных конструкций (определение дается в п. 3.18).

1.2 . ДБН В.2.2-24-2009 Приложение Е "Методика расчета высотного здания на сопротивление к прогрессирующему обрушению".

Белоруссия

2 . ТКП 45-3.02-108-2008 (02250) Высотные здания. Рекомендуется обратить внимание на Приложение Е, «впитавшее с переводом на русский язык» подходы зарубежных норм.

Кдин=2 (см. пункт E.3.1.2.6).

7 . EN 1992-1-1-2009 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1.

Великобритания

8 . BS 5950-1:2000 (издание 2008г.: Incorporating Corrigenda Nos. 1 and 2 and Amendment No. 1) Structural use of steelwork in building. См. раздел 2.4.5 Structural integrity.

9 . BS 8110-1:1997 (издание 2007г.: Incorporating Amendments Nos. 1, 2, 3 and 4) Structural use of concrete. см раздел 2.2.2.2 Robustness. Документ ссылается на п. 2.6 BS 8110-2:1985.

10 . BS 8110-2:1985 (издание 2005г.: Reprinted, incorporating Amendments Nos. 1, 2 and 3) Structural use of concrete. Part 2: Code of practice for special circumstances. см раздел 2.6 Robustness.

11 . BS 5628-1:2005 Code of Practice for Use of Masonry (издание 2005г.). См. Sections 5 Design: accidental damage.

Канада

12. NBCC 1977 National Building Code of Canada (NBCC), Part 4, Commentary C, National Research Council of Canada, Ottawa, Ontario, 1985.

13. CSA Standard S16-01 Limit States Design of Steel Structures. См. п. 6.1.2 Structural Integrity.

Hong Kong

14. Code of practice for structural use of concrete, - 2013. См. п. 2.2.3.2 Check of structural integrity, п. 2.3.2.7 Fire, п. 6.4 Design for robustness against disproportionate collapse.

15. Code of practice for structural use of steel, - 2011.

См. п. 1.2.1, 1.2.3 Structural system, integrity and robustness, п. 2.3.4 Structural integrity and robustness, п. 2.3.4.3 Avoidance of disproportionate collapse, п. 12.1.1, 12.1.3, 13.1.4.1 Robustness.

16. Code of Practice for Dead and Imposed Loads, - 2011.

Australian/New Zealand

17 . AS/NZS 1170.0:2002 Structural design actions. Part 0: General principles (издание 2011г.). См. Section 3.2 Design requirements, Section 6 Structural robustness.

1 . Тур В.В. Оценка рисков конструктивных систем в особых расчетных ситуациях. Вестник Полоцкого Гос. Унив. серия F, стр. 2-14, - 2009г.

2.1 . Грачев В.Ю., Вершинина Т.А., Пузаткин А.А. Непропорциональное разрушение. Сравнение методов расчета. Екатеринбург, Издательство «Ажур», - 2010г., 81 с.

2.2 . Грачев В.Ю. и партнеры. Выборочный перевод "Progressive Collapse Analysis and Design Guidelines for New Federal Office Buildings and Major Modernization Projects". GSA. (Прим .: перевод уже неактуальной версии от 2003г .; перевод местами не "the best", но в целом работа проделана большая).

3 . Еремеев П.Г. Предотвращение лавинообразного (прогрессирующего) обрушения несущих конструкций уникальных большепролетных сооружений при аварийных воздействиях. Строительная механика и расчет сооружений, - 2006г., № 02.

4 . Review of international research on structural robustness and disproportionate collapse. London, Department for Communities and Local Government, - 2011.

5 . А. Way SCI P391 Structural Robustness of Steel Framed Buildings. - 2011. UK.

6 . Brooker O. How to design concrete buildings to satisfy disproportionate collapse requirements.

О семинаре

30 ноября 2018 года приглашаем Вас принять участие в семинаре Федерального автономного учреждения «Главное управление государственной экспертизы» (ФАУ «Главгосэкспертиза России») « Прогрессирующее обрушение. Требования современных нормативных документов. Вопросы и возможные пути их решения ».

Семинар ориентирован на инженеров-проектировщиков, разрабатывающих раздел «Конструктивные и объемно-планировочные решения» в составе проектной документации объектов производственного и гражданского назначения, ГИПов, а также заявителей, курирующих получение ИРД.

Цель семинара – минимизация ошибок при определении необходимости выполнения расчетов и при выполнении расчетов на прогрессирующее обрушение при проектировании объектов капитального строительства. На семинаре будут обсуждены основные проблемные вопросы, возникающие при прохождении государственной экспертизы.

Слушатели получат информацию об изменениях в нормативных документах, узнают о наиболее характерных ошибках при проведении государственной экспертизы, а также получат ответы на интересующие их вопросы.

Место проведения: г. Москва, ул. Большая Якиманка, д. 42, стр. 3, этаж 1, аудитория 110 Учебного центра ФАУ «Главгосэкспертиза России».

Время: с 9.30 до 13.00 (МСК).

Схема проезда

Жители других городов могут принять участие в семинаре в филиалах Главгосэкспертизы России в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Казани, Кисловодске, Красноярске, Омске, Ростове-на-Дону, Самаре, Саратове, Севастополе, Хабаровске и Ханты-Мансийске по системе видео-конференц-связи (ВКС).

Все участники семинара получают именной сертификат об участии в семинаре установленного Главгосэкспертизой России образца.

Программа семинара


	Регистрация участников семинара
	Открытие семинара. Основные задачи и план работы семинара. Федосеев Владимир Николаеви ч – заместитель начальника ФАУ «Главгосэкспертиза России»
	Общие вопросы, возникающие при рассмотрении результатов обследования технического состояния и проектных решений в случае необходимости выполнения расчетов на прогрессирующее обрушение. Требования современных нормативных документов Ильичев Борис Васильевич
	Проект свода правил «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения». Определение локальных разрушений, критерии устойчивости к прогрессирующему обрушению и основные расчетные положения Шапиро Геннадий Исаакович
	Ответы на вопросы

	Опыт выполнения расчетов на прогрессирующее обрушение производственных зданий. Проектирование мероприятий, обеспечивающих устойчивость производственных зданий на прогрессирующее обрушение Трекин Николай Николаевич
	Ответы на вопросы

	Круглый стол, обсуждение вопросов по теме семинара Модератор Ильичев Борис Васильевич - начальник Управления строительных решений ФАУ «Главгосэкспертиза России» Приглашенные специалисты: Трекин Николай Николаевич – начальник отдела конструктивных систем АО «ЦНИИПромзданий», доктор технических наук, профессор Шапиро Геннадий Исаакович – руководитель по научно-технической работе АО МНИИТЭП Представители ФАУ «Главгосэкспертиза России»: Леонтьев Евгений Владимирович – заместитель начальника Управления - начальник отдела конструктивной надежности и безопасности объектов ФАУ «Главгосэкспертиза России» Щедрин Олег Сергеевич – заместитель начальника отдела конструктивной надежности и безопасности объектов ФАУ «Главгосэкспертиза России»

Лекторы

Семинар проведут представители ФАУ «Главгосэкспертиза России»:

Ильичев Борис Васильевич - начальник Управления строительных решений ФАУ Главгосэкспертиза России»
Леонтьев Евгений Владимирович – заместитель начальника Управления - начальник отдела конструктивной надежности и безопасности объектов ФАУ «Главгосэкспертиза России»
Щедрин Олег Сергеевич – заместитель начальника отдела конструктивной надежности и безопасности объектов ФАУ «Главгосэкспертиза России»

Приглашенные специалисты:

Трекин Николай Николаевич –начальник отдела конструктивных систем АО «ЦНИИПромзданий», доктор технических наук, профессор
Шапиро Геннадий Исаакович – руководитель по научно-технической работе АО МНИИТЭП

В рамках работы семинара запланировано проведение круглого стола. Модератор круглого стола – Ильичев Борис Васильевич - начальник Управления строительных решений ФАУ «Главгосэкспертиза России».

Оплата и участие в семинаре

Участие в семинаре платное, стоимость – 15 340 руб., в том числе НДС – 2 340 руб. за одного слушателя, независимо от места участия.

Оплата участия в семинаре производится по безналичному расчету на основании:

счета (аванс 100% за информационно-консультационные услуги в форме проведения семинара, с указанием темы, даты семинара и ФИО слушателей);
договора с предоплатой 100% или оплатой по факту оказания информационно-консультационных услуг и счета, выставляемого на основании подписанного сторонами договора.

Записаться на семинар

Для участия в семинаре Вам необходимо направить письмо по электронной почте на адрес , приложив заполненную заявку на участие в формате MS EXCEL, а также в сканированном виде в формате PDF, с подписью и печатью Вашей организации.

В теме письма просим указывать дату проведения семинара и место участия.

Заявка – основной документ, содержащий данные о Вашей организации, список слушателей и предпочитаемый Вами вариант оплаты. На основании заявки мы формируем счет и (или) договор об оказании информационно-консультационных услуг (на Ваш выбор, указывается в заявке).

В среднем, от момента получения заявки от Вас до момента подписания всех документов и выставления счета на оплату проходит от 5 до 7 рабочих дней, поэтому просим Вас заранее присылать заявку на участие в семинаре.

В случае, если Вы хотите принять участие в семинаре, но по ряду причин Ваша бухгалтерия не успевает оплатить счет до его начала, возможно участие на основании гарантийного письма от Вашей организации.

В день проведения семинара происходит обмен экземплярами договора об оказании информационно-консультационных услуг (в случае, если требовалось оформление договора) и акта сдачи-приемки оказанных услуг, подписанными с каждой из сторон.

По завершении семинара мы передадим Вам оригиналы финансовых документов и сертификат(ы) об участии в семинаре.

Наши контакты

Вопросы по данному семинару Вы можете задать, направив письмо по электронной почте на адрес . В теме письма просим указывать дату проведения семинара и место участия.

Перед направлением электронного обращения в Минстрой России, пожалуйста, ознакомьтесь с изложенными ниже правилами работы данного интерактивного сервиса.

1. К рассмотрению принимаются электронные обращения в сфере компетенции Минстроя России, заполненные в соответствии с прилагаемой формой.

2. В электронном обращении может содержаться заявление, жалоба, предложение или запрос.

3. Электронные обращения, направленные через официальный Интернет-портал Минстроя России, поступают на рассмотрение в отдел по работе с обращениями граждан. Министерство обеспечивает объективное, всестороннее и своевременное рассмотрение обращений. Рассмотрение электронных обращений осуществляется бесплатно.

4. В соответствии с Федеральным законом от 02.05.2006 г. N 59-ФЗ "О порядке рассмотрения обращений граждан Российской Федерации" электронные обращения регистрируются в течение трёх дней и направляются в зависимости от содержания в структурные подразделения Министерства. Обращение рассматривается в течение 30 дней со дня регистрации. Электронное обращение, содержащее вопросы, решение которых не входит в компетенцию Минстроя России, направляется в течение семи дней со дня регистрации в соответствующий орган или соответствующему должностному лицу, в компетенцию которых входит решение поставленных в обращении вопросов, с уведомлением об этом гражданина, направившего обращение.

5. Электронное обращение не рассматривается при:
- отсутствии фамилии и имени заявителя;
- указании неполного или недостоверного почтового адреса;
- наличии в тексте нецензурных или оскорбительных выражений;
- наличии в тексте угрозы жизни, здоровью и имуществу должностного лица, а также членов его семьи;
- использовании при наборе текста некириллической раскладки клавиатуры или только заглавных букв;
- отсутствии в тексте знаков препинания, наличии непонятных сокращений;
- наличии в тексте вопроса, на который заявителю уже давался письменный ответ по существу в связи с ранее направленными обращениями.

6. Ответ заявителю обращения направляется по почтовому адресу, указанному при заполнении формы.

7. При рассмотрении обращения не допускается разглашение сведений, содержащихся в обращении, а также сведений, касающихся частной жизни гражданина, без его согласия. Информация о персональных данных заявителей хранится и обрабатывается с соблюдением требований российского законодательства о персональных данных.

8. Обращения, поступившие через сайт, обобщаются и представляются руководству Министерства для информации. На наиболее часто задаваемые вопросы периодически публикуются ответы в разделах «для жителей» и «для специалистов»

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. РАЗРАБОТАНЫ: МНИИТЭП (инженеры Г.И.Шапиро, Ю.А.Эйсман) и НИЦ СтаДиО (к.т.н. Ю.М.Стругацкий - руководитель темы)

2. ПОДГОТОВЛЕНЫ к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (инженеры Ю.П.Ванян, Ю.Б.Щипанов)

3. СОГЛАСОВАНЫ: ЦНИИСК им.Кучеренко, ЦНИИЭП жилища

4. УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ Указанием Москомархитектуры от 24.08.1999 N 36

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Конструктивная система жилых панельных зданий должна быть защищена от прогрессирующего (цепного) обрушения в случае локального разрушения ее несущих конструкций при аварийных воздействиях, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации зданий (взрывы, пожары, ударные воздействия транспортных средств и т.п.). Это требование означает, что в случае аварийных воздействий допускаются локальные разрушения несущих конструкций (полное или частичное разрушение отдельных стен в пределах одного этажа и двух смежных осей здания), но эти первичные разрушения не должны приводить к обрушению или к разрушению конструкций, на которые передается нагрузка, ранее воспринимавшаяся элементами, поврежденными аварийным воздействием.

Конструктивная система здания должна обеспечивать его прочность и устойчивость в случае локального разрушения несущих конструкций, как минимум на время, необходимое для эвакуации людей. Перемещение конструкций и раскрытие в них трещин в рассматриваемой чрезвычайной ситуации не ограничивается.

1.2 При проектировании защиты панельных зданий от прогрессирующего обрушения следует выделять два типа неповрежденных конструктивных элементов. В элементах первого типа воздействия локальных разрушений не вызывают качественного изменения напряженного состояния, а приводят лишь к увеличению напряжений и усилий (неповрежденные стеновые диафрагмы и плиты перекрытий, не расположенные над локальным разрушением). В элементах второго типа (к ним относятся конструкции, потерявшие первоначальные опоры - стеновые панели и плиты перекрытий, расположенные над локальным разрушением) в рассматриваемом состоянии здания качественно меняется напряженное состояние.

В связи с тем, что элементы первого типа при нормальных эксплуатационных воздействиях подвергаются нагрузкам в два - три раза ниже разрушающих, основной задачей проектирования является обеспечение прочности и устойчивости стеновых панелей и плит перекрытий, потерявших опору в результате локального разрушения стен. Обеспечение устойчивости этих конструкций, которая зависит как от прочности самих зависших элементов, так и от прочности их связей между собой и с неповрежденными стенами, - основная задача защиты зданий от прогрессирующего обрушения.

1.3. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения следует обеспечивать наиболее экономичными средствами, не требующими повышения материалоемкости сборных элементов:

- рациональным конструктивно-планировочным решением здания с учетом возможности возникновения рассматриваемой аварийной ситуации; в частности, не рекомендуется применять внутренние отдельно стоящие стеновые пилоны, связанные с остальными вертикальными конструкциями только перекрытиями; применение отдельно стоящих наружных (торцевых) стен не допускается;

- конструктивными мерами, способствующими развитию в сборных элементах и их соединениях пластических деформаций при предельных нагрузках;

- рациональным решением системы конструктивных связей, отдельных узлов и элементов соединений и стыков панелей.

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ НА УСТОЙЧИВОСТЬ ПРОТИВ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ

2.1. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения проверяется расчетом на особое сочетание нагрузок и воздействий, включающее постоянные и временные длительные нагрузки, а также воздействие гипотетических локальных разрушений несущих конструкций.

2.2. Постоянная и временная длительная нагрузка должна определяться по СНиП 2.01.07-85 *. При этом коэффициенты сочетаний нагрузок и коэффициенты надежности по нагрузкам к постоянным и длительным нагрузкам следует принимать равными единице.

2.3 Воздействие локальных разрушений несущих конструкций учитывается тем, что расчетная модель конструктивной системы здания рассматривается в нескольких вариантах, каждый из которых соответствует одному из возможных локальных разрушений конструкций при аварийных воздействиях.

Для панельных жилых зданий в качестве расчетной схемы локального разрушения следует рассматривать разрушение (удаление) двух пересекающихся стен одного (любого) этажа на участках от их вертикального стыка (в частности, от угла здания) до ближайшего проема в каждой стене или до следующего вертикального стыка со стеной перпендикулярного направления.

Для оценки устойчивости здания против прогрессирующего обрушения разрешается рассматривать лишь наиболее опасные расчетные схемы разрушения:

локальные разрушения, включающие разрушения наружных стен, ослабленных дверными проемами выходов на балконы и лоджии (схемы 1, 2, 3 на рис.1);

локальные разрушения, включающие разрушения внутренних стен, слабо связанных с остальными вертикальными конструкциями из-за наличия дверных проемов (см. схемы 2, 4, 5 на рис.1), из-за балочной разрезки большепролетных перекрытий (см. схемы 2, 4, 5 на рис.1) или из-за частичного отсутствия связей через перекрытия (стены, примыкающие к лестничным клеткам; схема 4 на рис.1).

Рис.1. Фрагмент жилого дома

2.4. При расчете панельных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения нормативные сопротивления материалов принимаются в соответствии со СНиП 2.03.01-84* и СниП II-23-81 *. Расчетные характеристики сопротивления материалов, определяемые делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности для бетонных и железобетонных конструкций, повышают за счет использования коэффициентов надежности, указанных в таблице 1. Кроме того, расчетные сопротивления умножают на коэффициенты условий работы, учитывающие малую вероятность аварийных воздействий и интенсивный рост прочности бетона в первый период после возведения здания, а также возможность использования арматуры за пределом текучести материала.

Таблица 1


Материал	Напряженное состояние или характеристика материала	Условное обозначение	Коэффициент надежности по материалу
	Сжатие
	Растяжение

Коэффициенты условий работы для бетона принимают по таблице 2, для арматуры всех классов вводится единый коэффициент .

Таблица 2


Факторы, обусловливающие введение коэффициентов	Условное обозначение	Коэффициент условий работы бетона
1. Конструкции бетонные
2. Нарастание прочности бетона во времени, кроме бетонов класса В50 и выше, бетонов на глиноземистом цементе, алюминатных и алитовых портландцементах
3. Элементы заводского изготовления (бетонные и железобетонные)

Расчетные сопротивления прокатной стали принимаются по СНиП II-23-81 * с учетом допустимости работы пластичных сталей за пределом текучести. Коэффициент условий работы для пластичных сталей принимается равным 1,1.

2.5. Для расчета панельных зданий на устойчивость против прогрессирующего обрушения рекомендуется использовать пространственную расчетную модель в виде системы пластинок (с проемами или без проемов), соединенных между собой сосредоточенными связями, прочность которых эквивалентна прочности фактических связей между панелями (рис.2, а).

Рис.2. Расчетная модель здания с локальными разрушениями

1 - локальные разрушения

Такая модель должна включать элементы, которые при нормальных эксплуатационных условиях являются ненесущими, а при наличии локальных разрушений активно участвуют в перераспределении нагрузки: наружные навесные панели, монтажные связи и т.п. Модель здания должна быть рассчитана при всех выбранных в соответствии с рекомендациями п.2.3 расчетных схемах локального разрушения конструкций.

2.6. В случае обеспечения пластичной работы конструктивной системы в предельном состоянии расчет рекомендуется проводить кинематическим методом теории предельного равновесия. В этом случае допускается проверять устойчивость лишь элементов, расположенных над локальным разрушением, и расчет здания при каждой выбранной схеме локального разрушения сводится к следующей процедуре:

задаются наиболее вероятные механизмы прогрессирующего (вторичного) обрушения элементов здания, потерявших опору (задать механизм разрушения значит определить все разрушаемые связи и найти возможные обобщенные перемещения () по направлению усилий в этих связях);

для каждого из выбранных механизмов прогрессирующего обрушения определяются прочности всех пластично разрушаемых связей (); находятся равнодействующие внешних сил, приложенных к отдельным звеньям механизма, то есть к отдельным неразрушаемым элементам или их частям (), и перемещения по направлению их действия ();

определяется работы внутренних сил () и внешних нагрузок () на возможных перемещениях рассматриваемого механизма

и проверяется условие равновесия

Указанная расчетная процедура детально изложена в обязательном Приложении 1 и применима лишь при условии выполнения требований п.3.2, 3.3 об обеспечении пластичной работы отдельных панелей и связей между ними в предельном состоянии. Если пластичность какой-либо связи не обеспечена, ее работа учитываться не должна (связь считается отсутствующей). Если таких связей и элементов, которые могут разрушаться хрупко, слишком много, и их формальное исключение слишком сильно уменьшает оценку сопротивления здания прогрессирующему обрушению, следует или обеспечить пластичность связей, или использовать другую - упругую расчетную модель здания (см. п.2.7 и 2.8).

2.7. Упругая расчетная модель здания, как и упруго-пластическая, должна включать расчетное локальное разрушение и позволять учитывать изменившийся характер работы элементов, потерявших опору.

Полученные при упругом расчете усилия в отдельных элементах должны сравниваться с их расчетными несущими способностями. Устойчивость здания против прогрессирующего обрушения при этом будет обеспечена, если для любого элемента соблюдается условие , где и соответственно усилие в элементе, найденное из упругого расчета, и его расчетная несущая способность, найденная с учетом указаний п.2.4.

2.8. Допускается вместо расчета на устойчивость против прогрессирующего обрушения рассчитывать здания на сейсмическое воздействие равное 6 баллам в соответствии со СНиП II-7-81 *, принимая необходимые коэффициенты по экстрополяции. По результатам этого расчета должны быть запроектированы узлы и связи в соответствии со СНиП 2.03.01-84* и СНиП II-23-81 *.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Для защиты крупнопанельных зданий от прогрессирующего обрушения связи между сборными элементами, устанавливаемые по расчету на нормальные эксплуатационные или монтажные нагрузки или по конструктивным соображениям, следует проектировать с учетом возможности аварийных локальных разрушений. Для эффективного решения проблемы защиты крупнопанельных зданий от прогрессирующего обрушения с учетом всех задач проектирования при нормальных эксплуатационных и монтажных условиях наиболее предпочтительна следующая система связей:

- горизонтальные продольные и поперечные связи между плитами перекрытий, обеспечивающие необходимую прочность дисков перекрытий при растяжении и сдвиге;

- вертикальные (междуэтажные) связи между несущими стеновыми панелями одного стенового пилона, обеспечивающие необходимую прочность горизонтальных стыков стен и перекрытий при растяжении и сдвиге;

- горизонтальные связи между навесными наружными стенами и дисками перекрытий, обеспечивающие устойчивость и работу на ветровые и температурные воздействия навесных стеновых панелей.

В оптимальную систему связей не включены обычно применяемые как монтажные горизонтальные связи между стеновыми панелями одного этажа; эти связи не всегда осуществимы (возможность их постановки зависит от планировочных решений здания) и, как правило, малоэффективны в условиях, отличных от монтажных; тем не менее при использовании этих связей их необходимо конструировать так, чтобы их сопротивление прогрессирующему обрушению было максимальным, т.е. в соответствии с требованиями п.3.2.

3.2. Эффективная работа связей, препятствующих прогрессирующему обрушению, возможна лишь при обеспечении их пластичности в предельном состоянии: необходимо, чтобы после исчерпания несущей способности связь не выключалась из работы и допускала без разрушения сравнительно большие абсолютные деформации (порядка нескольких миллиметров).

Для обеспечения пластичности соединений сборных элементов их конструктивные решения должны включать специальные пластичные элементы, выполненные из пластичной листовой или арматурной стали.

Растянутая линейная связь между сборными элементами, как правило, представляет цепочку последовательно соединенных элементов - анкер закладной детали, закладная деталь, собственно связь, закладная деталь второго элемента и ее анкер. В силу случайной изменчивости сопротивлений отдельных элементов этой цепи и их соединений предельное состояние всего стыка определяется слабейшим звеном. Соответственно реальная пластичность всего соединения зависит от того, какой элемент окажется слабейшим:

если произойдет выкалывание бетона, в котором анкеруется закладная деталь, то разрушение будет носить хрупкий характер с весьма незначительными абсолютными деформациями, предшествующими выключению связи из работы (рис.3, а);

если разрушится одно из сварных соединений, то, хотя при качественной сварке пластичность и проявится, в силу малой протяженности самого разрушаемого звена абсолютные деформации, предшествующие выключению связи из работы, будут сравнительно невелики (рис.3, б);

только в том случае, когда слабейшим звеном соединения окажется собственно металлическая связь, все соединение проявит максимально возможные пластические свойства (рис.3, б).

Рис.3. Диаграмма деформирования растянутой линейной связи при разрушении различных ее элементов

а) - при выкалывании анкерующего бетона; б) - при разрушении сварных соединений;
в) - при разрушении листовой или стержневой связи

Соединения сборных элементов, препятствующие прогрессирующему обрушению панельных зданий, должны проектироваться неравнопрочными, при этом элемент, предельное состояние которого обеспечивает наибольшие пластические деформации соединения, должен быть наименее прочным.

Для выполнения этого условия рекомендуется рассчитать все элементы соединения, кроме наиболее пластичного, на усилие в 1,5 раза превышающее несущую способность пластичного элемента, например, анкеровку закладных деталей и сварные соединения рекомендуется рассчитывать на усилие в 1,5 раза большее, чем несущая способность самой связи. При этом несущую способность связи следует определять в соответствии со СНиП II-23-81 * по формуле

При , . Необходимо особо следить за фактическим точным исполнением проектных решений пластичных элементов, замена их более прочными недопустима.

3.3. Эффективность сопротивления прогрессирующему обрушению здания требует пластичной работы в предельном состоянии не только связей, но и других конструктивных элементов. В частности необходимо:

надпроемные перемычки, работающие как связи сдвига, проектировать так, чтобы они разрушались от изгиба, а не от действия поперечной силы;

шпоночные соединения проектировать так, чтобы прочность отдельных шпонок на срез была в 1,5 раза больше их прочности при смятии.

3.4. Сечение всех перечисленных в п.3.1 типов связей должно определяться расчетом на эксплуатационные, монтажные или рассматриваемые здесь аварийные воздействия, но не менее требуемых для обеспечения восприятия растягивающих усилий следующих величин:

для горизонтальных связей, расположенных в перекрытиях вдоль длины протяженного в плане здания, - 15 кН (1,5 тc) на 1 м ширины здания;

для горизонтальных связей, расположенных в перекрытиях перпендикулярно длине протяженного в плане здания, а также для горизонтальных связей в зданиях с компактным планом - 10 кН (1,0 тс) на 1 м длины здания; для горизонтальных связей между бетонными и железобетонными навесными наружными панелями с дисками перекрытий - не менее 10 кН (1 тс) на 1 м длины стены;

для вертикальных междуэтажных связей, оптимальное конструктивное решение которых предусматривает использование деталей для подъема панелей (подъемные петли, штыри и т.п.) - не менее, чем прочность соответствующей детали для подъема;
при других конструктивных решениях не менее 25 кН (2,5 тс) на 1 м ширины стены.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ПРОТИВ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ ПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ ПЕРЕКРЕСТНО-СТЕНОВОЙ СИСТЕМЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
(обязательное)

1. Методика расчета зданий с ненесущими продольными наружными стенами из легких небетонных материалов

1. Для зданий с несущими поперечными и внутренними продольными стенами и ненесущими небетонными продольными наружными стенами опасность локального разрушения определяется лишь его расположением на плане здания и не зависит от расположения по его высоте. Наиболее опасными и, следовательно, расчетными локальными разрушениями являются:

разрушение панели торцевой поперечной стены, примыкающей к углу здания;

разрушение панели внутренней поперечной стены, несущей нагрузку от навесных лоджий или балконов и притом ослабленной дверными проемами.

Количество расчетных локальных разрушений указанных типов в каждом конкретном случае определяется индивидуально в зависимости от особенностей плана здания и принятых конструктивных решений. При унифицированном решении сборных элементов и связей между ними и относительно простом плане здания можно ограничиться рассмотрением двух-трех опасных локальных разрушений.

При каждом выбранном локальном разрушении необходимо рассмотреть все указанные в пп.2-5 механизмы прогрессирующего обрушения и проверить условие равновесия

Где , - соответственно работы внутренних сил () и внешних нагрузок () на возможных перемещениях рассматриваемого механизма:

2. Первый механизм прогрессирующего обрушения характеризуется одновременным поступательным смещением вниз всех стеновых панелей (или отдельных их частей), расположенных над локальным разрушением (рис.4). Такое смещение возможно при разрушении связей сдвига между продольными и поперечными стенами (рис.4,а) или при разрушении надпроемных перемычек и плит перекрытий (рис.4,б,в).

Рис.4. Вариант механизма прогрессирующего разрушения I типа

При оценке возможности одновременного обрушения конструкций всех этажей условие равновесия (1) заменяется условием

Где и - соответственно работа внутренних и внешних сил на перемещениях элементов одного этажа; этажи разделяются нижней поверхностью перекрытия, которое относится к этажу, расположенному над перекрытием.

Если плиты перекрытий не заведены в продольные несущие стены, обрушению препятствуют лишь связи сдвига между панелями разрушенной поперечной стены и продольной стены (рис.4, а). В этом случае условие равновесия (2) эквивалентно требованию

Где - прочность связей сдвига в вертикальном стыке между продольными и поперечными стенами; , - соответственно вес панели поперечной стены и приходящаяся на нее нагрузка от лоджии; , - соответственно веса панелей наружных стен, примыкающих с двух сторон к разрушенной поперечной стене; , - равномерно распределенная нагрузка на плиты перекрытия; , , , - размеры плит перекрытий, опирающихся на разрушенную стену.

Если плиты перекрытия заведены в продольные и поперечные стены (платформенные стыки), то они образуют между ними практически неразрушимую связь сдвига. В этом случае рассматриваются лишь такие разновидности механизма обрушения I типа, которые возможны при ослаблении поперечной стены проемами (см. рис.4, б, в). При этом условие (2) принимает вид

где , - соответственно работа внутренних и внешних сил на перемещениях отдельных частей панели внутренней стены; , - соответственно работа внутренних и внешних сил, приложенных к плитам перекрытий; - работа внешних сил, приложенных к наружным панелям.

Работа определяется сопротивлением изгибу над- и подпроемных перемычек и в общем случае определяется соотношением

где , , , - соответственно прочности при изгибе левого и правого опорных сечений верхней и нижней перемычек, а - пролет перемычек.

Если поперечная стена отделена от продольной дверным проемом и связь между ними отсутствует, то =0. Если связь между поперечной и продольной стеной осуществляется перемычкой - "флажком" (см. рис.4, в), то прочность опорного сечения () определяется прочностью горизонтальной линейной связи (); при этом прочность сдвиговой связи в соответствии с рекомендациями п.4 должна удовлетворять условию

Работа определяется весом обрушающейся части панели внутренней стены , (где - вес всей панели, 0< <1) и приложенной к ней вертикальной нагрузкой от навесной лоджии()

Работа внешних и внутренних сил, приложенных к плитам перекрытий, первоначально опертых по трем сторонам, определяется их пластическим изломом по схеме, показанной на рис.4, б, в, и вычисляется по формулам

Пролет -й плиты в направлении продольных стен и пролет в поперечном для здания направлении; , - изгибающие моменты, воспринимаемые -той плитой перекрытия при ее изгибе по балочной схеме соответственно вдоль пролетов и при растяжении нижних волокон (верхних волокон); - ширина дверного проема во внутренней стене (см рис. 4, б, в); - привязка проема к внутреннему торцу.

Если перекрытие выполнено из балочных плит, то в неравенстве (9) принимается

Работа сил, обусловленных весом наружных панелей, примыкающих к поврежденной стене слева и справа ( и ), приблизительно вычисляется так:

Выполнение требования (4) является необходимым условием предотвращения прогрессирующего обрушения здания, при сравнительно небольших перемещениях (менее 10 см) конструкций, потерявших опору. Если оно выполнено, следует перейти к проверке дополнительных условий, изложенных в пп.3-5.

Если же условие (4) не соблюдается, возможны два варианта:

первый - усилением (или перераспределением) арматуры перемычек внутренних стен и плит перекрытий добиться его выполнения;

второй - перейти к другим конструктивным способам защиты от прогрессирующего обрушения, допускающим очень большие перемещения (десятки сантиметров) элементов, потерявших опору и требующих соответственно выполнять расчет по деформированной схеме (см. п.6).

3. Механизм прогрессирующего обрушения второго типа характеризуется одновременным поворотом каждой стеновой панели, расположенной над локальным разрушением, вокруг своего центра вращения (рис.5). Такое смещение требует разрушения растянутых связей этих панелей с неповрежденной стеной ( на рис.5, а), разрушения связей сдвига стеновых панелей с плитами перекрытий в горизонтальных стыках ( на рис.5) и пластического излома плит перекрытий, первоначально опертых по трем сторонам, по схеме, приведенной на рис.5, г.

В рассматриваемом случае условие (2) принимает вид

где , , , - то же, что и величины , , , в (4), а - работа сил сопротивления связей ( и ) стеновых панелей, потерявших опору, с неповрежденными конструкциями. Отдельные слагаемые из (12) вычисляются следующим образом:

где , , - расстояния от центра вращения до линии действия усилий и и силы тяжести (см. рис.5);

Вычисляются по формулам (8) при соответствующей замене верхнего индекса, причем

Здесь все величины имеют тот же смысл, что и в (9); величина вычисляется по формуле (11).

Выполнения условия (12) следует добиваться прежде всего за счет увеличения связей сдвига (), так как увеличение прочности растянутой связи () не всегда возможно (рис.5, б), а иногда и нецелесообразно: если к продольной стене прикрепляется поперечная стена лишь с одной стороны, то для учета этой связи в расчете необходимо оценить прочность продольной стены на изгиб из ее плоскости (см. рис.5, в).

Рис.5. Механизм прогрессирующего разрушения II типа

4. Помимо условий необрушения (4) и (12) необходимо оценить возможность обрушения лишь одних плит перекрытий, расположенных непосредственно над выбитой панелью поперечной стены и первоначально опертых по трем сторонам (третий механизм).

Для того, чтобы эти плиты не обрушивались, достаточно выполнить условие

где - прочность сдвиговой связи между навесной панелью и поперечной стеной (рис.6); в формуле (16) принимается по расчету, но не более величины .

Если соотношение (16) не выполняется, это значит, что плиты необходимо прикрепить к вышерасположенной поперечной стене связями, воспринимающими растяжение (рис.6). Тогда условие (16) заменяется следующим:

Где - работа сил растяжения связей . Эта работа вычисляется по формуле

Число связей; - координата, определяемая линией действия равнодействующей реакции рассматриваемых связей в предположении, что все они достигли своего предельного значения - .

Рис.6. Схема обрушения плит перекрытий

Если перекрытия выполнены из балочных плит, условие (16) не выполняется (); поэтому в этом случае постановка связей рассматриваемого типа обязательна. При этом их прочность определяется величиной опорных реакций каждой балочной плиты.

5. Четвертый механизм обрушения предусматривает перемещения конструкций лишь одного этажа, расположенного непосредственно над выбитой панелью поперечной стены (рис.7). Этот механизм предполагает сочетание поступательного перемещения поперечной стены (как в первом механизме) с изломом плит, характерным для второго механизма (см. рис.5, в, г). Такой механизм возможен лишь при ослаблении поперечной стены дверными или оконными проемами.

Условие невозможности образования механизма рассматриваемого типа

где - работа сил растяжения вертикальных связей типа и ;

Где - число связей шестого типа; , - предельные усилия в связях шестого и пятого типа; - перемещения по направлению -й связи пятого типа, они определяются как разность перемещений точки прикрепления связи к плите и точки прикрепления связи к панели поперечной стены.

Если при отсутствии связей шестого типа (=0) условие (19) не выполняется, не рекомендуется добиваться его выполнения за счет усиления связей пятого типа - это неэкономично, поскольку эти связи, как следует из уравнения (20), работают неравномерно. В этом случае наиболее рациональное решение - поставить связи шестого типа и образовать междуэтажные связи.

6. Если при локальном разрушении внутренней поперечной стены не удается обеспечить выполнение условия (4), то есть не удается предотвратить прогрессирующее обрушение по первой схеме (см. рис.4), рекомендуется специальными связями плит перекрытий обеспечить их эффективное сопротивление прогрессирующему обрушению при больших прогибах как элементов висячей системы (рис.8). Такой прием обычно оказывается целесообразен и необходим при локальном разрушении поперечной стены, значительно удаленной от остальных несущих стен и связанной с ними только балочными плитами перекрытий или слабоармированными большепролетными плитами, первоначально опертыми по трем сторонам.

Рис.7. Схема обрушения конструкций одного этажа

Рис.8. Работа плит перекрытий как элементов висячей системы

Требования, которым должны удовлетворять связи и плиты, образующие висячую систему, вытекают из расчета по деформированной схеме (см. рис. 8.б): цепь последовательно соединенных элементов (связь - плита - связь - плита - связь) должна включать очень пластичное звено, которое обеспечивало бы общее удлинение цепи порядка нескольких процентов (естественно, при этом в плитах допускаются какие угодно трещины). Для выполнения этого условия необходимо, чтобы

Где - погонная нагрузка, приходящаяся на разрушенную стену с каждого этажа

Погонная несущая способность слабейшего звена висячей цепи; - расчетное относительное удлинение плиты с меньшим пролетом (точнее относительное увеличение расстояния между точками стыковки этой плиты с другими плитами); - прогиб, при котором достигается равновесие; , - соответственно минимальный и максимальный пролеты.

Соотношения (21) получены из предположения, что в силу случайной изменчивости сопротивлений материалов максимальное возможное удлинение реализуется лишь в одной плите. Таким образом, в случае при из (21) следует, что и .

Максимально возможное относительное удлинение плиты существенно зависит от конструктивного решения ее арматуры и связей между плитами, от соотношения прочностей отдельных элементов, от их пластичности, от прочности соединения этих элементов; теоретически определить эту величину в общем случае не удается и поэтому каждое конкретное конструктивное решение рекомендуется оценивать экспериментально.

2. Методика расчета зданий с наружными стенами из бетонных или железобетонных панелей

7. Для расчета зданий с железобетонными наружными стенами следует использовать те же основные типы механизмов прогрессирующего обрушения, что и для зданий с ненесущими наружными стенами из легких небетонных материалов. При этом однако необходимо учитывать, что для образования этих механизмов требуется разрушение не только внутренних стеновых панелей и плит перекрытий, но и наружных стеновых панелей, которые в рассматриваемом случае обязательно включаются в работу, даже если они запроектированы навесными.

Наружные стеновые панели с проемом, независимо от типа механизма общего прогрессирующего обрушения, работают на перекос как прямоугольные рамы (рис.9). При этом, если плиты перекрытий заведены в наружные стены, то они тоже вовлекаются в работу, и характер их разрушения меняется - к основным пластическим шарнирам, показанным на рис.4 и 5, добавляются шарниры, связанные с изломом внешнего края плиты (рис.10). При проверке возможности обрушения одних плит перекрытий (см. п.10) этих шарниров нет.

Для того, чтобы учесть сопротивление наружных стен прогрессирующему обрушению и связанное с ними дополнительное сопротивление плит перекрытий, нужно вычислить работу соответствующих внутренних сил () по п.14 и использовать ее при проверке условий равновесия, указанных в п.15.

8. Для того, чтобы учесть сопротивление наружной стены прогрессирующему обрушению, нужно вычислить работу внутренних сил при разрушении панелей наружных стен типового этажа (). Поскольку при локальном разрушении внутренней стены прогрессирующему обрушению на каждом этаже сопротивляются две панели наружной стены (или одна двухмодульная), величина в общем случае рассматривается как сумма слагаемых

Величина работы () зависит от соотношения геометрических размеров панели и армирования ее перемычек и простенков, а также от наличия в ней проема для балконной двери. В общем случае любую наружную панель можно рассматривать как раму, разрушающуюся вследствие образования в ней четырех пластических шарниров (см. рис.9.б, в), так что

При этом предельные изгибающие моменты, действующие в угловых шарнирах (например, - в левом верхнем углу), определяют как наименьшую из двух величин несущих способностей по изгибу перемычки и простенка, образующих этот угол.

Рис.9. Работа элементов наружных стен

Рис.10. Работа плит перекрытий в зданиях с железобетонными наружными стенами

В случае локального разрушения поперечной стены, примыкающей к углу здания, панель наружной стены может разрушиться по схеме поворота жесткого диска (см. рис.9, а); при этом работа внутренних сил будет определяться прочностью сдвиговой связи этой панели с вышележащим перекрытием () и растянутой связи с соседней фасадной панелью ()

Из двух возможных значений , определенных по формулам (23) и (24), в
дальнейших расчетах учитывается меньшее.

9. Для учета сопротивления наружной стены прогрессирующему обрушению прежде всего необходимо убедиться в том, что она "несет сама себя", то есть проверить условие

В котором работа внешних сил определяется по формуле (11).

В тех случаях, когда условие (25) не выполняется (), весь дальнейший расчет проводится точно так же, как для зданий с продольными ненесущими стенами из легких небетонных материалов - по рекомендациям пп.25 с той лишь разницей, что во всех соотношениях работа заменяется величиной . Если же условие (25) выполняется, то дальнейший расчет определяется конструктивным решением сопряжения плит перекрытий и наружной продольной стены.

Если плиты перекрытия не заведены в наружную стену, необходимо, чтобы прочность соединения внутренней панели поперечной стены и панелей наружных стен при их взаимном сдвиге () удовлетворяла условию

В этом случае проверка возможности прогрессирующего обрушения проводится последовательно по рекомендациям пп.8-11 со следующими незначительными изменениями:

в соотношениях (4) и (12) работа заменяется величиной - ;

в формулах (16), (17) принимается, что ;

в формуле (19) принимается .

Если плиты перекрытий заведены в наружную стену, то сдвиговая связь между внутренней поперечной и продольной наружной стенами может не ставиться (=0), и для оценки защиты здания от прогрессирующего обрушения проверяются лишь условия (4) и (12) при

В последние годы в мире нарастает опасность террористических актов, происходит расширение географии и масштабов терроризма.

Террористы обычно преследуют политические, религиозные, националистические, корыстные или другие цели и направлены на устрашение людей, общества, органов власти. При террактах обычно гибнут ни в чем не повинные люди, наносится социальный, материальный или экологический ущерб.

В отличие от ЧС техногенного и природного происхождения террористические акты относятся к ЧС, вызванным преднамеренными противоправными действиями со злым умыслом различных преступных группировок или лиц. Потому такие ЧС нельзя отнести к случайным событиям, но прогноз их возможен. Эти события прогнозируются с помощью информации, получаемой по разным каналам, в том числе агентурным, а также игровыми методами (как антогонистические игры с нулевой суммой).

В 1998 г. принят закон "О борьбе с терроризмом“, возложивший на органы МВД РФ задачи по предупреждению, выявлению и пресечению преступлений террористического характера. Однако, помимо силовых мер противодействия терроризму, предполагается использовать различные технические, организационные и режимные мероприятия и правила.

Объектами террактов обычно являются потенциально опасные производства. места скопления людей (особенно в замкнутых пространствах), транспортные объекты, общественные и административные здания, а также - многоэтажные жилые дома.

В качестве средств террора могут использоваться взрывные устройства, горючие смеси, сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), отравляющие, радиоактивные вещества и бактериальные аэрозоли. При этом взрывные устройства могут быть замаскированы под различные бытовые изделия.

Результатом терракта может быть взрыв, пожар, заражение территории, воздуха, воды или продовольствия, эпидемии и т.д.

Известны терракты, совершенные без использования специальных средств, а путем умышленного высвобождения энергетического потенциала или активного компонента из существующих энергосетей (например, газопроводов) или емкостей-хранилищ химически опасных веществ.

Технические и конструктивные меры по противодействию террактам в зданиях целесообразно предусматривать еще на стадии его проектирования, т.к. в уже существующих зданиях выполнить эти мероприятия сложнее.

При рассмотрении комплекса мер по антитеррору исходят из следующих общих принципов:

Выявления наиболее уязвимых мест в здании и его системах жизнеобеспечения, ограничения или полного исключения доступа посторонних лиц к этим местам;

применения в системах жизнеобеспечения зданий оборудования, оснащенного элементами безопасности, исключающими несанкционированный запуск (останов) или преднамеренное повреждение оборудования;

в обеспечения наблюдения (мониторинга) и контроля за ситуацией внутри здания и снаружи;

применения современных средств и систем распознавания наличия опасностей и угроз;

использования средств автоматической защиты, обеспечивающих срабатывание соответствующих агрегатов и устройств при распознавании опасностей;

наличия аварийного источника электроснабжения, а также системы сигнализации и оповещения людей о возникших опасностях;

наличия разработанных инструкций поведения людей при экстремальных ситуациях.

Каждый объект, представляющий интерес для террористов, имеет некие уязвимые места. В жилых и общественных зданиях это подвалы, лифтовые шахты, технические этажи, воздухозаборы систем вентиляции.

Например, наиболее уязвимыми при химическом или биологическом терроризме являются системы приточной вентиляции и центрального кондиционирования воздуха, а также крыши лифтовых кабин. В первом случае опасные вещества в виде газа или аэрозолей, попавшие в воздухозаборное устройство, распространяются по сети воздуховодов в помещения с большой скоростью, во втором - при движении лифта создается мощный воздушный поток и вещество распространяется по этажам, зятем проникает в помещения.

При заражении наружного (атмосферного) воздуха целесообразно внутри здания предусматривать возможность создания подпора (избыточного давления) с помощью системы приточной вентиляции (при условии, что воздухозаборное устройство находится вне зоны заражения).

В целом, для снижения результативности терракта с использованием систем вентиляции и кондиционирования здания следует при их проектировании учитывать следующие требования:

размещать воздухозаборы в сравнительно труднодоступных и скрытых для посторонних лиц местах и оснащать их прочными решетками; обеспечить нормативную или повышенную герметичность сети воздуховодов (согласно СНиП), устройство байпасов и оснащение участков сети заслонками с автоматическим приводом для отключения зараженных участков и изменения направления воздушных потоков;

предусмотреть систему датчиков для обнаружения токсичных веществ вблизи возлухозабора, на выходе из вентиляторов, на входе и выходе из центрального кондиционера;

обеспечить контроль доступа в технические этажи здания, к просмотровым люкам, вентиляторам, фильтрам, насосам, оросительным камерам, электропитающим устройствам и т.д.

при интегрировании всех систем жизнеобеспечения здания в единую диспетчерскую компьютерную систему, что характерно для “интеллектуальных" зданий, помимо аварийного электропитания данной системы, предусматривать информационную защиту компьютерных программ от несанкционированного доступа и попыток взлома по телефонной линии или из Интернета.

В настоящее время одной из актуальных задач, касающихся защитных технологий, является создание эффективных и недорогих средств обнаружения в воздухе широкого спектра химических и биологических веществ, а также способов их нейтрализации.

Прогрессирующее обрушение

В своей первоначальной идеологии метод расчетных предельных состояний не ориентировался на анализ аварийных ситуаций, которые считались запредельными и исключались из рассмотрения на том основании, что предельные состояния первой группы предшествуют аварии и их недопущение по идее препятствует появлению аварии.

Внедрение двухуровневого подхода к проектированию сейсмостойких сооружений, а также анализ фактических причин аварийности поколебали эту парадигму. В частности, в последнее время четко проявилась тенденция проектирования с защитой от прогрессирующего разрушения. Термин «прогрессирующее обрушение» и формулировка проблемы защиты от него панельных зданий появился в 1968 голу в докладе комиссии, расследовавшей причины известной аварии 22-этажного жилого дома Ronan Point в Лондоне. Это драматическое событие началось с взрыва газа в одной из квартир на 18-м этаже, вызванного утечкой в газовой плите. Наружные панели здания были запроектированы, чтобы выдержать только давления ветра, и после разрушении на одном этаже была потеряна возможность передачи вертикальной нагрузки от верхних этажей. Обломки из перекрытий с 18 до 22 этажа упали на перекрытие 17 этажа, что породило цепочку отказов перекрытый, поскольку нагрузка обломков превысила грузоподъемность одного перекрытия. Результатом было то, что разрушился целый угол здания выше и ниже места взрыва.

В здании Ronan Point были выполнены все строительные нормы и правила, и было установлено отсутствие производственных дефектов. Но прогрессирующее обрушение било неизбежным, поскольку схема конструкции была аналогична карточному домику, то есть она не имела никакой возможности перераспределить нагрузку на отдельные подсистемы и тем самым локализовать отказ.

Новую волну активности вызвали обрушения, вызванные террористическими атаками на высотное здание в Оклахома-Сити и на башни Центра мировой торговли в Нью-Йорке, а у нас - разрушение покрытия над аквапарком в Москве. Многочисленные публичные выступления, зачастую неквалифицированные, породили слухи, сомнения и нереальные требования. Даже в публикациях профессионалов встречаются ссылки на некоторые мифы, относящиеся к якобы абсолютной живучести сооружений старой проектировки, в которых могут находиться люди, или же, наоборот, к полному пренебрежению возможностью появления аварийной ситуации и необходимости абсолютной гарантии неразрушимости объектов.

Нормативные документы по проектированию несущих конструкций в явной форме практически не говорят ничего о необходимости проведения проверки конструкций на живучесть, т. е. о необходимости отслеживать ситуацию после отказа какой-нибудь из частей или подсистем несущего каркаса. Правда, обычно нормы содержат ссылку на ГОСТ 27751-88, где в пункте 1.10 сказано, что при расчете конструкций должна рассматриваться аварийная расчетная ситуация, возникающая непосредственно после отказа какого-либо элемента конструкции. Но сама ссылка уж очень неконкретна, да и формулировка ГОСТа неточна, поскольку вряд ли можно подразумевать, что проектировщик обязан обеспечить существование объекта после отказа любого элемента конструкции. Достаточно представить себе любое купольное покрытие с разрушенным опорным кольцом или мост с разрушившейся опорой, чтобы потребовать закрытия практически всех храмов и прекращения движения по всем мостам.

Очевидно, что для некоторых конструкций живучесть должна достигаться одновременным использованием трех типов защиты: достаточным запасом несущей способности одних конструктивных элементов, исключением прогрессирующего разрушения вследствие отказа других конструктивных элементов и комплексом защитных антитеррористических мероприятий.

Очевидно, что требуется конкретизировать указание ГОСТ 27751-88, например, дополнив его требованием, чтобы формулировки отказных состояний содержались в нормах проектирования зданий и сооружений конкретного типа. По сути, так и поступают, например, при проектировании конструкций линий электропередачи, где в правилах указывается перечень аварийных режимов. Аналогична идеология проектирования объектом атомной энергетики, где, в частности, принципиально важным является использование таких понятий, как проектная и запроектная авария.

Защита зданий в аварийных проектных ситуациях должна быть предусмотрена заранее и определяется соответствующими нормами проектирования, для несущих элементов она реализуется, в частности, в форме создания необходимых запасов несущей способности, обеспечивающих недопущение разрушении. Защита зданий в запроектных ситуациях ориентирована не на недопущение разрушений, а на обеспечение безопасности людей и возможности их эвакуации, на реализацию необходимого для этого запаса времени и т. п.

Оценка возможности прогрессирующего разрушения и выработка мер его предотвращения ставит перед проектировщиками следующие нетрадиционные задачи:
События 11 сентября 2001 года в здании Пентагона

Назначение здания Пентагона - офисное. Площадь этажа – 122 600 м2 . Общая площадь здания - 613000 м2 .

Здание пятиэтажное, имеет форму пятиугольника (см. рис. 87). Внутри здание разделено на корпуса, образующие пять концентрических колец, обозначенных А-Е начиная с внутреннего кольца. В верхних трёх этажах кольца здания разделены световыми пространствами. Между вторым и третьим кольцами устроен проезд, известный как АЕ- проезд.

Конструктивная система здания, включая покрытие, выполнена из монолитных железобетонных конструкций. Бетон - обычный тяжёлый.

Рисунок 87 Общий план здания Пентагона

Высота здания - 19,74 м. Высота 1-го этажа - 4,30 м. Ширина наружного кольца «Е» здания - 18‚288 м. Конструктивная схема - полный рамно-связевьпй каркас. Колонны 1-го этажа здания квадратные, сечением - 0‚53×0,53 м со спиральным армированием (рис. 89).

Перекрытия состоят из плит, ригелей и системы балок, опирающихся на колонны. Монолитные балочные перекрытия выполнены с использованием главных и второстепенных балок.

Рисунок 88 Поперечный разрез здания (для перевода фтов в метры умножать на 0,3048)

Балки и плиты имеют двойное армирование в приопорных сечениях и одинарное армирование в пролётных сечениях. Растянутая арматура пролётных и приопорных сечений соединена наклонными стержнями.

Большая часть колонн - квадратного сечения, как показано на рис. 5.12. Размеры в целом изменятся от 0‚53×0,53 м на первом этаже до 0‚35×0,35 на пятом этаже. Несущие колонны имеют спиральное армирование.

Длина колонн 1-го этажа - 4,3 м. Бетон тяжёлый на гранитном заполнителе. Диаметр стержней продольной рабочей арматуры - 20 мм.

Предел огнестойкости такого рода колонн составляет более 180 мин по потере несущей способности (> R180).

Плиты перекрытия здания Пентагона железобетонные, монолитные, высотой сечения 140 мм, имеют двойное армирование в приопорных сечениях и одинарное армирование в пролётных сечениях (рис. 90). Растянутая арматура пролетных и приопорных сечений соединена наклонными стержнями. Плиты расположены по балкам сечением 0,35×0,51 м и длиной 3 м.

Рисунок 89 Железобетонная колонна наружного кольца здания Пентагона

Рисунок 90 Конструкция плиты перекрытия здания Пентагона

Балки пролётом 3 или 6 м, иногда 4,6 м. Главная балка сечением 0,4×0.6 м перекрывает пролёт 6,1 м параллельно внешним стенам и служит опорой для второстепенной балки по середине.

Самолет рейса 77 компании American Airlines 11 сентября 2001 г. в 8:20 вылетел из аэропорта Вашингтона в Лос-Анджелес. На его борту находилось 58 пассажиров и четыре члена экипажа Приблизительно в 8:54 угонщики захватили самолет.

В 9:37 самолет рейса 77, двигающийся со скоростью 530 миль в час, столкнулся со зданием Пентагона. Погибли все находившиеся на борту самолета и большое количество гражданского и военного персонала Пентагона.

Согласно отчётам очевидцев и другой информации, Боинг-757 перед столкноввнисм со зданием Пентагона, летел на очень маленькой высоте. На расстоянии приблизительно 97 м от западного фасада здания Пентагона он летел лишь в нескольких футах от земли. Удар самолета пришёлся в первый этаж здания, под углом приблизительно 42° к внешнему фасаду здания (рис. 91).

Столкновение самолета с рассматриваемым зданием привело к возникновению и развитию ЧС в виде комбинированных особых воздействий типа «удар - взрыв - пожар».

Первое особое воздействие – удар самолёта – разрушило и повредило ряд конструктивных элементов 1-го этажа здания. Основной удар приняли на себя несущие элементы здания - железобетонные колонны.

Обломки самолета проникли внутрь здания (рис. 92). Из разрушенных баков самолета, размещенных в его крыльях, топливо было выброшено в зону удара внутри здания.

Это привело к возникновению второю особого воздействия на конструкции здания - взрыва смеси топлива с воздухом. Взрывом была разрушена и повреждена еще часть. конструктивных элементов здания.

Рисунок 92 Схема повреждений конструкций здания Пентагона на пути движения обломков самолета после его

Столкновения со зданием

После удара и взрыва внутри здания, в зоне поражения, возникает и развивается третье особое воздействие - пожар. Огонь охватывает часть помещений на пути движения обломков самолета.

Здание Пентагона в первые минуты CHE42 , несмотря на значительные повреждения конструкций в трех первых кольцах здания (рис. 92), в целом сохранило свою устойчивость.

Однако через 19 мин после начала комбинированного особого воздействия типа «удар - взрыв - пожар» произошло прогрессирующее обрушение наружного кольца здания Пентагона в зоне «СНЕ IEF43 » (рис. 94).

42 Комбинированное особое воздействие (CHE) – чрезвычайная ситуация, связанная с возникновением и развитием нескольких видов особых воздействий на объект в различных сочетаниях и последовательностях. В качестве аббревиатуры этого понятия используется английский вариант названия “combined hazardous effect” – CHE.

43 Основные особые воздействия техногенного характера на строительные объекты: удар(I ), взрыв(E ), пожар(F )

и т. д.

Рисунок 93 Вид фасада наружного кольца здания Пентагона в первые минуты после удара самолета и взрыва топлива

(прогрессирующего обрушения конструкций еще не произошло)

Рисунок 94 Прогрессирующее обрушение конструкций наружного кольца здания Пентагона во время событий 11 сентября 2001 г.

Таким образом, аналогично поведению башен ВТЦ в Нью- Йорке во время событий 11 сентября 2001 г.‚ несмотря на то что способность сопротивлялся воздействию пожара основных несущих конструкций здания Пентагона (предел огнестойкости по потере несущей способности) превышала 180 мин, прогрессирующее обрушение конструкций наружного кольца здания Пентагона 11 сентября 2001 г. произошло гораздо быстрее - через 19 мин после начала террористической атаки.