Расчёт на прогрессирующее обрушение выполняется по СП 385.1325800.2018: назначаются сценарии локального разрушения вертикальных несущих элементов, каждый сценарий считается на изменённой схеме в квазистатической или прямой динамической постановке, и проверяется, локализуется ли разрушение в пределах допустимой зоны.
Когда нужен расчёт на прогрессирующее обрушение
Расчёт выполняется тогда, когда отказ одного несущего элемента не должен превращаться в обрушение здания. Формально это требование ГОСТ 27751 и СП 385.1325800.2018; практически — обязательная часть проекта для многоэтажных и высотных зданий, большепролётных сооружений, объектов с массовым пребыванием людей и объектов, для которых заказчик задал аварийные расчётные ситуации.
Важно различать две вещи, которые часто путают в заданиях. Расчёт на прогрессирующее обрушение — это реакция конструктивной системы на уже случившееся локальное разрушение, причина которого не рассматривается. Расчёт на особые воздействия по СП 296.1325800.2017 — это расчёт на конкретное воздействие с известной интенсивностью: взрыв, удар, экстремальную климатическую нагрузку с периодом повторяемости 100 лет и более, нагрузку от пожарных автомобилей на стилобат. Первое отвечает на вопрос «выдержит ли система потерю элемента», второе — «переживёт ли конструкция само событие». В проекте обычно нужны оба, и они дают разные расчётные схемы.
Исходные данные для расчёта на прогрессирующее обрушение
- Конструктивная схема с указанием несущих элементов, узлов сопряжения, диафрагм и ядер жёсткости; для реконструкции — результаты обследования с фактическими характеристиками материалов и армированием.
- Задание на проектирование с перечнем сценариев аварийных расчётных ситуаций: по 5.2 СП 296 он устанавливается заказчиком по согласованию с генеральным проектировщиком, а не назначается расчётчиком по своему усмотрению.
- Классы бетона, стали, арматуры и подтверждение уровня контроля качества — от этого зависит право применять дополнительные коэффициенты условий работы для особого предельного состояния.
- Высота здания — она напрямую задаёт допустимую площадь локального разрушения.
- Для объектов с проектными особыми воздействиями — параметры воздействия: масса и расположение заряда, масса и скорость транспортного средства, характеристики климатического воздействия.
Состав расчётов
Первичная и вторичные расчётные схемы
- Расчёт первичной схемы: напряжённо-деформированное состояние при нормальной эксплуатации.
- Построение вторичных схем поочерёдным выключением одного несущего элемента по 4.5 СП 385. Для многоэтажных и высотных зданий рассматриваются: пересекающиеся стены от места пересечения до ближайшего проёма, но не более 6 м; отдельно стоящая стена или простенок между проёмами на участке не более 6 м; колонна, пилон или ядро жёсткости с примыкающими участками стен общей длиной не более 6 м; ригель или элемент составной конструкции покрытия; элемент, раскрепляющий несущий элемент.
- Для одноэтажных производственных зданий — разрушение одной конструкции или элемента составной конструкции; для большепролётных — то же плюс элемент раскрепления, потеря которого увеличивает расчётную длину или пролёт.
- Критериальная проверка прочности, устойчивости и деформативности элементов и узлов сопряжения по вторичной схеме.
Нагрузки особого сочетания
Постоянные и длительные нагрузки полностью, кратковременные — в пониженных значениях: оборудование, люди, складируемые материалы и транспорт с коэффициентом 0,35, снег — 0,5, крановые нагрузки с коэффициентом от 0,4 до 0,7 в зависимости от группы режима работы кранов. Коэффициент надёжности по ответственности принимается равным единице, характеристики материалов — по нормативным значениям, с дополнительным коэффициентом условий работы для особого предельного состояния 1,15 для железобетона и 1,10 для стали при подтверждённом контроле качества.
Методы расчёта
- Статический метод — базовый, по разделу 8.1 СП 385: последовательный переход от первичной схемы к вторичным с критериальной проверкой.
- Кинематический метод теории предельного равновесия — когда обеспечена пластическая работа конструктивной системы: задаются механизмы разрушения, определяются пластические шарниры и предельные усилия в разрушаемых связях.
- Динамический или квазистатический расчёт — для сценария мгновенного удаления элемента, с коэффициентом динамичности либо прямым интегрированием во временной области.
- Работа перекрытий как элементов висячей системы при больших прогибах — с обязательной проверкой анкеровки арматуры и восприятия усилий распора.
Критерии и ограничения
- Прогибы изгибаемых элементов в особом предельном состоянии — не более 1/30 пролёта, а для железобетона с высокопрочной арматурой с условным пределом текучести — не более 1/50.
- Допустимая площадь локального разрушения по 5.7 СП 296: до 40 м² для зданий ниже 75 м, до 80 м² при высоте от 75 до 200 м, до 100 м² выше 200 м; для прочих сооружений — по заданию на проектирование.
- Для высотных зданий дополнительно: каждое перекрытие проверяется на восприятие веса обрушившегося участка перекрытия вышележащего этажа с коэффициентом динамичности 1,5 на площади 80 м² при высоте до 200 м и 100 м² выше.
Особые воздействия
- Экстремальные климатические воздействия с периодом повторяемости 100 лет и более — снеговые, ветровые, гололёдные, температурные.
- Взрывные воздействия снаружи и внутри сооружения, ударные нагрузки от столкновения транспортных средств, строительной и ремонтной техники, схода рельсового транспорта.
- Нагрузки от пожарных автомобилей на стилобатные и подземные части.
- Антитеррористическая защищённость по СП 132.13330.2011 — когда она предусмотрена заданием.
Порядок выполнения
Работа начинается не с модели, а с согласования перечня сценариев. Пока не зафиксировано, какие элементы выключаются и на какие особые воздействия считается объект, расчёт делать рано: каждый сценарий — это отдельное особое сочетание и отдельная вторичная схема, и их число определяет трудоёмкость всей работы.
Затем готовится первичная модель. Она отличается от обычной расчётной модели: нужны реальные узлы сопряжения, а не идеализированные шарниры и жёсткие заделки, поскольку именно узел обычно и определяет, перераспределятся усилия или нет. Односторонние связи, меняющие работу при локальном разрушении, задаются явно.
Дальше — прогон вторичных схем. Каждая проверяется по критериям особого предельного состояния. Если условие не выполняется, по 8.1.2 СП 385 корректируется первичная схема — вводятся дополнительные элементы жёсткости, обеспечивается неразрезность, применяются конструктивные меры раздела 9, — и весь цикл повторяется. Это принципиальный момент: усиливается не вторичная схема, а исходная конструкция.
Завершает работу оформление конструктивных требований: непрерывность армирования и анкеровка, связи-затяжки, узлы, способные воспринять распор, ограничения на шарнирные соединения.
Что входит в результат
Расчётно-пояснительная записка с обоснованием перечня сценариев, особыми сочетаниями по каждому, результатами по первичной и всем вторичным схемам и критериальными проверками. Перечень элементов и узлов, потребовавших изменения, с указанием, что именно в них меняется. Задание конструкторам по непрерывности армирования, связям и узлам. Файл расчётной модели ЛИРА 10 (2024). При прохождении экспертизы — ответы на замечания.
На что смотрит экспертиза
Полнота перечня сценариев и его соответствие заданию на проектирование. Расчёт по одному сценарию — например, только на удаление средней колонны — формально наличие раздела подтверждает, но требование 4.5 СП 385 не выполняет: локальное разрушение может быть назначено в любом месте здания, и перечень сценариев должен это покрывать. Соблюдение ограничений 4.5 СП 385 по длине удаляемых участков: удаление «половины стены» вместо участка не более 6 м — это другой расчёт. Пониженные значения кратковременных нагрузок — применение полных значений формально идёт в запас, но показывает, что раздел СП 385 не читали. Коэффициент надёжности по ответственности, равный единице, и нормативные характеристики материалов. Проверка узлов, а не только сечений элементов. Для высотных зданий — отдельная проверка перекрытия на падение вышележащего участка.
Типовые ошибки расчётной модели
Элемент «удаляется» изменением жёсткости на малую величину вместо реального исключения из схемы — в результате он продолжает работать. Перекрытие моделируется без учёта распора, и висячая работа плиты, на которую фактически рассчитывают, ничем не подкреплена. Пластические шарниры задаются там, где конструкция не обладает нужной пластичностью, и кинематический метод применяется без права на это. Динамический расчёт ведётся с линейными характеристиками материалов — тогда он не даёт ничего сверх статического. Армирование во вторичной схеме принимается по результатам подбора в первичной, без проверки анкеровки на новую схему работы.
Выполненные работы
Защитная ограждающая конструкция от беспилотных летательных аппаратов — сооружение, рассчитанное именно на особое воздействие, с проверкой несущей способности при локальном повреждении: разбор расчёта.
Срок и от чего зависит трудоёмкость расчёта
Трудоёмкость определяется числом сценариев, а не размером здания. Каждая вторичная схема — это отдельный прогон нелинейного расчёта и отдельная критериальная проверка; десять сценариев дороже одного примерно в десять раз, а не на десять процентов. Второй фактор — метод: квазистатика укладывается в обычный срок, прямая динамика с физической нелинейностью считается дольше и требует отдельного обоснования параметров. Третий — необходимость итераций: если первый прогон показал невыполнение критериев, меняется исходная конструкция, и цикл повторяется.
Стоимость привязывается к согласованному перечню сценариев и фиксируется в предложении до начала работы. Предложение действует на указанный в нём период и офертой не является.
Нормативная база
СП 385.1325800.2018 «Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения» (с изменениями) · СП 296.1325800.2017 «Здания и сооружения. Особые воздействия» · СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» · ГОСТ 27751-2014 «Надёжность строительных конструкций и оснований» · СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» · СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» · СП 132.13330.2011 «Обеспечение антитеррористической защищённости зданий и сооружений» · СП 539.1325800.2024 «Научно-техническое сопровождение строительства» · Методическое пособие по проектированию мероприятий по защите зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения
