BŪVKONSTRUKCIJAS.LV

Ēku progresējoša sabrukuma novēršana

09.10.2019

PROGRESĒJOŠA SABRUKUMA JĒDZIENS UN DEFINĪCIJAS

Pastāv dažādas progresējoša sabrukuma jēdziena definīcijas, kuras piedāvā dažādi avoti, bet kopumā tiem ir vienāda būtība. Ēkas vai būves sabrukumu sauc par progresējošu tad, kad viena konstruktīvā elementa sabrukums izraisa citu elementu sabrukumu, un tā rezultātā kopējais sabrukušais konstrukcijas apjoms vai laukums ir ievērojami lielāks par sākotnējās avārijas apjomu vai laukumu.

Šajā darbā tiks izmantots jēdziens progresējošais sabrukums, kā visvairāk izplatīts un nostiprinājies tehniskajā literatūrā.

Šīs problēmas kontekstā arī bieži tiek izmantots termins robustums.

Robustums, dzīvotspēja (robustness, живучесть) – konstrukcijas spēja adaptēties jaunām neparedzamām situācijām, pretoties kaitīgām iedarbēm, izpildot pilnīgi vai daļēji savu funkciju, mainoties sistēmas struktūrai un uzvedībai.

Tomēr eirokodeksa EN 1990 tulkojumā tiek lietots jēdziens konstruktīvā integritāte. Neatkarīgi vai mēs konstrukciju spējai pretoties progresējošajam sabrukumam lietojam jēdzienus konstruktīvā integritāte vai robustums, jēga no tā nemainās.

KONSTRUKTĪVAS INTEGRITĀTES NODROŠINĀŠANAS STRATĒĢIJAS

Šobrīd būvkonstrukciju projektēšanas praksē ir kristalizējušas sekojošas stratēģijas un metodikas ēku progresējošā sabrukuma novēršanai:

0) Nekonstruktīvi ēku aizsardzības pasākumi – stigrāka ēku projektēšanas, būvniecības un ekspluatācijas uzraudzība un kontrole, ugunsaizsardzības un gāzes drošības pasākumi, pretterorisma pasākumi, aizsargbarjeras utt.

1) Konstrukcijas segmentācija un dalīšana pa mazākiem neatkarīgiem fragmentiem – efektīva, bet daudzos gadījumos grūti realizējama stratēģija, īpaši daudzstāvu ēkām.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_01.png

Attēlā - izteikts piemērs: Pentagona ēka, kas 11. septembra terora aktos tika sagrauta tikai cietušajā segmentā

2) Atslēgas elementu (Key element) paredzēšana – elementiem, kas nodrošina kopējo ēkas stabilitāti, tiek paredzēta palielināta nestspēja, kas ir pietiekama lielu ārkārtas iedarbju uzņemšanai (sprādzieni, lieli slodžu pieaugumi citu elementu sabrukšanas gadījumā un tamlīdzīgi).

3a) Saitēšanas metodes – ēkas konstrukcijām atbilstoši standartu noteikumiem tiek paredzētas saites, kas spēj uzņemt stiepes spēkus un “uzkarināt” ēkas daļu kāda konstruktīva elementa sabrukuma brīdī.

3b) Alternatīvu slodžu ceļu metode – tiek veikti ēkas statiskie vai dinamiskie aprēķini ar kādu sabrukušo (t.i. izņemto no aprēķina shēmas) konstruktīvu elementu ar kuriem tiek pārbaudīta konstrukcijas kopēja stabilitāte ārkārtējā situācijā.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_02.jpg

Attēlā redzama pilna izmēra slodzes pārbaude konstrukcijai, kuras progresējošā sabrukuma novēršanas pasākumi organizējami pēc saitēšanas metodes, kā arī veicot aprēķinus ar alternatīvu slodžu ceļu metodi, attēls no ascelibrary.org

Pēc savas būtības saitēšanas metode un alternatīvu slodžu metode ir faktiski viens un tas pats – tiek paredzēts, ka konstrukcijas spēj pārdalīt kāda sabrukuša elementa slodzi uz citiem elementiem un līdz ar to saglabāt kopējo stabilitāti. Tikai saitēšanas metodē balstās uz iepriekš dotām standartizētam spēku vērtībām, kas ir izvesti balstoties uz zināmiem pieņēmumiem par konstrukciju un sabrukuma mehānismu, bet alternatīvu slodžu ceļu metode paredz konkrētas apskatāmas konstrukcijas pilnvērtīgu analīzi.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_03.png

Attēlos shematiski parādīts mehānisms – kā mainās konstruktīvā shēma karkasa ēkai izraujot brīvi izvēlētu kolonnu

Domājams, ka Latvijas praksē šobrīd vidēja izmērā ēkām izplatītākā un piemērotāka ir saišu metode, jo visu elementu projektēšanas ar atslēgas elementu metodi var pievest pie būtiskiem elementu šķērsgriezumu palielinājumiem, bet alternatīvas slodžu ceļu metodes korekta analīze prasa būtiskus inženiertehniskus resursus un laiku.

APRĒĶINU METODIKAS

Šobrīd ir aktuāli (spēkā esoši dažādās valstīs, apspriesti tehniskajās komitejās) dažādi standarti un metodikas ēku saitēšanai un konstruktīvas integritātes nodrošināšanai. Parasti standarti definē pārsegumu iekšējas saites (saites, kas savieno pārseguma elementus par to laukumu), pārsegumu perimetrālās saites (saites izvietotas pa pārseguma perimetru) un vertikālās saites (saites izvietotas kolonnās un sienās), kurām jābūt veidotam no nepārtraukta tērauda stiegrojuma vai citiem nepārtrauktiem tērauda elementiem.

 

Dzelzsbetona konstrukciju projektēšanas standarts LVS EN 1992-1-1

Dzelzsbetona konstrukciju projektēšanas standarta LVS EN 1992-1-1 rekomendētas vērtības dod konkrētas skaitliskas vērtības elementu saitēm – 20kN/m pārsegumu iekšējam izkliedētam saitēm; 20kN/m * slodzes joslas platums, bet ne mazāk par 70kN pārsegumu iekšējam koncentrētam saitēm (piemēram, sijas); 10kN/m * laidums, bet ne mazāk par 70kN perimetrālām saitēm; 20kN/m fasādi fiksējošam saitēm un 150kN kolonnas fiksējošam saitēm.

Skaitliski šīs vērtības ir daudz mazākas, nekā dod citas saitēšanas metodikas un standarti. Faktiski šīs ir pašas minimālas rekomendācijas ēkas konstruktīvas integritātes nodrošināšanai. Tas ir labāk nekā jebkādu prasību neesamība, bet šīs prasības ne tuvu nav pietiekamas lai nodrošinātu ēkas stabilitāti kādas sienas vai kolonnas sabrukuma gadījumā. Monolīta dzelzsbetona konstrukcijām šīs prasības tiek nodrošinātas gandrīz automātiski, bet saliekamā dzelzsbetona konstrukcijām prasa relatīvi neliela konstruktīva stiegrojuma izmantošanu.

Šī standarta nacionālajā pielikumā ir gan pretrunas, gan arī kļūdas, tādēļ tas ir grūti izmantojams, labākais risinājums – nacionālā pielikuma vērtības vajadzētu aizstāt ar šajā standartā dotajām rekomendētajām nacionālās izvēles vērtībām. 

 

Standarts par ārkārtas slodzēm LVS EN 1991-1-7

Standarta LVS EN 1992-1-1 nacionāla pielikumā ir dotas norādes kopumā līdzīgas standartam LVS EN 1991-1-7.

LVS EN 1991-1-7 norādes par ēku saitēšanu ir atkarīgas no konkrētas ēkas seku klases. Jāatzīmē, ka šīs LVS EN 1991-1-7 dod lielākas prasības par LVS EN 1992-1-1, šīs prasības nav attiecināmas vienīgi uz CC-1 seku klases būvēm, līdz ar to standarts par ārkārtas slodzēm aizstāj dzelzsbetona konstrukciju projektēšanas standartā dotās prasības. Katram projektam ir jāizpilda gan LVS EN 1992-1-1, gan arī LVS EN 1991-1-7 – pēdējais ir noteicošs.

Standarts LVS EN 1991-1-7 paredz, ka pārsegumu iekšējo saišu nestspējai jābūt vismaz Ti = 0,8(gk+Ψ·qk)·s·L ≥ 75kN un perimetrālo saišu nestspējai jābūt Tp = 0,8(gk+Ψ·qk)·s·L ≥ 75kN, kur s – saišu solis, L – saišu laidums, Ψ – mainīgo iedarbju koeficients; gk – pārseguma pastāvīga slodze; qk – pārseguma mainīga slodze.

Standartā EN 1991-1-7 dotos formulējumos ir būtiski, ka formulās tiek apskata tikai pārsegumu slodze, nepieminot fasādes un sienu slodzi. Tas ir pretrunā ar citos standartos dotām norādēm un vispārējo loģiku. Mūsuprāt nosakot saišu spēkus pēc šī standarta ir jāņem vērā visas faktiskas slodzes (pārseguma slodze, fasādes slodze, sienu slodze u.c., ja tādas ir). Tajā pat laikā – ja ir iespējams fasādes konstrukciju novērtēt kā slodzi pārdalošu, tad ir loģiski to ņemt vērā izvēloties alternatīva slodžu ceļa aprēķinu.

Alternatīvo slodžu ceļu metode Eirokodeksos šobrīd ir salīdzinoši nereglamentēta. Nav noteikts – kuras kolonnas ir jāizņem lai veiktu alternatīvo slodžu ceļu pārbaudes (var domāt ka jāpārrēķina ēku tik reiz, cik kolonnas ēkā ir atrodamas, katrā pārrēķinā izņemot citu kolonnu), nav detalizētas prasības par to cik platu sienas posmu ir jāizņem, nekas arī nav pateikts par aprēķinā piemērojamiem krītošu konstrukciju dinamiskuma koeficientiem u.c. faktoriem, par pašu metodiku nemaz nerunājot.

Kaut nav skaidrs koeficienta 0,8 pamatojums koncentrētu saišu vienādojumā, kopumā šie vienādojumi dod saišu spēku līdzīgu pārseguma masai. Kaut arī šīs spēks ir mazāk nekā paredz citas specifiskākas metodes, varētu domāt, ka atsevišķos gadījumos šīs nosacījums spētu nodrošināt zināmu drošības līmeni pret progresējošu sabrukumu – nodrošinot šādas saites, krītošiem elementiem varētu būt cerība “aizķerties” citās konstrukcijās.

 

Unified Facilities Criteria (UFC) - Design of Buildings to Resist Progressive Collapse UFC 4-023-03

Salīdzinoši laba un detalizēta informācija par alternatīvo slodžu metodi ir izklāstīta amerikāņu Unified Facilities Criteria (UFC) - Design of Buildings to Resist Progressive Collapse UFC 4-023-03. Šīs projektēšanas vadlīnijas nāk no ASV aizsardzības ministrijas struktūrām (U.S. Army Corps of Engineers u.c.), un ir obligātas ASV valdības būvēm. Amerikāņu UFC 4-023-03 dod arī saišu vērtības. 

Saskaņā ar UFC 4-023-03 pārsegumu iekšējo vienmērīgi izklaidēto saišu nestspējas vērtībai jābūt Fi = 3·wF·L1 (koncentrētas saites ir aizliegtas) un perimetrālo saišu nestspējai jābūt vismaz Fp = 6·wF·L1·Lp+3·Wc, kur wF – pārseguma slodze; L1 – laidums starp kolonnu vai sienu centriem; Lp = 1,0m; Wc – fasādes lineāra slodze x 1,2. wF = 1,2D+0,5L, kur D – pārseguma pastāvīga slodze, L – pārseguma mainīga slodze.

Kaut tās ir paredzētas tikai pašas ASV aizsardzības ministrijas ēkām ar vismaz 50 darbiniekiem, tās pielieto arī citur pasaulē. Šīs normas faktiski paredz pārsegumu izkliedētu saišu spēku 3 * slodze * laidums L un skaidri pieprasa konstrukcijas spēju nodrošināt izlieci 0,2L. Veicot elementārus būvmehānikas aprēķinus pēc 1. att. uzzīmētas shēmas var nonākt pie secinājuma, ka pie konstrukcijas izlices 0,2L stiepes spēkiem elementos jābūt 2,5 * slodze * laidums. Domājams, ka UFC 4-023-03 dotais koeficients 3 (2,5 vietā) papildus ievērtē zināmu nevienmērību un dinamisku komponenti. Kopumā šīs ir ļoti skaidrs un saprotams mehānisms progresīva sabrukuma novēršanai.

 

FIB 63 Design of precast concrete structures against accidental actions

Projektēšanas rokasgrāmata FIB 63 Design of precast concrete structures against accidental actions dod divas metodikas saišu spēku noteikšanai - kvazi-statiskais lineārs aprēķins un nelineārs aprēķins. Līdzīgi kā UFC 4-023-03 rokasgrāmata FIB 63 savos aprēķinos balstās uz pieņēmumu, ka pārseguma izliece pēc balstošās konstrukcijas sabrukuma ir ~0,2L. Atbilstoši FIB 63 kvazi-statiskai aprēķins paredz, ka koncentrētām saitēm jāspēj uzņemt spēku 2,5 * pārseguma slodze * slodzes joslas platums * laidums L * dinamiskais koeficients. Dinamiska koeficienta rekomendētas vērtības ir 1,5….2,0, bet skaitliskos piemēros tiek izmantots koeficients 2,0. Faktiski šī metodika paredz izmantot spēku kas izriet no vienkārša būvmehānikas aprēķinā pēc 1. att. reizinot to ar dinamisko koeficientu.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_04.png

Pārseguma darbības shēma balstošas konstrukcijas sabrukuma gadījumā (Yi Li, Xinzheng Lu, Hong Guan, Lieping Ye, An improved tie force method for progressive collapse resistance design of reinforced concrete frame structures, Engineering Structures, Volume 33, Issue 10, 2011, Pages 2931-2942, ISSN 0141-0296, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2011.06.017)

FIB 63 nelineārs aprēķins balstās uz enerģētiskiem vienādojumiem – tiek meklēts kādu deformācijas enerģiju jāattīsta stieptiem pārseguma elementiem, lai kompensētu pa 0,2L attālumu pārvietotas pārseguma masas enerģiju. Būtiski ir tas, ka šajā gadījumā skaitliski tiek iegūti ļoti līdzīgi rezultāti kvazi-statiskām aprēķinam ar dinamisku koeficientu 2,0. Šeit saskatāma zināma analoģija ar dinamisku koeficientu 2,0 pēkšņi momentāni pieliktai slodzei pie klasiskā būvmehānikas uzdevuma ar nedeformējamu ķermeņu triecienu (t.s. hard impact gadījums). Būtiski, ka reālai konstrukcijai balsta zudums nekad nenotiek acumirklīgi (tas aizņem vismaz dažādas milisekundes, ja pat ne sekundes) un konstrukcijai ir raksturīgs zināms padevīgums un plasticitāte (t.s. soft impact gadījums)

 

An improved tie force method for progressive collapse resistance design of reinforced concrete frame structures (Li metode)

Zināmi izplatību saišu spēku noteikšana ir ieguvusi t.s. Li metode, aprakstīta raksta Yi Li, Xinzheng Lu, Hong Guan, Lieping Ye, An improved tie force method for progressive collapse resistance design of reinforced concrete frame structures, 2011. Kopumā šī metode ir līdzīga iepriekš aprakstītām – stiepes spēks elementos tiek pieņemts balstoties uz 0,2L izlieci (skat. att.). Tikai šī metode kopumā dod skaidrākas norādes dažādām praktiskām situācijām – saišu spēkus ir jārēķina ne tikai vienā plaknē, bet jāievērtē arī sijas/saites otrā perpendikulārā plaknē, ja tādas ir; ja sijas/saites kas novērsis progresējošo sabrukumu kādas kolonnas sabrukuma gadījumā ir dažādos garumos, tad deformāciju 0,2L jāpieņem pēc īsākas sijas/saites (jo tā būs noteicoša) un citām sijām/saitēm ir jāizmanto šo pasu deformācijas lielumu; stūra kolonnām, kurām neveidojas att. 1 paradīts mehānisms, ir jāizmanto aprēķinu liecē kā konsolsijai utt. Šai metodei ir būtiski, ka statiskā aprēķinā iegūts spēks tiek reizināts ar diviem koeficientiem – lineāru dinamisko koeficientu un iekšējo spēku korekcijas koeficientu. Baltoties uz citiem pētījumiem lineārs dinamiskais koeficients, kas ievērtē spēku dinamisku komponenti, tiek pieņemts kā 2,0, bet iekšējo spēku korekcijas koeficients, kas ievērtē zināmu elementu plastiskumu, nelinearitāti balstu padevīgumu utt., tiek pieņemts 0,67. Rezultātā pēc šīs metodes tiek pieņemts saišu spēks kas ir vienāds ar spēku no statiskā aprēķinā x 2,0 x 0,67, t.i. spēku no statiskā aprēķinā x 1,34.

Visas iepriekš aprakstītas metodes ir vienprātīgas par vertikālām saitēm kolonnās vai sienās – šādam nepārtrauktām saitēm ir jāspēj nodrošināt viena pārseguma slodzi. Atšķirības ir tajā, kā tiek saprasta “viena pārseguma slodze”, t.i. ar kādiem drošības koeficientiem un dinamiskiem koeficientiem tā tiek reizināta.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_05.png

Piemērs no dzelzsbetona konstrukcijas testa, kas apliecina spēju monolītai konstrukcijai nodrošināt ~0,2L deformācijas sabrukuma brīdī (He, Qiuping & Yi, Weijian. (2011). Experimental study of the collapse-resistant behavior of RC beam-column sub-structures considering catenary action)

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_06.png

Piemērs no dzelzsbetona konstrukcijas testa, kas apliecina spēju monolītai konstrukcijai nodrošināt ~0,2L deformācijas sabrukuma brīdī (Wang, Tiecheng & Chen, Qingwei & Zhao, Hailong & Zhang, Lei. (2016). Experimental Study on Progressive Collapse Performance of Frame with Specially Shaped Columns Subjected to Middle Column Removal. Shock and Vibration. 2016. 1-13. 10.1155/2016/7956189.)

SAIŠU SPĒKU SALĪDZINĀJUMS PĒC DAŽĀDAM METODĒM

Mēs esam veikuši aprēķinus spēkiem, kādus jānodrošina saitēm tipveida 5 stāvu daudzdzīvokļu dzīvojamajai ēkai. Šis nav konkrēts projekts, ir izveidota pēc mūsu domām tipiska Latvijas daudzdzīvokļu dzīvojamā ēka - tipiski laidumi un tipiskas slodzes.

Tālāk tiek apskatītas aprēķina piemērs – nepieciešami saišu spēki vienai konkrētais ēkas pēc dažādām metodēm. 

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_07a.PNG

 

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_09.png

Apskatītas ēkas plāns. Tiek apskatīta divlaidumu dzelzsbetona karkasa ēka ar mūrēto fasādi

Būvnormatīvi ir nonākuši pie atšķirīgām prasībām. Tālāk tabulā apkopotas dažādos būvnormatīvos dotās prasības.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_08.jpg

Spēki ēkas saitēs

Aprēķinu un rezultātus skat. šeit

UFC 4-023-03 dotās saišu vērtības ir ievērojami lielākas par Eirokodeksos dotajām. Arī citas metodes šajā konkrētajā gadījumā dod vērtības kas ir ievērojami virs Eirokodeksu prasībām.

CEN DARBA GRUPAS REZULTĀTI

Šī gada 12. jūnijā man izdevās piedalīties Eiropas Standartizācijas Komitejas CEN (European Committee for Standardization) Eirokodeksu “Robustness” darba grupā. Šī bija mūsu pirmā iesaistīšanās šajā darba grupā, tomēr pietiekama lai sajustu kopējo noskaņojumu šajā jautājumā Eiropas valstu standartizācijas komitejās. 

Darba grupā tika izskatītas prezentācijas, kurās ilustrēti eksperimentālie rezultāti un to salīdzinājums ar teorētiskajām pēc dažādām metodikām aprēķinātām saišu spēku vērtībām.

system/application/uploads/file/2019_10_Robustums/Robustums_10.jpg

Attēlā redzamas līknes, kas rāda teorētiskās saišu spēku vērtības pēc dažādiem normatīviem atkarībā no “sabrukušas” kolonnas slodzes, kā arī punkti, kas ilustrē eksperimentālos iegūtus rezultātus, t.i. spēkus pie kādiem eksperimentā saite pārplīsa

Šis ir tikai viens no grafikiem, kas ilustrē saišu vērtības atbilstoši dažādām metodikām, arī daudzos citos līdzīgos grafikos rezultāti bija ļoti līdzīgi. 

No tā, līdzīgi kā no mūsu pašu veiktajiem aprēķiniem varam redzēt, ka :

1) Eirokodeksu EC-1 prasītās saišu spēku vērtības ir ~ 4 reizes mazākas kā amerikāņu, arī mazākas par citu metodiku dotajām vērtībām; EC-2 prasītās rekomendētās vērtības šķiet vienkārši dīvaini mazas;

2) amerikāņu UFC prasītās saišu spēku vērtības ir lielākas par eksperimentāli noteiktajām; savukārt Eirokodeksos prasītās visos gadījumos bija mazākas par eksperimentāli noteiktajām; kopējā aina liek domāt ka, paredzot saites atbilstoši Eirokodeksiem, tās avārijas situācijā ar lielu varbūtību vienkārši nenostrādās.

Nav jau tā ka Eirokodeksu prasītās saišu vērtības ir bezjēdzīgas. Saites nodrošina būvelementu sasaisti ar pārējām konstrukcijām tad kad iedarbojas gadījuma rakstura triecienslodzes. Vienkārši – šķiet ka ir nepamatots apgalvojums, ka, paredzot Eirokodeksos prasītās saišu vērtības, tiks novērsts ēkas progresējošs sabrukums kāda atslēgas elementa sabrukuma rezultātā.

SECINĀJUMI

Apkopojot iepriekšminēto, var secināt, ka ēku saitēšanas noteikumi un aprēķina metodikas lielākoties balstās uz pieņēmumu, ka sabrukuma brīdī konstrukcijas izliece ir ~0,2L (L – laidums). Pie tipiskiem 6…8m laidumiem šī izlieces ir 1,2…1,8m. Tikai pie tik lielam izliecēm saišu spēki konstruktīvas integritātes nodrošināšanai ir samērojami ar citiem spēkiem ēkas elementos un realizējami ar adekvātu materiālu patēriņu arhitektoniski pieņemamos gabarītos. 

Tāpēc ir ļoti būtiski nodrošināt pārseguma konstrukcijas spēju realizēt tik lielas izliecies neveidojot pārrāvumu – jāievēro konstruktīvus nosacījumus plasticitātes nodrošināšanai kas novērš trauslu sabrukumu, t.i. jāievēro stiegrošanas nosacījumus, jānodrošina pietiekamus un pārliecinošus stiegrojuma pārlaidumu un enkurojuma garumus, jāizmanto pēc iespējas plastiskākus materiālus (trausls stiegrojums B500A nav pieļaujams integritātes saitēm, efektīgs būs maksimāli plastisks stiegrojums B500C), mezglu nestspējas kapacitātei jābūt ar pietiekamu rezervi uz šādam saišu slodzēm utt. Pēc elementāras ģeometrijas var izrēķināt, ka pārseguma sijai vai plātnei ir jāspēj pagarināties pa ~2% un jāspēj pagriezties pie balsta ~0,2rad (~12˚) lai nodrošinātu ~0,2L izlieci. Ja ir sagaidāms ka pie plānotā pagrieziena saites trūks, to izvietojumu ir jāmaina, ir jāmeklē iespēju nodrošināt šīs saites.

Monolītam dzelzsbetona karkasa konstrukcijām šādu lielu izlieču iespējamībā ir pieradīta ar vairākiem eksperimentiem – pilna mēroga testiem dabā (skat. 2. un 3. att.). Šādas izlieces veidojas dzelzsbetona konstrukcijas aktīvas plaisāšanas un plaisu vietās esošā stiegrojuma tecēšanas rezultātā, kā arī pateicoties balstu padevīgumam. Bet arī monolītā dzelzsbetona konstrukcijām šo problēmu rūpīgi jāapsver projektēšanas un būvniecības laikā.

Tā, piemēram, standarts UFC 4-023-03 stingri saka, ka pārsegumu iekšējas saites vienmērīgi jāizvieto plātnēs, bet pārsegumu perimetrālās saites arī jāizvieto plātnēs gar fasādi (nevis sijā), ja vien nav speciāli pierādīta fasādes siju spēja nodrošināt 0,2rad pagriezienu. Šīs nosacījums izriet no velmes nodrošināt konstrukcijas maksimālu plastiskumu un spēju pārdalīt spēkus. Līdz ar to šīs standarts apgrūtina iespēju izmantot saliekamas pārseguma dzelzsbetona plātnes bez atbilstoši nostiegrota un noenkurota virsbetona slāņa.

Monolīta dzelzsbetona ēkām kopumā ir laba drošība pret progresējošo sabrukumu, ja tiek nodrošināta elementu nepārtrauktība, minimāli stiegrojuma apjomi visos elementos (tai skaitā liektu elementu spiestā zonā un sienās), atbilstošs stiegru tērauds un stiegrojuma enkurojums.

UN DAŽI JAUTĀJUMI

1) Saliekamu dzelzsbetona konstrukciju spēja nodrošināt ~0,2L izlieci kritiskā situācijā izraisa lielākas šaubas. Iepriekšsaspriegtam dzelzsbetona konstrukcijām ir mazāka plaisāšanas un pagarināšanas kapacitāte, līdz ar to lielāka loma deformāciju nodrošināšanā ir mezgliem. Tajā pat laikā mezgli ir kritiskais nestspējas posms un pārliecinošu mezglu izveidei, kas spētu uzņemt atbilstošus saišu stiepes spēkus un realizēt lielas deformācijas, prasa zināmus resursus, ka arī var mazināt konstrukcijas montēšanas ātrumu būvlaukumā. Šajā jautājuma trūkst eksperimentālas pārbaudes, kas apliecinātu šobrīd izmantojamu saliekamu konstrukciju saitēšanas metožu adekvātumu.

2) Vēl viens jautājums uz kuru šobrīd nav skaidras viennozīmīgas atbildes – kādu dinamisku koeficientu ir jāpielieto reizinot statisku spēku iegūtu pie aprēķinā ar izlieci ~0,2L. Dažādas versijās šāds koeficients varētu būt robežās 1,0…2,0 un pat vairāk. Svarīgi saprast, ka šāds dinamiskais koeficients pēc būtības novērtē 2 dažādus procesus – papildus spēkus elementos no pārseguma masas “krišanas” inerces spēkiem (palielinošs lineārs dinamiskais koeficients) un dinamiskas komponentes samazinājums dēļ visas konstrukcijas plastiskuma un nelinearitātes (samazinošs korekcijas koeficients, pēc būtības ir atkarīgs no daudziem grūti nosakāmiem faktoriem, t.sk. no materiālu plastiskuma, plaisāšanas, balstošas konstrukcijas sabrukuma ātruma, balstu padevīguma, nekonstruktīvu elementu (grīdas, fasādes, starpsienas) ietekmes utt.). Tāpēc atsevišķas metodikas izdala dinamisku koeficientu divos. Un ja palielinošo lineāru dinamisku koeficientu dažādi pētījumi un metodikas kopumā novērtē ap 2,0, tad par samazinošo korekcijas koeficientu grūti atrast pārliecinošus pētījumus. Un pat grūti iedomāties tādu pētījumu programmu, kas pārliecinoši spētu novērtēt korekcijas koeficientu dažādam ēkām pie dažādām konstruktīvam shēmām.

Bet pasakot to tieši vai netieši vairākas metodikas palielina statiskā aprēķina iegūtus spēkus 1,20…1,35 reizes. Šķiet, ka šobrīd, kamēr nav iegūti citi dati šajā jautājumā, tas būtu pareizākais dinamiska koeficienta pieņēmums tipiskām dzelzsbetona dzīvojamām un administratīvam ēkām, ja tiek izpildīti konstrukcijas trauslumu mazinošie konstruktīvie nosacījumi. Savukārt, ja apskatāmai konstrukcijai ir maz faktoru, kas spētu mazināt dinamisku ietekmi (trausli materiāli, lieli laidumi, nav starpsienas utt.) tad šķiet pamatoti pieņemt dinamisku koeficientu 2,0. Šīs jautājums prasa turpmāko izpēti. 

3) Visbeidzot – uzskatām, ka ir pamatoti runāt arī par lūzuma līniju teorijas (Yield Line Theory) un citu enerģētisko metožu izmantošanu meklējot un pārbaudot alternatīvos slodžu ceļus.

 

 

Normunds Tirāns, Dr.Sc.Eng., būvinženieris SIA “IG Kurbads”

Jans Veļičko, M.Sc.Eng., būvinženieris SIA “IG Kurbads”

 

P.S. ja kādam rodas priekšlikumi vai citi viedokļi, lūdzam rakstīt uz kurbads@ig-kurbads.lv

© buvkonstrukcijas.lv 2011