Какие свойства зданий обеспечивают несущие конструкции

НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

ПОНЯТИЕ О НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ

Продуктом любого строительства являются здания и сооружения.

Здание — это наземный строительный объект, предназначенный для проживания и деятельности людей, размещения производства, хранения продукции.

Сооружение — это наземный или подземный строительный объект, предназначенный для выполнения технических или эстетических функций. В зависимости от этого различают инженерные сооружения (мосты, трубы, тоннели, резервуары и т.д.) и архитектурные сооружения — обелиски, памятники, и т.д.).

Здания и сооружения состоят из различных элементов и конструкций: фундаментов, стен, колонн, перекрытий и покрытий, лестниц, окон, дверей и т.д. По функциональному назначению элементы здания можно разделить на две основные группы: несущие и ограждающие. Некоторые элементы сочетают эти две функции (например, перекрытия, внешние стены и др.).

Ограждающие конструкции — это элементы здания, защищающие внутренние помещения от негативного воздействия внешней среды и отделяющие одно помещение от другого. К ограждающим конструкциям относятся стены, перегородки, перекрытия, покрытия и фонари, заполнение оконных и дверных проемов и т. д.

Несущие — это конструкции, которые воспринимают силовые и несиловые воздействия (температурные, сейсмические, от неравномерных осадок основания и др.) и, взаимодействуя друг с другом, передают их через фундамент на грунт. К несущим конструкциям относятся фундаменты, колонны, несущие стены, плиты перекрытия, ригели, прогоны, связи каркаса, размещаемые в строго определенном порядке.

В зависимости от геометрических форм различают следующие виды несущих строительных конструкций:

линейные, или стержневые, — колонны, балки, балочные плиты и настилы, фермы, рамы, арки;

плоскостные — плиты, опертые по контуру, наружные и внутренние стены зданий, безбалочные перекрытия и др.; пространственные — тонкостенные купола, оболочки покрытий одиночной и двойной кривизны, висячие конструкции, стенки резервуаров и силосов, складки, шатры и т. п.

Несущие конструкции являются основой зданий и сооружений. Они воспринимают действующие вертикальные и горизонтальные нагрузки и обеспечивают безопасность эксплуатации объекта и людей. Кроме того, инженерное оборудование зданий (лифты, грузоподъемные краны, водоснабжение и водоотведение, электрические сети и др.) смонтированы на несущих конструкциях и не могут нормально функционировать, если несущие конструкции не отвечают предъявляемым к ним требованиям.

Комплекс несущих конструкций, соединенных между собой, образует пространственную несущую (конструктивную) систему здания и сооружения (рис. 1.16), которая обеспечивает прочность, устойчивость и геометрическую неизменяемость объекта на весь срок эксплуатации.

В зависимости от применяемых конструкционных материалов различают: металлические конструкции (стальные и алюминиевые); бетонные и железобетонные конструкции; каменные и армокаменные; конструкции из дерева и пластмасс.

Металлические конструкции. Металл — наиболее дорогой и ценный конструкционный материал, в котором на сегодня исполнены основные ценности человечества — машины, станки, механизмы, каркасы зданий и сооружений. В строительстве для несущих систем используется строительная сталь. Это наиболее прочный, но и дорогой материал. Стальные конструкции (рис. 1.1) при низкой собственной массе обладают высокой несущей способностью. Однако для металлических конструкций характерна низкая сопротивляемость высокотемпературным воздействиям при пожаре. Огнестойкость незащищенных металлических конструкций невелика: при пожаре они теряют несущую способность уже через 12—15 мин. Для повышения огнестойкости предусматривают огнезащиту конструкций, действие которой основано на замедлении прогрева металла. Кроме того, во влажной среде сталь подвергается коррозии, поэтому требуется защита от атмосферного и химического воздействия.

Рис. 1.1. Внешний вид здания (а) и его несущий металлический каркас (6)

Бетон и железобетон — это искусственные конструкционные материалы, обладают высокой прочностью и долговечностью. Исходные материалы (вода, песок, гравий) для их изготовления достаточно распространены в природе. Конструкции из железобетона (рис. 1.2) при высокой несущей способности без дополнительных мер защиты обладают стойкостью к коррозионным воздействиям и достаточной огнестойкостью. Основным недостатком железобетона является его большой собственный вес, который зачастую оказывается сопоставим с той нагрузкой, для восприятия которой предназначена конструкция. Тем не менее, конструкции из железобетона занимают доминирующее положение в строительстве и будут оставаться таковыми и в дальнейшем.

Каменные конструкции самые древние в мире. Это пирамиды и самая большая из них — пирамида Хеопса, сооруженная более 30 веков до н. э. Ее высота 147 м и сторона грани основания 229,5 м. Ее строили более 100 тысяч человек в течение 20 лет. Каменные элементы здания, армированные стальной арматурой, называются армокаменны- ми. Конструктивные системы из камня, кирпича являются наиболее тяжелыми и трудоемкими в изготовлении.

Деревянные конструкции изготавливаются из наиболее экологически чистого материала — дерева, восполняемого в природе, легко обрабатываемого. Наиболее прочными и менее дорогими являются конструкции из клееной древесины (рис. 1.3).

Преимущества и недостатки конструкций из конструкционных материалов в сравнении между ними представлены в табл. 1.1.

Рис. 1.2. Несущие и ограждающие конструкции из железобетона

Рис. 1.3. Несущие конструкции покрытия из клееной древесины

Преимущества и недостатки конструкций

Таблица 1.1

Важным фактором, определяющим применение соответствующего материала, является конструкционная легкость элементов. Легкость конструкций количественно характеризуется отношением расчетного сопротивления R к удельному весу у материала. Чем больше это отношение, тем легче конструкция.

Сравнительные результаты легкости конструкций (табл. 1.2) показывают, что наиболее легкими являются металлические конструкции; деревянные оказываются тяжелее примерно в 1,5—2 раза, железобетонные — в 4—10 раз; каменные — в 20—40 раз.

Таблица 1.2

Показатели легкости конструкций из различных материалов

Автор статьи:  Давыдкин Степан Анатольевич, эксперт негосударственной экспертизы ООО «Гарант Эксперт»; ГИП ООО «ТирПроект», судебный эксперт. 8 лет в экспертизе.

Степан Анатольевич, активный участник нашего закрытого чата для специалистов по пожарным рискам, предложил поднять и разобрать вопрос классификации несущих элементов здания в рамках применения таблицы 21 ФЗ-123.

Обращаем ваше внимание, что текст, составленный Степаном Анатольевичем:

1. Представляет обоснование конкретных мероприятий по обеспечению безопасности конкретного объекта и не может применяться «на прямую» для других объектов (зданий и сооружений).
2. Является результатам анализа нормативно-правовых актов и документов в области стандартизации с позиции автора, при этом автор допускает что сделанные выводы могут быть оспорены и пересмотрены при предоставлении соответствующих законных доказательств.

Задача данной статьи привлечь внимание специалистов сообщества и других заинтересованных лиц, для получения аргументированных замечаний и уточнений по приведенной проблематике. Для обсуждения пишите на почту stepan-davydkin@yandex.ru

Вопрос классификации несущих элементов здания в рамках применения таблицы 21 ФЗ-123

Таблица 21 «Соответствие степени огнестойкости и предела огнестойкости строительных конструкций зданий, сооружений и пожарных отсеков»

В соответствии с частью 31 статьи 2 Технического регламента №123-ФЗ предел огнестойкости конструкции — промежуток времени от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции (заполнения проемов противопожарных преград) предельных состояний.

В соответствии с частью 44 статьи 2 Технического регламента №123-ФЗ степень огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков — классификационная характеристика зданий, сооружений и пожарных отсеков, определяемая пределами огнестойкости конструкций, применяемых для строительства указанных зданий, сооружений и отсеков.

В соответствии с частью 2.1 статьи 9 Технического регламента №123-ФЗ к сопутствующим проявлениям опасных факторов пожара относятся осколки, части разрушившихся зданий, сооружений, транспортных средств, технологических установок, оборудования, агрегатов, изделий и иного имущества.

В соответствии с частью 1 статьи 51 Технического регламента №123-ФЗ целью создания систем противопожарной защиты является защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение его последствий.

В соответствии с частью 5 статьи 52 Технического регламента №123-ФЗ защита людей и имущества от воздействия опасных факторов пожара и (или) ограничение последствий их воздействия обеспечиваются одним или несколькими из следующих способов: применение основных строительных конструкций с пределами огнестойкости и классами пожарной опасности, соответствующими требуемым степени огнестойкости и классу конструктивной пожарной опасности зданий и сооружений, а также с ограничением пожарной опасности поверхностных слоев (отделок, облицовок и средств огнезащиты) строительных конструкций на путях эвакуации.

В соответствии с частью 1 и 2 статьи 87 Технического регламента №123-ФЗ степень огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков должна устанавливаться в зависимости от их этажности, класса функциональной пожарной опасности, площади пожарного отсека и пожарной опасности происходящих в них технологических процессов. Пределы огнестойкости строительных конструкций должны соответствовать принятой степени огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков. Соответствие степени огнестойкости зданий, сооружений и пожарных отсеков и предела огнестойкости применяемых в них строительных конструкций приведено в таблице 21 приложения к настоящему Федеральному закону.

В соответствии с примечанием к табл.21 Технического регламента №123-ФЗ порядок отнесения строительных конструкций к несущим элементам здания и сооружения устанавливается нормативными документами по пожарной безопасности.

В соответствии с 5.4.2 СП 2.13130.2012 к несущим элементам зданий относятся несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жесткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре. Сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания, приводятся проектной организацией в технической документации на здание.

Однако, в нормативно-правовых актах РФ отсутствует понятие общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре, так же указанный выше пункт не регламентирует в какой документации и кем должны быть приведены сведения о несущих конструкциях, не участвующих в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания именно при пожаре.

В соответствии с изменениями в СП 2.13130. (утв. приказом МЧС от 12.03.2020 №151):

— п. 3.12. Несущие конструкции: в соответствии с ГОСТ 30247.1;

— п. 3.13. Несущие элементы здания: несущие конструкции, обеспечивающие общую прочность, и пространственную устойчивость здания, а также предотвращающие прогрессирующее (лавинообразное) разрушение его конструкций за пределами очага пожара;

— п. 5.4.2. К несущим элементам зданий следует относить несущие стены, колонны, а также связи, диафрагмы жесткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они обеспечивают общую прочность и пространственную устойчивость здания. Сведения о несущих конструкциях, являющихся несущими элементами здания приводятся проектной организацией в технической документации на здание.

В соответствии с п.3.1 ГОСТ 30247.1-94 несущие конструкции (элементы) — конструкции, воспринимающие постоянную и временную нагрузку, в том числе нагрузку от других частей зданий.

В соответствии с СП 20.13330.2016:

— п. 3.4 нагрузки — внешние механические силы (вес конструкций, оборудования, снегоотложений, людей и т.п.), действующие на строительные объекты;

— п. 3.5 нагрузки длительные: Нагрузки, изменения расчетных значений которых в течение расчетного срока службы строительного объекта пренебрежимо мало по сравнению с их средними значениями;

— п. 3.6 нагрузки кратковременные: Нагрузки, длительность действия расчетных значений которых существенно меньше срока службы сооружения;

— п. 3.8 особые нагрузки: Нагрузки и воздействия (например, взрыв, столкновение транспортных средств с частями сооружений, авария оборудования, пожар, землетрясение, некоторые климатические нагрузки, отказ работы несущего элемента конструкций), создающие аварийные ситуации с возможными катастрофическими последствиями;

— п. 5.1 В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные Р и временные (длительные P, кратковременные Р, особые Р) нагрузки;

— п. 5.6 К особым нагрузкам следует относить: а) сейсмические; б) взрывные; в) ударные, в том числе нагрузки от столкновений транспортных средств с частями сооружения; г) нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования; д) воздействия, обусловленные деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта (например, при замачивании просадочных грунтов) или оседанием его в районах горных выработок и в карстовых районах; е) нагрузки, обусловленные пожаром; ж) климатические (снеговые, ветровые, температурные и гололедные) нагрузки, действие которых может привести к аварийной расчетной ситуации.

Документами в области стандартизации не определены понятия общей прочности и пространственной устойчивости здания.

В соответствии с положениями статьи 7 Технического регламента №384-ФЗ строительные конструкции и основание здания или сооружения должны обладать такой прочностью и устойчивостью, чтобы в процессе строительства и эксплуатации не возникало угрозы причинения вреда жизни или здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений в результате:

1) разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей;

2) разрушения всего здания, сооружения или их части;

3) деформации недопустимой величины строительных конструкций, основания здания или сооружения и геологических массивов прилегающей территории;

4) повреждения части здания или сооружения, сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций, в том числе отклонений от вертикальности.

В соответствии с положениями статьи 16. Технического регламента №384-ФЗ:

— часть 1. Выполнение требований механической безопасности в проектной документации здания или сооружения должно быть обосновано расчетами и иными способами, указанными в части 6 статьи 15 настоящего Федерального закона, подтверждающими, что в процессе строительства и эксплуатации здания или сооружения его строительные конструкции и основание не достигнут предельного состояния по прочности и устойчивости при учитываемых в соответствии с частями 5 и 6 настоящей статьи вариантах одновременного действия нагрузок и воздействий.

— часть 2. За предельное состояние строительных конструкций и основания по прочности и устойчивости должно быть принято состояние, характеризующееся:

1) разрушением любого характера;

2) потерей устойчивости формы;

3) потерей устойчивости положения;

4) нарушением эксплуатационной пригодности и иными явлениями, связанными с угрозой причинения вреда жизни и здоровью людей, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растений.

— часть 6. При проектировании здания или сооружения повышенного уровня ответственности должна быть учтена также аварийная расчетная ситуация, имеющая малую вероятность возникновения и небольшую продолжительность, но являющаяся важной с точки зрения последствий достижения предельных состояний, которые могут возникнуть при этой ситуации (в том числе предельных состояний при ситуации, возникающей в связи со взрывом, столкновением, с аварией, пожаром, а также непосредственно после отказа одной из несущих строительных конструкций).

В соответствии с частью 2 статьи 7 ФЗ-184 требования технических регламентов не могут служить препятствием осуществлению предпринимательской деятельности в большей степени, чем это минимально необходимо для выполнения целей, указанных в пункте 1 статьи 6 настоящего Федерального закона.

Поэтому необходимо учитывать положения ст. 34, ст. 55 Конституции РФ (в части обеспечения права свободного распоряжения собственным имуществом и ограничении этих прав только федеральным законом и только в целях защиты здоровья людей, прав и законных интересов других лиц), ч.1 ст.2 Гражданского кодекса РФ (в части обеспечения права на предпринимательские риски и ограничении этих прав только федеральным законом и только в целях защиты здоровья людей, прав и законных интересов других лиц).

Кроме того, в соответствии с положениями статьи 3 Технического регламента №123-ФЗ указанный документ не может применяться в отрыве от законодательства в РФ

Принимая во внимание вышеизложенное, под «обеспечением общей прочности и пространственной устойчивости здания» следует понимать – предотвращение разрушения отдельных несущих строительных конструкций или их частей, разрушения всего здания или его части, деформации недопустимой величины строительных конструкций, повреждения сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций в результате возникновения предельного состояния при действии нагрузок и воздействий которые (разрушения) приводят к причинению (угрозе причинения) вреда жизни или здоровью людей, прав и законных интересов других лиц, вреду имущества собственника если это определено его волеизъявлением

Следовательно под «потерей общей прочности и пространственной устойчивости здания» – понимается только то разрушение отдельных несущих строительных конструкций или их частей, разрушение всего здания или его части, деформации недопустимой величины строительных конструкций, повреждения сетей инженерно-технического обеспечения или систем инженерно-технического обеспечения в результате деформации, перемещений либо потери устойчивости несущих строительных конструкций в результате возникновения предельного состояния действия нагрузок и воздействий которое (разрушение) приведет к причинению (угрозе причинения) вреда жизни или здоровью людей, прав и законных интересов других лиц, вреду имущества собственника если это определено его волеизъявлением.

Исходя из вышеизложенного возникают следующие вопросы (обстоятельства):

— положения п. 3.13 и п. 5.4.2 СП 2.13130.2020 предъявляют ряд требований к классификации несущих элементов – 1. Конструкция должна быть несущей (т.е. воспринимать любые нагрузки); 2. Конструкция должна участвовать в расчете общей конструктивной схемы здания (как строительной системы), т.е. оценивается сам факт оценки; 3. Конструкция должна предотвращать прогрессирующее (лавинообразное) разрушение здания (конструкций) за пределами очага пожара. Однако в СП 2.13130.2020 не указано, наличие одного или всех вышеперечисленных условий позволит отнести строительную конструкцию к несущей? Если принимать во внимание первый вариант то, формально, все конструкции здания воспринимают какие-либо нагрузки, т.е. все являются несущими, при этом такой подход на практике не осуществим (с учетом материальных затрат). Если классифицировать одновременно по всем трем признакам, то в соответствии с частью 6 статьи 16 ФЗ-384 бля большинства зданий (за исключением повышенного уровня ответственности) особые нагрузки (т.е. оценка прогрессирующего разрушения) не оценивается, следовательно и в технической документации данные конструкции указаны не будут, что делает невозможным применение вышеуказанных пунктов СП 2.13130.2020.

— каким образом требования и понятия СП 2.13130.2020 (с учетом п.1.1) учитывают положения части 1 статьи 6, части 2.1 статьи 9, части 1 статьи 51, части 5 статьи 52 Технического регламента №123-ФЗ по установлению требований к огнестойкости таких объектов защиты, в систему обеспечения защиты людей и имущества которых не включается способ применения конструкций соответствующих требуемой степени огнестойкости? Т.е. в случае если применены другие способы защиты людей и обоснованы в соответствии с частью 1 статьи 6, статьей 52 Технического регламента №123-ФЗ, ущербом от пожара не будет нанесен вред чужим интересам (либо Застройщик использует инструмент страхования риска причинения вреда с учетом статьи 931 Гражданского кодекса РФ) и Застройщик примет риск причинения вреда своему имуществу при пожаре на себя (либо использует инструмент страхования имущества), вменение в обязанность исполнения требований СП 2.13130.2020 будет являться фактом нарушения прав и свобод Застройщика в соответствии с ст. 34, ст. 55 Конституции РФ, ч.1 ст.2 Гражданского кодекса РФ.

Факт наличия вышеприведенных обстоятельств порождает неустранимые сомнения о возможности применения информации предположительного характера при применении требований пожарной безопасности, в том числе при наделении здания классификационными признаками, которые толкуются в пользу проектировщика («правонарушителя») с учетом ч.4 ст.1.5 КОАП РФ, ч. 4 ст. 14 УПК РФ.

Следовательно, принимая во внимание часть 4 статьи 4, часть 1 статьи 6 Технического регламента №123-ФЗ, часть 6 статьи 15 Технического регламента №384, часть 4 статьи 16.1 ФЗ-184 Застройщик не обязан безусловно выполнять требования документов в области стандартизации добровольного применения, т.е. уполномочен самостоятельно классифицировать те или иные строительные конструкции как несущие элементы.

При этом в соответствии с частью 1 статьи 6 ФЗ-184, Застройщик при продаже или сдаче в аренду объекта защиты обязан информировать приобретателя о возможном вреде и о факторах, от которых он зависит.

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые материалы