ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

3.1. Конструкции жилых зданий проверяют расчетом по двум группам предельных состояний:

первая группа — по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации;

вторая группа — по непригодности к нормальной эксплуатации.

Расчетом по первой группе предельных состоянии проверяются:

а) все конструкции здания для предотвращения разрушений при действии силовых воздействий в процессе строительства и расчетного срока эксплуатации здания, в том числе для предотвращения прогрессирующего обрушения в случае локального разрушения несущих стен в результате аварийных воздействий типа взрывов бытового газа, пожара, наезда тяжелого транспорта и т. п., а сборные конструкции, кроме того, для предотвращения разрушения при их изготовлении и перевозке;

б) основание здания для предотвращения потери его несущей способности при совместном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок.

Расчетом по второй группе предельных состояний проверяются:

а) здание в целом для ограничения: ускорений колебаний, возникающих при пульсации ветрового напора; деформаций основания; прогибов верха здания;

б) плиты перекрытий и покрытия, лестничные площадки, марши и другие изгибаемые элементы для ограничения их прогибов и раскрытия трещин от вертикальных нагрузок;

в) стены здания для ограничения раскрытия трещин и взаимных смещений стен при действии вертикальных и ветровых нагрузок, неравномерных осадок оснований и температурно-влажностных воздействий.

3.2. Нагрузки и воздействия на конструкции жилых зданий определяют по СНиП 2.01.07—85.

При проектировании полносборных зданий стеновой конструктивной системы рекомендуется учитывать возможное перераспределение усилий, вызванное неодинаковыми деформациями усадки сопрягаемых стен. Для крупнопанельных зданий осевые деформации усадки e_sh стеновых панелей можно определять по табл. 4.

Таблица 4

Вид бетона и способ

Осевые относительные деформации усадки e_sh×10⁵ для бетона класса по прочности на сжатие

формования

В2,5 — В3,5

В5 ¾ В7,5

В12,5 ¾ В15

В20 и более

Тяжелый цементный и плотный силикатный бетоны горизонтального формования

Тяжелый бетон кассетного формования

Легкий бетон горизонтального формования

Ячеистый:

вид А

вид Б

Примечания: 1. Табличные значения e_sh определяют деформации усадки, возникающие только после достижения бетоном проектной прочности по сжатию. Если отпускная прочность панелей ниже проектной, то табличные значения следует умножать на коэффициент 1,2. 2. Для районов со средней относительной влажностью воздуха 40 % и ниже, относимых согласно требованиям СНиП II-3-79** к «сухим», табличные значения e_sh следует увеличивать на 30 %. 3. Для панелей толщиной 20 см табличные значения следует умножать на коэффициент 0,8 при толщине 30 см — на 0,65, при толщине 40 см — на 0,55. 4. Коэффициенты по пп. 1—3 учитываются независимо. 5. К ячеистым бетонам вида А относятся автоклавные бетоны на цементном или смешанном вяжущем; вида Б — автоклавные бетоны на известковом вяжущем и безавтоклавные.

3.3. Жилые здания рекомендуется проектировать так, чтобы ускорения колебаний конструкций зданий, возникающие в результате пульсаций скоростного напора ветра, не превышали 0,1 м/с². При определении величины ускорения учитывается расчетное значение ветровой нагрузки с коэффициентом перегрузки, равным единице. Для зданий стеновой конструктивной системы высотой менее 50 м разрешается не проверять значения ускорений.

3.4. Для зданий, рассчитываемых на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок по недеформированной схеме, прогиб верха здания с учетом податливости основания рекомендуется принимать не более 0,001 высоты здания. При расчете здания по деформированной схеме значение прогиба здания не ограничивается.

Предельные прогибы из плоскости плит перекрытий и панелей несущих стен принимаются согласно указаниям СНиП 2.03.01—84. Прогиб несущих стен из их плоскости допускается не проверять.

3.5. Предельное раскрытие трещин в сборных железобетонных элементах ограничивается СНиП 2.03.01—84. Взаимные сдвиги сборных элементов в стыках рекомендуется ограничивать следующими значениями: при длительном сдвиге — 0,6 мм при кратковременном — 0,8 мм, а раскрытие трещин в бетоне омоноличивания стыковых соединений, имеющих антикоррозионное покрытие — 1 мм.

Кратковременное раскрытие трещин (взаимный сдвиг панелей) определяется суммой постоянных, длительных и кратковременных нагрузок; длительное раскрытие трещин (сдвиг) — суммой постоянных и длительных нагрузок.

Раскрытие трещин, не пересекающих рабочую арматуру панелей, ограничивается из условия обеспечения необходимой звукоизоляции (для внутренних конструкций) или тепло- и водоизоляции (для наружных конструкций). Для панелей не допускается длительное раскрытие сквозных трещин.

Предельное раскрытие трещин в сборных элементах ограничивается СНиП 2.03.01—84.

3.6. Значения предельных деформаций основания зданий регламентируется СНиП 2.02.01—83.

Возникающие вследствие деформации основания крены здания не должны вызывать отклонения лифтовых шахт от вертикали, превышающие значения, установленные государственными стандартами. Предельно допустимые значения совместных неравномерных деформаций основания и здания устанавливаются расчетом исходя из обеспечения необходимой прочности, устойчивости и трещиностойкости конструкций.

При выполнении конструктивных требований, изложенных в настоящем Пособии, рекомендуется принимать без расчета следующие допустимые значения неравномерных деформаций основания:

а) для зданий перекрестно-стеновой и продольно-стеновой конструктивных систем:

относительный прогиб или выгиб продольных стен (в долях от длины изгибаемого участка) — 0,0008;

относительная разность осадок соседних продольных стен — 0,0016;

б) для зданий поперечно-стеновой конструктивной системы с ненесущими наружными стенами относительно разности осадок соседних поперечных стен — 0,0016.

При несущих наружных стенах или при наличии сквозных внутренних продольных стен предельные неравномерности деформаций для зданий с поперечными несущими стенами принимают по п. 3.6, а.

С указанными предельными значениями неравномерных деформаций сопоставляются деформации основания, подсчитанные без учета влияния жесткости конструкций здания на перераспределение нагрузок на основание.

3.7. При расчете конструкций и соединений следует учитывать коэффициенты надежности по назначению g_п, принимаемые согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций равными:

0,95 — для жилых зданий высотой от 2 до 17 этажей включительно, а также высотой до 25 этажей при расчете по деформируемой схеме;

1 — для зданий высотой более 17 этажей при расчете по недеформированной схеме.

На коэффициент надежности по назначению умножают расчетные усилия или делят значения сопротивления материала конструкций.

3.8. Усилия в конструкциях рекомендуется определять, используя, расчетные схемы и предпосылки, наиболее полно отвечающие условиям действительной работы конструкций. При определении усилий в сборных конструкциях рекомендуется учитывать податливость стыковых соединений. Деформативные характеристики соединений сборных элементов разрешается принимать по указаниям прил. 4 настоящего Пособия.

При использовании приближенных методов расчета рекомендуется рассматривать два варианта напряженно-деформированного состояния конструкций, которые соответствуют наименьшей и наибольшей возможной жесткости (податливости) элементов стыковых соединений и связей, а в качестве расчетных принимать наибольшие значения усилий по указанным двум вариантам расчета.

Расчетные схемы

3.9. Расчетные схемы бескаркасных зданий классифицируются:

по характеру учета пространственной работы — на одно-, двух- и трехмерные;

по виду неизвестных — на дискретные, дискретно-континуальные и континуальные;

по виду конструкции, положенной в основу расчетной схемы, — на стержневые, пластинчатые, комбинированные.

3.10. При одномерной расчетной схеме здание рассматривается как тонкостенный стержень или система стержней, упруго или жестко защемленных в основании. Предполагается, что поперечный контур стержня (системы стержней) неизменяем.

При двухмерной расчетной схеме (рис. 22) здание рассматривается как плоская конструкция, способная воспринимать только такую внешнюю нагрузку, которая действует в ее плоскости. Для определения усилий в стенах от горизонтальной нагрузки условно принимается, что все стены, параллельные действию нагрузки, расположены в одной плоскости и имеют одинаковые горизонтальные перемещения в уровне перекрытий.

Рис. 22. Двухмерные (плоские) расчетные схемы бескаркасных зданий

а — вертикальная диафрагма с проемами; б — плоский составной стержень; в ¾ заменяющая рама; г — ферменная модель

При трехмерной расчетной схеме (рис. 23) здание рассматривается как пространственная система, способная воспринимать приложенную к ней пространственную систему сил. Трехмерная расчетная схема наиболее точно учитывает особенности взаимодействия несущих конструкций, но расчет на ее основе наиболее сложен.

Рис. 23. Пространственные (трехмерные) расчетные схемы бескаркасных зданий.

а — фрагмент здания; б — расчетная схема в виде системы консольных стержней; в ¾ то же, пространственного составного стержня; г — пластинчатой системы, рассчитываемой методом конечных элементов

3.11. В дискретных расчетных схемах неизвестные усилия или перемещения определяют для конечного количества узлов системы решения систем алгебраических уравнений. Дискретные расчетные системы наиболее приспособлены к условиям расчета на цифровых вычислительных машинах.

В дискретно-континуальных расчетных схемах неизвестные силовые факторы или перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль одной из координатных осей (функциональные неизвестные). Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

В континуальных расчетных схемах неизвестные силовые факторы или перемещения задают в виде непрерывных функций вдоль двух или трех координатных осей. Неизвестные функции определяются решением краевой задачи для системы дифференциальных уравнений в частных производных.

3.12. При стержневых расчетных схемах несущая система здания рассматривается в виде: набора параллельно расположенных балок с податливыми связями (составная балка), перекрестной системы балок, многоэтажной многопролетной рамы, решетчатой системы и др. Для определения динамических характеристик здания вся несущая система здания может рассматриваться как один консольный стержень.

В расчетных схемах в виде перекрестных стержневых систем несущие балочные элементы расположены в двух плоскостях (вертикальной и горизонтальной). Вертикальные несущие элементы эквивалентны по жесткости стенам, горизонтальные — перекрытиям здания. Принимается, что в местах пересечения несущих элементов их поперечные перемещения одинаковы. Перекрестная расчетная схема позволяет учесть изгиб перекрытий в собственной плоскости. Недостатком расчетной схемы является то, что при ее использовании не учитывается совместность продольных деформаций параллельно расположенных стен, обеспечиваемая в здании стенами перпендикулярного направления. Поэтому расчетную схему рекомендуется применять для расчета на горизонтальные нагрузки только зданий с поперечными несущими стенами при ненесущих продольных стенах.

В рамных расчетных схемах стены с проемами рассматриваются как многоэтажные плоские или пространственные многопролетные рамы. Стойками рам являются глухие (без проемов) участки стен, а ригелями — перемычки и перекрытия. При расчете рекомендуется принимать, что ригели имеют переменную жесткость (бесконечно большую в пределах длины простенков и конечную в местах проемов). Для определения усилий в конструкциях зданий на основе рамной расчетной схемы используют универсальные программы расчета рамных систем.

При решетчатых расчетных схемах здание в целом или его отдельные элементы (например, стены) заменяют системой вертикальных, горизонтальных и наклонных стержней, шарнирно соединенных между собой.

3.13. При пластинчатых расчетных схемах стены и перекрытия здания рассматриваются как система тонкостенных плоскостных элементов (пластинок), соединенных, как правило, в отдельных узлах. Для расчета отдельных пластинок используют численные методы теории упругости (метод сеток, прямые вариационные и др.), а также методы, в которых рассчитываемая непрерывная система заменяется дискретной (метод конечных элементов, ферменной аналогии).

3.14. При комбинированных расчетных схемах здание рассматривается как пластинчато-стержневая система. Такие расчетные схемы рекомендуется применять для расчета зданий, в которых сочетаются каркасные элементы и стены.

3.15. При выборе расчетной схемы рекомендуется учитывать, что все они имеют ограниченные области применения, определяемые положенными в их основу допущениями. Чем меньше допущений использует тот или иной метод, тем шире область его применения, но вместе с тем более трудоемок расчет.

Наиболее совершенными и универсальными являются расчетные схемы в виде пространственной (трехмерной) системы пластин или (и) стержней с дискретными связями между ними. При таких расчетных схемах рекомендуется использовать для расчета метод конечных элементов. Расчет выполняется по специальным программам на ЭВМ

Для расчета зданий, конструктивно-планировочные решения которых не изменяются по высоте (регулярная система) или изменяются небольшое число раз (ступенчато-регулярная система), рекомендуется использовать расчетную схему в виде вертикальной составной системы. В составной системе различают несущие и связевые элементы. Несущими элементами многоэтажного здания являются участки стен, ограниченные в плане проемами или вертикальными стыковыми соединениями, а также стволы (ядра) жесткости, колонны, пилоны и другие вертикальные несущие конструкции. Связевыми элементами являются диски перекрытий, надпроемные перемычки, ригели, соединения сборных элементов в вертикальных стыках. При расчете составных систем дискретные связевые элементы заменяют эквивалентными по жесткости (или податливости) непрерывными и используется дискретно-континуальная расчетная схема. Для бескаркасных зданий несущие элементы составной системы рекомендуется рассматривать как консольные тонкостенные стержни, деформирующиеся за счет продольных усилий сжатия — растяжения, изгиба и сдвига.

3.16. На начальных этапах проектирования здания рекомендуется использовать упрощенные расчетные схемы, позволяющие выполнять расчет без специальных программ.

Для зданий стеновой конструктивной системы расчетную схему рекомендуется принимать в виде системы вертикальных и горизонтальных диафрагм жесткости.

В одну вертикальную диафрагму жесткости рекомендуется включать поперечную или продольную стену здания и примыкающие к ней участки стен перпендикулярного направления. Стены, имеющие по длине в плане разрывы или проемы, перемычки над которыми не обеспечивают перераспределение усилий между простенками, расчленяют на несколько вертикальных диафрагм жесткости.

Размеры в плане простенков, примыкающих к основной стене диафрагмы жесткости, рекомендуется принимать не более 0,1 высоты здания и не более половины расстояния до соседней стены, параллельно стенке рассматриваемого несущего элемента.

3.17. Вертикальную диафрагму жесткости, имеющую регулярно расположенные по высоте проемы, вертикальные стыки или швы бетонирования, рекомендуется рассматривать как составную систему из т столбов, соединенных (т ‑ 1) рядами связей сдвига (рис. 24).

Рис. 24. Расчет вертикальной диафрагмы жесткости с проемами (а) как составного стержня (б)

Для каждого столба рекомендуется определять приведенный модуль деформации Е_red учитывающий влияние горизонтальных стыков сборных элементов или горизонтальных швов бетонирования стен из монолитного бетона, а также продолжительность действия нагрузки и вычисляемый по формуле

Е_red = Е_b/(j_tb + l_c Е_b/H_et), (1)

где Е_b — начальный модуль упругости бетона стены, принимаемый по нормам проектирования бетонных и железобетонных конструкций; для сборных элементов, изготавливаемых в кассетных установках, а также стен из монолитного бетона, возводимых в переставных опалубках, приведенные в нормах значения начальных модулей упругости следует умножать на коэффициент 0,85; j_tb — коэффициент, учитывающий влияние ползучести бетона и зависящий от длительности действия нагрузки; при расчете на кратковременные нагрузки коэффициент j_tb принимается равным: 1,2 — для тяжелого бетона и легких бетонов при плотном мелком заполнителе; 1,4 — для легких бетонов на пористом мелком заполнителе; 1,1 — для плотных силикатных бетонов;

при расчете на длительно действующие нагрузки коэффициент j_tb вычисляется по формуле

j_tb = 1 + С_b E_b, (2)

С_b — предельная мера ползучести бетона, принимаемая для сборных элементов стен по табл. 5; l_с — коэффициент податливости горизонтального стыка при сжатии определяемый в зависимости от длительности действия нагрузки по рекомендациям прил. 4.

Таблица 5

Бетон и технология	Предельная мера ползучести С_b × 10⁵, МПа для бетонов класса по прочности на сжатие
изготовления	В2,5	В3,5	B5	В7,5	B12,5	B15	B20	B25	В30
Тяжелый, пропаренный при формовании:
горизонтальном	—	—	—	—	15	11	9	7	5
вертикальном в кассетах	¾	—	—	—	17	13	11	8	¾
Плотный силикатный на вяжущем:
известково-песчаном	¾	¾	¾	¾	18	12,5	9,5	7	5
известково-шлаковом	¾	¾	¾	¾	8	6,5	5,5	5	4
Легкий, на пористых заполнителях	50	35	27	22	16	12	9	7	¾
Ячеистый, вида:
А	80	64	36	34	30	¾	¾	¾	¾
Б	110	87	48	47	44	¾	¾	¾	¾
Примечания: 1. Для районов со средней относительной влажностью воздуха 40 % и ниже, относимых согласно требованиям СНиП II-3-79** к «сухим», табличные значения предельной меры ползучести бетона следует увеличивать на 30%. 2. Для элементов толщиной более 20 см приведенные в табл. 5 значения следует умножать на коэффициент 0,9. 3. Виды ячеистых бетонов см. в п. 5 примеч. к табл. 4.

3.18. В составной системе рекомендуется различать жесткие и податливые связи сдвига.

Связь сдвига i между столбами i, i+1 считается жесткой, если выполняется условие

m_i³12/n, (3)

m_i = , (4)

где п — количество этажей здания; H_et — высота типового этажа, l_t_i — податливость при сдвиге связи между столбами i и (i+1), которая для связей в виде перемычек равна податливости перемычки при перекосе, а для связей в виде вертикальных стыковых соединений равна податливости связей одного этажа (определяются по рекомендациям прил. 4), g_i — параметр, определяемый по формулам:

при расчёте на нагрузки и воздействия, не вызывающие изгиб столбов (например, вертикальные нагрузки, неодинаковая усадка стен),

g_i = 1 /(E_i A_i) + 1 /(E_i+1 A_i+1); (5)

при расчете на нагрузки и воздействия, вызывающие изгиб столбов (например, горизонтальные нагрузки),

g_i = 1 /(E_i A_i) + 1 /(E_i+1 A_i+1) + L²_i /(E_iI_i + E_i+1 I_i+1); (6)

где A_i, А_i+1 — площади горизонтальных сечений соответственно столбов i и (i+1); E_i, E_i+1 — приведенные модули деформации столбов i и (i+1), вычисляемые по формуле (1).

Столбы, соединенные жесткими связями сдвига, разрешается для расчета объединять в один столб.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 268; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!