Пособие по проектированию жилых зданий. вып. 3 (к снип 2.08.01-85)


Определение несущей способности следует производить в соответствии с вероятными схемами излома граней исходя из наименее благоприятного варианта работы конструкции для продольных граней. При этом следует суммировать усилия от кручения блока с изгибом в вертикальной плоскости.

Армирование элементов блока рекомендуется назначать на 20 — 30 % выше, чем полученное по расчету методом предельного равновесия.

8.33. Перемычки под и над проемами в стенах при зависании угла блока должны быть проверены по поперечной силе Q, равной:

для торцевых граней

Q == Р/8; (274)

для продольных граней

Q = P(3 b/а)/8. (275)

8.34. Все плоские элементы, в том числе и комплектующие блок (панели пола, панели наружных стен) должны быть проверены по прочности и ширине раскрытия трещин при действии распалубочных, монтажных и транспортных нагрузок с учетом возможного изменения расчетных схем элементов при работе на эти воздействия.

При этом учитывается действительная минимальная прочность бетона элемента на момент воздействия.

Не допускается транспортирование объемных элементов до достижения бетоном прочности, равной 0,7 и плоских элементов до 0,5 нормативных сопротивлений.

Распалубочные усилия на элемент принимают по данным специальных исследований, но не менее 20 МПа (200 кгс/м2).

При расчете на транспортные и монтажные нагрузки действие собственного веса принимается с коэффициентом динамичности, равным 1,8 при транспортировании и 1,5 при монтаже.

Максимальная кратковременная ширина раскрытия трещин 0,4 мм.

8.35. Горизонтальные элементы блоков рассчитываются на вертикальные транспортные нагрузки с учетом пространственной работы и действительной расчетной схемы (наличие временных подпорок, демпфирующих стоек и т.п.).

Плита потолка блока должна проверяться по прочности на действие сосредоточенной нормативной нагрузки 2000 Н (вес двух монтажников с инструментом).

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УСИЛИЙ В НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЕ ЗДАНИЯ НА ОСНОВЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ В ВИДЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО СОСТАВНОГО СТЕРЖНЯ

1. В настоящем приложении изложена упрощенная методика определения усилий в несущей системе бескаркасного здания с одинаковыми по высоте конструктивно-планировочными решениями. Методика позволяет выполнять расчет с помощью карманных или настольных калькуляторов без применения специальных программ для ЭВМ. Методику рекомендуется использовать на начальных стадиях проектирования при компоновке несущей системы для предварительного назначения толщин и классов бетона стен, расчета стыковых соединений и связей. Если параметры конструкций, назначенные по конструктивным соображениям (например по условиям обеспечения ограждающих функций), обеспечивают требуемую прочность и жесткость несущих конструкций, то не требуется дальнейшего уточнения результатов расчета.

В противном случае рекомендуется выполнять расчет по специальным программам на ЭВМ с использованием уточненных расчетных схем и предпосылок.

2. Для предварительного расчета рекомендуется использовать расчетную схему в виде системы вертикальных диафрагм жесткости, объединенных между собой в уровне перекрытий, которые считаются абсолютно жесткими в собственной плоскости. Каждая из вертикальных диафрагм жесткости рассматривается как вертикальный составной стержень, защемленный основанием.

В составном стержне выделяют несущие и связевые элементы. Форму и размеры несущих элементов (столбов) рекомендуется назначить по рекомендациям разд. 3 настоящего Пособия. Дискретно расположенные связевые элементы (перемычки, податливые стыковые соединения, перекрытия) заменяют эквивалентными по жесткости (податливости) при сдвиге непрерывными связями, соединяющими столбы. Для упрощения расчета разрешается в диафрагмах с постоянным шагом проемов по длине стены (например, для наружных стен при расчете их на усилия в плоскости стены) не включать в расчетную схему промежуточные простенки; при этом податливость связей между крайними столбами принимается равной сумме податливостей вертикальных рядов связей между ними.

3. При расчете на вертикальные нагрузки, температурные воздействия и неоднократную усадку сопрягаемых стен каждую вертикальную диафрагму жесткости рассчитывают независимо, считая, что отсутствуют горизонтальные перемещения составной системы. Горизонтальные (ветровые) нагрузки распределяются между вертикальными диафрагмами жесткости пропорционально их приведенной изгибной жесткости, определяемой по п.7 настоящего приложения.

Расчет рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

определяют жесткостные характеристики связей сдвига и столбов; по формуле (3) Пособия проверяют, можно ли считать связь сдвига жесткой. В случае, если связь считается жесткой, то соединенные этой связью столбы объединяют в один и для такого объединенного столба снова определяют жесткостные характеристики;

каждую из вертикальных диафрагм жесткости рассчитывают независимо на непосредственно приложенные к ней вертикальные нагрузки и температурно-влажностные воздействия, а также на единичную сосредоточенную силу в уровне верха здания;

определяют приведенную изгибную жесткость каждой из диафрагм EIi,red;

для зданий, при расчете которых необходимо учитывать влияние динамической составляющей ветровой нагрузки и проверять ускорения колебаний, возникающих в результате пульсаций ветрового напора;

определяют приведенную изгибную жесткость здания EIred, равную сумме приведенных изгибных жесткостей всех диафрагм;

вычисляют период колебаний основного тона и расчетные ветровые нагрузки и проверяют значение ускорений колебаний;

расчетная ветровая нагрузка распределяется между диафрагмами пропорционально их приведенной изгибной жесткости;

определяют усилия в каждой из диафрагм от ветровых нагрузок.

5. Для определения усилий в плоском составном стержне с r рядами податливых продольных связей рекомендуется использовать метод сил. В качестве неизвестных принимают продольные силы Ti (i = 1, 2, ..., r), перераспределяемые между столбами i и (i + l).

Продольную силу Ti (??) в сечении ?? = х/H (х — расстояние от верха здания до рассматриваемого сечения, Н — высота здания) рекомендуется определять по формуле

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Тvi — определяют из решения следующей системы алгебраических уравнений:

(i = 1, 2, ..., r); (7)

(8)

Jv1 = 2/w3v; (9)

Jv2 = 2 sin wv/w4v; (10)

Jv3 = 4(wv sin wv 1)/w5v; (11)

Jv4 = 6 sin wv(w2v 2)/w6v; (12)

wv = (2v 1)??/2; (13)

??i — погонная жесткость при сдвиге связи между столбами i и i + 1; ai(i + 1) — коэффициент линейного температурного расширения для столба i(i + l); yif — коэффициенты, вычисляемые по формулам:

yi,i = 1/(EАi) + 1/(EАi+1) + L2i/??EI; (14)

yi,i+1 = yi+1,i = 1/(EАi+1) + LiLi+1/??EI; (15)

yi,j = yj,i = LiLj/??EI; `(16)

Ti(i + 1) — изменение средней температуры столба i(i + 1); ??oi(i+1) — стесненная, средняя по толщине стены, деформация усадки столба i(i + 1); ??ti(i+1) — перепад температур по толщине столба i(i + 1), Pi(i+1) —вертикальная сосредоточенная сила, приложенная в верхнем сечении 6==0 столба ?? = 0 столба i(i + l); ??oi(i+1) — эксцентриситет продольной силы Pi(i+1) в плоскости диафрагмы; ЕAi(i+1) —продольная жесткость столба i(i + 1); ЕIi(i+1) — изгибная жесткость столба i(i + 1); ??EI ?? сумма изгибных жесткостей всех столбов диафрагмы; pi(i+1) — равномерно распределенная по высоте продольная сжимающая сила в столбе i(i + 1); ??i(i+1) — эксцентриситет продольной силы pi(i+1) в плоскости диафрагмы; S — сосредоточенная поперечная нагрузка, приложенная в сечении ?? = 0; — равномерно распределенная поперечная нагрузка; — максимальное значение распределенной поперечной нагрузки, изменяющейся по линейной зависимости от нуля в сечении ?? = 0; — количество членов приближения.

Коэффициенты wv, J приведены в табл. 1.

Таблица 1

v

wv

w2v

Jv1

Jv2

Jv3

Jv4

1

1,5708

2,4674

0,51602

0,32851

0,23874

0,18669

2

4,7124

22,207

0,01911

-0,00405

-0,00983

-0,011071

3

7,8540

61,685

0,00413

0,000526

+0,000917

0,001526

4

10,995

120,90

0,00150

-0,000137

-0,000298

-0,000404

5

14,137

199,86

0,00071

0,000050

0,000093

0,000149

В связи с быстрой сходимостью ряда при вычислении величины Тvi допускается учитывать один член ряда ( = l).

6.Усилия в составном стержне с r рядами податливых связей сдвига определяют по формулам:

продольная сила в сечении ?? столба i

Ni(??) = Noi(??) + Ti-1(??) Ti(??), (17)

Noi(??) = Pi + ??piH; (18)

изгибающий момент в сечении ?? столба i

(19)

(20)

сдвигающая сила в связях между столбами i и i + l в уровне верхнего этажа п

Vi(??n) = Ti (??n) (21)

в уровне этажа h < n

Vi(??h) = Ti(??h) Ti(??h+1); (22)

где??h = 1 (h + 1)/n (23)

(h = 1, 2, ..., n).

7. Приведенную изгибную жесткость вертикальной диафрагмы с r рядами проемов рекомендуется определять по формуле

(24)

где Bj — корни уравнения (2) при v = l для нагрузки в виде единичной сосредоточенной поперечной силы S = 1, приложенной в сечении ?? = 0.

8. Период основного тона колебаний в случае, когда длина в плане вертикальных диафрагм не превышает 0,2 высоты здания, можно определять по формуле

(25)

где т — масса единицы высоты здания, рассматриваемого как консольный стержень; ??EIred — сумма приведенных изгибных жесткостей вертикальных диафрагм.

В случае, если имеются диафрагмы, длина которых больше 0,2 высоты здания, то при определении периода колебаний необходимо учитывать влияние деформаций сдвига стен в собственной плоскости. Период первого тона в этом случае можно определять по формуле

(26)

?? = (14,56 + 13,32?? + 3,36??2)/(5,04 + 2,8??); (27)

v = 12??EIred/(H2??GAred), (28)

??GAred — сумма сдвиговых жесткостей вертикальных диафрагм, определяемых без учета площади полок.

Определение усилий в протяженных зданиях от температурных и усадочных воздействий

9. Для протяженных в плане здания усилий от температурно-влажностных воздействий рекомендуется определять с использованием расчетной схемы в виде горизонтальной составной системы с продольными поясами в уровне перекрытий, которые соединены податливыми связями сдвига. Приводимые ниже расчетные формулы применимы для регулирования по высоте составных стержней. Нижний ярус составной системы может иметь геометрические и жесткостные характеристики, отличающиеся от остальных ярусов. Расчетные формулы получены для системы с бесконечно большим числом ярусов и применимы для определения усилий в нижней половине высоты здания при количестве этажей девять и более (в верхних этажах усилия существенно уменьшаются).

При расчете учитываются изменения во времени средних по сечениям конструкции температур ??t (по отношению к начальной температуре tо) и относительных деформаций усадки бетона ??, возникающих из-за уменьшения его начальной влажности.

Изменение во времени средних по сечениям конструкций температур ??t и начальные температуры tо определяются по СНиП 2.01.07—85.

10. Расчет на температурно-влажностные воздействия выполняется для стадий возведения и эксплуатации здания.

Для стадии возведения рекомендуется различать два расчетных случая:

первый — здание возведено в теплое время года и до пуска отопления конструкции здания охлаждаются вследствие понижения температуры наружного воздуха в холодное время года;

второй — здание возведено в холодное время года и конструкции здания нагреваются вследствие повышения температуры наружного воздуха в теплое время года.

В первом расчетном случае из-за противодействия основания температурным изменениям линейных размеров продольных конструкций в них возникают растягивающие напряжения, во втором расчетном случае — сжимающее напряжения.

В первом расчетном случае усадочные деформации можно не учитывать, так как в холодное время года деформации усадки бетона не увеличиваются. В связи с тем, что температурные и усадочные деформации во втором расчетном случае противоположны по знаку, а сжимающие напряжения в продольных конструкциях, как правило, не опасны, допускается второй расчетный случай не рассматривать.

Для стадии эксплуатации необходимо проверить конструкции на совместное влияние температурного сокращения продольных наружных стен и деформаций усадки продольных конструкций.

Для зданий с ненесущими наружными стенами, а также с трехслойными несущими стенами с гибкими связями между слоями при определении усилия во внутренних конструкциях можно учитывать только изменение деформаций усадки. Наружный слой продольных трехслойных стен в случае опирания его на фундамент следует рассчитывать на совместное влияние уменьшения его средней температуры (при переходе от теплого к холодному времени года) и деформаций усадки.

11. Продольное усилие в сечении ?? продольного пояса над k-м ярусом определяется по формуле

(29)

где аk — коэффициент линейных температурных деформаций бетона конструкций, образующий продольный пояс k; ??tk — расчетный перепад средних температур продольного пояса k; ??k — расчетное изменение деформаций усадки бетона, образующего продольный пояс k; ЕAk — продольная жесткость k-го пояса (при k > 1 ЕAk = EA);

w?? = (2?? 1) ??/2; (30)

?? — безразмерная координата, отсчитываемая вдоль длины составной системы с началом отсчета по ее середине (0 ?? ?? ?? 1); ??1, ?? — погонные жесткости при сдвиге продольных связей соответственно в первом и всех остальных ярусах составной системы;