Крепление панелей рекомендуется осуществлять по четырем углам шарнирным соединением: в двух углах шарнирно-неподвижно, в двух других шарнирно-подвижно. Применение, например, стержневых накладных элементов с укороченными стержням обеспечивает первый вид крепления, а с удлиненными стержнями - второй.
Допускается предусматривать в проектах самонесущие стены (кирпичные, из бетонных блоков), которые в соответствии с рекомендациями пп. 8.7 и 8.10 должны быть усилены железобетонными или армокаменными поясами по периметру и горизонтальными арматурными сетками в местах примыкания и пересечения стен. Самонесущие стены должны крепиться по высоте к колоннам здания связями, не препятствующими их относительному смещению в плоскости стен. Самонесущие стены могут разделяться дополнительными швами в пределах отсека.
Внутренние стены и перегородки следует соединять с наружными стенами или колоннами податливыми связями.
9.16 Для ограничения вертикальных перемещений допускается в качестве мер защиты каркасных зданий предусматривать выравнивание каркаса с помощью домкратов или других выравнивающих устройств.
9.17 Жесткие полы по грунту (бетонные, ксилолитовые и др.) необходимо проектировать с разрезкой на карты, длина сторон которых должна быть не более 6 м. Между картами устраивается деформационный шов, который заполняется эластичным заполнителем (пороизоловый жгут, битумная мастика); ширина шва рассчитывается в соответствии с указаниями п. 7.14.
9.18 Размеры проемов под оборудование следует назначать с учетом их возможных перемещений, вызванных сдвижением земной поверхности, и рихтовки оборудования.
9.19 Встроенные и примыкающие к зданиям эстакады, этажерки, тоннели, галереи, емкости и т.п. следует отделять от зданий деформационными швами, руководствуясь указаниями п. 7.14.
9.20 В производственных каркасных зданиях в качестве подъемно-транспортных средств допускается использовать мостовые, подвесные и козловые краны. Предпочтение следует отдавать подвесному и напольному подъемно-транспортному оборудованию. Для обеспечения нормальной работы кранов следует предусматривать возможность рихтовки подкрановых конструкций, путей, регулировки подвесок в процессе подработки или после завершения процесса сдвижения земной поверхности. Наклон подкранового пути мостовых кранов, вызванный деформациями земной поверхности, не должен превышать следующие предельные значения:
в поперечном направлении i = 4??10-3;
в продольном направлении i =6??10-3.
9.21 В производственных каркасных зданиях с мостовыми кранами следует применять разрезные металлические и железобетонные подкрановые балки. У деформационных швов необходимо предусматривать консольное опирание подкрановых балок или устройство специальных металлических балок-компенсаторов с необходимой деформационной способностью, которая определяется расчетом.
9.22 Габариты приближения кранового оборудования к конструкциям здания должны назначаться с учетом возможных рихтовок крановых путей и соответствовать габаритам, предусмотренным Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.
Критерии расчета каркасных зданий на воздействие подработки
9.23 Допускается не учитывать перемещения оснований фундаментов каркасных зданий:
вертикальные, если разность осадок оснований фундаментов смежных колонн при расчете на особое сочетание нагрузок не превышает значений, приведенных в СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и представленных в табл.6;
горизонтальные, если их значения не превышают значений предельных горизонтальных перемещений, приведенных в табл.14.
Таблица 14
|
Тип конструкции каркаса |
Предельные горизонтальные перемещения оснований фундаментов колонн, ??пр |
|
|
|
в плоскости рамы |
в направлении связей |
|
Железобетонные колонны площадью сечения более 0,15 кв.м |
0,002 h |
0,004 h |
|
То же, площадью сечения от 0,1 до 0,15 кв м включительно |
0,004 h |
0,008 h |
|
Стальные |
0,01 h |
0,02 h |
Примечание. За величину h принимается высота колонн первого яруса рамы.
9.24 Конструктивные меры защиты каркасного здания от влияния горных разработок не требуются, если удовлетворяется условие
fп ?? fпp /85/
??r ?? ??пр /86/
где ??r - наибольшее горизонтальное перемещение грунта под основанием фундамента
??r = 0,5 ?? n?? ??m???? ????L /87/
n?? ,m??, - коэффициенты, принимаемые по табл. 2 и 3;
??пр - предельное горизонтальное перемещение оснований фундаментов колонн, определяется по табл. 14
Остальные обозначения те же, что и в п.8.15.
9.25 Если условие п. 9.24 не выполняется, необходимо уменьшить длину здания или деформационными швами разделить его на отсеки такой длины, при которой это условие удовлетворяется.
9.26 В том случае, когда условие, определяемое выражением /86/, не удовлетворяется, а уменьшение длины здания (отсека) не представляется возможным или экономически нецелесообразно, необходимо устройство между фундаментами колонн связейраспорок или усиление колонн. Усиление колонн производится по расчету, изложенному в «Руководстве по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях», Часть II. Промышленные и гражданские здания. Стройиздат, М., 1986 .
Расчет связей-распорок между отдельно стоящими фундаментами на естественном основании
9.27 Усилия сжатия или растяжения в связях-распорках определяются по формуле:
/88/
где N1 - равнодействующая сил, приложенных к i-му отдельно стоящему фундаменту, от воздействия горизонтальных деформаций земной поверхности
Ni = Nтi + Nбi + Ngi, /89/
Nтi , Nбi, Ngi,- величины сил трения грунта, действующие соответственно по подошве, боковым поверхностям и давление на лобовую поверхность i -го фундамента;
m - количество отдельно стоящих фундаментов на участке от 0,5L до х.
9.28. Величина силы трения грунта, действующая по подошве фундамента при воздействии горизонтальных деформаций растяжения-сжатия земной поверхности Nтi, определяется по формуле
Nтi = ??xi • Fi /90/
??xi ?? ??пр, /91/
где ??xi - касательные напряжения под подошвой i-го фундамента, расположенного на расстоянии х от середины здания (отсека), определяется по формуле /19/;
??пр - предельное сопротивление грунта сдвигу, определяется по формуле /16/;
Fi - площадь подошвы i-го фундамента.
9.29 Величина силы трения от сдвигающегося грунта по боковой поверхности фундамента Nбi, определяется по формуле
Nбi = ??б.хi • Fбi, /92/
??б.хi < ??б.пр, /93/
где ??б.хi - касательные напряжения по боковой поверхности i-го фундамента, расположенного на расстоянии х от середины здания, определяется по формуле /33/;
??б.пр - предельное сопротивление грунта засыпки сдвигу по боковой поверхности фундамента, определяется по формуле /29/;
Fбi - площадь боковой поверхности i-го фундамента.
9.30 Величина силы лобового давления грунта, действующей на боковую поверхность i-го фундамента от воздействия горизонтальных деформаций земной поверхности, определяется по формуле
Ngi = ??gi • Fi /94/
??gi < ??пр , /95/
где ??gi - нормальное давление грунта на боковую поверхность i-го отдельно строящего фундамента, расположенного на расстоянии х от оси здания (отсека) , определяется по формуле /З6/;
??пр - предельное напряжение сжатия на боковую поверхность фундамента от пассивного давления грунта, определяется по формуле /41/;
F^i - площадь боковой поверхности i-го фундамента, воспринимающей нормальное давление грунта.
9.31 Шов скольжения под отдельно стоящими фундаментами устраивается при условии
N?? > Nш, /96/
где N?? - наибольшая сила, действующая в фундаментной связираспорке при х = 0, определяется по формуле /88/;
Nш - усилие, действующее в фундаментной связи-распорке при устройстве шва скольжения, в сечении х = 0, определяется по формуле
Nш=, /97/
где m - количество фундаментов на участке от середины отсека здания до конца ряда отдельно стоящих фундаментов;
- равнодействующая сил, действующих на i-ый фундамент при устройстве шва скольжения
/98/
где - величина сил трения по шву скольжения i-го фундамента, определяется по формуле
= fN, /99/
- обозначение то же, что в формуле /46/;
f - коэффициент трения по шву скольжения, принимается по табл.5;
N - нагрузка на фундамент;
- величина силы трения от сдвигающегося грунта по боковой поверхности i-го фундамента, определяется по формуле /92/, в которой значение Fбi принимается до отметки шва скольжения;
- величина силы бокового давления от сдвигающегося грунта на i-ый фундамент, определяется по формуле /94/, в которой значение F^i принимается до отметки шва скольжения.
При удовлетворении условия /96/ с целью снижения нагрузок необходимо устройство шва скольжения; расчет связей-распорок в этом случае производится по формуле /97/ при m, соответствующем формуле /88/.
Пример расчета каркасного здания на столбчатых фундаментах.
Исходные данные
Здание прямоугольной формы в плане, каркасно-панельное, девятиэтажное, длиной L = 72 м, шириной В = 18 м, высотой 27 м. Колонны железобетонные прямоугольной формы сечением 0,12 м2, высота колонн первого этажа h = 3,3 м. Фундаменты монолитные железобетонные стаканного типа. План и размеры фундаментов приведены на рис. 17. Нагрузка по подошве фундаментов, расположенных по осям А и В - 680 кН, по оси Б - 1350 кН.
Грунтовые условия и ожидаемые деформации земной поверхности те же, что в примере расчета бескаркасного здания на ленточных фундаментах.
Рис. 17. План и сечение отдельно стоящих фундаментов каркасного здания
Определение длины отсека здания
В соответствии с п. 9.24 вертикальные деформации основания каркасного здания от влияния подработки можно не учитывать, если удовлетворяется условие, определяемое по формуле /85/
fп ?? fпp
Относительную разность осадок основания фундаментов, вызванную подработкой, определяем по формуле /9/
Предельное значение относительной разности осадок основания фундаментов каркасно-панельного здания определяем по табл.6 fпp=0,002.
fп = 0,0028 > fпp = 0,002.
Условие формулы /85/ не удовлетворяется. В качестве меры защиты здания от вертикальных деформаций основания, вызванных подработкой, принимаем разрезку его на два самостоятельных отсека кратных секции здания длиной L = 36 м.
Повторно проверяем условие, определяемое формулой /85/,
fп = 0,0014 < fпp = 0,002, .
условие выполнено.
Определяем ширину деформационного шва, устраиваемого между отсеками здания:
на уровне подошвы фундамента по формуле /5/
=1,2??0,7??2,6??10-3??36??103 = 78,6 мм ;
на уровне карниза по формулам /6,7/
высота здания Н = 27 + 2,4 = 29,4 м,
aв > 78,6 + 0,0056 • 29,4 • 103 = 243 мм
Для принятой длины отсеков здания определяем необходимость установки связей-распорок между отдельно стоящими фундаментами каркасного здания по условию /86/
??r ?? ??пр .
Сдвижение земной поверхности происходит в направлении вдоль здания, для этих условий
??r = 0,5 = 0,5 • 1,2 • 0,7 ?? 2,6 • 10-3 ?? 36 • 103 = 39 > ??пр = 0,008h = 0,008 • 3,3 • 103 = 26 мм.
Горизонтальное перемещение основания фундаментов превосходит предельное значение, ??r > ??пр. Поэтому необходима установка связей-распорок между фундаментами в продольном направлении отсека здания.
Определение усилий в фундаментных связях-распорках
Для расчетов используется план и сечения фундаментов, представленные на рис. 17. Вначале определяем растягивающие усилия в связях-распорках, действующие в продольном направлении отсека по оси Б.
Находим значение коэффициента жесткости грунта при сдвиге по подошве фундамента по формуле /20/
в которой площадь подошвы фундамента F = 2,5 • 2,7 = 6,75 м2, значение коэффициентов ??z и ??х определяем по табл. 7 в зависимости от соотношения сторон а/в = 2,5/2,7 = 0,92; ??z = 1,06; ??х = 0,50
кН/м3 .
Касательные напряжения, действующие по подошве фундаментов, расположенных по оси Б на расстоянии х от середины отсека здания, определяем по формуле /19/
при t=10 лет значение = 0.
Находим давление по подошве фундаментов, расположенных по оси Б
кН/м3 .
Предельное сопротивление сдвигу грунта по подошве фундамента рассчитываем по формуле /16/
=P tg ?? + C = 200 • tg 24° + 39 = 200 • 0,445 +39 = 128 кН/м2.
При наибольшем значении х = 18 м проверяем условие /91/
??xi ?? ??пр,
При хmах = 18м ??maх = 2,03 • 18 = 36,5 < ??пр = 128 кН/м2.
Поэтому условие ??xi ?? ??пр удовлетворяется для всех фундаментов, расположенных по оси Б.
Силу трения, действующую по подошвам фундаментов, расположенных по оси Б на расстоянии х от середины отсека здания, определяем по формуле /90/
Nтi = ??xi • Fi = 2,03х (2,7 • 2,5) = 13,7х
Nт1=Nт7=13,7 • 18=247кН;
Nт2=Nт6=13,7 • 12=164кН;
Nт3=Nт5=13,7 • 6=82кН;
Nт4 = 0.
Коэффициент жесткости грунта засыпки при сдвиге по боковой поверхности фундамента определяем по формуле /30/
в которой площадь контакта грунта засыпки с боковой поверхностью фундамента Fб = 1,1 • 1,7 + 1,8 • 0,35 + 2,5 • 0,35 = 3,38 м2; при глубине засыпки h = 2,4 м средняя длина фундамента в направлении деформаций земной поверхности а = 3,38/2,4 = 1,41 м; коэффициенты ??zб и ??хб определяем по табл. 7 в зависимости от соотношения сторон а/b при b = h, a/h = 1,41/2,4 = 0,59, ??zб = 1,08, ??хб = 0,44; модуль боковой деформации грунта обратной засыпки определяем по формуле /31/ Ез = m; коэффициент m находим по графику рис. 4 для h = 2/3 • 2,4 = 1,6 м, m = 1,0; модуль вертикальной деформации грунта обратной засыпки принимаем по табл. 10 для грунта с плотностью 1850 кг/м3 и влажностью 20% при продолжительности эксплуатации здания до начала подработки более 10 лет, = 10 МПа; Е3=1 • 10=10 МПа.
По табл. 9 принимаем характеристики грунта засыпки tg ??3 = 0,508 (??3 = 27°), удельное сцепление Сз = 36 кПа; другие характеристики грунта засыпки - удельный вес ??3 = 18,5 кН/м3, ?? = 0,3.
