4.31 Проектування і влаштування комбінованих плитно-пальових та інших видів фундаментів складних конструкцій та високої несучої здатності (типу "барет" тощо) для висотних будинків необхідно здійснювати при науково-технічному супроводі науково-дослідних або спеціалізованих організацій. Технологія влаштування фундаментів типу "барет" наведена у додатку К. Методика натурних випробувань паль високої несучої здатності наведена у додатку Л.
4.32 У випадку комбінованих плитно-пальових фундаментів слід обґрунтувати величину навантаження, яку буде сприймати ґрунт під плитним ростверком, при цьому слід враховувати:
- неоднорідність ґрунтів у міжпальовому просторі та під підошвою фундаментів за глибиною та в плані, їх міцнісні та деформаційні характеристики;
- можливі зміни фізико-механічних властивостей ґрунтів у міжпальовому просторі та/або в основі паль при замочуванні поверхневими водами або зміні рівнів підземних вод;
- розущільнення ґрунту при влаштуванні котловану та свердловин під палі;
- геометричні характеристики плитно-пальового фундаменту.
При проектуванні плитно-пальового фундаменту в робочих кресленнях необхідно передбачати заходи з підготовки шару ґрунту, що контактує з плитним ростверком.
4.33 З метою оптимізацїї проектних рішень фундаментів висотного будинку та умов його роботи з ґрунтовою основою рекомендується розвивати підземну та стилобатну частини, а також зменшувати ексцентриситет від вертикальних навантажень на основу і фундамент.
4.34 У складі проектної документації, починаючи з передпроектної стадії, необхідно розробляти спеціальний розділ щодо результатів обстеження технічного стану існуючих будинків і споруд та складу і обсягів робіт із геотехнічного моніторингу, який здійснюється в рамках програми науково-технічного супроводу висотного об'єкта.
4.35 У зв'язку з тим, що будівництво висотних будинків відрізняється великими значеннями осідань ґрунтової основи та необхідністю влаштування глибоких котлованів для підземної частини включно із фундаментами, обов'язковим є визначення зони впливу нового будівництва на деформаційний стан існуючої забудови, у тому числі додаткових осідань ґрунтової основи та їх нерівномірності, горизонтальних переміщень, наднормативних кренів, зсувів, руйнування конструкцій тощо (таблиця 4.3).
Таблиця 4.3 - Максимальні допустимі додаткові осідання ґрунтової основи існуючих будинків у зоні впливу висотного будівництва
|
Конструктивна схема існуючого будинку |
Максимальна допустима величина додаткових осідань ґрунтової основи, см |
Відносна різниця осідань ґрунтової основи |
|
Будинки з залізобетонним каркасом |
4 |
0,0020 |
|
Будинки з несучими стінами з цегляної та іншої , дрібноштучної кладки з армуванням або влаштуванням залізобетонних поясів |
3 |
0,0015 |
|
Будинки з несучими стінами з цегляної кладки без армування |
2 |
0,0010 |
|
Будинки з несучими стінами з крупних панелей |
1 |
0,0010 |
Розмір зони впливу (воронки осідань) нового будівництва на ґрунтову основу існуючої забудови для кожного висотного будинку визначається розрахунком.
На основі результатів розрахунків зони впливу визначається перелік заходів щодо збереження цілісності існуючих споруд (виключення появи вертикальних щілин у конструкціях будинків, наднормативних осідань і кренів, зсувів будинку, зсування плит перекриттів тощо).
До цих заходів відносяться:
- виконання розрахунків напружено-деформованого стану несучих конструкцій існуючої забудови в зоні впливу (каркасної системи, фундаментів, несучих стін тощо);
- проектування запобіжних заходів щодо виключення руйнівних деформацій конструкцій існуючої забудови (організації поверхневого водовідведення, влаштування системи глибинного дренування, влаштування підпірних стін, глибоких огорож котлованів, підсилення основ та фундаментів, влаштування поясів жорсткості на існуючій забудові тощо);
- проведення геотехнічного моніторингу ділянки будівництва та існуючої забудови в зоні впливу нового будівництва в процесі зведення висотного будинку.
4.36 Для оптимізацїї проектних рішень висотних будинків та моніторингу їх стану в процесі будівництва та експлуатації необхідно в проектній документації передбачати встановлення в ґрунтовій основі та фундаментах датчиків і приладів для визначення напружень, зсувів та деформацій.
Конструктивні рішення
4.37 Конструктивні рішення повинні забезпечити термін служби висотного будинку не менше 150 років з урахуванням належного експлуатаційного обслуговування та можливого відновлення ресурсу за допомогою капітальних ремонтів.
4.38 Конструктивна система повинна забезпечити міцність і стійкість несучих конструкцій та елементів висотного будинку під дією розрахункових навантажень та впливів, а також опір прогресуючому обваленню при виникненні надзвичайних ситуацій.
4.39 У висотних будинках застосовуються конструктивні системи, які складаються із вертикальних (колон, стін, ядер, діафрагм та інших елементів жорсткості) і горизонтальних (перекриттів, покриттів, балок, розкісних поясів та інших елементів жорсткості) несучих конструкцій, що забезпечують їх несучу здатність та просторову жорсткість.
Для забезпечення просторової жорсткості конструктивної системи висотного будинку рекомендується застосування:
- розвинутих у плані і симетрично розташованих ядер та діафрагм жорсткості;
- конструктивних систем із зовнішніми стінами по всьому контуру будинку (оболонкового типу);
- конструктивних систем із симетричним та рівномірним розташуванням несучих конструкцій в плані і по висоті будинку та відповідно з рівномірним розподілом вертикальних навантажень;
- монолітних дисків перекриттів, що об'єднують вертикальні несучі конструкції і виконують функції горизонтальних діафрагм жорсткості при дії вітрових і сейсмічних навантажень;
- горизонтальних балочних або розкісних поясів жорсткості на рівні технічних поверхів, що забезпечують спільну роботу на згинання всіх вертикальних конструкцій будинку, жорстких вузлових з'єднань між несучими конструкціями.
4.40 Несучі конструкції висотних будинків можуть виконуватися з монолітного залізобетону, сталезалізобетону та металевими.
Несучі конструкції з монолітного залізобетону рекомендується виконувати з бетону класу не нижче
В 25.
Збірно-монолітні конструкції можуть бути застосовані для влаштування перекриттів і стін із використанням збірних елементів в якості залишеної опалубки або як частину несучої конструкції. Розрахунки і влаштування бетонних і залізобетонних конструкцій необхідно виконувати згідно з чинними нормативними документами.
Сталезалізобетонні несучі конструкції, які виготовляються з бетону і сталевих гарячекатаних та зварних елементів (двотаврів, швелерів, труб, кутових елементів), рекомендується застосовувати, в основному, для колон із обмеженою площею поперечного перерізу та високими навантаженнями, коли їх несуча здатність при застосуванні несучої гнучкої арматури недостатня.
В окремих випадках сталезалізобетонні несучі конструкції можуть бути застосовані для влаштування стін, ядер жорсткості та плит перекриттів.
4.41 Розрахунки несучих конструкцій висотних будинків слід виконувати як системи "основа -фундамент - споруда" двічі з використанням, як правило, різних розрахункових моделей:
- перший розрахунок - фахівцями проектної організації;
- другий (перевірочний) розрахунок - фахівцями незалежної спеціалізованої організації.
Загальна методика розрахунків висотних будинків як системи "основа - фундамент - споруда" наведена у додатку Д.
Перевірочні розрахунки виконуються на стадії "Проект".
У складі проектної документації до державної експертизи надається комплект результатів перевірочного розрахунку та порівняльна таблиця основних розрахункових параметрів висотного будинку (періодів власних коливань за першими трьома формами, горизонтальних переміщень на рівні верху споруди, середніх осідань та кренів споруди під спільним впливом постійних та квазіпостійних навантажень, коефіцієнта запасу стійкості тощо).
При розходженні результатів розрахунків основних параметрів несучого каркаса висотного будинку, виконаних проектною організацією, з результатами перевірочних розрахунків більше ніж на 10 %, проект до
реалізації не допускається. У разі принципових розбіжностей питання розглядається на експертній раді при НТР Мінрегіонбуду України.
Перелік спеціалізованих організацій, які мають право виконувати перевірочні розрахунки висотних будинків, визначається Мінрегіонбудом України.
4.42 Розрахунки несучих конструкцій висотного будинку - наземних та підземних, у тому числі фундаментів, необхідно виконувати як для закінченої споруди, так і на різних стадіях будівництва.
4.43 Несучі конструкції слід розраховувати за першою та другою групами граничних станів з урахуванням найнесприятливішого сполучення навантажень згідно з положеннями даного документа.
4.44 При визначенні зусиль у несучих елементах конструкцій та горизонтальних переміщень конструктивної системи деформаційні (жорсткісні) характеристики залізобетонних елементів слід приймати на основі методів, які враховують нелінійну роботу матеріалів і конструкцій.
При розрахунку будинку на перекидання або зсув його конструктивна система приймається як жорстке тіло, що не деформується.
4.45 Співвідношення граничних горизонтальних переміщень верхньої частини висотних будинків f до їх висоти h не повинні перевищувати співвідношення 1/1000 при висоті будинку від до включно (f - горизонтальні переміщення верхньої частини будинку на рівні перекриття верхнього поверху; h - висота будинку, що визначається різницею позначок від поверхні покриття проїзду навколо будинку і перекриття верхнього поверху будинку).
4.46 Для поліпшення умов роботи під навантаженнями і зниження деформативності каркаса висотного будинку рекомендується проектувати його із симетричним розташуванням мас і жорсткостей, рівномірним розподілом вертикальних навантажень на пілони каркаса, стіни-діафрагми, фундамент і ґрунтову основу та симетричним горизонтальним перерізом, що наближається до квадратного або круглого.
При прийнятті інших архітектурно-планувальних рішень у просторовому розрахунку необхідно враховувати найбільш несприятливі напрямки впливу горизонтальних навантажень (вітру, сейсмічних коливань), відмінні від напрямку головних осей будинку.
4.47 Товщина стін ядер жорсткості, а також несучих простінків, діафрагм жорсткості може прийматися змінною по висоті. Гнучкість колон та стін (відношення lo / i, де lo – розрахункова довжина, і - радіус інерції поперечного перерізу) слід приймати не більше 60.
4.48 Підвищення несучої здатності вертикальних конструкцій з урахуванням поступового зростання навантаження від верхніх до нижніх поверхів рекомендується забезпечувати:
а) збільшенням коефіцієнта поздовжнього армування;
б) підвищенням міцності бетону;
в) збільшенням розмірів несучих елементів з урахуванням планувальних обмежень;
г) використанням "жорсткої" арматури. В якості "жорсткої" арматури рекомендується використовувати прокатні сталеві профілі (двотаври, в т.ч. широкополичкові, кутові елементи, швелери, листову сталь та труби).
4.49 У несучих залізобетонних конструкціях (ростверках, колонах, стінах та ядрах жорсткості) слід застосовувати важкі бетони, а в перекриттях - важкі і легкі бетони класів за міцністю на стиск не менше В25.
4.50 Перевірку несучої здатності пілонів, стін та простінків у місцях сполучення із фундаментною плитою необхідно виконувати з урахуванням деформацій останньої.
4.51 Мінімальні розміри перерізів конструкцій слід приймати з урахуванням протипожежних вимог та рекомендацій, наведених у додатку Т.
4.52 Для сталезалізобетонних несучих конструкцій (колон, стін, діафрагм та ядер жорсткості, перекриттів) розрахунок сталевих елементів необхідно виконувати також на стадії зведення висотного будинку до набирання необхідної міцності бетону за методами розрахунків сталевих конструкцій, а на стадії експлуатації - за методами розрахунків залізобетонних конструкцій із урахуванням спільної роботи сталевих елементів із монолітним бетоном.
При використанні в колонах сталевих елементів у вигляді труб (трубобетонних колон) рекомендується враховувати ефект об'ємного напруженого стану бетону.
4.53 При виборі конструктивної схеми несучого металевого каркаса перевагу слід віддавати рамним та рамно-в'язевим схемам із підвищеним ступенем статичної невизначеності, здатним до перерозподілу зусиль при аварійному виключенні з роботи окремих елементів.
4.54 Перекриття в будинках із металевими каркасами слід виконувати переважно у вигляді нерозрізної монолітної залізобетонної плити. При цьому повинна бути забезпечена її надійна робота з металевими прогоновими несучими елементами перекриттів.
4.55 Розрахунок металевих конструкцій каркасів висотних будинків виконується згідно зі СНиП II-23.
4.56 Для збірно-монолітних несучих конструкцій стін, ядер, діафрагм та інших елементів жорсткості і перекриттів розрахунок збірних елементів необхідно виконувати на стадії будівництва до набрання проектної міцності монолітного бетону, а розрахунок збірно-монолітних конструкцій на стадії експлуатації - при врахуванні спільної роботи збірних елементів та монолітного бетону з урахуванням напружень і деформацій, отриманих збірними елементами на стадії будівництва, а також міцності і жорсткості вузлів сполучень збірних елементів і монолітного бетону.
