Г.7 При прямих динамічних розрахунках системи "основа - фундамент - висотна будівля" рекомендується приймати експериментальні значення логарифмічних декрементів коливань ґрунту і конструкцій. У випадку відсутності дослідних даних допускається приймати наступні значення декрементів коливань:
Коефіцієнти жорсткості та демпфування основи допускається визначати за методикою СНиП 2.02.05 "Фундаменты машин с динамическими нагрузками". При цьому відносне демпфування основи належить приймати не більше 10 % від критичного затухання коливань (логарифмічний декремент коливань 0,6).
ДОДАТОК Д
(довідковий)
ЗАГАЛЬНА МЕТОДИКА РОЗРАХУНКІВ ВИСОТНИХ БУДИНКІВ
ЯК СИСТЕМИ "ОСНОВА - ФУНДАМЕНТ - СПОРУДА"
Д.1 Загальні вказівки
Д.1.1 Рекомендації даного додатка поширюються на проектування різних конструктивних систем будинків, у яких усі основні несучі конструкції (колони, пілони, стіни, перекриття, покриття, фундаменти) виконуються з монолітного залізобетону із жорсткими й піддатливими сполученнями між ними.
Д.1.2 Розрахунок і конструювання будинків при сейсмічних впливах слід виконувати згідно з ДБН В.1.1-12. Вогнестійкість конструкцій і вогнезбереження будинків повинні відповідати вимогам ДБНВ.1.1-7.
Д.1.3 Значення граничних деформацій основи будинків регламентуються СНиП 2.02.01-83*. Граничні прогини, переміщення конструкцій і перекоси вертикальних і горизонтальних гнізд будинків не повинні перевищувати допустимих значень, наведених у ДСТУ Б.В.1.2-3.
Д.1.4 При проектуванні залізобетонних конструкцій їх надійність повинна бути встановлена розрахунком за граничними станами першої й другої груп шляхом використання розрахункових значень навантажень, характеристик матеріалів, які визначаються за допомогою відповідних коефіцієнтів надійності з урахуванням ступеня відповідальності будинків.
Значення характеристичних навантажень, коефіцієнтів сполучень навантажень і коефіцієнтів надійності відповідальності конструкцій, а також розподіл навантажень на постійні й тимчасові (тривалі й короткочасні) слід приймати згідно з ДБН В.1.2-2.
Порядок прикладення постійних і тривало діючих навантажень повинен визначатися графіком провадження робіт або за фактом.
Д.2 Розрахунок несучих конструктивних систем
Д.2.1 Розрахункова схема
Д.2.1.1 Розрахункова схема будинку включає дані про навантаження та фізичну модель.
Д.2.1.2 Фізична модель будинку являє собою тривимірну систему з колон, стін, плит, балок і їх сполучень, а також дані про фізико-механічні властивості матеріалів і навантаження.
Д.2.1.3 Розподіл зусиль у просторових системах у значній мірі обумовлюється характеристиками жорсткості елементів і їх сполученнями, які залежать як від матеріалу і його напруженого стану, так і від якості виготовлення й монтажу, наявності дефектів, передісторії навантаження, типу конструкції, вологості матеріалу, ступеня пошкодження (зношення), температури й інших факторів.
Д.2.1.4 Розрахунки напружено-деформованого стану залізобетонних стержневих, пластинчастих і об'ємних елементів і їх сполучень розроблені в існуючих нормативних документах тільки для нормальних перерізів при простих впливах.
Для довільних перерізів стержневих і пластинчастих елементів при складних впливах (випадки практично характерні для всіх елементів просторової схеми висотного будинку) рекомендується використовувати апробовані комп'ютерні програми, що реалізують алгоритми, засновані на фундаментальних положеннях деформаційної теорії залізобетону (закон плоских перерізів, нелінійна залежність між напруженнями й деформаціями, обмеження на значення лінійних деформацій тощо) і загальних вимогах відповідних нормативів.
Д.2.1.5 Складні просторові геометричні схеми спрощують шляхом заміни реальної конструкції умовною схемою. Колони й балки апроксимують стержнями, приведеними до осі, а плити й стіни - пластинами, приведеними до серединної площини.
Д.2.1.6 Допускається застосування континуальних, дискретно-континуальних і дискретних розрахункових моделей. Рекомендується використовувати розрахункові моделі, засновані на математичній і геометричній дискретизації просторових конструкцій методом скінченних елементів (МСЕ).
Д.2.1.7 За необхідності допускається комп'ютерне моделювання окремих вузлів або фрагментів конструкцій на основі використання фізично нелінійних тривимірних скінченних елементів, спеціальних елементів, що моделюють тертя, проковзування, попередній натяг тощо. В особливо відповідальних випадках результати комп'ютерного моделювання рекомендується підтверджувати натурними експериментами.
Д.2.1.8 Рекомендується застосовувати програмні комплекси, в яких реалізовані процедури розрахунку конструкцій з урахуванням фізичної й геометричної нелінійності, а також процесів, пов'язаних із життєвим циклом конструкції. У необхідних випадках рекомендується за цими програмними комплексами здійснювати розрахунок з урахуванням фізичної нелінійності залізобетону й ґрунтової (пальової) основи й виконувати комп'ютерне моделювання процесів зведення каркаса висотного будинку з урахуванням зміни фізико-механічних властивостей бетону в процесі зведення, а також процесів, пов'язаних з динамічними впливами (сейсміка, вітер), та процесів, пов'язаних з форс-мажорними ситуаціями (прогресуюче обвалення).
Д.2.2 Вимоги до розрахунку
Д.2.2.1 Розрахунок несучих конструктивних систем включає:
Д.2.2.2 Розрахунок несучої конструктивної системи, що включає надземні й підземні конструкції й фундамент, слід проводити для всіх послідовних стадій зведення (у випадку істотної зміни розрахункової ситуації) і для стадії експлуатації, приймаючи розрахункові схеми, що відповідають розглянутим стадіям. При цьому слід ураховувати:
-порядок прикладення й зміни вертикального навантаження й жорсткостей елементів у процесі монтажу й експлуатації;
Д.2.2.3 Розрахунок несучої конструктивної системи в загальному випадку слід проводити в просторовій постановці з урахуванням спільної роботи надземних і підземних конструкцій, фундаменту й основи під ним.
Д.2.2.4 Розрахунок несучих конструктивних систем слід проводити із використанням лінійних і нелінійних жорсткостей залізобетонних елементів.
Лінійні жорсткості залізобетонних елементів визначають, як для суцільного пружного тіла.
Нелінійні жорсткості залізобетонних елементів визначають за поперечним перерізом з урахуванням можливого утворення тріщин, а також з урахуванням розвитку непружних деформацій у бетоні й арматурі, що відповідають короткочасному й тривалому діям навантаження.
Д.2.2.5 Значення нелінійних жорсткостей залізобетонних елементів слід визначати залежно від стадії розрахунку, вимог до розрахунку й характеру напружено-деформованого стану елемента.
На першій стадії розрахунку конструктивної системи, коли армування залізобетонних елементів невідомо, нелінійну роботу елементів рекомендується враховувати шляхом зниження їх жорсткостей за допомогою умовних узагальнених коефіцієнтів.
На наступних стадіях розрахунку конструктивної системи, коли відоме армування залізобетонних елементів, у розрахунок слід уводити уточнені значення жорсткостей елементів, які визначені з урахуванням армування, утворення тріщин і розвитку непружних деформацій у бетоні й арматурі згідно із вказівками чинних нормативних документів із проектування залізобетонних конструкцій.
Д.2.2.6 У результаті розрахунку несучої конструктивної системи повинні бути встановлені: у колонах - значення поздовжніх і поперечних сил, згинальних моментів, а в необхідних випадках - і крутних моментів; у плоских плитах перекриттів, покриттях й фундаментах - значення згинальних і крутних моментів, поперечних і поздовжніх сил.
Зусилля в елементах конструктивної системи слід визначати від дії поздовжніх розрахункових постійних, тривалих, короткочасних і епізодичних навантажень, а також їх основних і аварійних сполучень.
На першій стадії розрахунку для оцінки зусиль в елементах конструктивної системи допускається приймати наближені значення жорсткостей елементів, маючи на увазі, що розподіл зусиль в елементах конструктивних систем залежить не від величини, а, в основному, від співвідношення жорсткостей цих елементів. Для більш точної оцінки розподілу зусиль в елементах конструктивної системи рекомендується приймати уточнені значення жорсткостей з понижувальними коефіцієнтами. При цьому необхідно враховувати істотне зниження жорсткостей у плитних елементах, що згинаються (у результаті можливого утворення тріщин), у порівнянні з позацентрово стиснутими елементами. У першому наближенні рекомендується приймати модуль пружності матеріалу, який дорівнює Ев з понижувальними коефіцієнтами: 0,6 - для вертикальних стиснутих елементів; 0,3 - для плит перекриттів (покриттів) і балок з урахуванням тривалості дії навантаження.
Д.2.2.7 У результаті розрахунку несучої конструктивної системи повинні бути встановлені значення вертикальних переміщень (прогинів) перекриттів і покриттів, горизонтальні переміщення конструктивної системи, а також для будинків підвищеної поверховості - прискорення коливань перекриттів верхніх поверхів. Величини вказаних переміщень і прискорення коливань не повинні перевищувати допустимих значень, установлених відповідними нормативними документами.
Горизонтальні переміщення конструктивної системи слід визначати від дії експлуатаційних розрахункових (для граничних станів другої групи) значень постійних, тривалих, короткочасних горизонтальних і вертикальних навантажень. При цьому на першій стадії розрахунку рекомендується приймати знижені значення жорсткостей елементів конструктивної системи, оскільки горизонтальні переміщення прямо залежать від властивостей жорсткості елементів.
Вертикальні переміщення (прогини) перекриттів і покриттів визначають від дії експлуатаційних значень постійних і тривалих вертикальних навантажень. При цьому на першій стадії розрахунку рекомендується приймати знижені значення жорсткостей елементів конструктивної системи, зокрема плит перекриттів, оскільки вертикальні переміщення (прогини) прямо залежать від деформаційних властивостей плит.
У першому наближенні значення понижувальних коефіцієнтів щодо початкового модуля пружності бетону з урахуванням тривалості дії навантаження рекомендується приймати: для вертикальних несучих елементів - 0,6, а для плит перекриттів (покриттів) - 0,3.
На наступних стадіях розрахунку при відомому армуванні слід приймати уточнені жорсткості плит з урахуванням армування, наявності тріщин і непружних деформацій у бетоні й арматурі, що визначаються чинними нормативними документами.
Прискорення коливань перекриттів верхніх поверхів будинку слід визначати при дії пульсаційної складової вітрового навантаження.
Д.2.2.8 При розрахунку на стійкість конструктивної системи слід перевіряти стійкість форми конструктивної системи, а також стійкість положення конструктивної системи на перекидання і на зсув.
Розрахунок на стійкість конструктивної системи слід проводити на дію поздовжніх розрахункових постійних, тривалих, короткочасних і епізодичних вертикальних і горизонтальних навантажень.
При розрахунку стійкості форми конструктивної системи рекомендується приймати знижені жорсткості елементів конструктивної системи (з огляду на нелінійну роботу матеріалу), оскільки стійкість конструктивної системи пов'язана з деформативністю системи й окремих елементів. При цьому значення понижувальних коефіцієнтів у першому наближенні рекомендується приймати з урахуванням того, що стійкість конструктивної системи залежить від опору в основному позацентрово стиснутих вертикальних елементів при тривалій дії навантаження й у стадії, що наближається до граничної. Запас стійкості повинен бути не менше ніж двократним.
При розрахунку на загальну стійкість конструкцій допускається перевіряти для сполучення навантажень, якому відповідають найбільші значення поздовжніх сил і знайдені коефіцієнти розрахункової довжини, розповсюджувати на інші сполучення навантажень.
При розрахунку стійкості положення конструктивної системи слід розглядати як жорстке неде-формоване тіло. При розрахунку на перекидання утримуючий момент від вертикального навантаження повинен перевищувати перекидний момент від горизонтального навантаження з коефіцієнтом не менше 1,5. При розрахунку на зсув утримуюча горизонтальна сила повинна перевищувати діючу зсувну силу з коефіцієнтом 1,2. При цьому слід ураховувати найбільш несприятливі значення коефіцієнтів надійності щодо навантаження.
Д.2.2.9 Несучу здатність і деформації основи слід оцінювати згідно з відповідними нормативними документами за зусиллями, що діють на основу, знайденими при розрахунку конструктивної системи будинку.
Розрахунок перекосів від нерівномірних вертикальних деформацій сусідніх несучих конструкцій (стін і колон) слід проводити з урахуванням фактичного порядку зведення будинку, а також часу й тривалості прикладення навантажень для врахування нелінійних деформацій у залізобетонних конструкціях.
