Несущие конструкции здания выполнены в монолитном железобетоне. План типового этажа здания представлен на рисунке А1. Конструктивная система здания смешанная. Лестнично-лифтовой узел образует ядро жесткости. Толщина несущих внутренних стен 35 см, толщина пилонов 40 - 50 см, длина пилонов до 200 см. Перекрытия и покрытие - монолитные, толщиной 22 см, защитный слой бетона 2,5 см. Все вертикальные несущие конструкции здания выполнены из тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В45, перекрытие из бетона класса В25. Фоновое армирование перекрытий непрерывное симметричное одинаковое вдоль обоих направлений осей здания: верхняя арматура равна нижней и составляет
с ячейкой 30 см. Высота этажа . Наружные стены навесные из небетонных мелкоштучных материалов.![]() монолитного высотного жилого дома
Нормативные равномерно распределенные нагрузки на перекрытии: собственный вес 5,5 кН/м2; вес пола в квартирах 2 кН/м2; вес пола на балконе 1,2 кН/м2; вес перегородок внутри квартир 1,1 кН/м2; длительная временная нагрузка от людей в квартирах и на балконах 0,3 кН/м2 [5]. Полная равномерно распределенная нагрузка: в квартирах 8,9 кН/м2; на балконах 7 кН/м2. Вес наружных стен 11,1 кН/пог. м; ограждения балконов 3,5 кН/пог. м.
Буквенные обозначения величин, не оговоренные в настоящем расчете, приняты по СНиП 2.03.02-84* <2>, СНиП 52-01-2003 <3> и СП 52-101-03 [6, 7, 8].
--------------------------------
<2> Действует до вступления в силу соответствующего технического регламента.
<3> Носит рекомендательный характер до регистрации Минюстом России.
Несущие способности элементов определяются по требованиям СП 52-101-03 с использованием программы ОМ "СНиП железобетон" [9].
А1.1.4. Расчетные схемы гипотетических локальных разрушений
Варианты расположения гипотетических локальных разрушений типового этажа, рассмотренные в настоящем примере, показаны на рисунке А1.
По высоте здания локальное разрушение может быть расположено на любом этаже, поэтому если в здании несколько видов типовых этажей, то проверять нужно самый опасный (или все). Кроме того, необходимо проверить невозможность прогрессирующего обрушения конструкций чердака, технических и подземных этажей. Здесь в качестве примера рассмотрены три наиболее опасные схемы локальных разрушений конструкций типового этажа, отвечающих требованию п. 4.5, в том числе три возможных варианта образования пластических шарниров для схемы 1.
А1.2. Расчет конструкций, расположенных над локальным разрушением, кинематическим методом теории предельного равновесия
А1.2.1. Несущая способность отдельных конструктивных элементов
А1.2.1.1. Перекрытие
Погонная несущая способность поперечных сечений с фоновым армированием по изгибу при растяжении нижних (или верхних) волокон при изгибе вдоль направлений буквенных и цифровых осей одинакова, определяется при b = 100 см;
; (3,3 стержня диаметром 12 мм из стали класса А400); , бетон класса В25, и равна . Площадь арматуры составляет: , т.е. больше минимального армирования по п. 4.5 данных рекомендаций.А1.2.2. Проверка устойчивости здания при локальном разрушении его несущих конструкций по схеме N 1
Рассматривается обрушение конструктивной ячейки между осями А-В и 1-3. Первично разрушается пилон i-го этажа на пересечении осей 1 и Б. Проверяется невозможность обрушения зависших над локальным разрушением участков перекрытий и пилонов. Поскольку пилон с другими вертикальными конструкциями соединяется только через перекрытие, прогрессирующему обрушению в данном случае сопротивляется на каждом этаже только перекрытие, разрушающееся с образованием пластических шарниров, и стык перекрытия с пилоном.
А1.2.2.1. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения первого типа
Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.2. Пилоны всех этажей, зависших над "разрушенным" пилоном на i-том этаже, поступательно смещаются вниз вместе с примыкающими участками перекрытий, в перекрытиях образуются пластические шарниры с растяжением верхней (на рисунках обозначены сплошной линией) и нижней (пунктирной линией) арматуры.
![]() Работа пилона
Пилон (сечение 40 x 200 см2) поступательно смещается вниз без разрушения, работа внутренних сил
. Вес пилона G = 25 x 0,4 x 2 x 3,3 = 66 кН; вертикальное перемещение u = 1; работа внешних сил .Сопротивление обрушению перекрытий
Работа внутренних сил перекрытия суммируется по всем показанным на рисунке А1.2 и пронумерованным цифрами в кружках пластическим шарнирам
(j = 1,... 8). Для каждого пластического шарнира , где - изгибающий момент, воспринимаемый сечением перекрытия вдоль рассматриваемого пластического шарнира; , где В целях стандартизации расчета углы излома перекрытия в пластических шарнирах, образованные двумя наклонными плоскостями, рассматривались как сумма двух углов (каждой наклонной плоскости с горизонтальной), например шарниры 7 и 8. Тогда
где Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;шарнир 5:
; ; ;шарнир 6:
; ; ;шарнир 7:
; ; ;шарнир 8:
; ; ;всего по перекрытию
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
(j = 1, 2, 3). , где .Наружные стены (условно на рисунке А1.2 показаны только на планах)
Работа внутренних сил
.Работа внешних сил на перемещениях наружных стен
(j = 1, 2). , где .Проверка общего условия невозможности образования механизма первого типа
Проверка производится по формуле (2) данных Рекомендаций
; .Условие устойчивости конструкций выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение первого типа невозможно.
Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.3. В перекрытии образуются пластические шарниры с растяжением верхней и нижней арматуры. Пилоны всех этажей, зависших над "исчезнувшим" пилоном на i-том этаже, поворачиваются вместе с нижним перекрытием вокруг мгновенного центра вращения на пересечении осей Б и 3, стык пилона с верхним перекрытием разрушается по срезу.
![]() Работа пилона
Вес пилона G = 66 кН; перемещение под центром тяжести пилона u = 13/14 = 0,93; работа внешних сил
.Сопротивление обрушению перекрытия
Работа внутренних сил перекрытия суммируется по всем показанным на рисунке А1.3 и пронумерованным цифрами пластическим шарнирам
(j = 1,... 4).Для каждого пластического шарнира
, где Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;всего по перекрытию:
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия (см. рисунок А1.3)
.Наружные стены
Работа внутренних сил
.Работа внешних сил
.Проверка общего условия невозможности образования механизма второго типа
Проверка производится по формуле (2) данных Рекомендаций
(без учета работы пилона на срез); .Условие устойчивости выполнено W > U даже без учета работы пилона на срез. Прогрессирующее обрушение второго типа невозможно.
А1.2.2.3. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения третьего типа
Для третьего механизма обрушения (рисунок А1.4) рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, от расположенного на нем пилона, пластические шарниры в плите те же, что и в п. А1.2.2.2.
![]() Рисунок А1.4. Схема 1. Механизм обрушения третьего типа
Работа внутренних сил перекрытия W = 436 кН.
Работа внешних сил
, условие устойчивости выполнено и без учета работы пилона на растяжение. Прогрессирующее обрушение третьего типа невозможно.А1.2.2.4. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения четвертого типа
Рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, вместе с расположенным на нем пилоном - от верхнего перекрытия (рисунок А1.5), пластические шарниры в плите те же, что и в п. А1.2.2.2. Работа внешних сил U = 309 кН < 436 кН, условие устойчивости выполнено и без учета работы пилона на растяжение. Прогрессирующее обрушение четвертого типа невозможно.
![]() А1.2.3. Проверка устойчивости здания при локальном разрушении его несущих конструкций по схеме N 2
Рассматривается обрушение конструктивной ячейки в осях А-Б и 1-3 (рисунок А1.6). Первично разрушаются два пилона i-го этажа, расположенные на пересечении осей 1 и А (сечением 40 x 170 см2) и осей 2 и А (сечением 50 x 200 см2). Проверяется невозможность обрушения зависших над локальным разрушением участков перекрытий и пилонов. Поскольку пилоны с другими вертикальными конструкциями соединяются только через перекрытие, прогрессирующему обрушению в данном случае сопротивляется на каждом этаже только перекрытие, разрушающееся с образованием пластических шарниров, и стыки перекрытия с пилонами.
![]() Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.6. Пилоны всех этажей, зависших над "разрушенными" пилонами на i-том этаже, одновременно поступательно смещаются вниз, в перекрытии образуются пластические шарниры с растяжением верхней (сплошная линия) и нижней (пунктирная линия) арматуры.
Работа пилонов
Пилоны поступательно смещаются вниз без разрушения,
.Вес пилонов G = 25 x 0,4 x 1,7 x 3,3 + 25 x 0,5 x 2 x 3,3 = 56 + 83 = 139 кН; u = 1;
работа внешних сил
.Сопротивление обрушению перекрытия
Работа внутренних сил перекрытия суммируется по всем показанным на рисунке А1.6 и пронумерованным цифрами в кружках пластическим шарнирам
(j = 1,... 8).Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;шарнир 5:
; ; ;шарнир 6:
; ; ;шарнир 7:
; ; ;шарнир 8:
; ; ;всего по перекрытию
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
.Наружные стены и ограждение балкона
Работа внутренних сил
. Работа внешних сил .Проверка общего условия невозможности образования механизма первого типа:
; .Условие устойчивости конструкций нарушено W < U.
Поскольку в рассматриваемой схеме только перекрытие оказывает сопротивление прогрессирующему обрушению, необходимо усилить армирование перекрытия.
На участке верхнего пластического шарнира 4 принимается дополнительная верхняя продольная (параллельная буквенным осям) арматура класса А400 с площадью сечения
( , дополнительная работа . В зоне нижних пластических шарниров 5 и 6 (см. рисунок А1.6) на полосе шириной 3 м принимается дополнительная нижняя продольная и поперечная арматура класса А400, площадью сечения ( ; , тогда . Условие устойчивости конструкций выполнено W > U.Арматурные стержни должны быть заведены за сечение, где они учитываются с полным расчетным сопротивлением, на длину анкеровки в соответствии с требованиями [6].
Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.7. В перекрытии образуется диагональный пластический шарнир с растяжением верхней арматуры. Пилоны всех этажей, зависших над "разрушенными" пилонами на i-том этаже, поворачиваются вместе с нижним перекрытием вокруг мгновенной оси вращения, совпадающей с пластическим шарниром в перекрытии, стыки пилонов с верхним перекрытием разрушаются по срезу.
![]() Работа пилонов
Вес пилонов G = 56 + 83 = 139 кН; вертикальные перемещения под центрами тяжести пилонов
, ; работа внешних сил .Сопротивление обрушению перекрытия
; ; .Работа внешних сил на перемещениях перекрытия:
.Наружные стены и ограждение балконов
Работа внутренних сил
.Работа внешних сил на перемещениях наружных стен
.Проверка общего условия невозможности образования механизма второго типа:
.Условие устойчивости конструкций нарушено W < U.
Для выполнения условия устойчивости величина работы внутренних сил пилонов на срез должна быть не менее
.Перемещение по линии действия усилия сдвига
, где расстояние от наружного торца пилона на пересечении осей 1 и А (точка с единичным вертикальным перемещением) до оси вращения r = 4,2 м; w = 3,3/4,2 = 0,786. Усилие сдвига, воспринимаемое каждым пилоном, должно быть не менее S = 306/(2 x 0,786) = 194,6 кН. Площадь вертикальной арматуры для каждого пилона должна быть не менее . При установке указанной арматуры условие устойчивости конструкций выполнено W > U, прогрессирующее обрушение второго типа невозможно.А1.2.3.3. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения третьего типа
Для третьего механизма обрушения (рисунок А1.8) рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, от расположенных на нем пилонов, пластический шарнир в плите тот же, что и в п. А1.2.3.2.
![]() Рисунок А1.8. Схема 2. Механизм обрушения третьего типа
Работа внешних сил
.Для пилонов принимаем армирование по п. А1.2.3.2, тогда предельное усилие растяжения в сечении пилонов S = 40 x 6,08 = 243,2 кН (см. п. А1.1.3), вертикальные перемещения плиты под центрами тяжести пилонов
, ; работа внутренних сил . . Условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение третьего типа невозможно.А1.2.3.4. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения четвертого типа
Рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, вместе с расположенными на нем пилонами - от верхнего перекрытия (рисунок А1.9), пластический шарнир в плите тот же, что и в п. А1.2.3.2. Работа внешних сил U = 428 кН.
![]() Для пилонов принимаем армирование по п. А1.2.3.2, тогда предельное усилие растяжения в сечении пилонов S = 243,2 кН, вертикальные перемещения
и ; работа внутренних сил . Суммарная работа внутренних сил . Условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение четвертого типа невозможно.А1.2.4. Проверка устойчивости здания при локальном разрушении его несущих конструкций по схеме N 3
Рассматривается обрушение конструктивной ячейки между осями А-В и 1-3. Первично разрушаются три пилона i-го этажа, расположенных на пересечениях осей А и 1, А и 2, Б и 1. Проверяется невозможность обрушения зависших над локальным разрушением конструкций. Прогрессирующему обрушению сопротивляется на каждом этаже только перекрытие, разрушающееся с образованием пластических шарниров, и стыки перекрытия с пилонами.
А1.2.4.1. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения первого типа
Пилоны всех этажей, зависших над "разрушенными" пилонами на i-том этаже, одновременно поступательно смещаются вниз, в перекрытии образуются пластические шарниры с растяжением верхней и нижней арматуры. Рассмотрено три варианта разрушения.
Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.10.
![]() Рисунок А1.10. Схема 1. Вариант 1.
Механизм обрушения первого типа
Работа пилонов
Пилоны поступательно смещаются вниз без разрушения,
. Вес пилонов , , ; ; вертикальные перемещения ; работа внешних сил .Сопротивление обрушению перекрытия
Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;шарнир 5:
; ; ;шарнир 6:
; ; ;шарнир 7:
; ; ;шарнир 8:
; ; ;всего по перекрытию
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
(j = 1... 6) , где .Наружные стены и ограждение балконов
Работа внутренних сил
.Работа внешних сил на перемещениях наружных стен
. , где .Проверка общего условия невозможности образования механизма первого типа
; .Условие устойчивости конструкций нарушено W < U.
При дополнительном армировании перекрытия, принятом в п. А1.2.3.1,
; ; ; суммарная работа . Увеличиваем армирование на всем участке, перекрывающем пластические шарниры 1, 2, 5: нижняя арматура с шагом 150 мм (продольная и поперечная). ; суммарная работа , условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение первого типа невозможно.Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.11.
![]() Рисунок А1.11. Схема 3. Вариант 2.
Механизм обрушения первого типа
Сопротивление обрушению перекрытий
Работа внутренних сил перекрытия суммируется по всем показанным на рисунке А1.11 и пронумерованным цифрами в кружках пластическим шарнирам
(j = 1,... 7).Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров при учете только фонового армирования:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;шарнир 5:
; ; ;шарнир 6:
; ; ;шарнир 7:
; ; ;всего по перекрытию
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
.Наружные стены и ограждение балконов
Работа внутренних сил
. Работа внешних сил .Проверка общего условия невозможности образования механизма первого типа
; .Условие устойчивости конструкций нарушено W < U.
В перекрытии принимается дополнительная верхняя арматура, перекрывающая пластические шарниры 1 (стержни параллельны цифровым осям) и 2 (стержни параллельны буквенным осям), класса А400 с площадью сечения
( ; ; . Условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение первого типа невозможно.Установлена дополнительная верхняя арматура на участках шириной 2,5 м от осей В и 3 (см. Вариант 2). Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.12. Верхние пластические шарниры 1 и 2 смещаются на край зоны, где дополнительная арматура учитывается с полным расчетным сопротивлением, то есть за вычетом длины анкеровки стержней
[6].![]() Рисунок А1.12. Схема 3. Вариант 3.
Механизм обрушения первого типа
Сопротивление обрушению перекрытий
На всей площади, перекрывающей пластические шарниры 5, 6 и 7 (рисунок 1.12), учитывается дополнительная нижняя арматура класса А400 площадью сечения
( .Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ;шарнир 4:
; ; ;шарнир 5:
; ; ; ;шарнир 6:
; ; ; ;шарнир 7:
; ; ; ;всего по перекрытию
.Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
.Наружные стены и ограждение балконов
Работа внутренних сил
. Работа внешних сил .Проверка общего условия невозможности образования механизма первого типа
; .Условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение первого типа невозможно. Возможны другие комбинации усиления перекрытия.
Гипотетическая схема прогрессирующего обрушения представлена на рисунке А1.13. В перекрытии образуются диагональные пластические шарниры с растяжением верхней и нижней арматуры. Пилоны всех этажей, зависших над "разрушенными" пилонами на i-том этаже, поворачиваются вместе с нижним перекрытием вокруг мгновенной оси вращения, совпадающей с пластическим шарниром 2 в перекрытии, стыки пилонов с верхним перекрытием разрушаются по срезу.
![]() Работа пилонов
Вес пилонов:
, , ; вертикальные перемещения под центрами тяжести пилонов , , ; работа внешних сил .Работа внутренних сил по срезу: S = 194,6 x 3 = 583,8 кН (см. п. А1.2.3.2); w = 3,3/10,7 = 0,31; W = 583,8 x 0,31 = 181 кН.
Сопротивление обрушению перекрытия
Принимается дополнительное верхнее армирование для шарниров 1 и 5 согласно Варианту 1 (
. Дополнительное нижнее армирование - по Варианту 3 ( .
Работа внутренних сил перекрытия суммируется по всем показанным на рисунке А1.2.13 и пронумерованным цифрами пластическим шарнирам
(j = 1... 5).Работа внутренних сил на перемещениях пластических шарниров:
шарнир 1:
; ; ; ;шарнир 2:
; ; ;шарнир 3:
; ; ; ;шарнир 4:
; ; ; ;шарнир 5:
; ; ; ;всего по перекрытию
.Суммарная работа внутренних сил W = 720 + 181 = 901 кН.
Работа внешних сил на перемещениях перекрытия
.Наружные стены и ограждение балконов
Работа внутренних сил
. Работа внешних сил .Проверка общего условия невозможности образования механизма второго типа
.Условие устойчивости конструкций выполнено W > U.
А1.2.4.3. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения третьего типа
Для третьего механизма обрушения (рисунок А1.14) рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, от расположенных на нем пилонов, пластический шарнир в плите тот же, что и в п. А1.2.4.2. Работа внутренних сил перекрытия
.![]() Работа внешних сил
. Условие устойчивости выполнено. Прогрессирующее обрушение третьего типа невозможно.А1.2.4.4. Оценка возможности возникновения механизма прогрессирующего обрушения четвертого типа
Рассматривается отрыв перекрытия, расположенного непосредственно над локальным разрушением, вместе с расположенными на нем пилонами от верхнего перекрытия (рисунок А1.15), пластический шарнир в плите тот же, что и в п. А1.2.4.2. Работа внутренних сил перекрытия
.![]() Рисунок А1.15. Схема 3. Механизм обрушения четвертого типа
Для пилонов принимаем армирование по п. А1.2.3.2, тогда предельное усилие растяжения в сечении пилонов S = 243,2 кН, вертикальные перемещения
, , ; работа внутренних сил . Суммарная работа внутренних сил . Работа внешних сил U = 813 кН < 1317,3 кН, условие устойчивости выполнено W > U. Прогрессирующее обрушение четвертого типа невозможно.А1.3. Расчет вертикальных элементов, расположенных рядом с локальным разрушением
Расчет выполняется по п. 3.6 настоящих Рекомендаций.
Рассмотрены наиболее опасные схемы, когда удаляются одновременно три пилона: схемы 3, 4 и 5 (рисунок А1.1). Для удобства изложения материала пилонам присвоены номера, см. рисунок А1.1.
В таблице А1.3.1 определены расчетные равномерно распределенные нагрузки на перекрытии для основного сочетания нагрузок на стадии эксплуатации (с коэффициентами надежности по нагрузкам [4]). По этим данным с помощью программного комплекса "Мономах 4.0" определены расчетные эксплуатационные нагрузки, передающиеся на рассматриваемые пилоны с перекрытия вышележащего этажа. Величины нагрузок приведены в графе 3 таблицы А1.3.2. Затем с помощью ПК "Мономах 4.0" рассчитаны конструкции с локальными разрушениями для схем 3, 4, 5 на нагрузки от одного вышележащего этажа в соответствии с п. А1.1.2. Результаты приведены в таблице А1.3.2 (графа 4) и подсчитано увеличение усилий в пилонах при рассмотренных схемах локального разрушения по отношению к расчетной эксплуатационной нагрузке. Поскольку увеличение нагрузки в стене 1п (схема 3) и в пилоне 5п (схема 5) превышает 30%, выполнены МКЭ расчеты конструкций зданий с локальными разрушениями 3, 4, 5 (отдельно для каждой схемы) на нормативные нагрузки и определены усилия в перегруженных пилонах и стенах. Армирование пилонов и стен получено с помощью ОМ "СНиП железобетон" из условия прочности по внецентренному сжатию и приведено в таблице А1.3.3.
Таблица А1.3.1
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Вид нагрузки ? Распределенная нагрузка ?
? ?????????????????????????????????????????????
? ?Коэффициент? Ед. ?Нормативное? Расчетное ?
? ?надежности ? изм. ? значение ? значение ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Вес плиты ? ? 1,1 ? кН/м2 ? 5,5 ? 6,05 ?
??????????????????????????????????????????? ?????????????????????????
? Пол ?в квартире? 1,3 ? ? 2 ? 2,6 ?
? ???????????????????????? ?????????????????????????
? ?на балконе? 1,3 ? ? 1,2 ? 1,56 ?
??????????????????????????????????????????? ?????????????????????????
? Перегородки ? ? 1,2 ? ? 1,1 ? 1,32 ?
??????????????????????????????????????????? ?????????????????????????
?Временная нагрузка? ? 1,3 ? ? 0,3 ? 1,95 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Наружные стены ? ? 1,1 ? кН/м ? 11,1 ? 12,21 ?
??????????????????????????????????????????? ?????????????????????????
?Ограждение балкона? ? 1,1 ? ? 3,5 ? 3,85 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Всего ?в квартире? ? кН/м2 ? 8,9 ? 11,92 ?
? ???????????????????????? ?????????????????????????
? ?на балконе? ? ? 7 ? 9,56 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Таблица А1.3.2
с одного этажа
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? Пилон ? N ? Сочетание нагрузок (кН/м) ?Пере- ?
?(стена)?схемы????????????????????????????????????????????????????груз, % ?
? ? ?Особое, при локальном?Основное (эксплуатационное),? ?
? ? ? разрушении ? без локального разрушения ? ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 1 ? 2 ? 3 ? 4 ? 5 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 1п ? 3 ? 220 ? 158 ? 39,2 ?
????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????
? 2п ? ? 296 ? 238 ? 24,4 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 3п ? 4 ? 248 ? 240 ? 3,3 ?
????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????
? 4п ? ? 200 ? 170 ? 17,6 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
? 5п ? 5 ? 470 ? 307 ? 53 ?
???????????????????????????????????????????????????????????????????????????
Таблица А1.3.3
из расчета здания с локальным разрушением
А1.4. Расчет перекрытия на обрушение участка перекрытия вышележащего этажа
В соответствии с настоящими Рекомендациями п. 3.7 перекрытие здания рассчитано на восприятие веса участка перекрытия вышележащего этажа (постоянная и длительная нагрузки с коэффициентом динамичности
) на площади 80 м2 (здание высотой до 200 м). Участок приложения нагрузок площадью 80 м2 приведен на рисунке А1.16. Нагрузки на перекрытие рассчитываемого этажа: полная распределенная нагрузка 8,9 кН/м2, вес наружных стен 11,1 кН/м; от падающих конструкций вышележащего этажа полная распределенная нагрузка с коэффициентом динамичности 1,5 - 13,35 кН/м2. Расчет выполнен с помощью ПК Лира 9.2. По полученным усилиям с помощью ПК ЛИР-АРМ определено необходимое армирование перекрытия. Расчет арматуры показал, что принятое ранее армирование (п. А1) удовлетворяет условиям прочности перекрытия.![]() Рисунок А1.16. Участок приложения нагрузки
на перекрытие типового этажа
СЕМИДЕСЯТИЧЕТЫРЕХЭТАЖНОГО ДОМА НА УСТОЙЧИВОСТЬ
ПРОТИВ ПРОГРЕССИРУЮЩЕГО ОБРУШЕНИЯ
А2.1. Исходные данные
А2.1.1. Описание конструктивной системы
Многофункциональное 74-этажное здание высотой 266,4 м выполняется из монолитного железобетона. Высота этажа 3,6 м. Здание квадратное в плане, симметричное относительно центральной оси X, на рисунке А2.1 представлен план 2 этажа здания. В здании имеется четыре технических этажа (19, 33, 48 и 63 этажи). Все этажи здания, за исключением технических и расположенных под ними этажей, имеют одинаковое архитектурно-планировочное и конструктивное решение. По контуру здания с шагом 9 м установлено 14 прямоугольных колонн, из которых 8 основных колонн (на осях 2, 4, Б и Г на рисунке А2.1) непрерывны по всей высоте дома, а 8 дополнительных имеют разрыв под каждым техническим этажом, т.е. в уровнях 18, 32, 47 и 62 этажей. Колонны связаны между собой железобетонными балками сечением 35 x 120 см2. Сечение основных колонн меняется по высоте здания от 210 x 210 см2 на первом этаже до 40 x 40 см2 на верхних этажах, а сечение дополнительных колонн меняется от 80 x 80 см2 на первом (а также 33, 48 и 63) этаже до 40 x 40 см2 на 17 (31, 46 и 74) этаже. Над отсутствующими колоннами на всех технических этажах устроены железобетонные диафрагмы, соединяющие соседние колонны. Лестнично-лифтовой узел образует ядро жесткости. Толщина стен лестнично-лифтового узла меняется по высоте от 75 см до 25 см.
![]() Перекрытия плоские толщиной 25 см, защитный слой бетона 5 см. По всей площади перекрытий имеется непрерывное "фоновое" армирование верхней и нижней арматурой класса А400. Все несущие конструкции выполнены из тяжелого бетона класса В35.
Ограждающие конструкции предусмотрены навесными из легких небетонных материалов.
На каждом этаже вдоль двух боковых сторон здания устроены балконы в виде консольного свеса плиты перекрытия. Расположение балконов в плане меняется от этажа к этажу "винтообразно".
А2.1.2. Нагрузки
Нормативные равномерно распределенные нагрузки на перекрытии:
- постоянная: собственный вес 6,25 кН/м2; вес пола в квартирах 2,5 кН/м2; вес перегородок внутри помещений 2 кН/м2;
- длительная временная нагрузка в залах, служебных помещениях и на балконах 1,4 кН/м2 [5];
- таким образом, суммарная равномерно распределенная нагрузка на перекрытии 12,15 кН/м2.
Вес ограждающих конструкций 5 кН/пог. м.
А2.1.3. Расчетные сопротивления материалов
Арматура класса А400 [7]: сопротивление растяжению
;срезу
.Расчет сечений несущих элементов по прочности выполняется в соответствии с требованиями СП 52-101-03 с использованием программы ОМ "СНиП железобетон" [9].
А2.1.4. Расчетные схемы гипотетических локальных разрушений
Наиболее опасными схемами локальных разрушений являются:
1. разрушение угловой колонны на первом этаже здания на пересечении осей А и 5;
2. разрушение основной колонны на первом этаже здания на пересечении осей А и 4;
3. разрушение одной из основных колонн на 18 этаже здания, т.е. там, где отсутствуют соседние дополнительные колонны;
4. разрушение одной из основных колонн на 32 этаже;
5. разрушение одной из основных колонн на 47 этаже;
6. разрушение одной из основных колонн на 64 этаже;
7. разрушение угловой колонны, воспринимающей нагрузку с балкона, на 73 этаже здания.
А2.2. Проверка устойчивости здания при локальном разрушении его несущих конструкций
Порядок выполнения расчетов принят следующим:
1. Создана модель здания для расчета с использованием программного комплекса Лира 9.2 без учета локальных разрушений. Колонны моделировались стержневыми конечными элементами (на каждом этаже - один конечный элемент), перекрытия и стены лестнично-лифтового узла - оболочечными. Работа ограждающих конструкций не учитывалась. Расчетная схема здания приведена на рисунке А2.2 а. Принцип разбивки конструкции на конечные элементы показан на рисунке А2.3.
![]() а) исходное состояние; б) деформированное состояние
при локальном разрушении по схеме 1
![]() на конечные элементы (фрагмент)
2. Для каждой из выбранных схем локального разрушения корректировалась расчетная схема здания: модуль упругости конечных элементов, моделирующих удаленный конструктивный элемент, принимался близким к нулю (по сравнению с реальным, уменьшен в 10000 раз) так, чтобы усилия в этих конечных элементах были малы (практически равны нулю). В данном примере принималось E = 3,45 МПа.
3. Для всех выбранных схем локального разрушения с учетом геометрической и физической нелинейности выполнен расчет здания, т.е. определены усилия в конечных элементах. Деформированное состояние конструкций здания при разрушении колонны на пересечении осей А и 5 на 1 этаже (схема N 1) представлено на рисунке А2.2 б, а на рисунке А2.4 - деформированное состояние конструкций непосредственно над локальным разрушением.
![]() Рисунок А2.4. Деформированное состояние конструкций,
расположенных непосредственно над локальным разрушением
4. Исходные данные и результаты расчета по Лире 9.2 (для всех выбранных схем локального разрушения) в виде текстового файла считывались в программу ОМ "СНиП железобетон" со специально разработанным блоком "Прогрессирующее обрушение".
5. В программе ОМ "СНиП железобетон" назначались группы элементов с одинаковыми геометрическими характеристиками, в которых предполагается одинаковое армирование. В группы объединялись:
а) элементы основных колонн одинакового поперечного сечения (одинаковой жесткости);
б) элементы дополнительных колонн одинакового поперечного сечения (одинаковой жесткости);
в) участки балок в пролете (одна группа по всем этажам);
г) участки балок у колонн (одна группа по всем этажам);
д) участки перекрытий, где предполагается одинаковое армирование. На рисунке А2.5 показаны группы элементов перекрытий (для 1, 2 и 3 этажей).
![]() перекрытия в группы
6. С использованием геометрических характеристик сечений, содержащихся в исходных данных, на усилия, полученные из расчета по Лире 9.2, для каждой группы сечений перебором по всем заданным схемам локального разрушения выбиралось необходимое армирование, удовлетворяющее условиям прочности при любой схеме. В случае, если в каких-то конструктивных элементах требуемое армирование превышает предусмотренное в проекте из расчета на эксплуатационные (или монтажные) нагрузки, необходимо откорректировать проектное решение.
Результаты подбора арматуры для 1 и 3 группы элементов перекрытия (рисунок А2.5) 1, 2 и 3 этажей из расчета устойчивости здания против прогрессирующего обрушения для схем N 1 и N 2 локального разрушения на первом этаже приведены в таблице А2. Приведенное в таблице армирование принято по максимальному значению в данной группе элементов из перебора двух схем локальных разрушений. Кроме того, в таблице А2 приведены результаты подбора арматуры конструктивных элементов при действии эксплуатационных нагрузок (с учетом ветрового воздействия). В таблице в числителе указана верхняя арматура, в знаменателе - нижняя.
Таблица А2
Из таблицы видно, что в перекрытии дополнительное (по сравнению с расчетом на эксплуатацию) армирование для защиты от прогрессирующего обрушения требуется только в третьей группе элементов, т.е. на полосе между основными колоннами и лестнично-лифтовым узлом, где необходимо увеличить площадь верхней арматуры вдоль оси X. Для участков перекрытия, входящих в группу 1, лимитирующим является расчет на эксплуатационные нагрузки.
Аналогично выполняется анализ результатов расчета вертикальных элементов.
1. "Рекомендации по защите жилых зданий стеновых конструктивных систем при чрезвычайных ситуациях", Комплекс архитектуры, строительства, реконструкции и развития города, М., 2000 г.
2. "Рекомендации по защите жилых каркасных зданий при чрезвычайных ситуациях", Москомархитектура, М., 2002 г.
3. "Рекомендации по защите жилых зданий с несущими кирпичными стенами при чрезвычайных ситуациях", Москомархитектура, М., 2002 г.
4. "Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения", Москомархитектура, М., 2005 г.
5. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М., 2004 г.
6. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. М., 1996 г.
7. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., 2004 г. <2>
8. СП 52-101-03. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., 2003 г. <2>
--------------------------------
<1> Действует до вступления в силу соответствующего технического регламента.
<2> Носит рекомендательный характер до регистрации Минюстом России.
10. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений. М., 1999 г.
11. МГСН 3.01-01. Жилые здания. М., 2001 г.
12. МГСН. Многофункциональные высотные здания и комплексы. М., 2004 г.
13. Городецкий А.С., Батрак Л.Г., Городецкий Д.А., Лазнюк М.В., Юсипенко С.В. "Расчет и проектирование конструкций высотных зданий из монолитного железобетона", Киев, "ФАКТ", 2004 г.
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/rasporyazhenie/1/rekom.html
На правах рекламы:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||