Предельно допустимые горизонтальные деформации этажей зданий

В соответствии с требованиями п. 5.26 СНиП РК 2.03-30-2006 горизонтальные деформации этажей зданий (кроме одноэтажных промышленных зданий), для предотвращения разрушений конструкций
стенового заполнения, перегородок, витражей и других ненесущих элементов подобного типа сле­дует ограничивать в соответствии с пунктами 5.27 и 5.28 СНиП РК 2.03-30-2006.

Горизонтальная деформация (далее - горизонтальный перекос) этажа представляет со­бой разность горизонтальных перемещений его верхнего и нижнего перекрытий. Величину гори­зонтального перекоса этажа от действия сейсми­ческих нагрузок следует определять по формуле:

∆_к = δ_к-δ_к+1

где: ∆_к - горизонтальный перекос этажа здания;

δ_к и δ_к+1 - расчетные горизонтальные переме­щения здания в уровнях к и к+1 соответственно, отвечающие расчетным сейсмическим нагрузкам.

Примечание. При определении значений ∆_к до­пускается не учитывать горизонтальные перемещения здания, обусловленные поворотами его фундаментов и междуэтажных перекрытий в вертикальной плоскости. Данное примечание не распространяется на п. 5.29 СНиП РК 2.03-30-2006.

Величины перекосов этажей должны удовлетворять условию:

∆_к ≤ h_k K₂ ε,

ε - коэффициент, принимаемый по табл. 5.8 СНиП РК 2.03-30-2006 в зависимости от типа соединений ненесущих и не­сущих конструкций здания.

При расчете каркасных зданий высотой более 5 этажей без вертикальных устоев жесткос­ти (диафрагм, связей или ядер жесткости) следу­ет проверять условие:

(5.13)

где: Р_к - расчетная вертикальная статическая на­грузка, действующая на к-й этаж здания;

V_k - расчетная сейсмическая поперечная сила, действующая на к-й этаж здания.

В случае если условие (5.13 СНиП РК 2.03-30-2006) не выполняется, расчет здания следует производить по деформи­рованной схеме.

Лекция 14

Тема лекции 14. Определение сейсмических нагрузок по требованиям СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах».

План лекции

· Определение сейсмических нагрузок и оценка сейсмостойкости зданий по требованиям СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах».

Тезисы лекции

Определение сейсмических нагрузок по методике СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах». Коэффициент сейсмичности. Коэффициент динамичности. График коэффициента динамичности. Коэффициент формы колебаний. Учет ответственности здания, конструктивных решений здания, этажности здания, грунтовых условий площадки строительства, способности здания к рассеиванию энергии колебаний при расчете сейсмической нагрузки.

Основное содержание лекции

В соответствии с требованиями п.2.1 СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах» расчет конструкций и оснований зданий и, сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, должен выполняться на основные и особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий.

При расчете зданий и сооружений (кроме транспортных и гидротехнических) на особое сочетание нагрузок значения расчетных нагрузок следует умножать на коэффициенты сочетаний, принимаемые по табл. 2 СНиП II-7-81^*.

Горизонтальные нагрузки от масс на гибких подвесках, температурные климатические воздействия, ветровые нагрузки, динамические воздействия от оборудования и транспорта, тормозные и боковые усилия от движения кранов при этом не учитываются.

Таблица 2 СНиП II-7-81^*

При определении расчетной вертикальной сейсмической нагрузки следует учитывать вес моста крана, вес тележки, а также вес груза, равного грузоподъемности крана, с коэффициентом 0,3.

Расчетную горизонтальную сейсмическую нагрузку от веса мостов кранов следует учитывать в направлении, перпендикулярном к оси подкрановых балок. Снижение крановых нагрузок, предусмотренное СНиП по нагрузкам и воздействиям, при этом не учитывается.

В соответствии с требованиями п.2.2 СНиП II-7-81^* «Строительство в сейсмических районах» расчеты зданий и сооружений на особые сочетания нагрузок с учетом сейсмических воздействий следует выполнять:

а) на нагрузки, определяемые в соответствии с указаниями п. 2.5 СНиП II-7-81^*;

б) с использованием инструментальных записей ускорений основания при землетрясении, наиболее опасных для данного здания или сооружения, а также синтезированных акселерограмм. При этом максимальные амплитуды ускорений основания следует принимать не менее 100, 200 или 400 см/с² при сейсмичности площадок строительства 7, 8 и 9 баллов соответственно.

При расчете по п. "б" следует учитывать возможность развития неупругих деформаций конструкций.

Растет по п. "а" следует выполнять для всех зданий и сооружений.

Расчет по п. "б" следует выполнять при проектировании особо ответственных сооружений и высоких (более 16 этажей) зданий.

Сейсмические воздействия могут иметь любое направление в пространстве.

Для зданий и сооружений простой геометрической формы расчетные сейсмические нагрузки следует принимать действующими горизонтально в направлении их продольной и поперечной осей. Действие сейсмических нагрузок в указанных направлениях следует учитывать раздельно.

При расчете сооружений сложной геометрической формы следует учитывать наиболее опасные для данной конструкции или ее элементов направления действия сейсмических нагрузок.

Вертикальную сейсмическую нагрузку необходимо учитывать при расчете:

горизонтальных и наклонных консольных конструкций;

пролетных строений мостов;

рам, арок, ферм, пространственных покрытий зданий и сооружений пролетом 24 и более метров;

сооружений на устойчивость против опрокидывания или против скольжения;

каменных конструкций (по п. 3.37 СНиП II-7-81^*).

Расчетная сейсмическая нагрузка S_ik в выбранном направлении, приложенная к точке k и соответствующая i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, в соответствии с требованиями п. 2.5 СНиП II-7-81^*определяется по формуле

S_ik= K₁ K₂ S_0ik , (1)

где К₁ — коэффициент, учитывающий допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по табл. 3;

k₂ — коэффициент, учитывающий конструктивные решения зданий и сооружений, принимаемый по табл. 4 или указаниям разд. 5 СНиП II-7-81^*;

S_0ik — значение сейсмической нагрузки для i-го тона собственных колебаний здания или сооружения, определяемое в предположении упругого деформирования конструкций по формуле

S_oik = Q_k Ab_iK_wnik, (2)

где Q_k — вес здания или сооружения, отнесенный к точке k, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкции согласно п. 2.1 (рис. 1 СНиП II-7-81^*);

А — коэффициент, значения которого следует принимать равными 0,1; 0,2; 0,4 соответственно для расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов;

b_i — коэффициент динамичности, соответствующий i-му тону собственных колебаний зданий или сооружений, принимаемый согласно п. 2.6 СНиП II-7-81^*;

К_w — коэффициент, принимаемый по табл. 6 или в соответствии с указаниями разд. 5 СНиП II-7-81^*;

п_ik — коэффициент, зависящий от формы деформации здания или сооружения при его собственных колебаниях по i-му тону и от места расположения нагрузки, определяемый по п. 2.7 СНиП II-7-81^*.

Примечание. Расчетная сейсмичность зданий и сооружений, а также значения коэффициента К₁, принимают по согласованию с утверждающей проект организацией в соответствии с табл. 3 и 5 СНиП II-7-81^*.

Рис. 1

* Коэффициент динамичности b_i в зависимости от расчетного периода собственных колебаний Т_i здания или сооружения по i-му тону при определении сейсмических нагрузок следует принимать по формулам (3, 4, 5 СНиП II-7-81^*) или рис. 2 СНиП II-7-81^*.

Для грунтов I категории по сейсмическим свойствам (кривая 1)

при Т_i £0,08 с b_i = 1+15 Т_i

при 0,08 с < Т_i £ 0,318 c b_i = 2,2 (3)

при Т_i >0,318 c b_i = 0,7/Т_i

Для грунтов II и III категорий при мощности слоя равном и менее 30 м (кривая 2)

при Т_i £0,1 с b_i = 1+15 Т_i

при 0,1 с < Т_i £ 0,4 c b_i = 2,5 (4)

при Т_i >0,4 c b_i = 1/Т_i

Для грунтов II и III категорий при мощности слоя более 30 м (кривая 3)

при Т_i £0,2 с b_i = 1+7,5 Т_i

при 0,2 с < Т_i £ 0,76 c b_i = 2,5 (5)

при Т_i >0,76 c b_i = 1,9/Т_i

Во всех случаях значения b_i, должны приниматься не менее 0,8.

Допускается использование региональных зависимостей b_i (T_i), утвержденных Минстроем России.

Рис. 2

Для зданий и сооружений, рассчитываемых по консольной схеме, значение n_ik следует определять по формуле

n_ik = (6)

где Х_i(х_k) и Х_i(х_j) — смещения здания или сооружения при собственных колебаниях по i-му тону в рассматриваемой точке k и во всех точках j, где в соответствии с расчетной схемой его вес принят сосредоточенным;

Q_j — вес здания или сооружения, отнесенный к точке j, определяемый с учетом расчетных нагрузок на конструкцию согласно п. 2.1 СНиП II-7-81^*.

Для зданий высотой до 5 этажей включительно с незначительно изменяющимися по высоте массами и жесткостями этажей при Т₁ менее 0,4 с коэффициент n_k допускается определять по упрощенной формуле

(7)

где х_k и x_j, — расстояния от точек k и j до верхнего обреза фундаментов.

Усилия в конструкциях зданий и сооружений, проектируемых для строительства в сейсмических районах, а также в их элементах, следует определять с учетом не менее трех форм собственных колебаний, если периоды первого (низшего) тона собственных колебаний T₁ более 0,4 с, и с учетом только первой формы, если Т₁ равно или менее 0,4 с.

Количество форм колебаний и коэффициенты n_ik для гидротехнических сооружений следует принимать согласно указаниям раздела 5.

Расчетные значения поперечной и продольной сил, изгибающего и опрокидывающего моментов, нормальных и касательных напряжений N_p в конструкциях от сейсмической нагрузки при условии статического действия ее на сооружение следует определять по формуле

N_p = (8)

где N_i — значения усилий или напряжений в рассматриваемом сечении, вызываемых сейсмическими нагрузками, соответст­вующими i-й форме колебаний;

п — число учитываемых в расчете форм колебаний.

Вертикальную сейсмическую нагрузку в случаях, предусмотренных п. 2.4 СНиП II-7-81^* (кроме каменных конструкций), следует определять по формулам (1) и (2) СНиП II-7-81^*при этом коэффициенты К_w и К₂, принимаются равными единице.

Консольные конструкции, вес которых по сравнению с весом здания незначителен (балконы, козырьки, консоли для навесных стен и т.п. и их крепления), следует рассчитывать на вертикальную сейсмическую нагрузку при значении b_n = 5.

Конструкции, возвышающиеся над зданием или сооружением и имеющие по сравнению с ним незначительные сечения и вес (парапеты, фронтоны и т.п.), а также крепления памятников, тяжелого оборудования, устанавливаемого на первом этаже, следует рассчитывать с учетом горизонтальной сейсмической нагрузки, вычисленной по формулам (1)и (2) СНиП II-7-81^* при b_n = 5.

Стены, панели, перегородки, соединения между отдельными конструкциями, а также крепления технологического оборудования, следует рассчитывать на горизонтальную сейсмическую нагрузку по формулам (1) и (2) СНиП II-7-81^*при b_n, соответствующем рассматриваемой отметке сооружения, но не менее 2. Силы трения учитываются только при расчете горизонтальных стыковых соединений в крупнопанельных зданиях.

При расчете конструкций на прочность и устойчивость помимо коэффициентов условий работы, принимаемых в соответствии с другими СНиП II части, следует вводить дополнительно коэффициент условий работы m_kp, определяемый по табл. 7 СНиП II-7-81^*.

При расчете зданий и сооружений (кроме гидротехнических сооружений) длиной или шириной более 30 м помимо сейсмической нагрузки, определяемой согласно п. 2.5, необходимо учитывать крутящий момент относительно вертикальной оси здания или сооружения, проходящей через его центр жесткости. Значение расчетного эксцентриситета между центрами жесткостей и масс зданий или сооружений в рассматриваемом уровне следует принимать не менее 0,1В, где В — размер здания или сооружения в плане в направлении, перпендикулярном действию силы S_ik.

При расчете подпорных стен необходимо учитывать сейсмическое давление грунта.

Расчет зданий и сооружений с учетом сейсмического воздействия, как правило, производится по предельным состояниям первой группы. В случаях, обоснованных технологическими требованиями, допускается производить расчет по второй группе предельных состояний.

Таблица 3 СНиП II-7-81^*

*Перечень сооружений по поз. 1 согласовывается с заказчиком.

Таблица 4 СНиП II-7-81^*

П р и м е ч а н и я : 1. Значения К₁ не должны превышать 1.5.

2. По согласованию с Минстроем России значения К₂ допускается уточнять по результатам экспериментальных исследований.

Таблица 5 СНиП II-7-81^*

^*Отнесение зданий и сооружений к п. 2 производится заказчиком.

^**Здания и сооружения рассчитываются на нагрузку, соответствующую расчетной сейсмичности, умноженную на дополнительный коэффициент 1.5.

^***То же с коэффициентом 1.2.

Таблица 6 СНиП II-7-81^*

П р и м е ч а н и я : 1. При промежуточных значениях h/b значение К_w принимается интерполяцией.

2. При разных высотах этажей значение К_w принимается по средним значениям h/b.

Таблица 7 СНиП II-7-81^*

Примечания: 1. Для указанных поз. 1-4 конструкций зданий и сооружений (кроме транспортных и гидротехнических), возводимых в районах с повторяемостью 1, 2, 3, значение т_кр следует умножать на 0,85; 1 или 1,5 соответственно.

2. При расчете стальных и железобетонных несущих конструкций, подлежащих эксплуатации в неотапливаемых помещениях или на открытом воздухе при расчетной температуре ниже минус 40°С, следует принимать т_кр = 1, в случаях проверки прочности наклонных сечений колонн т_кр = 0,9.

Лекция 15

Тема лекции 15. Сравнительный анализ положений строительных норм СНиП РК 2.03-30-2006 и СНиП II-7-81^*

План лекции