НАУЧНОЙ ССЛ ЕДОВ АТ ЕЛ ЬС К И И ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ СКЛАДЧАТЫХ ПОКРЫТИИ ДЛЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНОВ

КИЕВ-1975

Научио-иоследоватвльокай инотитут строительных конструкций Гооотроя СССР

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ао расчету в конструирование складчатых покрытий для сейсмических районов

Одобрены Научно-ТЬхничеоким Советом НИИСК Госотроя СССР. Протокол й 12 от 9/УП 1975 г.

Киев - 1975

Рис.З. Схема расположения связей в покрытии при расчетной сейсмичности 8 баллов:

I - фермы-диафрагмы; 2 - вертикальные связевые фермы;

3, Л - распорки*

ми горизонтальных сейсмических нагрузок, действующих на рассматриваемое соединение*

3*6. Няаний пояс ферм-диафрагм долхен быть развязан стальными распорками и двумя вертикальными связями в пределах отсека здания. Вертикальные связи и распорки устанавливаются по середине пролета ферм*

3.7* На содфонарных участках покрытия в уровне верхнего пояса ферм для обеспечения устойчивости доланы устанавливаться распорки по середине пролета. Конструкции фонаря должны

10

быть раосчитавв о учетом сейсмических нагрузок, действующих вдоль или поперек фонаря. На продольные нагрузки рассчизнва-огоя продольные вертикальные овязи, на поперечные - рамы фонаря. Сейсмические нагрузки, действующие на фонарь, определяются по приведенной ниже методике.

4. (ШИВШИЕ РАСЧЕТНОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ПОКРЫТИЕ

Дшиюш.,

4.1.    Динамические расчетные схемы одноэтажных зданий для определения частот и форм собственных колебаний и расчетных значений сейсмических сил устанавливаются иоходя из раздельного воздействия вертикальных и горизонтальных сейсмических оид и упругой работы материала.

4.2.    Динамическую расчетную схему сборно-монолитного покрытия при определении частот и форм собственных колебаний и вычисления вертикальных сейсмических нагрузок можно представить в виде короткой цилиндрической оболочки, подкреплонной ортогональными ребрами нэоткооти и шарнирно опертой по всему контуру. При этом допускается пренебрегать податливостью вертикальных диафрагм и бортовых элементов.

4.3.    При определении горизонтальных сейсмических нагрузок на элементы покрытия и каркао аромздания можно не учитывать деформативность плит покрытия в овоей плоскости / в продольном и поперечном направлениях/, принимая расчетную схему здания в виде системы с одной степенью свободы, в которой масса покрытия сосредотачивается в уровне верха колонн.

4.4.    Наличие программ расчета [2,3] и представление континуальной системы в виде совокупности дискретных элементов позволяют учитывать совместную работу ферм-диафрагм и пространственную деформативность плит покрытия. В этом случае масса покрытия сосредотачивается в местах пересечения дискретных ребер и определяется матрица единичных перемещений, а использование стандартных операций [5] позволяет решить проблему собственных значений, зная которые определяют сейсмические нагрузки в точках членения здания на дискретные элементы

II

Сайашаот.,. яашадд

4.5.    Расчетные величины сейсмичеоких сил для зданий в какой-либо точке К расчетной схемы сооружения, соответствующих t —му тону свободных колебаний, определяются по формуле

— Q_kk_cp_Lg_lk    ,    где    Q_k    -    масса,    сосредоточенная в точке к ;    коэффициент    расчетной    сейсмичности

здания / принимается по табл.2 СНиП П-А.12-69 /\ 2_1к-*оэф-фициевт, зависящий от вида I -ой формы собственных колебаний оистемы и от места расположения масс Q_k / рас,4 /;

- коэффициент динамичности, равный i 5 -период I -ой формы свободных колебаний, сек.

4.6.    Значения ^ при диокретном расположении масс определяются по формуле

Xgag £ QjXt(Xj)

⁼    xQjX^xp '

где X^№_k)u Xi&Cj) - ординаты формы собственных колебаний рассматриваемой дискретной схемы в точке к и во всех j -х точках, отвечающих расположению масс.

4.7.    При определении частот основного тона вертикальных колебаний покрытий, динамическая расчетная схема которых определена в соответствии с п.4.2 рекомендаций, рекомендуется полег-воватьоя формулами приложения I.

4.8.    При несимметричном расположении в плане здания масо и жесткостей относительно центральных осей симметрии оценка сейсмичсокой нагрузки на каркас промздания должна производиться с учетом горизонтального крутящего момента.

4.9.    Горизонтальная оейсмаческая нагрузка на п.-ую поперечную рому в уровне верха о учетом поворота в плане может определяться ао формуле

Diet ” оебг * DWS ' OOof ‘ OOos ' os я г * OfBi'' VI6T

где S_n - сейсмическая нагрузка, определенная на п-ую диафрагму без учета кручения; В_п - горизонтальная жесткость п -го ряда колонн /или диафрагм/; £_п - расстояние от центра жесткооти до рассматриваемой рамы; К«рп -жесткость на кручение п -й диафрагмы /или рамы/; Эц -суммарная сейсмичеокая нагрузка, действующа на здание; e_R - расстояние между центром кеоткооти и центром маооы.

5. РАСЧЕТ СКЛАДЧАТОГО ПОКРЫТИЯ 5.1* Расчет складчатого покрытая о учетом сейсмических воздействий производится по первому предельному состоянию /несущей способности/ на особое сочетание нагрузок. Кроме этого, конструкция покрытия должна удовлетворять расчетам на основное и дополнительное сочетания нагрузок в соответствии о требованиями СНяП IW.II-62 "Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования", В оообое сочетание входят расчетные величины постоянных, временных,длительных и кратковременных воздействий, определяемых по СНиП П-А.П-62,

Классификация нагрузок а значения коэффициентов перегрузки принимаются в соответствии с главой СНиД П-А, 11-62.

При расчете на сейсмические воздействия к величинам расчетных нагрузок вводятся коэффициенты сочетания для нагрузок: постоянных - 0,9; временных длительных - 0,8; кратковременных на перекрытия и онеговых нагрузок - 0,5,

5.2, В стадии изготовления плиты раоочитываютоя на основные и дополнительные сочетания нагрузок как разрезные на воздействие усилий предварительного напряжения, которые вводятся в расчет как внешняя внецевтренно приложенная нагрузка / п.7.7 СНиП П-ВЛ-62*/ и от ооботвенной массы с учетом коэффициента динамичности 1,5 /при уюте коэффициента динамичности, согласно нормам, коэффициент оерегрузки к собственному весу не вводится/. По этой же стадии работы производится проверка плиты на усилия, возникающие в момент их подъема

14

ва монтажные петля.

5.3.    В стадия монтажа плиты рассчитываются на основные и дополнительные сочетания нагрузок ао однопродетной схеме на воздействие собственной масоы и снеговой нагрузки, учитываемой с коэффициентом условий работы 0,8_; либо собственной масоы и бетона замонолячивания с обычно принимаемыми коэффициентами перегрузка. По стадиям изготовления и монтажа производится расчет предварительно напряженной арматуры в продольных ребрах плиты и обычной арматуры - по верху продольных ребер у монтажных крюков и проверяется прочность продольных ребер при отпуоке напряжения. При расчете плит

по стадии монтажа принимать коэффициент онегового покрова С * I, а величину предельного прогиба продольных ребер не более 1/200 продета.

5.4.    Расчет оптимального армирования полки и поперечных ребер плиты на эксплуатационную нагрузку /см.приложение 2/ производится по изгибающим моментам [7] •

tasssx.

5.5.    Расчет окладчатого покрытия с учетом оейомичсских воздействий рекомендуется производить на основе разработанного в НИИСК метода предельного равновесия. Согласно этому методу изгибающие моменты, действующие в продольных ребрах

и угловых зонах складки, определяются на основе кинематического принципа. Для этого задаются возможными схемами разрушения с линиями излома, проходящими через точки или линии о искомыми изгибающими моментами с точностью, соответствующей количеству неизвестных параметров. При этом схема раэ-руоэния, да шея наибольшую величину изгибающего момента, является определяющей.

5.6.    В основе принятых охем лежат три охемы разрушения из плоскости граней и одна - в плоскости одной из граней /кроме первых двух охем разрушения/. Благодаря различным краевым условиям складок в покрытии схемы разрушения из плоскости граней сочетаются оо схемами разрушения в их пдоокостя, что ооздает разнообразие возможных схем раэруше-

15

Ланы рекомендации но конструирование сборно-монолитных пространственных складчатых покрытие промзддний о учетом сейсмических воздействий.

Предназначены для работников проектных и научно-исследовательских организаций.

Выполнены в лаборатории динамичеоких и сейсмических исследований канд.техв.ваук Немчиновым D.H., вах.Толбатовым С. А. и лаборатории одноэтажных зданий ШШСК Госстроя СССР /зав.лабораторией каад.техн.ваук Либерман А.дуканд.техн.наук Стаковиченко Е.И.

© Научно-исследовательский институт строительных конструкций Госстроя ОССР, 1975.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ IЛ. Настоящие рекомендации предусматривает определение расчетной сейсмической нагрузки на складчатые покрытия типа коротких цилиндрических оболочек» их расчет и конструирование в условиях сейсмических воздействий. Раооматриваютоя покрытия» паэработанные НИИСК Госстроя СССР совместно о Киевоким Пром-стройлроектом, состоящие из робриотых плит и ферм-диафрагм» соединение которых мекду ообой осуществляется путем замоно-личиванил швов между плитами и над диафрагмами, превраиыющем покрытие в пространственную систему. Применение коротких цилиндрических оболочек взамен типовых оборных конструкций позволяет снизить приведенную толщину бетона на 0»8-1»0 см, стали на 5-6 кг и уменьшить стоимость покрытия свыше I руб. на I м² производственной площади.

1.2, Сила землетрясения в районе или пункте отроительотва оценивается сейсмичностью в баллах по шкале ГОСТ 6249-52 и принимается по картам сейсмического районирования территории СССР или по соиоку основных населенных пунктов СССР, расположенных в сейсмических районах. Допускаетоя уточнять сейсмичность плодадки отроительотва на основании общих инженерно-ге-олэгичеоких и гидрогеологических данных ооглаоно табл. I СНиП Il~A.I2.69.

1. 3. Расчет и конструирование покрытий после определения расчетных иначений сейсмических сил производятся ва оообое сочетание нагрузок в соответствии оо СНиП II-A.I2-69 "Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования".

1«4. Пространственные покрытия, проектируемые о учетом настоящих рекомендаций, должны удовлетворять требованиям СНиП П-А.12-69, а также требованиям, предъявляемым существующими нормативными документами к одноэтажным промздаяклм.

возводимым в обычных уоловиях строительства.

1.5* Расчет и конструирование складчатых покрытий рекомендуется производить в следующей последовательности: определить сейсмичность предполагаемого участка строительства и расчетную сейсмичность проектируемого здания;

выбрать динамическую расчетную схему отдельных несущих элементов покрытия /либо всего покрытия в целом/, соответствующую вертикальным и горизонтальным колебаниям;

определить частоты и формы собственных колебаний несущих конструкций покрытий в соответствии с принятой расчетной охемой;

вычислить расчетные значения сейсмических сил в отдельных узловых точках рассматриваемой расчетной схемы;

произвести определение расчетных усилий с учетом особого сочетания нагрузок;

произвести расчет прочности элементов аэкрытил и покрытия в целом, а такие стыковых соединений.

2. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКТИВНЫМ СХШМ ЗДАНИЙ, ПЕРЕКРЬШАШЫХ СКЛАДЧАТЫМИ ПОКРЫТИЯМИ.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2.1.    При выборе конструктивной схемы промышленного здания, перекрываемого окладчатами покрытиями типа коротких цилиндрических оболочек, следует предусмотреть обеспечение равномерного распределения в плане масо и кесткоотей несущих элементов здания; поэтому при компановке элементов каркаса, овязей, отен и перегородок необходимо стремиться к симметричному решению указанных элементов относительно главных осей здания.

2.2.    Здание следует проектировать одноэтавным прямоугольной формы в плане о параллельными пролетами без перепада омекыых высот. При сложном очертании здания в плане или различии конструктивных схем смежных отсеков здания должны разделяться антисейсмическими швами на отдельные отсеки проотой формы. При выполнении антисейсмических швов и

других конструктивных мероприятий необходимо пользоваться руководством [4].

2.3.    При проектировании покрытия и всего производственного здания следует стремиться к максимально возможному снижение веса несущих и ограждающих конструкций путем применения новых эффективных строительных материалов*

2.4.    При проектировании несущих конструкций покрытия ■ узлов сопряжения между ними необходимо учитывать развитие пластических деформаций в элементах конструкций.

2.5.    Применение предварительно напряженных элементов покрытия должно быть обосновано конструктивными требованиями к соотношение между разрушающим моментом я моментом, вызывающим образование трекан в бетоне и соответствующим армированием, рекомендованным СНиП П-А.12-69.

2.6.    При проектировании сборно-монолитного покрытия особое внимание следует уделить конструкции сопряжения плит между ообой, обеспечив развитие в узловых сопряжениях упруго-пластических деформаций, устройство шпонок, работающих на срез, в выпусков арматуры для связи укладываемого бетона с бетоном сборных конструкций*

2.7.    Здания должны быть запроектированы так, чтобы горизонтальные сейсмические силы передавались и воспринимались элементами каркаса /колоннами, связями, диафрагмами и пр./. При выборе расчетной динамической схемы в этом случае покрытие можно очитать как недеформируемый диск, передающий свою массу и массу фонарных надстроек на отдельные колонны в поперечном и продольном направлениях.

2.8.    При проектировании покрытия следует учитывать, что сейсмические нагрузки могут иметь любое направление в пространстве. Действие сейсмической нагрузки в вертикальном ■ горизонтальном направлениях учитывают раздельно /нагрузку можно разложить на отдельные составляющие в расчет вест от каждой составляющей в отдельности/.

2.9.    Для сейсмических районов выбор тяаа здания /с фонарем или без фонаря/ должен производиться на о&тх основаниях. При прочих равных условиях следует отдавать предпочтение

5

беофонарыым зданиям. В зданиях о фонаря*и рамы фонарей рекомендуется выполнять стальными. Фонарь по длине здания /отсека/ должен не доходить до торцоз здания и антисейсмических швов на один пролет плит для создания замкнутого диска покрытия. Устойчивость рам фоне.рой должна обеспечиваться постановкой в двух крайних ячейках каждого температурного блока вертикальных связей в середине пролета фонаря и овяэей в плоскости верхнего пояса рамы фонаря, а также крупнопанельными плитами покрытия и бортевыми плитами, которые привариваются к рамам фонаря.

3. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РЕШЕНИЮ УЗЛОВ И СТЫКОВ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИИ СЕРИИ КП-145/73 ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В СЕЙСМИЧЕСКИХ РАЙОНАХ

3.1. Горизонтальная оейсмическая нагрузка, действующая на диск покрытия в поперечном направлении вдания /отсека/,передается на фермы-диафрагмы посредством конструкции сборно-монолитного комплексного сечения, в которой шипы do верхнему поясу ферм и пазы в торцовых ребрах олит устроены для передачи этой нагрузки /рио.1/. Диафрагмы передают сейсмическую нагрузку на поперечные ряды колонн. Нагрузка, действуюиая на диск покрытия в продольном направлении здания /отоека/, передается на продольные ряды колонн диском покрытия, который образуется путем эамонолячивания швов между плитами конструктивным бетоном М 200, пазами на боковых поверхностях продольных ребер плит на длине 3 и от их торцов, арматурными каркасами, расположенными в швах между плитами над диафрагмами, комплексным сечением верхнего пояса диафрашы /см.рноЛЛ Кроме перечисленного, в уширенных швах между бортовыми элементами в примыкающими к ним плитами расположены по всей длине швов арматурные каркасы /см.рис.1 /•

У температурных швов и торцов здания, а также у антисейсмических швов крепление плит к диафрагмам производится с помощью устройства паза шириной 200 w в полке ао всей ыриве плиты / о сохранением арматурной сетки полки / о

РиоЛ-Диок покрытия /а/ и комплексное сечение диафрагмы / 6 /: I - верхний пояс диафрагмы; 2 - плита покрытия; 3 - бетон вамэнодиЧивания; 4 - пазы в торцевых ребрах плит; 5 - шипы на верхнем пояое диафрагм; 6 - арматурный стераень комплексного сечения; 7 - опорный арматурный каркас; 8 - арматурный каркас в шве между бортовыми элементами и плитой*

7

бетонирования его в установленной шаговой опалубке. Продольные ребра плит, примыкавших к фонарю, и плит покрытия фонаря, примыкающих к фонарной панели, соединяются приваркой стальных накладок к опорным закладным деталям /рис*2/.

3.2* В зданиях с пролетами 18 и 24 м при расчетной оей-смичнэоти 7 баллов вертикальные связи между опорными участками ферм-диафрагм не устраиваются.

3.3.    В зданиях с пролетами 18 и 24 м при расчетной сейсмичности 8 баллов в продольных рядах колонн должны быть предусмотрены вертикальные овяги между опорными участками ферм-диафрага . и распорки по верху колонн. При этом нижние пояса связей и распорки крепятся к закладным деталям колонн /рлс.З/. Количество вертикальных связей моаду опорными участками диафрагм определяется из условия расположения расчетных сварных швов крепления, ребер плит, примыкающих к продольным рядам колонн / см. п.2.21 [4] /.

3.4.    В зданиях с пролетами 18 и 24 м при расчетной сейс

мичности 9 баллов межту фермами -диафрагмами на опорах должны быть установлены /не реже чем черев шаг/ вертикальные стальные связи, чередующиеся о распорками. При этом нижние пояоа связей и распорки должны крепиться к закладным элементам Ферм. Стальные вертикальные связи и распорки должны быть рассчитаны по формуле п.2.23 [4]    •

3.5.    Соединение ферм-диафрагм о колоннами каркаса здания с расчетной сейсмичноотью 7 и 8 баллов дооускаетоя принимать как для неоейсмических районов о учетом дополнительных мероприятий, предусмотренных в пунктах б.П-б.13 настоящих рекомендаций. В зданиях с расчетной сейсмичноотью 9 баллов узел опирания фермы-диафрагмы на колонну следует выполнять путем соединения опорных листов колонны и диафрагмы с применением сварки г«о двум сторонам листов и монтажных болтов, располагаемых за гранями колонны для обеспечения возможности поворота верхнего сачсиия колонны /см.рао.2 /• Цри этом расчетные усилия передастся только на сварные ьшы. Узды соединения диафрагм с колоннами должны быть рассчитана ыа срез от усилий, возникающих в этих местах в соответствии о всличина-

8

Рис. 2. Соединение стропильных ферм с колоннами (а) и опорных закладных детален продольных ребер плит покрытии, примыкающих к фонарю, в зданиях с расчетной сейсмичностью В-9 баллов (б):

I - колонна; 2 - стропильная _герма; 3 - опорная пластина; Ь -закладная деталь колонны; 5 - стропильная ферма; б - плита по -крытия: 7 - стальная накладка; 8 - закладная деталь плита; 9 -верхний пояс фермы.

9