6.2.4 Для определения начального армирования (первый этап) железобетонных элементов конструктивной системы рекомендуется учитывать нелинейную работу снижением их жесткостей с помощью понижающих коэффициентов.
Учитывая, что распределение усилий в элементах конструктивных систем зависит, в основном, не от значения, а от соотношения жесткостей этих элементов, при расчете по предельным состояниям первой и второй групп в первом приближении рекомендуется принимать модуль упругости материала равным Еb с понижающими коэффициентами: 0,8 – для колонн, ригелей, плит перекрытий (покрытий) с учетом длительности действия нагрузки; 0,35 – для швов в узлах сопряжения конструкций.
6.2.5 На стадии уточнения расчета в конструктивной системе используются в качестве исходных данных значения сечений элементов и начального армирования, полученные на первом этапе.
6.2.6 При расчете на устойчивость конструктивной системы следует производить проверку устойчивости формы конструктивной системы, а также устойчивости положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.
Запас по устойчивости должен быть не менее чем двукратным.
При расчете устойчивости положения конструктивные системы следует рассматривать как жесткое недеформированное тело. При расчете на опрокидывание удерживающий момент от вертикальной нагрузки должен превышать опрокидывающий момент от горизонтальной нагрузки с коэффициентом 1,5. При расчете на сдвиг удерживающая горизонтальная сила должна превышать действующую сдвигающую силу с коэффициентом 1,2. При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.
6.2.7 Физическая модель многоэтажного каркасного здания из сборного железобетона должна представлять собой трехмерную систему, состоящую из фундаментов, расположенных на деформируемом основании, колонн, вертикальных элементов жесткости, объединенных сборными дисками перекрытий и покрытия, которые в свою очередь состоят из ригелей и опертых на них плит, узловых сопряжений и стыков всех сборных элементов, а также данных о физико-механических характеристиках применяемых материалов и узлов сопряжений.
6.2.8 Распределение внутренних усилий в несущих элементах системы и характер перераспределения между ними внешних силовых воздействий следует определять жесткостью самих элементов и податливостью сопряжений. Поскольку жесткость железобетонных элементов и податливость узловых сопряжений во многом зависят от их напряженно-деформированного состояния, характеристик применяемых материалов и других параметров, связанных с условиями эксплуатации, то для расчета должны быть заданы начальные данные по физической модели – геометрия здания и его элементов, их физико-механические характеристики.
6.2.9 Для расчета пространственных конструктивных систем рекомендуется применять дискретные расчетные модели, используя программные комплексы с методом конечных элементов (МКЭ), в инструкциях к которым содержатся детализированные указания по их применению, в том числе по разбивке на участки.
6.2.10 Ограждающие конструкции и внутренние перегородки в расчетной схеме представляются в виде внешних нагрузок. Их влияние на распределение усилий в несущей системе каркаса и обеспечение пространственной жесткости допускается не учитывать.
6.2.11 В связевых каркасах сопряжения ригелей с колоннами и плит с ригелями моделируются в виде неподвижных шарниров, обеспечивающих свободный поворот в плоскости рам.
6.2.12 В рамных балочных каркасах сопряжения ригелей с колоннами моделируется жесткими, а плит с ригелями в виде неподвижных шарниров, обеспечивающих свободный поворот в плоскости пролетов плит.
6.2.13 Сборные диски перекрытия и покрытия из плит сложных поперечных сечений моделируются в виде сплошных анизотропных пластин, работающих по балочной схеме, в направлении ортогонально расположению ригелей и объединенных связями сдвига в плоскости и из плоскости перекрытия. Продольные швы между плитами воспринимают только сжимающие и сдвигающие усилия.
6.2.14 Стержневые элементы каркаса (ригели и колонны), наряду с диском перекрытия (плиты) – гибкие элементы несущей системы. При изгибе их продольная ось получает кривизну и возникающие местные деформации отличаются по длине элементов. Для достаточной точности учета изменения жесткости по длине таких элементов, их следует разбивать на участки с шагом, равным высоте сечения элемента в направлении наибольшего изгибающего момента. При этом для прямоугольных колонн за высоту следует принимать больший размер сечения.
6.2.15 При моделировании плоских сборных железобетонных диафрагм следует учитывать, что в отличие от перекрытий, они не подвергаются неупругим деформациям из плоскости. Нелинейность деформирования в плоскости изменяется только по ширине диафрагмы и незначительно – по высоте, поэтому для ее учета требуется лишь дополнительная разбивка в вертикальном направлении.
6.2.16 Расчеты напряженно-деформированного состояния железобетонных линейных, плоскостных и объемных элементов и узловых сопряжений по нормальным сечениям следует производить в соответствии с СП 63.13330.
Расчеты по наклонным и пространственным сечениям железобетонных элементов следует производить на основе полученных комбинаций усилий по схемам, приведенным в СП 63.13330.
6.2.17 Расчеты по упрощенным схемам, приведенным в приложении А, допускается производить на стадии вариантного проектирования для выбора рациональной конструктивной схемы каркаса, подбора типа и числа вертикальных элементов жесткости, их расположения, удовлетворяющих требованиям объемно-планировочных решений.
6.3 Уточненные расчетные схемы каркаса
6.3.1 В рамных каркасах рекомендуется учитывать повышенную деформативность в узлах сопряжения ригеля с колонной вследствие появления неупругих деформаций, образования и развития трещин.
6.3.2 В связевых каркасах в местах сопряжения колонн с перекрытием следует учитывать частичное защемление при действии горизонтальных нагрузок, что повышает пространственную жесткость каркаса. При этом, за счет конструктивной анизотропии, проявляющейся в большинстве конструкций узлов, имеет место одностороннее защемление.
6.3.3 При расчете элементов перекрытия – ригелей и плит, следует учитывать ограничения горизонтальных перемещений, из-за которых в конструкциях возникают распорные усилия, действующие, как правило, по линиям опирания сборных конструкций. Распор вызывает обжатие узла и, при наличии сварных соединений, изгибающий момент на опоре, обратный моменту от действия вертикальной нагрузки. Обжатие узла частично устраняет остаточные деформации от изгиба и повышает жесткость сопряжения.
6.3.4 В расчетной схеме рамного узла оси элементов следует принимать проходящими по линии центра тяжести сечения бетонного элемента. В узле жесткость приопорного участка элемента EI в пределах высоты сечения элемента другого направления следует принимать равной бесконечности, а за расчетное опорное сечение следует принимать сечение в начале участка – по грани элемента другого направления (рисунок 6.1). При наличии консоли колонны длины жестких участков, равные половине высоты сечения колонны hc/2, увеличиваются на длину этой консоли lк для ригеля и на среднюю высоту консоли для колонны (рисунок 6.1).
 | |
| 432 × 395 пикс. Открыть в новом окне | |
а– конструктивная; б – расчетная
Рисунок 6.1 –Схемы жестких узлов
6.3.5 При шарнирных узлах за центр шарнира следует принимать точку приложения опорной реакции ригеля. При отсутствии выступающей закладной детали эпюру давления ригеля, с длиной опирания lоп, на консоль следует принимать треугольной с максимальным давлением у свободного края консоли (рисунок 6.2, а). За жесткий участок опоры ригеля у шарнирного узла следует принимать участок от оси колонны до центра шарнира. При этом ось этого участка должна проходить на уровне верха консоли, т. е. может не совпадать с осью ригеля, что следует учитывать при назначении длин смежных колонн (рисунок 6.2, б). При наличии у колонны только шарнирных узлов жесткие участки колонны, примыкающие к этому узлу, отсутствуют.
 | |
| 1294 × 495 пикс. Открыть в новом окне | |
а– конструктивная; б – расчетная
Рисунок 6.2 – Схемы шарнирных узлов
6.3.6 В стыках, по аналогии с сечениями железобетонных элементов, могут возникать три стадии напряженно – деформированного состояния: первая – условно-упругая; вторая – упруго-пластическая и третья – предельная по несущей способности.
Критерием предельного состояния узлового сопряжения колонны с перекрытием рекомендуется принимать допустимый угол поворота опорного сечения ригеля или плиты перекрытия относительно оси колонны, который определяется:
для предельных состояний первой группы – из условий достижения физического или условного предела текучести в растянутой или сжатой арматуре, временного сопротивления сжатию бетона шва или стыкуемых конструкций, предельного сдвига или отрыва закладных деталей;
- для предельных состояний второй группы – из условий предельных прогибов и горизонтальных перемещений, предельного раскрытия трещин.
6.3.7 Коэффициент угловой жесткости узла сопряжения ригеля с колонной С равен отношению изгибающего момента M к соответствующему углу поворота опорного сечения ригеля относительно оси колонны:
(6.1)Для рассматриваемых узлов типовых конструкций сопряжения ригеля с колонной коэффициент угловой жесткости стыка рекомендуется определять по формуле
(6.2)Где 
и 
– приращения смещений от единичных усилий соответственно в сжатой и растянутой зонах сечения стыка;
и – приращения смещений от единичных усилий соответственно в сжатой и растянутой зонах сечения стыка;h0 – расстояние между линиями измерения перемещений (расстояние от линии опирания ригеля или плиты перекрытия на консоль до центра тяжести растянутой или сжатой арматуры).
6.3.8 Деформативность связевых панелей в виде железобетонных колонн, соединенных решеткой из стальных элементов, следует определять из рассмотрения панели как фермы со всеми шарнирными узлами сопряжения стальных элементов друг с другом и с колонной (рисунок 6.3).
 | |
| 1016 × 680 пикс. Открыть в новом окне | |
h1, h2, h3 – высота этажа; с1, с2, с3 – высота связевой панели;
a1, a2, a3 – расстояние от оси ригеля до элемента связевой панели;
а– конструктивная схема панели; б – расчетные схемы фермы и колонны в виде неразрезной балки
Рисунок 6.3 – Связевая панель
Стальные элементы соединяются с колонной через закладные детали, обладающие, как правило, некоторой податливостью. Поэтому осевую жесткость стальных элементов связей, соединенных с колонной Ds следует определять по формуле
(6.3) где Es и As – модуль упругости и площадь сечения стального элемента;
λ– проекция смещения закладной детали на ось стального элемента от действия единичной силы по этой оси;