Данная статья ориентирована в первую очередь на начинающего проектировщика, которому доверили рассчитать железобетонный каркас, и служит неким путеводителем. Опытных коллег, прошу помочь с дополнениями, комментариями.
0. Расстановка пилонов/колонн/стен
Стены располагаем в зоне лифтовой шахты и при необходимости лестничного узла. Как правило, в большинстве случае лестнично-лифтовой составляет единый блок. Достаточность стен в каждом направлении в зависимости от высоты см. в https://dwg.ru/dnl/1646
Расстановка пилонов/колонн должна обеспечивать "чистоту" архитектурно-планировочных решений, поэтому следует располагать вертикальные элементы в межквартирных стенах с учетом предпосылок:
- крайние пилоны/колонны должны примыкать к линии фасада;
- в средней части пилоны/колонны должны примыкать к границе приквартирного коридора;
- рекомендуемые расстояния между колоннами - (32-34)*t; пилонами - (36-38)*t, где t - толщина плиты;
- для сокращения зависимости от фасадных решений крайние пилоны рекомендуется ориентировать перпендикулярно фасаду;
- иные правила обусловленные планировочными решениями.
Данный этап выполняется в несколько итераций и согласовывается с владельцем планировочных решений, те архитектором.
1. Анализ горизонтальных конструкций: плит, балок
Выполняются следующие проверки:
- проверка относительных вертикальных перемещений относительно предельно допустимых;
- проверка изгибающих моментов и предварительная оценка армирования, исходя из действующих усилий;
- проверка поперечных сил и оценка армирования, исходя из действующих усилий. Как правило, предельные усилия воспринимаемые конструкцией для быстроты расчета определяются от внешних сил;
- проверка плит на продавливание и оценка дополнительного армирования, исходя из действующих усилий. Здесь важно собирать усилия именно с плиты, а с вертикальных элементов. в некоторых расчетных комплексах данная проверка проводится автоматически.
В гражданском строительстве стремятся к минимальному использованию балок. В массовом сегменте их располагают вдоль фасада при расстояниях между вертикальными элементами более 6 м.
2. Модальный анализ
Краткий материал рассказывающий, что такое модальный анализ: https://youtu.be/DRW6DEIMhfw; https://youtu.be/ImT5eBQzOoA
В данном анализе достаточно оценить:
- первые три частоты собственных колебаний каркаса;
- характер формы первых трех колебаний
Идеальный случай - первые две формы имеют поступательные, но в нормативах РФ нет ограничений, что первые формы могут быть крутильными. Поэтому при расчете вертикальных элементов следует учесть крутящие моменты.
Единственное ограничение (при сейсмике до 6 баллов включительно), которое имеет место быть - максимальные ускорение плиты перекрытия последнего этажа (приложение В.3 СП 20.13330.2016). Если в расчетной модели заданы расчетные нагрузки, то нужно дополнительно значение ускорения поделить на коэффициент надежности по нагрузке.
3. Анализ влияния ветрового воздействия на каркас
Материал по учету пульсации ветра: https://dwg.ru/dnl/1578
Результат данного анализа:
- проверка относительных горизонтальных перемещений относительно предельно допустимых;
- проверка ускорения перекрытия последнего этажа относительно предельно допустимого;
- оценка усилий от ветрового воздействия в вертикальных элементах;
Обращаю внимание, что дом может состоять из двух и более секций, тогда ветровое воздействие прикладывается в совокупности к дому с учетом компоновки секций, например, Г или П-ой формы.
4. Анализ каркаса с учетом грунтового основания
Краткий материал, рассказывающий о том, что такое коэффициенты постели: https://youtu.be/ImT5eBQzOoA. Применим к любой программе расчета МКЭ.
В данном расчете задаются коэффициенты постели. Рекомендуется использовать модель грунта Винклера.
Результат данного анализа:
- глубина сжимаемой толщи. Проверка осадки секции/дома относительно предельно допустимого;
- проверка крена секции/дома относительно предельно допустимого;
- проверка разности осадок между вертикальными элементами относительно предельно допустимого значения. Если не будет превышения нормативного значения, то влияние деформации фундаментной плиты на вертикальные элементы будет минимально;
- оценка усилий в вертикальных элементах;
- оценка усилий в плитах от неравномерной осадки каркаса.
Обращаю внимание, что дом может состоять из двух и более секций, тогда при расчете на грунтовом основании требуется учитывать влияние соседних секций.
5. Подбор армирования
Как правило, расчеты этапов 1-4 могут выполняться в разных расчетных моделях, расчетных модулях.
Армирование выполняется по максимальной огибающей усилий:
- для горизонтальных конструкций - моделей этапа 1, 4.
- для вертикальных конструкций - моделей этапа 3, 4
