4.4.5 Результаты расчета железобетонного каркаса здания

В действующих нормах СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах» сейсмические нагрузки на каркасные здания существенно увеличены по сравнению с нормами, по которым проектировалось рассматриваемое здание.

В связи с этим обстоятельством, для оценки сейсмостойкости был выполнен поверочный расчет каркаса здания в соответствии с требованиями действующих норм с учетом сейсмичности площадки равной 9 баллам при первой категории грунтов по сейсмическим свойствам.

Расчет каркаса здания выполнен на статические и сейсмические нагрузки с использованием вычислительного комплекса «Лира 9.0» (лицензионный номер 90093262) в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах», СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции». Конечным результатом расчетов является армирование железобетонных конструкций (колонн и ригелей).

При расчете железобетонных конструкций расчетные прочностные характеристики бетона принимались по результатам обследования технического состояния конструкций здания.

При расчетах здания рассматривались следующие загружения:

1. постоянная нагрузка (собственный вес конструкций);

2. временная длительная;

3. временная кратковременная;

4. снеговая нагрузка;

5. сейсмическая по направлению оси «Х»;

6. сейсмическая по направлению оси «У»;

7. дополнительный момент от сейсмических сил по направлению оси «Х» в соответствии с пунктом 3.24 СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах»;

8. дополнительный момент по направлению оси «У» в соответствии с пунктом 3.24 СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах».

При определении расчетных сейсмических нагрузок в соответствии с пунктом 3.15 СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах» приняты следующие коэффициенты:

k₁ = 1.0; k₂ = 0.25; k₃ = 1.0; k_ψ = 1.0; A = 0.5.

В расчетной схеме защемление стоек каркаса принято в уровне перекрытия над подвалом. Количество расчетных ярусов принято равным шести.

В поверочном расчете учтены высшие формы колебаний здания.

Результаты расчетов показали недостаточность фактической несущей способности колонн каркаса здания для восприятия расчетных сейсмических нагрузок.

4.4.6 Анализ принятых конструктивных решений, оценка сейсмостойкости здания

Анализ объемно-планировочных и конструктивных решений рассматриваемого здания позволяет заключить следующее.

В соответствии с требованиями п. 4.1.2 и табл. 4.1.1 норм СНиП РК 2.03-04-2-1 «Строительство в сейсмических районах» [5], размеры здания по длине и ширине на площадках с сейсмичностью 9 баллов при первой категории грунтов по сейсмическим свойствам не должны превышать 96 м. В рассматриваемом здании максимальная длина составляет 36,0 м, что меньше предельной величины, допускаемой действующими нормами для зданий с железобетонным каркасом.

В соответствии с требованиями табл. 4.1.2 [5] вышеуказанных норм высота зданий с монолитным железобетонным каркасом и кирпичным стеновым заполнением в его плоскости ограничивается пятью надземными этажами при общей высоте не более 19 м на площадках с сейсмичностью 9 баллов.

С учетом технического этажа высота рассматриваемого здания составляет около 18,6 м от уровня отмостки до верхнего обреза стен, что не превышает параметры, указанные в табл. 4.1.2 СНиП РК 2.03-04-2-1 «Строительство в сейсмических районах».

В целом, объемно-планировочные решения здания отвечают требованиям действующих норм СНиП РК 2.03-04-2-1 «Строительство в сейсмических районах».

Прочность бетона колонн и ригелей рассматриваемого здания соответствует классу бетона В15 и В20, что соответствует требованиям пункта 2.5 норм СНиП 2.0.3.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Применение в качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций (колонн и ригелей) стержневой арматуры класса А-III соответствует требованиям пункта 2.19 норм СНиП 2.0.3.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Результаты расчетов с учетом сейсмических воздействий показали недостаточность армирования железобетонных колонн каркаса здания.

Значение временного сопротивления кирпичной кладки заполнения каркаса осевому растяжению по неперевязанным швам не соответствует требованиям пункта 4.6.9 норм СНиП РК 2.03-04-2001 «Строительство в сейсмических районах».

Следовательно, рассматриваемое здание по конструктивным решениям не отвечает требованиям норм СНиП РК 2.03-04-2-1 «Строительство в сейсмических районах».

Необходимо, с целью обеспечения сейсмобезопасности, выполнить усиление несущих конструкций здания.

Период собственных колебаний здания, определенный экспериментально, составил T_оп = 0,5 с. Расчетный период собственных колебаний каркаса здания без учета влияния стенового ограждения составил T_р = 0,8 с. Следовательно, жесткость каркаса здания с учетом влияния стенового заполнения увеличивается в 2,56 раза.

Расчетный период собственных колебаний каркаса здания с учетом влияния стенового ограждения составил T_р = 0,43 с.

Сопоставление жесткостей показывает, какую часть сейсмической нагрузки воспринимает каркас и стеновое заполнение. Жесткость кирпичного заполнения С_с=2,56, жесткость каркаса С_к=1,0, следовательно, часть сейсмической нагрузки, воспринимаемой каркасом здания, составляет N_к=1/3,56=0,28.

Доля сейсмической нагрузки, воспринимаемой кирпичным заполнением, составляет N_ст.з.= 0,72.

Таким образом, стеновое заполнение значительно увеличивает жесткость и создает определенный резерв прочности каркасных зданий, и, тем самым, способствует сохранению жизни людей при землетрясениях.