2. Граничні прогини і переміщення конструкцій.

Граничні прогини та переміщення несучих і огороджувальних конструкцій відповідно до другої групи граничних станів (за придатністю до нормальної експлуатації) наведені у чинних нормах незалежно від використаних будівельних матеріалів.

При оцінюванні експлуатаційної придатності будівельних конструкцій за прогинами (вигинами) і переміщеннями повинна виконуватися умова:

Δ ≤ [Δ] (2.1)

де Δ – прогин (вигин) або переміщення (змінення положення) елементу конструкцій або конструкцій в цілому;

[Δ] – гранично допустима величина прогину (вигину) або переміщення (зміни положення), як встановлено чинними нормами;

γ_n – коефіціент надійності за призначенням.

Прогини (переміщення) обмежують, виходячи з наступних вимог:

• Технічних, які забезпечують умови нормальної експлуатації технологічного та підйомно-транспортного обладнання, контрольно-вимірювальних приладів тощо;

• Конструктивних, які забезпечують цілісність примикаючих одне до одного елементів конструкцій, вузлів і стиків, заданих ухилів тощо;

• Фізіологічних, які запобігають шкідливим діям та відчуттю дискомфорту, пов’язаних з динамічними коливаннями, хиткістю конструкцій, перегріванням тощо;

• Естетичних, які забезпечують сприятливі відчуття від зовнішнього вигляду конструкцій та запобігають відчуттю небезпеки.

Кожна з перелічених вимог має бути виконана незалежно від інших.

Розрахункові ситуації, тобто такі, які враховують при оцінюванні технічного стану та встановлені розрахункових вимог до конструкцій, для яких необхідно визначати прогини, переміщення та відповідні їм навантаження, слід приймати до прогинів і переміщень.

При обмеженні прогинів технологічними вимогами, розрахункова ситуація повинна відповідати дії навантажень, які впливають на роботу технологічного обладнання.

Обмеження прогинів за конструктивними вимогами передбачає урахування дії навантажень, які можуть привести до пошкодження суміжних елементів за результатами неприпустимих прогинів або переміщень.

Якщо прогини обмежують у відповідності до фізіологічних вимог, розрахункова ситуація повинна відповідати стану, пов’язаному з коливаннями конструкцій, та при оцінюванні технічного стану слід враховувати навантаження, які впливають на коливання конструкцій.

Так, наявність у будівлях (спорудах) джерела коливань будівельних конструкцій, граничні значення вібропереміщень, віброшвидкостей та віброприскорень слід приймати відповідно до вимог державних стандартів. При наявності високоточного обладнання та приладів, які встановлені на джерелах коливань граничні значення вібропереміщень, віброшвидкості та віброприскорення слід визначати відповідно до спеціальних технічних умов.

При обмеженні прогинів за естетичними вимогами розрахункове оцінювання повинно бути виконане при дії постійних і тривалих навантажень.

Значення граничнодопустимих вертикальних прогинів наведені у таблиці 2.1.

Таблиця 2.1. Значення граничнодопустимих вертикальних прогинів.

Елементи конструкцій	Вимоги, що висуваються	Вертикальні граничні прогини fu/l	Навантаження для вертикальних прогинів
1	2	3	4
1	2	3	4
1.Балки кранових шляхів під мостові та підвісні крани, що керуються: з підлоги, у т.ч. тельфери (талі) – з кабіни при групах режимів роботи (рf ГОСТ 25546-82): 1К-6К 7К 8К	Технологічні Фізіологічні та технологічні	l/250 l/400 l/500 l/600	Від одного крану Те саме Те саме Те саме
2.Балки, ферми, ригелі, прогони, плити, настили (включаючи поперечні ребра плит і настилів): а) покриттів і перекриттів, відкритих для огляду, при прольоті l,м: l≤1 l=3 l=6 l=24 (12) l≥36(24) б) покриттів і перекриттів при наявності перегородок під ними; в) покриттів і перекриттів при наявності на них елементів, що зазнають розріскування (стяжок, підлог, перегородок); г) покриттів і перекриттів при наявності тельферів (талей), підвісних кранів, що керуються: - з підлоги; кабіни; д) перекриттів, що зазнають дії: вантажів, що переміщуються, матеріалів, вузлів і елементів обладнання та інших рухомих навантажень від рейкового транспорту (у т.ч. при безрейковому підлоговому транспорті): - вузькоколійного -ширококолійного	Естетико-психологічні Конструктивні Технологічні Фізіологічні	l/120 l/150 l/200 l/250 l/300 Приймаються відповідно до п.6 рекомен- дованого додатку 6 l/150 l/300 або а/150 (що менше) l/400 або а/200 (що менше) l/400 l/500	Постійні та тимчасові тривалі Ті, що приводять до зменшення зазору між несучими елементами конструкцій і перегородками, розміщеними під елементами. Діючі після виконання перегородок, підлог, стяжок. Тимчасові, з урахуванням навантаження від одного крану або тельфера (талі) на одному шляху. Від одного крану або тельфера (талі) на одному шляху. 0,7 повних нормативних значень тимчасових навантажень або навантаження від одного навантажувача (найбільш несприятливе з двох). Від одного поїзду вагонів (або однієї підлогової машини) на однму шляху Те саме
3.Елементи сходів (марши, площадки, косоури), балконів, лоджій	Естетико-психологічні; Фізіологічні	Те саме, що у поз.2а. Визначаються відповідно залежності 2.2.
4.Плити перекриттів, сходові марші та площадки, прогину яких не перешкоджають суміжні елементи.	Фізіологічні	0,7мм	Зосереджене навантаження 1кН (100кгс) у середині прольоту
5.Перемички і навісні стінові панелі над віконними та дверними прорізами (ригелі та прогони засклення)	Конструктивні Естетико-психологічні	l/1200 Те саме, що у поз. 2а	Ті, що приводять до зменшення проміжку між несучими елементами і віконним або дверним заповненням, які розташовані під елементами. Те саме, що у поз.2а

Позначення: l – розрахунковий прольот елементу конструкцій; а – крок балок або ферм, до яких кріпляться підвісні кранові шляхи.

Примітки:

1. Для консолі замість l слід приймати подвоєний її виліт.

2. Для проміжних значень l у поз.2а граничні прогини слід визначати лінійною інтерполяцією.

3. У поз.2а цифри, що вказані у дужках, слід приймати при висоті приміщень до 6м включно.

4. При обмеженні прогинів естетико-психологічними вимогами допускається прольот l приймати рівним відстані між внутрішніми поверхнями несучих стін (або колон).

Граничні прогини елементів конструкцій покрить і перекрить, обмежені технологічними, конструктивними і фізіологічними вимогами, відраховують від зігнутої вісі, що відповідає стану елемента в момент прикладання навантаження, для якого обчислюють прогин. При обмеженні прогинів за естетичними міркуваннями їх величину визначають від прямої, що з’єднує опори цих елементів до прикладання навантаження.

При наявності між стінами капітальних перегородок практично такої ж висоти, як і стіни, значення прольоту (поз. 2а у таблиці 2.1) приймають таким, що дорівнює відстані між внутрішніми поверхнями несучих стін або колон і цими перегородками (рис. 2.1а), або між внутрішніми поверхнями перегородок (рис.2.1б).

Прогини кроквяних конструкцій при наявності кранів (поз 2г у табл. 2.1) обчислюють як різницю між прогинами f₂ i f₁ суміжних кроквяних конструкцій (рис. 2.2).

Прогин елементів покрить і перекрить, обмежений конструктивними вимогами, не повинен перевищувати відстань (зазор) між нижньою поверхнею цих елементів і верхом перегородок, вітражів, віконних і дверних коробок, розташованих під несучими елементами. Цей зазор, як правило, не повинен перевищувати 40 мм.

Рис. 2.1. Схеми для визначення величин l(l_1, l_2, l₃) при наявності між стінами капітальних перегородок

а - однієї у прольоті; б - двох у прольоті; 1 - несучі стіни (або колони); 2 - капітальні перегородки; 3 - покриття (перекриття) до прикладання навантажен­ня; 4 - покриття (перекриття) після прикладання навантаження; 5 - лінії відліку прогинів; 6 - зазор

Рис. 2.2. Схема для визначення прогинів будівельних конструкцій при наявності почіпних кранових колій

1- кроквяна конструкція; 2 - балка почіпної кранової колії; 3 - почіпний кран; 4 - початкове положення кроквяної конструкції; f₁ - прогин найбільш на­вантаженої кроквяної конструкції; f₂ - прогини суміжних з найбільш навантаже­ної кроквяної конструкції

Відстань (зазор) від верхньої точки візку мостового крану до нижньої точки несучих конструкцій, які отримали прогин у процесі експлуатації, повинна бути не менше 100 мм.

Прогини елементів покрить мають бути такими, щоб, не дивлячись на їх наявність, був забезпечений ухил покрівлі не менше 1/200 у одному напрямку, окрім випадків, відзначених у спеціальних нормативних документах.

Граничні прогини перекрить (балок, ригелів, плит), сходів, балконів, лоджій, приміщень житлових і громадських будівель, а також приміщень виробничих будівель, виходячи з фізіологічних вимог, визначають за формулою:

де: g - прискорення вільного падіння;

p - нормативне значення навантаження на перекриття від людей, які збуджують коливання, приймають за табл. 2.2;

p₁ - знижене нормативне значення навантаження на перекриття (табл. 2.2);

q - нормативне значення навантаження від ваги елемента, який розраховують, і конструкції які на нього опираються;

n - частота прикладання навантаження при ходінні людини (табл. 2.2);

b - коефіцієнт, який приймають за табл. 2.2.

Прогини конструкції слід визначати від суми навантажень Ψ_А1p + p₁ + q, де Ψ_А1 - коефіцієнт сполучень, який визначають за формулою, наведеною у [3]:

де А – вантажна площа, м² ; А₁ = 9 м².

Для елементів конструкцій будівель і споруд, граничні прогини та переміщення не визначені чинними нормами [3], вертикальні та горизонтальні прогини і переміщення від постійних, тривалих і короткочасних навантажень не повинні перевищувати 1/50 прольоту або 1/75 вильоту консолі.

Горизонтальні граничні переміщення (прогини) колон будівель, обладнаних мостовими кранами, кранових естакад, балок кранових колій та гальмівних конструкцій приймають за табл. 5.4, але не менше 6 мм.

Табл. 2.2.

Позначення:

Q - вага однієї людини, яку приймають 0,8 кН (80 кгс);

α - коефіцієнт, який приймають таким, що дорівнює 1,0 для елементів, які розраховують за балочною схемою, 0,5 - у решті випадків (наприклад, при опи­ранні плит по трьох або чотирьох сторонах);

α - крок балок, ригелів, ширина плит (настилів), м;

l - розрахунковий прольот елемента конструкції.

Табл. 2.3.

Позначення:

h - висота від верху фундаменту до головки кранової рейки (для одноповер­хових будівель, критих і відкритих кранових естакад) або відстань від осі ригелю перекриття до головки кранової рейки (для верхніх поверхів багатоповерхових будівель);

l - розрахунковий прольот елементу конструкції (балки).

Переміщення слід перевіряти на відмітці головки кранових рейок від сил гальмування візка одного крана, які спрямовані поперек кранової колії, без урахування крену фундаменту.

Горизонтальні граничні зближення кранових колій відкритих естакад від горизонтальних і позацентрово прикладених вертикальних навантажень від одного крану (без урахування крену фундаментів), які обмежуються технологічними вимогами, приймають такими, що дорівнюють 20 мм.

Горизонтальні граничні переміщення каркасних будівель, які обмежуються конструктивними вимогами, тобто з умов забезпечення цілісності заповнення каркаса стінами, перегородками, віконними та дверними елементами наведені у табл. 2.4.

Табл. 2.4.

Позначення:

h - висота багатоповерхових будівель, що є рівною відстані від верху фунда­менту до осі ригелю покриття;

h₂ - висота поверху в одноповерхових будівлях, що дорівнює відстані від верху фундаменту до низу стропильних конструкцій; у багатоповерхових будівлях: для нижнього поверху - дорівнює відстані від верху фундаменту до осі ригеля перекрит­ім; для інших поверхів - дорівнює відстані між осями суміжних ригелів.

Примітки:

1. Для проміжних значень h_s (поз. 3) горизонтальні граничні переміщення слід визначати за лінійною інтерполяцією.

2. Для верхніх поверхів багатоповерхових будівель, які проектують з використанням елементів покрить одноповерхових будівель, горизонтальні граничні пе­реміщення слід приймати такими ж, як для одноповерхових будівель. При цьому висоту верхнього поверху h_s. приймають від осі ригеля міжповерхового перекрит­тя до низу кроквяних конструкцій.

3. До піддатливих кріплень відносять .кріплення стін або перегородок до каркасу, які не перешкоджають зміщенню каркаса (без передавання на стіни та пере­городки зусиль, які спроможні викликати пошкодження конструктивних еле­ментів); до жорстких - кріплення, які перешкоджають взаємним зміщенням кар­каса, стін або перегородок.

4. Для одноповерхових будівель з навісними стінами, а також при відсутності жорсткого диску покриття, допускається граничні переміщення збільшити на 30%, але приймати не більше h_s /150.

При в'язевих каркасах багатоповерхових будівель висотою більше 40 м відносний перекіс поверхових комірок, які примикають до діафрагм жорсткості, дорівнює Δ₁/h_s + Δ₂/l (рис. 2.3), для одного поверху не пови­нен перевищувати:

• при піддатливості кріплення стін до каркаса - l/300;

• для стін з цегли, залізобетону та гіпсобетону - l/500;

• для стін, облицьованих природним каменем - l/700.

Рис. 2.3. Схема перекосу поверхових комірок (2), які примикають до діафрагм жорсткості (1) у будівлях із в'язевим каркасом (пунктиром показана початко­ва схема каркаса до прикладання навантаження)

Для будівель висотою до 40 м, а також для опор транспортних гале­рей, естакад тощо, розташованих у І—IV вітрових районах, допускається не враховувати крен фундаментів, який викликаний вітровим наванта­женням.

Горизонтальні переміщення без каркасних будівель не обмежують, якщо їх стіни, перегородки та з'єднувальні елементи розраховані за міц­ністю та тріщиностійкістю.

Горизонтальні граничні переміщення (прогини) стійок та ригелів фахверкового каркаса, а також навісних панелей від вітрового наванта­ження, обмежені конструктивними вимогами, приймають l/200, де l - розрахунковий прольот стійок або панелей.

Горизонтальні граничні переміщення (прогини) опор транспортних галерей, які обмежені технологічними вимогами, приймають h/250, де h - висота опори від верху фундаменту до низу будівельної конструкції (фер­ми або балки).

Горизонтальні граничні переміщення (прогини) колон (стійок) кар­касних будівель від температурних кліматичних і усадочних впливів приймають такими;

h_s/150 - для стін і перегородок з цегли, гіпсобетону, залізобетону та навісних панелей;

h_s /200 - для стін, облицьованих природним каменем, з керамічних блоків, зі скла (вітражі);

h_s - висота поверху багатоповерхової будівлі або висота від верху фундаменту до низу кранової колії одноповерхової будівлі, обладнаної мостовими кранами. У цьому випадку температурні впливи слід прийма­ти без урахування добових коливань температури зовнішнього повітря та перепаду температур від сонячної радіації.

При визначенні горизонтальних переміщень (прогинів) від темпера­турних кліматичних і усадочних впливів їх значення слід складати з про­гинами від вітрових навантажень і від крену фундаментів.

Граничні вигини міжповерхових перекрить, обмежені конструктив­ними вимогами, слід приймати такими, що дорівнюють 15 мм при про­льоті l < 3 м і 40 мм - при l ≥ 12 м. Для проміжних значень вигини визна­чають за лінійною інтерполяцією.

Вигини визначають від сумарної дії. зусиль попереднього обтиску, ва­ги елементів перекриття та підлоги.