|[НИИСК им. Кучеренко осстроя СССР
Рекомендации
по расчету конструкций крупнопанельных зданий
на температурновлажностные воздействия
■4
Москва 1983
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ им. В. А. КУЧЕРЕНКО (ЦНИИСК им. В. А. КУЧЕРЕНКО)
ГОССТРОЯ СССР
Рекомендации
по расчету конструкций крупнопанельных зданий
на температурновлажностные воздействия
МОСКВА СТРОИИЗДАТ 1983
Таблица |
Здания |
Конструкции |
Средняя |
Месяц |
Формулы для конструкций |
температура
конструкций |
ОДНОСЛОЙНЫХ |
многослойных |
|
|
^ср |
<
июль (VII) |
Ссут+4ут^1+15р + ^вл (7) |
|
С +^ВЛ |
(7а) |
|
|
|
|
|
|
|
(D |
Наружные |
|
январь (I) |
0.5 (С'сут + ^-5) 'Мсут'?1-Лвл (8) |
|
|
(8а) |
5
О)
ей
со |
|
июль (VII) |
( ^сут’^2 25 р)• 0,9 (9) |
|
0,9 0<кр> |
(9а) |
ж |
|
вер |
|
|
|
|
|
с
ей
н
о |
|
январь (I) |
(-CWt + ^cyx-i* + t" +0,5) 0,9 (10) |
|
0,9 0™ |
(Ша) |
|
Внутренние |
^ср |
июль (VII) |
^макс гср. сут |
|
|
(П) |
|
январь (I) |
tB—5 |
|
|
(12) |
|
|
су |
|
|
июль (VII) |
По формуле (7) |
|
|
— |
3 |
Наружные |
^ср |
|
|
|
|
|
S
<D
ей
за
►г1 |
январь (I) |
/МИН _0 5 А _А
fcp. сут и»° лсут Лвл |
|
(13) |
£
с
СЙ
Н
О |
Внутренние |
^ср |
июль (VII) |
Умакс 1 л (ср, сут ~ вл |
|
|
(14) |
<и
ж |
январь (I) |
уМнН Я *ср. сут Лвл |
|
|
(15) |
|
многослойных (б) конструкций при заданном распределении по сечению температуры t{z)
|
Рис. 3. Определение средних температур /ср и 0ср для однослойных (а) и |
В формулах табл. 1 эквивалентная температура сорбционного увлажнения Лал для однослойных и многослойных конструкций принимается по табл. 2.
|
|
А °С
ЛВЛ' ^ |
Бетон |
Плотность, кг/м1 |
Побережье и острова Ледовитого и Тихого океанов |
Континентальные районы СССР |
Цементный |
2000—2400 |
4 |
-5 |
Силикатный |
1600—2000 |
4 |
—7 |
Легкий и ячеистый |
300—1000 |
8 |
—10 |
Таблица 2
И
Для многослойных ограждающих конструкций отапливаемых зданий Лпл принимается по материалу наружного слоя, для неотапливаемых зданий — как среднее значение Лал всех слоев.
Для внутренних конструкций (однослойных и многослойных) отапливаемых зданий Авл=0, неотапливаемых зданий: для однослойных конструкций — по табл 2, для многослойных — как среднее значение Лвл всех слоев.
2.6. Средняя температура сечения конструкции tcР определяется из равенства площадей действительной t(z) и приведенной прямоугольной температурных эпюр (рис. 3, штрихпунктир).
Средний перепад температуры по толщине конструкции 0Ср определяется из равенства статистических моментов действительной t(z) и приведенной трапецеидальной температурных эпюр (см. рис. 3, пунктир).
Приведенные средние температуры tср И 0ср однослойных конструкций
2.7. Расчетные значения приведенных средних температур /Ср и Вер в январе и июле для однослойных сечений вычисляются по формулам (7) — (15). В формулах табл. 1 приняты следующие обозначения:
^ср.сут* С"ут —максимальная июльская (теплая однодневка) и минимальная январская (холодная однодневка) среднесуточные температуры по главе СНиП по строительной климатологии и геофизике или по главе СНиП по нагрузкам и воздействиям;
Лсут = ^х + 3°; (15а)
Лсут — расчетная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха;
^сут—средняя амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха; принимается по главе СНиП по строительной климатологии и геофизике в половинном размере от указанной величины;
—нормативная температура внутреннего воздуха (для жилых помещений / ” = 18 °С); g2 — коэффициенты приведения амплитуды температуры наружного воздуха к амплитудам средних температур сечения tc р и перепадов по толщине 0*р принимается по табл. 3; р — коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью конструкций, принимается по табл. 4.
12
Таблица 3 |
|
Конструкции из тяжелого, легкого и |
ячеистого бетонов и |
Коэффициент |
|
каменной кладки толщиной, см |
|
|
до 5 |
5—15 |
16—25 |
26-40 |
41-60 |
ii |
0.7 |
0,6 |
0.4 |
0.3 |
0,2 |
|
0.4 |
0,6 |
0,8 |
0.8 |
0,65 |
|
Примечание. При двустороннем тепловом воздействи (открытые конструкции, балконы, лоджии, карнизы, парапеты и т. п.) коэффициент увеличивается в 1,5 раза, но принимается не более единицы. |
Таблица 4 |
Материал |
Цвет |
Р |
Панели и плиты из тяжелого, легкого и |
Белый |
0,3 |
ячеистого бетонов без облицовки |
Серый |
0,6 |
То же, с облицовкой или штукатуркой |
Белый |
0,3 |
|
Серый |
0,6 |
|
Красный |
0,7 |
Рулонная кровля |
Черный |
0,8 |
|
Средние температуры /ср И Оср многослойных конструкций
2.8. Расчетные значения средних температур /Ср и 0Ср многослойных конструкций при наличии конструктивной связи между слоями определяются: а) при отсутствии перепада температуры по толщине (внутренние стены и перекрытия, а также наружные стены неотапливаемых зданий зимой и т. п.) — как для однослойных конструкций по формулам (11) —(15);
б) при наличии перепада температуры по толщине (наружные стены и покрытия отапливаемых зданий и т. п.) при приведении многослойного сечения к физико-механическим показателям одного из слоев (fc-ro слоя) по формулам (7а) —(10а), где
(к) =?cpf* . 0(к) ^^0* . /16)
*сР гсР* °ср ^ °ср»
13
где acp—средний (приведенный) коэффициент температурного расширений многослойного сечения; ак — коэффициент температурного расширения слоя, к которому приводится м ног ос лонное сечение (рекомендуется приводить к несущему слою);
*cp — средняя температура многослойного сечения (рис. 3,6);
,• = I-
ср 2 п
2 аг С3 (&i-i+Ai) (го ~ г«) + (Згм + Л,)1
9*р — то же, средний перепад температуры по толщине; д~ число слоев.
а, (20)
а* — коэффициент термоупругой жесткости /-го слоя; ctj Я* — коэффициент температурного расширения и модуль упругости /-го слоя принимается по табл. 5;
Fi — площадь сечения i-го слоя; hi — толщина /-го слоя;
Н—толщина многослойного сечения; zi—1 — координаты поверхности /-го слоя;
2 ai (2zi-1+hi)
г„ = -- ; (21)
2 2аг
Zq — координаты центра тяжести многослойного сечения;
Таблица 5 |
Материал |
Плотность,
кг/м* |
Е, МПа |
Я, Вт/(м ■ °С) |
а.10», 1/°С |
V
Мм/М |
Бетон цементный |
2000—2400 |
Глава СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций |
1,45 |
1 |
0,4 |
Бетон сили-катный |
1600—2000 |
То же |
0,87 |
1 |
0,4 |
Легкие и ячеистые бетоны |
600—1000 |
» |
Глава СНиП по строительной теплотехни |
0,8 |
0,35 |
То же |
300—500 |
500—800 |
ке
0,14 |
0,8 |
0,35
0,3 |
Кладка из силикатного кирпича |
1800 |
Глава СНиП по проектированию каменных и армокамен-ных конструкций |
0,87 |
1 |
То же, из красного |
1800 |
То же |
0,81 |
0,5 |
— |
Пеностекло,
ленокералит |
300—400 |
750-1000 |
0,12 |
0,6 |
— |
Цементный
фибролит |
300—400 |
250 |
0,14 |
0,6 |
— |
Минераловатные плиты |
200—300 |
— |
0,06-0,09 |
— |
— |
Пенопласты |
20—40 |
10—20 |
0,04—0,05 |
0,6 |
— |
|
i—1
0,114 + 2*/ + °-5/?i
'( = '»-(f, - 4) -5—--; (22)
0,157 + 2 Л/
ti~ средняя температура /-го слоя;
0< = ('в-4)-—; (23)
0,157 + 2«/
1
0* — перепад температуры по толщине t-ro слоя;
Я* — Л,/Х,; (24)
Я* — термическое сопротивление /-го слоя;
15
%l — коэффициент теплопроводности, принимается по табл. 5
или по главе СНиП «Строительная теплотехника»;
— приведенная температура наружного воздуха;
в июле
t = /МИн — А • н *ср,сут Лсут»
/в — расчетная температура внутреннего воздуха: в июле
t = /макс , в Чр.сут»
где знак «плюс» принимается при вычислении 0/ по формуле (23), знак «минус» — при вычислении // по формуле (22); fjj— нормативная температура внутреннего воздуха.
2.9. Усадка развивается при постепенном высыхании бетонных конструкций от высокой начальной (строительной или монтажной) влажности до равновесной с окружающей средой. Усадка учитывается только при определении продольных (осевых) деформаций. Расчетные значения усадки еу для некоторых видов неармированно-го бетона и кладки приводятся в табл. 5.
Эквивалентная температура расчетной усадки /у для армированных и неармированных однослойных и многослойных бетонных конструкций определяется по формулам:
а) для однослойных конструкций
/,==(1 —mjijey/a, (29)
где т=0,2, принимается для бетона марки М 100 и выше, т=0,5, то же, для бетона марки М 75 и ниже, р — процент армирования бетона;
б) для многослойных конструкций (приведенное значение)
Д1 hi а2 tyz ~Ь ... + fln h-n Д1 + дз + • • • + ап
где tYti — эквивалентная температура усадки /-го слоя, определяется по формуле (29).
Начальная температура /0
2.10. Начальная температура конструкций крупнопанельных зданий (температура «'замыкания») /0 принимается равной средней температуре наружного воздуха за период монтажа стен и перекрытий первого и второго этажей. На стадии проектирования, когда сроки и температура монтажа заранее неизвестны, начальные температуры принимаются равными средним температурам трех наиболее холодных и наиболее теплых месяцев, которые примерно равны: при монтаже зимой
(31)
при монтаже летом
где /gp н ^рПм — среднемесячные температуры января и июля; принимаются по главе СНиП по строительной климатологии и геофизике
(32)
или по главе СНиП по нагрузкам и воздействиям.
Приближенные значения средних температури средних температур бетонных слоев трехслойных панелей с гибкими связями
2.11. Расчетные значения средних температур Д* и Д0 для однослойных стен из легких и ячеистых бетонов и железобетонных перекрытий можно приближенно принять по табл. 6.
наружного воздуха в июле(/^ут) и январе (lgp cyT): |
|
Таблица составлена для континентальных и приморских районов СССР (острова и побережье Ледовитого и Тихого океанов), характеризующихся годовым перепадом Дс среднесуточных температур
(33)
Данные табл. 6 не распространяются на многослойные стены, для которых требуется специальный расчет (см. п. 2.8).
2.12. Расчетные значения средних температур внутреннего (первого Д/i) и наружного (третьего Д*3) бетонных слоев наружных трехслойных панелей с гибкими связями в отапливаемый и неотапливаемый периоды определяются по формулам (1) — (4), где /Ср вычисляются в соответствии с указаниями п. 2.8 или определяются по приближенным формулам:
(34)
2-328
(35)
гдеЛх, Л8, hu—толщина соответственно внутреннего, наружного железобетонных слоев и панели;
Л*п> Лбц—расчетные средние температуры сечения однослойной стены в июле и январе, принимаются по табл. 6.
Таблица 6 |
Климатические
районы |
Изменение среднесуточных температур за год
А,г .VII Л atcp. сут *ср. с ср. с |
Наружные стены |
Перекрытия и внутренние стены |
..VII в июле Д?п при
строительстве зимой |
в январе при |
в январе Д0* при |
..VII в июле Дгк при
строительстве зимой |
в январе А$ при |
&
5
л
ч
У
н „ а Ж о о а н н а
У Ч |
а
а
КГ
та
н
та
>*
§
а
А |
в
§
ч
У
н
а
а
о |
а
кг
та
f-
та
>>
ч
с
и
£ |
н
У
л
Ч s
а о
а*
У §) |
а
а
St
та
н
та
>»
Ч
С
У
£ |
Континен
тальные |
30
40
50
60
70
80
90 |
28
36
42
46
50
54
58 |
—20
—30
—38
—46
—50
—58
—60 |
—26
—32
—36
—40
—44
—46
—48 |
0
0
0
0
0
0
0 |
24
32
40
52
62
72
80 |
20
26
32
36
40
44
48 |
—20
—30
-38
—46
—50
—54
—60 |
—22
-24
—26
—24
—22
-22
—22 |
Побережье и острова Ледовитого и Тихого океанов |
40
50
60
70 |
40
46
52
56 |
—34
—42
—52
—56 |
—40
—46
—50
—52 |
0
0
0
0 |
40
48
58
68 |
30
36
40
44 |
—34
—42
-52
—56 |
-22
-22
—22
-22 |
|
Примечание. Для промежуточных значений температуры Д* ср.сут Расчетные значения средних температур А* и Д0 определяются интерполяцией.
Пример 1. Определить эквивалентную температуру усадки однослойной армированной керамзитобетонной панели (рис. 4, а).
Панели изготовляются из керамзитобетона марки 50, процент армирования продольной (горизонтальной) арматуры 0,2 %, расчетная усадка еу=0,35 мм/м (35-10-5 мм/мм), коэффициент температурного расширения а=0,8'10~5 1/°С (см. табл. 5). Эквивалентная температура расчетной усадки панели по формуле (29) равна /у= = (1 — m\i) ty/a = (1 —0,5 • 0,2) 35 • 10~5=39 °С.
18
Пример 2. Определить эквивалентную температуру усадки трехслойной панели (см. рис. 4,6). Наружный (3) и внутренний (1) слои из бетона марки М 200 толщиной 6 и 10 см, процент армирования Hi—0,4 %, рз=0,2 %, £б=
= 26500 МПа, расчетная усадка еу=0,4 мм/м (40 X Х10“5 мм/мм), а=10~5 1/°С (см. табл. 5). Утеплитель (2) из минераловатных плит толщиной 19 см. По формуле (20) а{ = 10-5 . 26500-10-1 = 0,265 кПа/°С; д2=0; 10-5-26500Х
|
Рис. 4. Средние температуры сечения Д*Ср и перепады температур по толщине 0Ср в июле и январе для однослойной (а) и трехслойной (6) стеновых панелей |
Хб-1=0,159 кПа/°С. По формуле (29) fy,i=(l— 0,2 0,4) X Х10-5/Ю-5=37°С, /у,2=(1—
—0,2-0,2)40-10-5/10-5 = 38 °С. По формуле (30) эквивалентная температура усадки панели
пр„ 37-0,265+0,159-38 _
/у ~ 0,265 + 0,159
= 38 °С.
Пример 3, Определить приведенные средние температуры fCp и 0ср в июле и январе в период эксплуатации для крупнопанельной наружной стены жилого дома в Москве (см. рис. 4, а). Панели из керамзитобето-на толщиной 34 см, наружная поверхность стены серого цвета. По табл. 2 для керамзито-бетона Лвл=—Ю°С, по табл. 3 для стены толщиной 34 см — =0,3, |2=0,8, по табл. 4 р = = 0,6. По главе СНиП по строительной климатологии гг геофизике ДЛЯ Москвы * срхут = = 28,3 °С, ^рИсуТ=-32°с; ам-плитуда суточных колебаний
УДК 624.042.5
Рекомендованы к изданию решением секцией крупнопанельных и каменных конструкций Научно-технического совета ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко.
Рекомендации по расчету конструкций крупнопанельных зданий на температурно-влажностные воздействия/ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко.— М.: Стройиздат, 1983.— 136 с.
Содержат указания по выбору расчетных температур, жесткое ных характеристик конструкций, а также усилий и перемещенн возникающих в конструкциях зданий при изменениях температуры влажности воздуха. Даны примеры расчета.
Для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских институтов.
Табл. 47, рис. 35.
ЦНИИСК ИМ. В. А. КУЧЕРЕНКО ГОССТРОЯ СССР
РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету конструкций крупнопанельных зданий на температурно-влажностные воздействия
Редакция инструктивно-нормативной литературы. Зав. редакцией Л. Г. Вальян. Редактор С. В. Б е л и к и н а. Мл. редактор Л. М. Климова. Техни ческий редактор С. Ю. Титова. Корректор 3. Г. Ляпорова
Н/К
Сдано в набор 15.12 82. Подписано в печать 06.07.83. Т-06173 Формат 84Х1087з2. Бумага тип. № 2. Гарнитура «Литературная». Печать высокая Уел. печ л. 7,14. Уел. кр.-отт. 7,45. Уч.-изд. л. 7,40. Тираж 9.000 экз Изд. № XI1-9976 Заказ № 328. Цена 35 коп.
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Владимирская типография «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли 600000, г. Владимир, Октябрьский проспект, д. 7
п 3202000000—Й22 „ „
Р - Инструкт.-нормат., II вып. — 150—82
047(01)—83
© Стройиздат, 1983
температуры в июле =5,2 °С, в январе ^сут 8583,1 °С,
по формуле (15а) в июле ЛСут=5,2+3^8 °С, в январе =3,1 + +3»6СС. Нормативная температура внутреннего воздуха /“= = 18 °С.
1. Средняя температура сечения панели /£р без Учета влажности воздуха:
в июле по формуле (7)
СП) = Ссут + ^сут El + 15р = 28,3+8.0,3+15.0,6=39,5 °С (см. рис. 4,а), в январе по формуле (8)
С = °-5 (СсутК-5)-Лсут El = 0.5(-32 + 18-5)-
— 6*0,3 = — 11,2°С.
2. То же, с учетом влажности воздуха по формулам (7) и (8): в июле
С1 = С1" + А» = 39,5 - 10 = 29,5*0;
в январе
С = С - А», = - 11,2 - (- 10) = - 1,2'°С.
3. Средний перепад температуры по толщине панели: в июле по формуле (9)
С = 0,9 (- Асут 1г~25р) = 0,9 (- 8-0,8 -25-0,6) =
= 0,9 (— 21,4) = — 19,3 °С; в январе по формуле (10)
®ср = 0.9 (- Ссут + Лсут h+ <5 + 5) =
= 0,9 [— (— 32)+ 6*0,8+ 18+ 5] = 0,9*59,8 = 54 °С.
Пример 4. Определить приведенные средние температуры fcp и 0ср в июле и январе в период эксплуатации для трехслойной панели толщиной 35 см (см. рис. 4, б) наружной стены крупнопанельного жилого дома в Красноярске с учетом влияния влажности. Стены белого цвета. Наружный (1) и внутренний (3) бетонные слои
Таблица 7 |
§
5
£ |
Материал слоя |
и
о
Л
О
*-*
В |
с
£
•а*
Ч |
1
ftj, см |
V
Вт/(м* °С) |
h,
м* ос Вт |
а. по формуле (20). кПа/°С |
1 |
Бетон М200 |
1 |
26 500 |
100 |
1,45 |
0,07 |
0,265 |
2 |
Минераловатные плиты |
0 |
0 |
19 |
0,06 |
3,3 |
0 |
3 |
Бетон М200 |
1 |
26 500 |
6 |
1,45 |
0,04 |
0,159 |
|
20 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Конструкции крупнопанельных зданий представляют собой сложное сочетание бетонных и железобетонных элементов, которые помимо температурных деформаций, вызываемых колебаниями температуры воздуха и действием солнечной радиации, испытывают также деформации, связанные с изменениями их влажности (периодические сорбционные деформации и усадка).
При колебаниях температуры воздуха, радиации, влажности и усадке в стенах и перекрытиях крупнопанельных зданий могут возникать большие усилия и деформации, которые часто являются причиной различного рода повреждений (трещины, разрывы панелей и связей, сколы опор и т. л.). Эти повреждения могут быть причиной снижения несущей способности, долговечности и эксплуатационных качеств конструкций крупнопанельных зданий. В целях предотвращения указанных повреждений действующие нормы рекомендуют разрезать длинные здания температурными швами на отдельные температурные блоки (отсеки), длина которых при отсутствии специального расчета не должна превышать предельно допустимой длины по СНиП для бетонных, железобетонных и каменных конструкций.
При этом считается, что разрезка зданий швами полностью устраняет вредное влияние температурно-влажностных воздействий и специального расчета зданий на эти воздействия не требуется.
Разрезка зданий температурными швами часто ухудшает архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий, увеличивает число типоразмеров конструкций и удорожает стоимость строительства. Это часто вынуждает инженеров строить здания без температурных швов.
Натурные исследования показали, что разрезка зданий температурными швами без расчета не всегда избавляет их от серьезных температурных повреждений и трещин. В связи с этим возникает необходимость в расчете панельных зданий на температурно-влажностные воздействия независимо от их длины, этажности и района строительства.
Расчет позволяет путем правильного выбора расчетных температур, схем и жесткостных характеристик конструкций и их соединений значительно снизить температурные усилия и повреждения стеновых панелей и стыков, увеличить их эксплуатационные качества, надежность и долговечность.
Стены и перекрытия панельных зданий при колебаниях температуры и влажности испытывают знакопеременные усилия и деформации (растяжение и сжатие). Известно, что прочность бетона при растяжении значительно меньше (в 10—15 раз), чем при сжатии. Поэтому исключить полностью вероятность появления температур-
1*
но-усадочных трещин в панелях и стыках сборных зданий без предварительного напряжения является трудно осуществимой задачей.
В связи с этим основной целью температурного расчета зданий является не полное устранение возможности появления в конструкциях трещин, а ограничение в соответствии с требованиями норм их раскрытия до безопасной для прочности, долговечности и эксплуатационной пригодности зданий величины.
Расчет позволяет возводить панельные здания без температурных швов в любых климатических условиях практически неограниченной длины. Однако для некоторых экстремальных условий возведения зданий большой длины без температурных швов может оказаться экономически нецелесообразным в связи с более значительным расходом средств и материалов, чем при резке их температурными швами.
В Рекомендациях излагается методика температурных расчетов бескаркасных крупнопанельных зданий с регулярной конструктивной схемой (примерно равное членение по длине и высоте) и нормальным температурно-влажностным режимом эксплуатации.
Расчет позволяет определить температурные усилия и деформации в наружных стенах из однослойных и многослойных панелей с замоноличенными и незамоноличенными стыками, а также усилия и деформации в плитах перекрытий и во внутренних продольных стенах.
В работе содержатся рекомендации по выбору расчетных температур, влажности, усадки, определению жесткостных характеристик, температурных усилий и деформаций панелей и их стыков.
Излагаемая в Рекомендациях методика расчета крупнопанельных зданий на действие температуры основана на рассмотрении температурных деформаций зданий как однослойных или многослойных квазиизотропных пластинок, заделанных по одной стороне. Расчет ведется с использованием готовых таблиц и графиков, что дает возможность производить расчет зданий как с использованием ЭВМ, так и вручную.
В Рекомендациях приводится также методика расчета здании как системы горизонтальных составных стержней на основе использования теории составных стержней проф. А. Р. Ржаницына.
Расчет зданий как пластинок разработан в отделении прочности крупнопанельных и каменных зданий ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко канд. техн. наук А. А. Емельяновым (разд. 1—8, прил. 3, 4) с участием канд. техн. наук 10. В. Вишнякова (прил. 1, 2, 4). Расчет зданий как составных стержней (разд. 9) разработан инж. И. Н. Сидько (ЛенЗНИИЭП).
Рекомендации выпущены под общей редакцией д-ра техн. наук С. В. Полякова и канд. техн. наук В. А. Камейко.
4
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящее руководство распространяется на расчет конструкций бескаркасных крупнопанельных отапливаемых и неотапливаемых зданий с нормальным температурно-влажностным режимом эксплуатации и регулярной конструктивной схемой, строящихся в районах с обычными грунтовыми условиями.
1.2. Конструкции крупнопанельных зданий в связи с типизацией и унификацией строительных деталей представляют собой регулярное (примерно равное членение по длине и высоте) статически неопределимые пространственные системы, состоящие из сборных железобетонных элементов типа пластин (панелей, плит), соединенных между собой точечными или непрерывными связями. При изменении температуры, влажности и усадке в конструкциях зданий вследствие заделки стен в основание, э также вследствие взаимодействия наружных и внутренних конструкций, имеющих разные температурновлажностные деформации, возникают температурные усилия и деформации как в плоскости (осевые), так и из плоскости конструкций.
Продольные температурные усилия и деформации, возникающие в плоскости несущих и ограждающих конструкций, вызываются изменением приведенной средней температуры сечения At. Температурные усилия и деформации из плоскости конструкций возникают при изменении перепада приведенной температуры по толщине ДО.
Расчет зданий на температуры Д* и ДО производится раздельно. При совместном действии этих температур (наружные стены отапливаемых зданий) температурные усилия и деформации суммируются на основе принципа независимости действия сил.
Под приведенной температурой понимается условная температура, учитывающая совместное действие годовых и суточных колебаний наружного и внутреннего воздуха и эквивалентных температур солнечной радиации, годовых колебаний относительной влажности воздуха и усадки.
1.3. Расчетные значения приведенных средних температур At и Д0 для различных климатических районов СССР принимаются в соответствии с рекомендациями разд. 2, которые в развитие главы СПиН на нагрузки и воздействия учитывают также влияние периодических влажностных воздействий и усадки.
Расчет производится на наиболее неблагоприятные сочетания летних (июльских) и зимних (январских) приведенных температур, которые могут иметь место как в период строительства, так и в период эксплуатации зданий.
В строительный период расчет производится как для неотапливаемых зданий без учета влияния усадки.
В период эксплуатации расчет ведется на совместное действие
5
приведенных температур и усадки при наиболее неблагоприятном их сочетании зимой (понижение температуры плюс усадка).
1.4. Расчет усилий и деформаций конструкций на изменение температур At и АО выполняется в упругой стадии.
Влияние неупругих деформаций (ползучести, пластичности и т. п.) и трещинообразования учитывается в соответствии с указаниями главы СНиП 11-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции».
1.5. Расчет усилий и деформаций стен и перекрытий на действие температуры At производится с учетом податливости сборных элементов, их стыковых соединений и основания.
Податливыми основаниями могут рассматриваться как искусственные (свайные или рамные фундаменты, встроенные первые этажи зданий и т. п.), так и естественные грунтовые основания, способные деформироваться или смещаться в горизонтальном направлении под действием температурных усилий, возникающих в фундаментах (см. пп. 4.28—4.30).
Примечание. Для сплошных ленточных фундаментов податливостью основания можно пренебречь.
1.6. В зависимости от конструктивного решения здания, физикомеханических характеристик применяемых материалов и распределения температуры в плоскости стен и перекрытий расчет крупнопанельных зданий на действие температуры At может выполняться:
как однослойных или многослойных квазиизотропных пластинок или брусьев (разд. 3—8);
как плоских или пространственных горизонтальных составных стержней (разд. 9).
Расчет крупнопанельных зданий как квазиизотропных пластинок или брусьев производится в случаях, когда средние температуры At и коэффициенты температурного расширения а стен или перекрытий по высоте здания примерно одинаковые.
В случаях когда значения At и а для стен или перекрытий по высоте здания сильно различаются (более 50 %), расчет здания рекомендуется выполнять как системы горизонтальных составных стержней.
1.7. Расчет ограждающих конструкций отапливаемых зданий (наружные стены, покрытия) на изменение перепада температуры А0 по толщине (разд. 6) производится с учетом изгибной жесткости и податливости стыков и условий закрепления панелей по контуру.
Изгибная и продольная жесткости элементов конструкций и их стыков определяются в соответствии с указаниями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций как для армированных бетонных сечений с учетом трещин, пластических свойств и ползучести бетона.
6
1.8. Расчет крупнопанельных зданий на действие температуры производится для периода строительства (как неотапливаемых зданий) и для периода эксплуатации.
В период строительства конструкции зданий должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельное состояние первой группы) в целях обеспечения их от хрупкого разрушения при возникновении растягивающих усилий при значительном понижении наружного воздуха зимой.
В период эксплуатации конструкции зданий помимо расчета на прочность должны проверяться на пригодность их к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы), т. е. оцениваться по величине деформаций и раскрытию трещин в панелях стен, перекрытий и в стыках.
2. РАСЧЕТНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОДНОСЛОЙНЫХ И МНОГОСЛОЙНЫХ СТЕН И ПЕРЕКРЫТИЙ
2.1. Наружные (ограждающие) и внутренние конструкции зданий испытывают усилия, деформации и перемещения, связанные с колебаниями температуры, относительно влажности воздуха, радиации и усадки. В развитие главы СНиП по нагрузкам и воздействиям конструкции крупнопанельных зданий для упрощения и унификации расчетов рассчитываются на приведенные значения температур, которые учитывают влияние всех перечисленных видов воздействий и являются суммой их эквивалентных температур (с учетом фаз колебаний).
Эквивалентные температуры вычисляются по формулам:
для усадки /у=су/а;
для влажности воздуха /вл=еВл/а;
р * я СО
для солнечной радиации /рад(т) —-,
ан
где еу, евл — расчетные значения усадки и влажностных (сорбционных) деформаций при колебаниях относительной влажности воздуха; а — коэффициент температурного расширения материала конструкций; q (т) — суточный ход суммарной солнечной радиации (т — время);
ан — коэффициент теплоперехода на наружной поверхности;
р —* коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью конструкции.
2.2. Наружные и внутренние конструкции зданий рассчитываются раздельно:
а) ца расчетное отклонение средней приведенной температуры
7
|
Рис. 1. Температурные деформации конструкций
а — продольные при изменении средней температуры А^Ср1 б —поперечные при изменении средней температуры Д0Ср |
сечения At, которое вызывает продольные (осевые) деформации и перемещения конструкций (рис. 1 ,а);
б) на расчетный средний перепад приведенной температуры по толщине элемента А0, который вызывает искривление и изгиб конструкций из плоскости (см. рис. 1,6).
2.3. Расчетные отклонения средней температуры М находятся:
а) в период строительства (монтажа) здания как разности максимальных (июльских) и минимальных (январских) значений приведенных средних температур tcр в рассматриваемые моменты времени от соответствующих начальных температур /0 («замыкания») (рис. 2, а) по формулам:
Д^акс = м(Сс-'Г'); 0)
А<ми„ = 0.9(<“ри—С1С). (2)
где коэффициент 0,9 учитывает вероятность несовпадения /“кс и
/“рН в течение года;
б) в период эксплуатации (см. рис. 2,6) по формулам:
Аймаке = 0.45 (— /”рН); (3)
Ч,* —0,45 (Сс-О-0’5<У’ <4>
где коэффициент 0,5 определяет долю активной (расчетной) усадки сборных конструкций с момента окончания монтажа;
/”рКС, ^”н—максимальные и минимальные значения приведенных средних температур сечения конструкций; определяются в соответствии с указаниями пп. 2 5—2.8; на стадии проектирования и принимаются равными соответственно средним температурам сечения июля и января;
Рис. 2. Расчетные отклонения средних температур *Ср и ®Ср^ конструкций а — в строительный период; б —- в период эксплуатации
. «|||U
» *о — начальные температуры, принимаются в соответствий с указаниями п. 2.10; ty — полная усадка, определяется в соответствии с указаниями п. 2.9.
2.4. Расчетные значения среднего приведенного перепада температуры по толщине конструкций Д0 (см. рис. 2, б) определяются по
формулам:
Д0макс 0,9 0“рКС; (5)
де“ин = о.9е“"н, (бо
где в"рКС, 0"р“ — максимальные (июльские) и минимальные (январ-ские) значения средних перепадов температур по толщине конструкции, определяются в соответствии с указаниями пп. 2.5—2.8.
Приведенные средние температуры
^ср И Вер
однослойных и многослойных конструкций
2.5. Приведенные средние температуры /Ср и 0Ср в январе и июле для однослойных и многослойных сечений вычисляются с учетом колебаний температуры наружного и внутреннего воздуха, солнечной радиации и относительной влажности воздуха (сорбционного увлажнения Лвл) по формулам табл. 1.
9