14. Конструктивні та розрахункові схеми каркасних багатоповерхових будівель. Забезпечення горизонтальної жорсткості каркасних будинків.

Основних конструктивних схем може бути чотири: каркасна, бескаркасна, пластинчата або комбінована. У кожній з цих схем мають місце різновиди, що істотно впливають на вибір розрахункової схеми всього будинку чи його окремих конструктивних елементів.

Каркасна система передбачає наявність несучого внутрішнього чи зовнішнього рамного каркасу (кістяка), на який кріпляться міжповерхові перекриття і стіни, що огороджують будівлю. За конструктивним рішенням каркаси можуть бути: 1) рамні з жорсткими вузлами; 2) зв’язкові з шарнірними вузлами; 3) рамно-зв’язкові (див. рис.7.1). У рамних каркасах вертикальні й горизонтальні навантаження сприймаються всіма елементами рами – стояками і ригелями. У зв’язкових каркасах існує чіткий розподіл у визначенні окремих елементів рами.

Вертикальні навантаження сприймаються стояками рам, а горизонтальні – елементами жорсткості рам: діафрагмами жорсткості, пілонами, зв’язковими блоками або ядрами жорсткості, розташованими найчастіше в центральній частині будинку. Тому у зв’язкових каркасах з'єднання ригелів з колонами здійснюють за допомогою шарнірних вузлів, що допускають появу у вузлі незначного моменту, необхідного для конструктивного оформлення стику ригеля з колоною. Величина цього моменту коливається в межах 3÷8 кНм.

а	б	в
Рис.7.1 – Різні типи рамних каркасів: а – рамний з жорсткими вузлами; б – зв’язковий каркас; в – комбінований

У рамно-зв’язкових каркасах частину будинку споруджують у вигляді зв’язкового каркасу, а частину в рамному з жорсткими вузлами, що є елементом жорсткості в горизонтальному напрямку для всього будинку (рис.7.1, в).

Для безкаркасних будинків несучими елементами є поздовжні й поперечні стіни, що сприймають вертикальні й горизонтальні навантаження. З'єднання стін між собою розглядається найчастіше жорстким, перекриття монолітні чи збірні приймають в розрахункових схемах у вигляді нерухомих опор для стін. Визначення жорсткої або пружної конструктивної схеми таких будинків викладено в нормативних документах з кам'яних та армокам’яних конструкцій [8].

Пластинчаста конструктивна схема відноситься до будинків, що виконуються або з монолітних, або зі збірних залізобетонних конструкцій у вигляді окремих пластин по всій схемі будинку. Це багатоповерхові монолітні житлові й цивільні будинки, споруджувані за допомогою переставної опалубки, в яких несучими є поздовжні й поперечні стіни незначної товщини (120-200 мм). Перекриття в цих будинках також є монолітними, жорстко зв'язані зі стінами, товщина перекриттів така ж, як і стін.

До даного типу будинків відносяться і панельні, зводяться із збірних залізобетонних панелей, що використовуються для поздовжніх і попереч-

них стін, а також для перекриттів.

Розрахункові схеми таких будинків повинні представлятися у вигляді просторових пластинчастих систем, що мають жорстке з'єднання стін і перекриттів. Розраховують ці будинки з використанням методу скінченних елементів на вплив вертикальних і горизонтальних навантажень. При цьому застосовують спеціально розроблені програмні комплекси типу «ЛІРА» чи «SCAD». Приблизний розрахунок пластинчастих систем з виділенням однієї плоскої стіни з прорізами з усього будинку дає неточний результат і може мати відхилення від точного розрахунку на 50-70%.

Комбінована конструктивна схема найчастіше включає каркасну і безкаркасну схеми. В окремих випадках це може бути комбінація пластинчастої системи і каркасної (безригельний каркас) чи об’єднанням каркасу на окремій ділянці будинку з пластинчастим вирішенням іншої частини будинку.

Однак яка б конструктивна схема не розглядалася, яке б оригінальне рішення будинку не проектувалося, завжди треба пам'ятати про необхідність забезпечення жорсткості будинку в поздовжньому і поперечному напрямках.