4 Конструктивна частина Навантаження та впливи

4.1 При розрахунках конструкцій, основ і фундаментів висотних будинків вибір навантажень і впливів та їх розрахункових сполучень необхідно виконувати згідно з ДБН В.1.2-2, ДБН В.1.1-12, ДБН В.1.2-14 та положеннями цього документа. Коефіцієнти надійності за навантаженнями приймаються згідно з ДБН

В.1.2-2.

Наведені в цьому розділі мінімальні значення навантажень та впливів доповнюють значення згідно з ДБН В.1.2-2 і враховують специфіку висотних будинків.

4.2 Характеристичні та квазіпостійні значення рівномірно розподілених тимчасових навантажень на перекриття, покриття і сходи висотних будинків необхідно приймати згідно з ДБН В.1.2-2, а для інших елементів висотного будинку необхідно враховувати навантаження, наведені у табл. 4.1 та додатку М.

Таблиця 4.1 - Навантаження на конструктивні елементи висотного будинку

Елементи висотного будинку	Характеристичні значення навантажень, кПа	Квазіпостійні значення навантажень, кПа
Технічні поверхи	Не менше 6,0	Не менше 5,0
Підземні та типові (нижні) поверхи для автостоянок: - без заїзду вантажних машин; - із заїздом вантажних машин	Не менше 3,5 Не менше 5,0	Не менше 1,5 Не менше 3,5
Карнизи, парапети	1,4	1,4
Тимчасові перегородки	Не менше 1,0	Не менше 0,5

4.3 У висотних будинках додатково до вимог ДБН В.1.2-2 необхідно враховувати епізодичні навантаження від технічних і транспортних засобів, у тому числі і протипожежних на покриття висотного будинку, а також на покриття стилобатних і підземних частин з урахуванням вимог додатка М. Ці навантаження необхідно приймати відповідно до характеристик технічних та транспортних засобів і завдання на проектування, але з розрахунковим значенням не нижче 25 кПа. При влаштуванні проїздів над підземними поверхами, що виходять за межі будинку, необхідно враховувати додаткове навантаження від пожежних машин та інших транспортних засобів на перекриття підземних поверхів згідно з додатком М.

Крім того, необхідно враховувати додаткове навантаження від ваги вогнезахисних покриттів будівельних конструкцій.

4.4 Снігові та вітрові навантаження необхідно приймати відповідно до вимог ДБН В.1.2-2.

4.5 Для висотних будинків простої геометричної форми аеродинамічні коефіцієнти визначаються згідно з додатком 1 ДБН В.1.2-2. Для будинків складної конструктивної і геометричної форми ці коефіцієнти необхідно визначати за результатами випробувань моделей висотного будинку в аеродинамічній трубі з врахуванням взаємовпливу між висотним будинком та існуючою забудовою. Методика проведення випробувань на моделях висотних будинків наведена в додатку В.

4.6 При проектуванні висотних будинків співвідношення висоти до мінімального розміру поперечного перерізу будинку не повинно перевищувати h/d = 7 (де h - висота будинку, d – мінімальний розмір поперечного перерізу, розташованого на рівні ²/₃ h).

Якщо вищезазначене співвідношення h/d > 7, необхідно:

а) виконувати перевірочний розрахунок на вихрове збудження (вітровий резонанс);

б) враховувати можливість появи аеродинамічне нестійких коливань типу галопування.

4.7 При розрахунках висотних будинків із несиметричною формою поперечного перерізу типових поверхів, а також у тих випадках, коли центр мас типових поверхів не збігається з їх центром жорсткості, необхідно враховувати можливість появи аеродинамічнонестійких коливань типу дивергенції. Розрахунки на вітровий резонанс та галопування допускається виконувати за вказівками додатка В.

4.8 Для забезпечення вимоги 7.2 цього документа жорсткість конструктивної системи (несучого каркаса) висотного будинку необхідно призначати такою, щоб при дії вітрового навантаження, прийнятого з коефіцієнтом надійності за навантаженням γ_fm = 0,7, прискорення коливань на рівні покриття не перевищувало 0,08 м/с².

4.9 Несучі і огороджувальні конструкції висотних будинків необхідно розраховувати на кліматичні температурні впливи відповідно до вимог ДБН В.1.2-2 та передбачати в конструктивних рішеннях заходи з мінімізації зусиль і деформацій, викликаних змінами температури зовнішнього повітря або нерівномірним нагріванням конструкцій.

4.10 При розрахунках несучих конструкцій, основ та фундаментів висотних будинків, які відносяться до споруд першого рівня відповідальності згідно з ДБН В.1.2-14, при висоті будинків від 73,5 м до 100 м включно необхідно приймати коефіцієнт надійності за відповідальністю γ_n = 1,10, а при розрахунках ненесучих, огороджувальних та інших допоміжних елементів, конструкцій і їх кріплень γ_n =1,0.

4.11 Будинки заввишки більше 73,5 м дозволяється будувати на майданчиках сейсмічністю 5 і 6 балів за шкалою MSK - 64. Проектування та будівництво висотних будинків на майданчиках сейсмічністю 7 балів і вище необхідно виконувати згідно з вимогами ДБН В.1.1-12, індивідуальними технічними вимогами та при науково-технічному супроводі згідно з ДБН В.1.2-5.

4.12 Сейсмічність майданчика будівництва визначається згідно з наведеними в ДБН В.1.1-12 картами сейсмічного районування та результатами мікросейсморайонування.

4.13 Розрахунки висотних будинків на сейсмічні навантаження необхідно виконувати обов'язково як за спектральним методом, так і за прямим динамічним методом із використанням інструментальних записів прискорень ґрунту або рекомендованого набору синтезованих акселерограм згідно з ДБН В.1.1-12. При цьому розрахункові значення переміщень, зусиль та напружень приймаються не нижче їх значень, визначених за спектральним методом.

4.14 При визначенні сейсмічних навантажень за спектральним методом згідно з ДБН В.1.1-12 відносне горизонтальне прискорення ґрунту для сейсмічності 5 балів необхідно приймати 0,025g (25 см/с²), для 6 балів - 0,05g (50 см/с²). За відсутності інструментальних записів значення вертикальних прискорень ґрунту дозволяється приймати 0,7 від значень горизонтальних прискорень.

4.15 При проектуванні висотних будинків слід обов'язково враховувати вертикальну і крутну складові сейсмічних навантажень, а також додатковий момент від вертикальних навантажень (статичних і сейсмічних) з урахуванням горизонтальних переміщень будинку при сейсмічних діях з використанням просторової динамічної моделі у відповідності з вимогами ДБН В.1.1-12.

4.16 При розрахунку залізобетонних та металевих несучих елементів висотних будинків (колон, пілонів, стін, простінків, діафрагм жорсткості) слід враховувати вертикальні і горизонтальні сейсмічні навантаження згідно з вимогами 2.5.2 ДБН В.1.1-12.

Згідно зі спектральним методом розрахункове значення горизонтального сейсмічного навантаження S_ki, прикладеного до точки k і яке відповідає i-ій формі власних коливань будинку, необхідно визначати за формулою:

S_ki = k₁ · k₂ · k₃ · S_0ki , (4.1)

де k₁ - коефіцієнт, що враховує непружні деформації і локальні пошкодження елементів будинку, який приймається 0,3;

k₂ - коефіцієнт відповідальності будинку, який приймається 1,10;

k₃ - коефіцієнт, що враховує поверховість будинку вище 25 поверхів, визначається за формулою:

k₃=1+0,04 · (n-25), (4.2)

де n - кількість поверхів у будинку. Максимальне значення k₃ приймається не більше 2,0;

S_0ki - горизонтальне сейсмічне навантаження за і-ою формою власних коливань будинку, що визначається у припущенні пружного деформування конструкцій за формулою:

S_0ki=Q_k · a₀ · k_гр · β_і·η_ki , (4.3)

де Q_k - навантаження, що відповідає масі, прийнятій у якості зосередженої у точці k і визначається з урахуванням коефіцієнтів сполучень згідно з табл. 2.1 ДБН В.1.1-12;

a₀ - відносне прискорення ґрунту, яке приймається 0,025 і 0,05 відповідно для районів сейсмічністю 5 і 6 балів;

k_гр - коефіцієнт, що враховує нелінійне деформування ґрунтів, приймається 1,0;

β_і· - спектральний коефіцієнт динамічності, що відповідає і-ій формі власних коливань будинку; приймається за рис. 4.1 або за табл. 4.2;

η_ki - коефіцієнт, що залежить від форми власних коливань будинку і від місця розташування навантаження; визначається згідно з 2.3.1 ДБН В.1.1-12.

Визначення сейсмічних навантажень за прямим динамічним методом наведено в додатку Г.

Рисунок 4.1 - Графіки коефіцієнтів динамічності β_і в залежності від періоду власних коливань Т_і

та матеріалу несучих конструкцій будинків

Таблиця 4.2 - Значення коефіцієнта β_і

Матеріал несучих конструкцій	Ділянка графіка βі при значенні Ті	Значення βі або формула для розрахунку і βі (Ті )
Залізобетонні конструкції з коефіцієнтом дисипації 0,1 (0,5 % від критичного загасання)	При Ті ≤ 0,5 с	1+4Ті
	При 0,5 с < Ті ≤ 3 с	3
	При Ті > 3 с	8/Ті 9/10
Металеві конструкції з коефіцієнтом дисипації 0,05 (2,5 % від критичного загасання)	При Ті ≤ 0,5 с	1+8Ті
	При 0,5 с < Ті ≤3с	3
	При Ті > 3 с	21,5/ Ті4/3

4.17 При проектуванні висотних будинків із змішаним каркасом (частина конструктивних елементів виконується з металу і частина з залізобетону) коефіцієнт дисипації встановлюється пропорційно відносним внескам сталевих та залізобетонних елементів у потенційну енергію деформацій при переміщеннях, що відповідають першій формі власних коливань, тобто:

α_ст=U_ст /(U_ст+U_зб)

та

α_зб= U_зб/( U_ст+ U_зб)

де U_ст і U_зб - потенційна енергія деформацій відповідно для сталевої і залізобетонної частин висотної

споруди.

Коефіцієнт динамічності β визначається за формулою:

β(Т)= α_зб β_зб(Т)+ α_ст β_ст(Т),

де β_зб і β_ст - приймаються відповідно за графіком 1 і 2 рис. 4.1.