Конструктивні рішення

Конструктивні рішення повинні забезпечити термін служби висотного будинку не менше 150 років з урахуванням належного експлуатаційного обслуговування та можливого відновлення ресурсу за допомогою капітальних ремонтів.

Конструктивна система

Конструктивна система повинна забезпечити міцність і стійкість несучих конструкцій та елементів висотного будинку під дією розрахункових навантажень та впливів, а також опір прогресуючому обваленню при виникненні надзвичайних ситуацій.

У висотних будинках застосовуються конструктивні системи, які складаються із вертикальних (колон, стін, ядер, діафрагм та інших елементів жорсткості) і горизонтальних (перекриттів, покриттів, балок, розкісних поясів та інших елементів жорсткості) несучих конструкцій, що забезпечують їх несучу здатність та просторову жорсткість.

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.

Для забезпечення просторової жорсткості конструктивної системи висотного будинку рекомендується застосування:

- розвинутих у плані і симетрично розташованих ядер та діафрагм жорсткості;

- конструктивних систем із зовнішніми стінами по всьому контуру будинку (оболонкового типу);

- конструктивних систем із симетричним та рівномірним розташуванням несучих конструкцій в плані і по висоті будинку та відповідно з рівномірним розподілом вертикальних навантажень;

- монолітних дисків перекриттів, що об'єднують вертикальні несучі конструкції і виконують функції горизонтальних діафрагм жорсткості при дії вітрових і сейсмічних навантажень;

- горизонтальних балочних або розкісних поясів жорсткості на рівні технічних поверхів, що забезпечують спільну роботу на згинання всіх вертикальних конструкцій будинку, жорстких вузлових з'єднань між несучими конструкціями.

Несучі конструкції.

Несучі конструкції висотних будинків можуть виконуватися з монолітного залізобетону, сталезалізобетону та металевими.

Несучі конструкції з монолітного залізобетону рекомендується виконувати з бетону класу не нижче В 25.

Збірно-монолітні конструкції можуть бути застосовані для влаштування перекриттів і стін із використанням збірних елементів в якості залишеної опалубки або як частину несучої конструкції. Розрахунки і влаштування бетонних і залізобетонних конструкцій необхідно виконувати згідно з чинними нормативними документами.

Сталезалізобетонні несучі конструкції, які виготовляються з бетону і сталевих гарячекатаних та зварних елементів (двотаврів, швелерів, труб, кутових елементів), рекомендується застосовувати, в основному, для колон із обмеженою площею поперечного перерізу та високими навантаженнями, коли їх несуча здатність при застосуванні несучої гнучкої арматури недостатня.

В окремих випадках сталезалізобетонні несучі конструкції можуть бути застосовані для влаштування стін, ядер жорсткості та плит перекриттів.

Розрахунки несучих конструкцій висотних будинків слід виконувати як системи "основа -фундамент - споруда" двічі з використанням, як правило, різних розрахункових моделей:

- перший розрахунок - фахівцями проектної організації;

- другий (перевірочний) розрахунок - фахівцями незалежної спеціалізованої організації.

Перевірочні розрахунки виконуються на стадії "Проект".

Комплект результатів перевірочного розрахунку та порівняльна таблиця основних розрахункових параметрів висотного будинку у складі проектної документації надається до державної експертизи.

Вибір конструктивної схеми

При виборі конструктивної схеми несучого металевого каркаса перевагу слід віддавати рамним та рамно-в'язевим схемам із підвищеним ступенем статичної невизначеності, здатним до перерозподілу зусиль при аварійному виключенні з роботи окремих елементів.

Перекриття в будинках із металевими каркасами слід виконувати переважно у вигляді нерозрізної монолітної залізобетонної плити. При цьому повинна бути забезпечена її надійна робота з металевими прогоновими несучими елементами перекриттів.

Для збірно-монолітних несучих конструкцій стін, ядер, діафрагм та інших елементів жорсткості і перекриттів розрахунок збірних елементів необхідно виконувати на стадії будівництва до набрання проект проектної міцності монолітного бетону, а розрахунок збірно-монолітних конструкцій на стадії експлуатації - при врахуванні спільної роботи збірних елементів та монолітного бетону з урахуванням напружень і деформацій, отриманих збірними елементами на стадії будівництва, а також міцності і жорсткості вузлів сполучень збірних елементів і монолітного бетону.

Для висотного будинку із метою запобігання прогресуючому обваленню рекомендується:

- застосовувати конструктивні схеми каркасів із жорсткими вузлами з'єднань ригелів з колонами для перерозподілу зусиль при руйнуванні;

- надавати перевагу зменшеному кроку периферійних фасадних колон;

- передбачати відповідні аутригерні системи для перерозподілу зусиль;

- застосовувати комбіновані сталезалізобетонні несучі системи з улаштуванням залізобетонних каркасів у найбільш небезпечних для прогресуючого руйнування зонах нижніх поверхів;

- надавати перевагу конструктивним рішенням у вигляді суцільних залізобетонних монолітних плит розмірами на весь поверх.

Зовнішні стіни висотного будинку.

Зовнішні стіни висотного будинку, крім загальних вимог, у відповідності з чинними нормативними документами повинні:

- сприймати значні та змінні по висоті вітрові навантаження, в тому числі їх пульсаційну складову у відповідності з ДБН В.1.2-2;

- відповідати підвищеним вимогам щодо вогнестійкості зовнішніх огороджувальних конструкцій у висотних будинках;

- відповідати вимогам щодо рівня теплового захисту будинків у залежності від їх висоти згідно з розділом 6 даного документа;

- мати довговічність теплоізолюючого шару, яка дорівнює довговічності огороджувальних конструкцій. В іншому випадку конструкція зовнішньої огорожі повинна забезпечувати можливість проведення ремонту або заміну теплоізолюючого шару.

Довговічність огороджувальних конструкцій повинна бути зазначена на архітектурних кресленнях проекту висотного будинку.

Ненесучі зовнішні стіни можуть виконуватися:

- у вигляді збірних тонкостінних залізобетонних панелей (шкаралуп), які виготовляються із конструкційних важких або легких бетонів класу за міцністю на стиск не нижче В25 і марки за морозостійкістю не нижче 150 та теплоізолюючої конструкції (одношарової з легких теплоізоляційних бетонів або двошарової з теплоізоляційним шаром із легких плитних утеплювачів та внутрішнього шару із цегли або ніздрювато-бетонних блоків);

- із дрібноштучних матеріалів у вигляді двошарової конструкції з зовнішнім шаром із цегли або інших облицювальних виробів та внутрішнім шаром із легких теплоізоляційних бетонів або тришарової конструкції із зовнішнім шаром із цегли або інших облицювальних виробів, середнім шаром із ефективного утеплювача та внутрішнім шаром із цегли або ніздрювато-бетонних блоків. Обпирання ненесучих зовнішніх стін із дрібноштучних матеріалів необхідно виконувати на несучі конструкції, в тому числі на перекриття або на спеціальні балки. Необхідно забезпечити надійне закріплення ненесучих зовнішніх стін до несучих конструкцій.

Для огороджувальних конструкцій зовнішніх стін можна використовувати важкий або легкий конструкційний бетони.

Утеплення зовнішніх несучих стін.

Утеплення зовнішніх несучих стін здійснюється зовні із застосуванням негорючих теплоізоляційних матеріалів та з забезпеченням нормативних показників теплозахисту будинку. У несучих зовнішніх стінах висотних будинків необхідно застосовувати тільки негорючий плитний утеплювач.

Використання фасадних теплоізоляційно-опоряджувальних систем у висотних будинках дозволяється за наявності сертифіката відповідності та (або) технічного свідоцтва, зокрема, із характеристиками пожежної небезпеки та за погодженням з органами державного нагляду.

Перекриття.

Перекриття слід виконувати у вигляді нерозрізної монолітної залізобетонної плити. При розмірах чарунки плити більше ніж 6 м х 6 м товщину плити рекомендується приймати не менше 200 мм. При відстанях між опорами плити більше 7,2 м плиту перекриття рекомендується підсилювати капітелями або балками (ребрами). Не слід влаштовувати вентиляційні шахти та інші отвори у зонах умовних (арматурних) балок плоских перекриттів.

Температурно - усадочні шви

Відстані між температурно - усадочними швами у висотних будинках слід приймати згідно з "Пособием по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры" до чинних нормативних документів або на основі розрахунку, що враховує умови зведення висотного будинку. Границі температурно-усадочних швів висотного будинку слід влаштовувати, за можливості, по протипожежних відсіках чи окремих секціях будинку.

Температурно-усадочні шви можуть розрізати на відсіки як весь будинок, включаючи фундаменти, так і тільки наземні частини будинку. При сполученні температурно-усадочних швів з осадочними швами розрізання будинку на всю висоту обов'язкове.

Деформаційні шви (у разі необхідності їх улаштування) мають розрізати наземну, підземну, в тому числі фундаментну частину будинку. У місцях деформаційних швів слід застосовувати подвійні вертикальні елементи (колони, діафрагми жорсткості тощо) згідно з чинними нормативними документами.