Граничні прогини й переміщення за ДСТУ Б В.1.2-3:2006: таблиця й як користуватися

Що обмежують граничні прогини

Стандарт поширюється на несучі й огороджувальні конструкції нових і реконструйованих будівель та споруд, незалежно від матеріалу: сталь, залізобетон, дерево. Він задає граничні прогини й переміщення, а розраховують конструкцію за другою групою граничних станів, тобто на експлуатаційну придатність, а не на руйнування.

Умова одна: розрахунковий прогин f не перевищує граничного fu. f знаходять з урахуванням усього, що на нього впливає: пружні й непружні деформації, тріщини в бетоні, деформовану схему, роботу суміжних елементів, піддатливість вузлів і основ. Якщо це обґрунтовано, окремі фактори можна не враховувати або враховувати наближено. Для процесів, що розвиваються в часі (повзучість, осідання основ), прогин зростає, і це теж враховують.

Сам розрахунок прогину для сталевої балки розібрано в статті розрахунок сталевої балки; тут — що вважати граничним значенням і де його брати.

Чотири групи вимог

Прогин обмежують не «взагалі», а з певної причини, і від причини залежить усе: яке навантаження беруть, від якої лінії відлічують прогин і яке значення fu. Стандарт виділяє чотири групи вимог, і кожну перевіряють окремо від інших.

Від чого відлічують прогин

Для технологічних, конструктивних і фізіологічних вимог до елементів покриттів і перекриттів прогин відлічують від зігнутої осі, яка відповідає стану елемента в момент прикладання навантаження, від якого прогин вираховують. Для естетико-психологічних — від прямої, що з’єднує опори. Якщо конструкцію проєктують з будівельним підйомом і прогин обмежений естетикою, прогин зменшують на величину підйому.

Повзучість теж залежить від групи. Для фізіологічних вимог враховують лише короткочасну повзучість, яка виникає одразу після прикладання навантаження. Для технологічних, конструктивних (крім розрахунку на вітер) та естетико-психологічних — повну.

Є випадки, коли естетичну вимогу не ставлять: прогин не псує вигляд (мембранні покриття, похилі козирки, конструкції з провислим чи піднятим нижнім поясом), елементи приховані від огляду, або приміщення з нетривалим перебуванням людей, як-от трансформаторна підстанція чи горище.

Вертикальні граничні прогини: таблиця

Нижче — основні рядки таблиці вертикальних прогинів. l — розрахунковий проліт елемента, a — крок балок чи ферм, до яких кріпляться підвісні кранові колії. Для консолі замість l беруть подвоєний виліт. Для проміжних l у рядку про відкриті для огляду покриття значення інтерполюють лінійно. Числа в дужках беруть, якщо висота приміщення до 6 м включно.

Приклади: як це виглядає в міліметрах

Прогон або балка покриття прольотом 6 м у приміщенні, де конструкція видна: l/200, тобто 30 мм. Балка прольотом 12 м у цеху заввишки до 6 м: у рядку для 24 м (12 м) стоїть l/250, отже 48 мм. Це ті самі значення, що й у наших прикладах розрахунку.

Балка кранового шляху прольотом 12 м, кран керується з підлоги: l/250, тобто 48 мм від одного крана. Якщо кран із кабіни і режим 7К, це вже l/500, або 24 мм. Режим кранів визначає жорсткість, яку доведеться заплатити металом: при 8К допуск удвічі жорсткіший за кран із підлоги.

Консоль із вильотом 1,5 м, що видна з приміщення: беруть l = 2 · 1,5 = 3 м, у таблиці це l/150, отже 20 мм на кінці консолі. Перемичка над прорізом прольотом 2 м під цеглою: l/200, тобто 10 мм.

Для елементів, граничні прогини яких не задано ні цим, ні іншими стандартами, діє загальна межа: не більше 1/150 прольоту або 1/75 вильоту консолі від постійних, тривалих і короткочасних навантажень.

Зазори, ухил покрівлі й кранові обмеження

Прогин, обмежений конструктивними вимогами, не має перевищувати зазор між низом елемента покриття чи перекриття та верхом перегородок, вітражів, віконних і дверних коробок під ним. Такий зазор зазвичай не більше 40 мм. Якщо через це довелося б збільшувати жорсткість несучих елементів, краще вирішити питання конструктивно: розмістити перегородки не під балкою, а поруч, або зробити піддатливе кріплення.

Відстань від верхньої точки візка мостового крана до нижньої точки прогнутої несучої конструкції покриття (або предметів, прикріплених до неї) має бути не менше 100 мм. Покриття прогинаються так, щоб був збережений ухил покрівлі не менш ніж 1/200 в одному з напрямків.

Для підвісних кранових шляхів прогин стропильної конструкції беруть як різницю між прогинами сусідніх конструкцій: балка шляху нерівно провисає між фермами, а крану заважає саме різниця. Цілісність покрівельного килима, за правилом, вирішують конструктивно, компенсаторами чи нерозрізністю елементів покриття, а не підвищенням жорсткості несучих елементів.

Горизонтальні прогини від кранових навантажень

Для колон будівель із мостовими кранами, кранових естакад, балок кранових шляхів і гальмових конструкцій (балок чи ферм) граничні горизонтальні прогини беруть за таблицею, але не менше 6 мм. Їх перевіряють на відмітці головки кранової рейки від гальмових сил візка одного крана, спрямованих упоперек кранового шляху, без урахування крену фундаментів.

h у таблиці — висота від верху фундаменту до головки кранової рейки (для одноповерхових будівель і естакад) або відстань від осі ригеля перекриття до головки рейки (для верхніх поверхів багатоповерхових). l — розрахунковий проліт балки.

Горизонтальні переміщення каркасів, фахверк і температурні дії

Горизонтальні переміщення каркасних будівель обмежують насамперед з конструктивних причин: щоб не пошкодились стіни, перегородки, вікна й двері, які на каркасі тримаються. Їх визначають у площині стін і перегородок, зазвичай з урахуванням крену фундаментів. Для будівель заввишки до 40 м, а також для опор конвеєрних галерей будь-якої висоти крен від вітру можна не враховувати. Безкаркасні будівлі від вітру не обмежують, якщо стіни, перегородки та їх з’єднання розраховані на міцність і тріщиностійкість.

Тут h — висота багатоповерхової будівлі від верху фундаменту до осі ригеля покриття, hs — висота поверху: для одноповерхової будівлі від верху фундаменту до низу кроквяних конструкцій, для багатоповерхової — між осями суміжних ригелів. Горизонтальні прогини від температурних і усадочних дій не складають з прогинами від вітру й крену. Температурні дії беруть без добових коливань і перепаду від сонячної радіації.

Коливання й комфорт

Для перекриттів, сходів, балконів і лоджій житлових і громадських будівель, а також побутових приміщень виробничих будівель прогин обмежують за фізіологічними вимогами за окремою формулою. У неї входять вага людини, частота кроків (1,5 Гц, для танцювальних зал 2 Гц), вага самого елемента й навантаження на нього. Формулу тут не відтворюємо, бо без неї числа не мають сенсу; користуйтеся текстом стандарту.

Коли в будівлі працює обладнання, що збуджує коливання, граничні значення вібропереміщень, віброшвидкості й віброприскорень беруть за вимогами охорони праці та санітарних правил, а для високоточного обладнання і чутливих приладів — за спеціальними технічними умовами.

На що стандарт не поширюється: опори ЛЕП і портали ОРУ

Прогини й переміщення конструкцій, що відрізняються від традиційних будівель, стандарт передає спеціальним технічним умовам і нормам. У переліку прямо названо мости, гідротехнічні споруди, атомні електростанції, опори повітряних ліній високої напруги та портали ОРУ, теплиці й оранжереї.

Для нас це не абстракція: ми виготовляємо опори і портали. Тому таблиці з цієї статті на них автоматично не переносять. Жорсткість опори чи порталу задають норми й технічні умови на лінії та розподільчі пристрої, а також завдання проєкту; значення з таблиці будівельного каркаса можуть виявитись надто м’якими або зайво суворими.

Порядок перевірки

Спершу визначають, які вимоги діють для елемента: технологічні (є кран чи обладнання), конструктивні (є перегородки, підлоги, віконні заповнення), фізіологічні (перекриття для людей), естетичні (конструкція на виду). Для одного елемента їх буває кілька, і кожну перевіряють окремо. Потім у таблиці підбирають рядок і граничне значення fu.

Далі беруть відповідні навантаження: для технології — вплив обладнання, для конструктивних вимог — що може пошкодити суміжні елементи, для естетики — постійні й тривалі. Рахують f з урахуванням повзучості й порівнюють з fu. Якщо умова не виконується, найчастіше збільшують переріз за жорсткістю, а не за міцністю; іноді дешевше змінити схему або кріплення.

Як рахувати f для сталевої балки, дивіться в розрахунку балки, для колони — у розрахунку колони, для ферми — у розрахунку ферми. Креслення КМ і КМД із потрібною жорсткістю та будівельним підйомом ми розробляємо: проєктування КМ і КМД, виготовлення.

Нормативи й чинність

Таблиці й правила в статті складено за ДСТУ Б В.1.2-3:2006 «Система забезпечення надійності та безпеки будівельних об’єктів. Прогини і переміщення. Вимоги проектування» (діє з 01.01.2007; сам стандарт вимагає застосовувати його разом з ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи»). Проєктування сталевих конструкцій виконують за ДБН В.2.6-198:2014 «Сталеві конструкції. Норми проектування», який посилається на цей ДСТУ щодо граничних прогинів.

Чинність і чинна редакція цих документів потребують перевірки перед використанням у проєкті. Значення в таблицях подано для орієнтації, дослівно текст норм не відтворюємо: остаточне рішення приймає проєктувальник за чинним текстом.