Содержание

Стр. Наименование Приме-чание

2. 1 Область применения

4. 2. Конструктивное решение многоэтаж

ных зданий серии Б1.20.1-7*2.1. Общие данные

2.2. Конструкция несущего каркаса

2.3. Основные элементы и узлы каркаса2.4. Ограждающие конструкции.

3.Расчет конструкций зданий

3.1. Общие положения

3.2. Пространственная жесткость и устойчивость зданий. Расчет усилий и перемещений МКЭ.

3.3. Расчет несущих элементов каркаса по предельным состояниям первой группы

Приложение .

Приложение .

1. Область применения

Универсальная открытая архитектурно-строительная система зданий серии Б1.020.1-7*1 предназначена для применения в строительстве многоэтажных жилых домов и общественных зданий различного назначения. Конструктивные решения зданий настоящей серии разработаны исходя из следующих принципов и правил:

-разделение функций несущих и ограждающих конструкций и выполнение сборно-монолитных дисков перекрытий плоскими без выступающих в объем здания частей;

-гибкая система модульной координации размеров и конструктивных параметров (любая требуемая высота этажа, в т.ч., при необходимости, различная в одном здании; размещение, при необходимости, плоских перекрытий с уклонами; переменные размеры сетки колонн);

-типизация и унификация изделий, любое изделие и конструктивный узел могут применятся в зданиях серии любого типа и назначения;

____________________Примечание 1: Конструкция каркаса и конструктивная система защищены патентами

РФ №2118430, №2197578, №2215103, в РБ – патентом № 737, а также заявками на патенты в РФ №№20022118292 от 15.07.2002; 2002127878 от 17.10.2002; 2002131062 от 18.11.2002; заявками на патенты РБ № №а20010711 от 15.08.2001; а20020125 от 18.02.2002; а20020667 от 30.07.2002; а20020723 от 28.02.2002.

-единство и многовариантность унифицированных конструкций узлов соединения и стыков сборных изделий с монолитными, единые правила членения конструктивных элементов зданий на сборные изделия;

-взаимозаменяемость изделий, общность и взаимосвязь элементов конструктивной системы, возможность применения в системе зданий как традиционных изделий, так и новых изделий, в т.ч. получаемых по новым технологиям (безопалубочное формование, вибропрессование и т.п.);

Каждое здание серии Б1.020.1-7* подлежит индивидуальному проектированию, которое включает расчет его конструктивной системы и элементов, а также конструирование на основе выполненного расчета. Типовые проекты зданий в серии Б1.020.1-7* отсутствуют. Возможно повторное применение проектов домов серии без расчета их конструкций для соответствующих первоначальному проекту условий эксплуатации, когда сохраняются одинаковые нагрузки и воздействия. Приведенные в альбомах серии Б1.020.1-7* данные служат примерами и основой для принятия проектных решений при разработке проектной документации каждого проектируемого здания и подлежат уточнению для конкретных условий.

Положения настоящих Указаний по расчету и конструированию удовлетворяют требованиям всех действующих по состоянию на 01.09.2003 на территориях

Республики Беларусь и Российской Федерации нормативных документов и стандартов, учитывают особенности конструктивных решений системы и предназначены в качестве основы для проектирования зданий серии Б1.020.1-7* с учетом требований действующих нормативных документов. Здания серии Б1.020.1-7* могут проектироваться, и строиться на территориях сопредельных стран СНГ при согласовании положений настоящих Указаний с нормативными документами, действующими на их территориях.

Конструкции зданий серии Б1.020.1-7* предназначены для применения в условиях с неагрессивной газовой средой.

Проектирование зданий настоящей серии, предназначенных к строительству в сложных инженерных и геологических условиях, включая и сейсмические, следует вести с учетом дополнительных требований, предъявляемых соответствующими нормативно-техническими документами.

Указания по проектированию каркаса разработали к.т.н. А.И. Мордич (руководитель), инж. В.Н. Белевич, к.т.н. В.Н. Симбиркин, инж. С.Л.Галкин, при участии инженеров О.В. Лазакович, Д.И. Навоя, В.П. Райчева, А.Н. Миронова, А.И. Чубрика, В.В. Мальцевой, О.В.Сапоненко.

2. Конструктивное решение зданий

серии Б1.020.1-7*

2.1. Общие данные

Многоэтажные здания серии Б1.020.1-7* включают сборно-монолитный железобетонный несущий каркас с плоскими дисками перекрытий, поэтажно опертые или навесные на каркас наружные стены. Перегородки во всех случаях предусмотрены поэтажно опертыми. При высоте здания до 5 этажей включительно, каркас может быть выполнен рамным без устройства вертикальных диафрагм или ядер жесткости. В зданиях большей высоты каркас выполняют рамно-связевым, вертикальные диафрагмы и ядра жесткости в котором предусмотрены из типовых сборных элементов или из монолитного железобетона.

Несущий каркас выполняют в различном сочетании разных типов сборных или монолитных железобетонных конструктивных элементов. В частности, колонны прямоугольного или иного поперечного сечения серией предусмотрены из сборного или монолитного железобетона. Сборные многопустотные плиты в дисках перекрытий могут быть применены как традиционные типовые, изготавливаемые по агрегатно-поточной технологии, так и многопустотные плиты безопалубочного формования. Все конкретные технические решения, представленные в серии Б1.020.1-7, предусматривают

сборные многопустотные плиты с высотой сечения, равной 22 см, и размеры сетки колонн даны для этих плит. В серии допускается применение многопустотных плит с иной высотой сечения при выполнении расчета и конструирования перекрытий и каркаса в целом в соответствии с настоящими Указаниями.

Ригели, скрытые в плоскости перекрытий во всех случаях предусмотрены из монолитного железобетона. По этой причине размеры сетки колонн могут изменяться в широком диапазоне. При многопустотных плитах толщиной 22 см и постоянной ширине сечения несущего ригеля экономически целесообразная длина пролета между осями колонн может достигать 7,20 м; при несущих ригелях уширенных у колонн эта величина пролета может быть увеличена до 7,80 м. В одном и том же здании размер шага колонн вдоль обеих осей может иметь различные значения, определяемые архитектурно-планировочными решениями.

Конструкция и параметры наружных стен определяются архитектурным решением, назначением здания и климатическими условиями. В жилых и общественных зданиях предусмотрены преимущественно поэтажно опертые стены, с опиранием их на края дисков перекрытий. Поэтажно опертые стены могут быть выполнены однослойными (в виде кладки из ячеистобетонных блоков, блоков из крупнопористого керамзитобетона и др.), двухслойными с облицовочным

слоем из керамического кирпича и внутреннего слоя из поризованных изделий и т.п., материалов, трехслойными с внутренним слоем из эффективного утеплителя. В общественных зданиях серии Б1.020.1-7 наружные стены могут быть выполнены из навесных на каркас легких панелей. Перегородки во всех типах зданий, как правило, выполняют из тех же материалов, что и поэтажно опертые стены. Возможны также перегородки каркасно-обшивной конструкции с листовыми изделиями на основе гипса, цемента и т.п. Конструкции перегородок должны быть легко монтируемыми и позволять реализовать любые планировочные решения на стадиях проектирования и строительства, а также трансформацию планировки помещений при эксплуатации.

Конструкции фундаментов определяются местными грунтово-геологическими условиями, а конструкции подземной части, лестнично-лифтового узла и крыш определяются архитектурно-планировочными решениями.

2.2. Конструкция несущего каркаса

Сборно-монолитный железобетонный каркас зданий серии Б1.020.1-7 (рис.1) состоит из вертикальных железобетонных колонн 1 и жестко сопряженных с ними плоских дисков междуэтажных и чердачных перекрытий и покрытия. Диски перекрытий включают сборные

многопустотные плиты 2 с открытыми на фиксированную глубину 100±20мм по обоим торцам полостями. Сборные плиты 2 оперты концами на монолитные несущие ригели 3 посредством бетонных шпонок 10, образующихся при их бетонировании в открытых полостях по торцам плит. Плиты 2 в каждой ячейке каркаса размещены группами и объединены между собой по боковым сторонам межплитными бетонными швами. По контуру каждая группа плит 2 окаймлена вдоль их торцов несущими ригелями 3 и вдоль боковых сторон продольными связевыми ригелями 4. Эти ригели 3 и 4, как правило, пропущены сквозными на всю длину и ширину здания, а в пределах каждой ячейки каркаса в плане образуют замкнутую монолитную железобетонную раму, жестко сопряженную по углам с колоннами 1.

Диски перекрытий при необходимости могут быть вынесены за крайние ряды колонн 1 каркаса. Для этого консоли ригелей 3 и 4 выпускают за крайние колонны и на них опирают плиты эркеров 5, балконов 6 и т.п. Плиты 6 балконных консолей отделяют от основного (внутреннего) диска перекрытия сплошным по ее длине термовкладышем 7, выполненным из эффективного утеплителя. Консоли 8, особенно сложной конфигурации в плане, могут быть выполнены из монолитного железобетона заодно с крайними несущими и/или связевыми ригелями. В этом

случае, при необходимости, в консольной плите 8 может быть устроена дискретная теплоизоляция.

Рис. 1. Конструкция каркаса и варианты поперечных сечений монолитных несущих ригелей плоских перекрытий

а – общий вид каркаса; б – вид по стрелке А, разрез вдоль плит, несущие ригели с высотой сечения равной толщине сборных типовых плит; в – то же, со сборными плитами безопалубочного формования; г – несущие ригели таврового сечения с полкой, размещенной в стяжке пола, типовые сборные многопустотные плиты, сечения ригеля в середине пролета; д – то же при плитах безопалубочного формования, ригель может выступать книзу в виде ребра;

1 – колонны; 2 – сборные многопустотные плиты; 3 – монолитные несущие ригели; 4 – монолитные связевые ригели; 5 – консоли диска перекрытия (для устройства эркеров и т.п. элементов); 6 – консоли диска перекрытия для устройства балконов, лоджий и т.п. летних помещений; 7 – теплоизоляция; 8 – монолитные участки перекрытия; 9 – стенки вертикальных диафрагм жесткости, совмещенные с ограждением лестнично-лифтового узла; 10 – бетонные шпонки несущих ригелей; 11 – рабочая арматура многопустотных плит; 12 – выпуски рабочей арматуры многопустотных плит; 13 – продольная рабочая арматура несущих ригелей; 14 – полки несущего ригеля таврового сечения; 15 – стяжка пола; 16 – выпуски книзу ребра монолитного несущего ригеля

Сопряжения торцов типовых плит 2 с несущими ригелями 3 осуществлено не только посредством бетонных шпонок 10. Из торцов этих плит 2 на длину 150±10 мм сделаны выпуски 12 продольной рабочей арматуры. Выпуски 12 заанкерены в бетоне несущих ригелей 3 (см. рис. 1б, г).

Многопустотные плиты 2 безопалубочного формования не содержат выпусков рабочей арматуры 11 за торцы плит (см. рис.1 в,д). Для такого случая в межплитных швах понизу у стыков плит 2 с несущими ригелями 3 поперек ригелей предусмотрено размещение арматурных стержней-коротышей. Указания по количеству и размещению этой арматуры приведены ниже.

Несущие ригели 3 выполняют прямоугольного (см. рис. 1 б,в) , либо таврового поперечного сечения (см. рис. 1 г,д). Полки 14 тавровых несущих ригелей 3 размещают в стяжке пола 15 над верхом сборных многопустотных плит 2. Несущие ригели 3, расположенные на краю диска перекрытия и размещаемые в наружной стене здания, могут быть выполнены с высотой сечения, превышающей толщину многопустотных плит 2. Несущие ригели 3 подвальных перекрытий, подземных частей жилых и общественных зданий, а также многоэтажных зданий гаражей, могут быть и в средней части перекрытий выполнены с увеличенной высотой сечения с выпусками

монолитного ребра 16 ригеля книзу на требуемую величину.

Несущие ригели могут быть выполнены двухслойными. Понизу такой ригель может содержать сборный железобетонный линейный элемент с выступающей кверху поперечной арматурой, а поверху на сборный элемент по месту уложена верхняя арматура и монолитный бетон. Сборный элемент несущего ригеля может выступать книзу и на его кромках могут быть размещены концы многопустотных плит. Этот элемент может иметь предварительно напряженную рабочую арматуру.

Несущие ригели 3, выполненные целиком из монолитного бетона, могут быть осуществлены как с обычной ненапрягаемой, так и с предварительной напряженной рабочей арматурой. Напрягаемую арматуру размещают в сквозных каналах на всю длину (ширину) здания согласно эпюре моментов и натяжение ее осуществляют на затвердевший бетон ригелей. После натяжения арматуры каналы инъецируют цементным раствором. Напрягаемая арматура может быть выполнена без сцепления с бетоном. В этом случае должны быть осуществлены дополнительные меры по антикоррозийной защите рабочей арматуры и обеспечению надежной анкеровки ее на кромках перекрытий (наружных торцах несущих ригелей). При этом количество рабочей арматуры

должно быть определено расчетом с учетом работы ее под нагрузкой при эксплуатации без сцепления с бетоном.

Монолитные связевые ригели 4, размещенные в средней части перекрытия вдоль плит 2, во всех случаях выполняют прямоугольными на высоту сечения плит 2 или выступающими кверху на высоту стяжки пола. Связевые ригели на краю диска перекрытия могут быть выполнены с высотой, развитой книзу и превышающей толщину плит 2. Связевые ригели 4 также дво всех случаях целесообразно выполнять без предварительного напряжения рабочей арматуры.

Каркасы с несущими ригелями 3 постоянной ширины сечения по их длине при многопустотных плитах с высотой сечения 22 см, как правило, применяют при шаге колонн до 7,20 м. При необходимости увеличивать размеры пролетов свыше указанного, применяют сборные многопустотные плиты с большей высотой сечения (26, 30 см).

Для увеличения размеров сетки колонн в плане свыше 7,20 м с применением многопустотных плит 2 толщиной 22 см применяют вариант конструкции каркаса, представленный на рис.2. В таком случае монолитное ребро несущего ригеля 3 в каждом пролете у колонны 1, имеет ширину в (1,8…2,5) раза большую, чем в середине пролета. Для этого многопустотные плиты 2, расположенные, непосредственно у связевых ригелей 4 выполняют соответственно короче по длине, нежели остальные плиты

2 каждой ячейки каркаса. В остальном каркас выполняют так же, как и в рассмотренном выше варианте.

Конструктивное решение зданий серии предусматривает использование сборных железобетонных диафрагм в виде плоских железобетонных элементов 9, объединенных с колоннами 1 каркаса (см. рис.1). Существующая номенклатура сборных элементов 9 стенок позволяет компоновать из них диафрагмы и ядра жесткости любого размера, кратного 3 м. Сборные диафрагмы (сплошные и с проемами) предусмотрены поэтажной разрезки с контактным горизонтальным стыком. Возможно применение сборно-монолитных диафрагм жесткости, с выполнением частей плоских стен из монолитного железобетона и объединением их со сборными элементами в единую конструкцию.

Диафрагмы и ядра жесткости из монолитного железобетона в зданиях серии выполняют любого требуемого размера. В таком случае стенки плоских диафрагм жесткости объединяют по сторонам с колоннами. При замкнутом в плане сечении монолитного ядра жесткости колонны из состава ядра жесткости могут быть исключены.

При размещении и конструировании вертикальных диафрагм жесткости должна быть обеспечена требуемая изгибная жесткость здания в обоих направлениях, они должны препятствовать закручиванию здания в плане и не

вызывать значительных внутренних температурных усилий в элементах каркаса или неравномерных продольных деформаций вертикальных элементов диафрагм. Для обеспечения этих условий число диафрагм в

Рис. 2. Вариант конструкции каркаса с увеличенными размерами сетки колонн

а – план диска перекрытия; б – сечения несущего ригеля в середине пролета (А-А) и у колонны (Б-Б)

1 – колонна; 2 – сборная многопустотная плита; 3 – несущий монолитный ригель; 4 – верхние полки несущего ригеля; 5 –

связевый ригель; 6 – бетонные шпонки несущего ригеля; 7 – рабочая арматура несущего ригеля; 8 – консоли несущего ригеля 3; 9 –

сборная многопустотная плита для устройства консоли балкона; 10 – теплоизоляционная прокладка

плане здания должно быть не менее трех и их оси в плане не должны пересекаться в одной точке. Поперечные диафрагмы должны быть максимально равномерно распределены по плану здания, жесткость их горизонтальных сечений должна быть примерно одинакова, а продольные диафрагмы не следует размещать у торцов здания (секции). Вертикальные диафрагмы жесткости, как правило, совмещают с ограждением лестнично-лифтовых узлов.

При высоте здания до 15 этажей включительно взамен сплошных диафрагм жесткости допускается устраивать стальные связи в виде раскосов, жестко объединенных с колоннами и ригелями перекрытий. При большей высоте здания применение стальных связей должно быть обосновано технико-экономическим расчетом.

2.3. Основные элементы и узлы каркасаКолонны. Для каркаса могут быть применены колонны,

как поэтажной разрезки, так и многоэтажные. Колонны поэтажной разрезки выполняют как из монолитного, так и из сборного железобетона. Колонны по конструкции могут быть приняты типовыми безконсольными с традиционными конструкциями стыков (на ванной сварке и т.п.). Вместе с

тем в серии так же предусмотрены колонны новой конструкции с плоскими бессварными стыками и резьбовыми соединениями.

На рис. 3 представлены варианты сборных железобетонных колонн поэтажной разрезки (а) и многоэтажных (б) с плоскими торцами. Колонны могут иметь квадратное, прямоугольное или круглое сечение. Колонны квадратного сечения выполняют размером 400х400 мм. Продольную рабочую арматуру 1 колонн выполняют сквозной по всей их длине и обрывают у плоских торцов колонн. Количество продольной арматуры 1, как и поперечной 2, определяют расчетом и конструктивными требованиями. На концевых участках у стыков колонны снабжены косвенным армированием в виде сварных сеток 3, а на торцах – поперечными стальными листами 4 с анкерными стержнями 5, жестко закрепленными на сварке в раззенкованных отверстиях листов 4. К торцовым листам 4 на сварке по углам колонны прикреплены также торцами отрезки уголков №90х90х6 (по ГОСТ 380-88 с толщиной стенки 6 мм) на высоту 100 мм, образуя ниши 6. Снаружи уголков к их полкам приварены анкерные стержни 5. В листах 4 в нишах 6 выполнены сквозные отверстия для винтовых закреплений стыков колонн по высоте. Одноэтажные колонны стыкуют по высоте в уровнях диска перекрытия. Многоэтажные колонны предусмотрены, как правило, на два этажа. Стыковку их по высоте предусмотрено

осуществлять в сечениях с минимальными значениями изгибающего момента (над перекрытиями). Многоэтажные колонны по высоте содержат в уровнях дисков перекрытий сквозные проемы 7 для пропуска несущих и связевых ригелей. В сквозных проемах верхнюю грань выполняют двускатной, чтобы в несущем ригеле в проеме колонны образовалось клиновидное утолщение после его бетонирования. Для наиболее полного заполнения сквозных проемов сверху над проемами в колонне устраивают криволинейный канал 8 для подачи бетонной смеси.

В качестве рабочей арматуры колонн предусмотрено применять преимущественно сталь классов А400с, А500с, а также в опытном порядке высокопрочные стали классов А800, А1000. Допускается групповое размещение стержней мелкосортной высокопрочной стали с объединением их в пучки в количестве не более 3х стержней, располагаемых по периметру сечения колонны. Для сеток косвенного армирования предусмотрено применять, как правило, арматуру классов А400с и А500с диаметром не более 14 мм. Для хомутов применяется сталь классов А240 или А400с. Плоские торцовые стальные листы 4 толщиной 6…12 мм выполняют из прокатной листовой углеродистой стали марки ВСт3сп по ГОСТ 380-88 "Сталь углеродистая обыкновенного качества".

Колонны с плоскими торцами объединяют по высоте посредством винтовых стыковых соединений. Одноэтажные

колонны стыкуют в уровнях дисков перекрытий по схеме, представленной на рис. 4. К торцовому стальному листу 2 нижней колонны 1 крепежными гайками 5 прикрепляют соединительные шпильки 4, направленные кверху и с длиной, превышающей толщину диска перекрытия. Соединительные шпильки 4 выполнены из стержней арматуры класса А400с или А500с (диаметром 22…40 мм) с нарезанной по концам резьбой. После устройства перекрытия 3 на выступающие кверху соединительные шпильки 4 наворачивают юстировочные гайки 6, позволяющие установить верхнюю колонну 1 в проектное положение. Затем по верху готового перекрытия под торец поднятой колонны размещают высокопрочную мелкозернистую бетонную смесь 10, опускают колонну на юстировочные гайки 6 и положение верхней колонны 1 окончательно закрепляют крепежными гайками 5, размещенными в нишах 7 верхней колонны. После этого все ниши 7 верхней и нижней колонн 1 зачеканивают высокопрочным раствором. Плоские стыки сборных многоэтажных колонн выполняют аналогично изложенному выше. Однако в этом случае стык осуществляют вне междуэтажного перекрытия в сечениях, в которых изгибающий момент имеет минимальное значение. Колонны 1 (рис.5) по торцам снабжены торцовыми стальными листами 5. К торцовому стальному листу 5 нижней колонны гайками 7 прикреплены направленные кверху шпильки 6.

Шпильки 6 выточены из арматурных стержней стали класса Ат400с или Ат500с и снабжены на боковых поверхностях резьбой. На эти шпильки 6 навернуты юстировочные гайки 8 для установки опираемой на них верхней стыкуемой колонны в проектное положение.

Рис. 3. Конструкция сборных железобетонных колонн с плоскими торцами

а – колонны поэтажной разрезки; б – многоэтажные колонны;1 – продольная рабочая арматура; 2 – поперечная арматура (хомуты); 3 – сварные арматурные сетки; 4 – торцовые стальные листы; 5 – анкерные стержни торцовых листов; 6 – ниши для размещения винтовых соединений колонн, образованные стальными уголками.

Рис. 4. Конструкция плоских стыков сборных одноэтажных колонн с дисками перекрытий.

1 – колонна; 2 – торцовый стальной лист; 3 – диск перекрытия; 4 – соединительные шпильки; 5 – крепежные гайки; 6 – юстировочные гайки; 7 – ниши; 8 – стальные уголки; 9 – отверстие под шпильку; 10 – слой песчаного бетона.

.

Рис. 5. Плоские стыки сборных многоэтажных колонн с винтовыми соединениями

а – общий вид стыка; б – поперечные сечения колонны и стыка;1 – колонны; 2 – рабочая арматура колонн; 3 – сварные сетки; 4 – анкерные стержни; 5 – торцовые стальные листы; 6 – соединительные шпильки; 7 – крепежные гайки; 8 – юстировочные гайки; 9 – ниши; 10 – стальные уголки; 11 – центрирующая прокладка; 12 – стальная полоса окаймления стыкового зазора

Рис. 6. Варианты конструкций стыков монолитных колонн с диском перекрытия.

а - рабочая арматура колонн выполнена с изгибом; б - рабочая

арматура колонн выполнена прямолинейной; 1 - монолитная железобетонная колонна; 2 - диск перекрытия; 3,4 - рабочая

арматура, соответственно, нижней и верхней колонн; 5 – прямолинейная рабочая арматура колонны; 6 - стыковочные

арматурные коротыши; 7 - хомуты; 8 - сварные сетки.Между торцовыми листами в стыке может быть размещена центрирующая прокладка 11. После установки верхней колонны в проектное положение зазор между торцовыми листами заполняют высокопрочным строительным раствором (мелкозернистым бетоном). Для исключения вытекания раствора на стадии строительства и для реализации в нем объемного напряженного состояния при эксплуатации по контуру торцовых листов 5 на приварке прикреплено окаймление 12 в виде стальной полосы. Верхнюю колонну в стыке закрепляют гайками 7 в нишах 9 и все ниши верхней и нижней стыкуемых колонн зачеканивают высокопрочным раствором (бетоном).

В каркасах зданий серии также предусмотрена возможность применения монолитных железобетонных колонн. Для этих колонн предусмотрены два варианта стыков их сопряжения по высоте в уровнях дисков перекрытий. По первому варианту, продольная арматура классов А400с или А500с нижней колонны (рис. 6а) выпущена с изгибом через перекрытие кверху на высоту над ним, требуемую для анкеровки расположенной внахлест продольной арматуры 4 верхней колонны (lаn1). При этом в сечении верхней колонны на высоте lм над перекрытием, в котором оборвана арматура 3 нижней

колонны, величина изгибаемого момента, действующего при эксплуатации, имеет минимальное по величине значение. В пределах длины lаn и длины участка отгиба арматуры 4 предусмотрено учащенное размещение поперечной арматуры, в виде хомутов 7 или поперечных сварных сеток.

При втором варианте стыков стержни 5 рабочей арматуры колонн (см. рис. 6б) выполняют на их высоту в пределах каждого этажа с обрывом их над верхом нижнего перекрытия и под низом верхнего перекрытия. Внахлест и параллельно с концами рабочей арматуры стыкуемых колонн у каждого перекрытия по контуру их сечения на длину lаn в обе стороны (кверху и внизу) от перекрытия размещают арматурные коротыши 6. Эти коротыши 6 могут быть выполнены из стали тех же классов, что и рабочая арматура колонн. Как и в предыдущем варианте, для получения высококачественных конструкций монолитных колонн, выполненных с армированием поперечными сварными сетками, могут быть применены самоуплотняющиеся гравитационные бетонные смеси, разработанные в БелНИИС.

Сборные плиты перекрытий. На рис. 7 представлены сборные изделия - плоские плиты, используемые в дисках перекрытий серии. Традиционные типовые плиты (см. рис. 7а) изготавливают с длиной требуемой по проекту, обеспечив с обеих торцов открытые на глубину 100±20 м

цилиндрические пустоты 1, а также выпуски 2 продольной рабочей стержневой арматуры на длину 150±10 мм. Плиты по ширине предусмотрены двух типоразмеров, равных номинально величине 120 или 150 см. На бо-

ковых поверхностях плит выполнены шпоночные углубления 4, обеспечивающие их совместную работу в составе диска перекрытия с соседними плитами в межплитных швах.

Многопустотные плиты безопалубочного формования (см. рис. 7б) нарезают требуемой длины согласно проекту. Номинальная ширина их, как правило, составляет 120 и 150 см. Сквозные продольные пустоты могут иметь круглое, прямоугольное, овальное или других форм сечение. Вдоль боковых поверхностей плит выполнены продольные пазы 5, предназначенные для образования межплитного шва омоноличивания. Плиты снабжены только продольным рабочим армированием в виде проволок или канатов и не имеют поперечного армирования. Выпусков арматуры на торцах эти плиты не имеют.

Для пропуска вертикальных инженерных коммуникаций (вентиляционные стояки и т.п.) через диски перекрытий предусмотрено использование санитарно-технических плит корытного профиля (см. рис. 7в).

В этих плитах, шириной 120 или 150 см, вся продольная рабочая арматура сконцентрирована в двух боковых ребрах

и выпущена в виде выпусков 2 за их торцы. Торцы выполнены с наклоном верха ребра от середины плиты на 50 мм. В тонкой средней части данная часть плиты содержит легкое проволочное армирование, позволяющее простыми средствами образовать в ней сквозные проемы требуемого размера. В остающейся целой части она служит опалубкой для укладки дробленого легкого камня и устройства бетонной стяжки. На боковых поверхностях, как и в типовых многопустотных плитах, выполнены дискретные шпоночные углубления 4 для образования бетонных шпонок после укладки их в проектное положение и устройства швов омоноличивания.

Рис. 7. Сборные плиты перекрытийа - типовая сборная многопустотная плита агрегатно-поточной

технологии с выпусками рабочей арматуры и открытыми по торцам

пустотами; б - многопустотная плита безопалубочного формования; в - сантехническая корытная плита с наклонными торцовыми

гранями и выпусками продольной рабочей арматуры; 1 - пустоты с ограничителями глубины; 2 - выпуски рабочей арматуры; 3 - продольная рабочая арматура; 4 - шпоночные углубления; 5 -

продольный паз.Монолитные железобетонные ригели и межплитные

швы. В серии предусмотрено два случая выполнения армирования монолитных ригелей. В первом случае, при применении сборных и монолитных колонн поэтажной разрезки, арматурные каркасы несущих ригелей, заготавливаемые заранее, выполняют сквозными длиной на 1,5-2,0 пролета со стыковкой их через колонну. Арматурные каркасы связевых ригелей готовят длиной на пролет со стыковкой их над колоннами посредством арматуры, располагаемой внахлест.

Во втором случае, при применении сборных двухэтажных колонн, ригели пропускают через сквозные проемы в колоннах (рис. 8). Арматурные каркасы несущих и связевых ригелей заготавливают заранее на каждый пролет и размещают, соответственно, между торцами плит или вдоль их боковых сторон (см. рис. 8б). Затем по месту устанавливают арматуру надопорных узлов, а также арматуру межплитных швов поперек несущих ригелей у концов плит (см. рис. 8в). Арматурные каркасы фиксируют в проектном положении и в образовавшиеся объемы между торцами и сторонами сборных плит укладывают бетонную смесь. В межплитных швах 5 поперек несущих ригелей 3

размещены плоские арматурные каркасы с верхней рабочей арматурой 8 (см. рис. 8а).

Рис. 8. Армирование монолитного несущего ригеля, сопряжение его со связевыми ригелями и межплитными швами.

а – стадия строительства, пролетные арматурные каркасы несущего ригеля и примыкающих связевых ригелей, уложенные в проектное положение; б – стадия строительства, арматура приопорных узлов несущего, связевых ригелей и арматура межплитных швов; в - монолитный несущий ригель и стыки в готовом (эксплуатационном) состоянии;1 - колонна; 2 –многопустотные плиты; 3 - несущий ригель; 4 - связевый ригель; 5 - межплитные швы омоноличивания; 6 - консоль несущего ригеля; 7 - многопустотная плита; 8 - арматура межплитных швов омоноличивания; 9 - пролетный арматурный каркас несущего ригеля; 10 - пролетный арматурный каркас связевого ригеля; 11 - арматурный каркас консоли несущего ригеля; 12 - опалубка поддерживающих подмостей; 13 - надопорная арматура связевого ригеля, собираемая на месте; 14 - надопорная арматура несущего ригеля, собираемая на месте.

Плоские арматурные каркасы, размещаемые в межплитных швах (рис. 9), включают верхний рабочий стержень 5, к которому по концам прикреплена поперечная анкерная арматура 6. Стержень 5 размещают сквозным над каркасом 4 несущего ригеля 3 по обе его стороны в швах 2 на требуемую длину.

Рис. 9. Армирование межплитных швов у торцов многопустотных плит.

1 - многопустотные плиты; 2 - межплитный шов омоноличивания; 3 - монолитный несущий ригель; 4 - арматурный каркас несущего ригеля; 5 - верхняя рабочая арматура межплитного шва; 6 – поперечная и анкерная арматура межплитного шва; 7 - арматурные стержни.

Если многопустотные плиты 1 не имеют по торцам выпусков рабочей арматуры, в межплитные швы 2 понизу поперек несущего ригеля 3 над его нижней арматурой

дополнительно устанавливают отдельные стержни 7 на длине lan, достаточной для их анкеровки в бетоне межплитного шва.

2.4. Ограждающие конструкции.

В зданиях серии предусмотрено преимущественное применение поэтажно опертых на перекрытия наружных стен (рис.10). Наружная стена в виде кладки из штучных элементов выложена непрерывно у краев перекрытий по всему периметру здания в плане. Диск перекрытия у кромок снабжен по торцам под наружной стеной дискретной 3 или сплошной 6 теплоизоляцией из эффективного утеплителя (см. рис. 10а)

Колонны наружного ряда частично или полностью скрыты в толще стены. Наружную стену, как правило, располагают на кромке диска перекрытия с напуском. В отдельных пролетах на консолях диска перекрытия она может быть смещена к крайнему ряду колонн, с образованием свободной консоли для устройства балкона или лоджии.

В пределах каждой ячейки стены, ограниченной по сторонам колоннами, а сверху и снизу дисками перекрытий, наружная стена (рис. 11), образованная кладкой, оперта по слою раствора на перекрытие. По сторонам и поверху стена отделена от колонн 1 и перекрытия зазорами 16, снабженными уплотнительными прокладками из

пенополистирола. Зазор 16 также может быть незаполненным, воздушным. Устойчивость положения наружной стены в пределах каждой ячейки поддерживается фиксирующими штырями 6, размещенными концами в кладке стены и в монолитном бетоне ригеля верхнего перекрытия 2. По сторонам в кладке стены располагают гибкие анкеры 7, закрепленные концами на колоннах 2. По фасаду в стене вдоль колонн 2 может быть размещена и прикреплена к стене в виде вертикальной полосы 8 наружная теплоизоляция из эффективного утеплителя. С наружной стороны теплоизоляционный материал полос 8 закрывают слоем армированной штукатурки 9. Кроме теплоизоляции колонны 1 утеплитель 8 выполняет роль компенсатора горизонтальных температурных деформаций для отдельных участков наружной стены.

Наружная стена может быть однослойной (см. рис. 11г) или многослойной (см. рис. 11д). В толще наружной стены размещают крайние монолитные ригели 4. Однослойную стену располагают с напуском относительно кромки крайнего ригеля 4, а образовавшийся уступ напротив боковой поверхности крайнего ригеля над нижней стеной заполняют утеплителем 12 и выкладывают облицовку 11 из того же камня, что и основная стена. На фасаде стены образуется горизонтальный шов 17, заполненный утеплителем. Этот шов 17 и прокладка 5 выполняют также

роль компенсатора вертикальных температурных деформаций наружной стены. Однослойные наружные стены по фасадной поверхности,

Рис. 10. Пример размещения на перекрытии каркаса поэтажно опертой наружной стены.а – каркас, план; б - каркас с наружной

стеной; 1 - диск перекрытия; 2 - крайний ригель; 3 - дискретная теплоизоляция по кромке перекрытия; 4 - консоль диска перекрытия; 5 - балконная консоль; 6 - теплоизоляция балконной плиты; 7 - наружная стена.

Рис. 11. Конструкция поэтажно опертых наружных стен и узлов их сопряжения с каркасом.

а - фрагмент наружной стены и каркаса здания, вид спереди; б, в - однослойные наружные стены и сопряжение их с крайними колоннами; г - сопряжение однослойной наружной стены с диском перекрытия; д - вариант трехслойной стены с наружной облицовкой. 1 - колонна; 2 - диск (плита) перекрытия; 3 - поэтажно опертая наружная стена; 4 - крайний (бортовой) ригель диска перекрытия; 5 - уплотнительная прокладка из пенополистира; 6 - фиксирующий стальной штырь; 7 - анкера крепления стены к колонне; 8 - теплоизоляционная прокладка; 9 - штукатурный армированный слой; 10 - слой строительного раствора; 11 – облицовка стены вдоль крайнего ригеля; 12 - теплоизоляция; 13 - наружный облицовочный слой стены; 14 - гибкие связи; 15 - консоль ригеля для опирания облицовочного слоя; 16 - зазор между кладкой и колонной; 17 -

амортизационная прокладка облицовочного слоя; 18 - штукатурный слой.

как правило, снабжены штукатуркой 18 и фасадная поверхность окрашивается. В многослойной наружной стене наружный облицовочный слой 13 (см. рис. 11д) выполняют в виде слоя кладки из мелкоштучных бетонных или керамических изделий (кирпич и т.п.). Эту кладку опирают на консольный выступ 15 монолитного ригеля 4 перекрытия, а слои кладки стены связывают между собой гибкими связями 14. Прокладку 17 (см. рис. 11д) из упругих (эластичных) материалов, выполняющую роль компенсатора вертикальных деформаций наружной стены, в этом случае устраивают под консольным выступом 15. Внутренний слой 3 кладки многослойной стены выполняют из кирпича, из ячеистых бетонов неавтоклавного твердения или из других местных материалов. Между слоями 3 и 13 кладки при необходимости размещают слой утеплителя 12 и в таком случае устраивают вентилируемый воздушный зазор.

Поэтажно опертые наружные стены и узлы сопряжений их с несущим каркасом, рекомендованные в настоящей серии, обеспечивают высокую долговечность, расширенные возможности по архитектурному решению фасадов, требуемое нормами термическое сопротивление, а также примерно однородное распределение температур по поверхности стены. Колонны наружного ряда, как правило, частично или полностью скрыты в плоскости стены. При

этом требуется, чтобы одна боковая грань колонн крайних рядов была открытой во внутрь объема здания.

Навесные на каркас наружные стены, как правило, выполняют с применением стеновых панелей полосовой разрезки, предусмотренных в типовых сериях каркасно-панельных зданий.

3. Расчет конструкций зданий.

3.1. Общие положения.

Строительные конструкции зданий должны удовлетворять требованиям Строительных норм по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы). Они должны обеспечивать оптимальные технико-экономические показатели здания как при возведении, так и при их эксплуатации.

Расчеты конструкций каркаса следует выполнять в соответствии с требованиями действующих норм, сводов Правил, Пособий (Руководств) к ним и с учетом настоящих Указаний. При этом расчеты конструкций каркаса следует выполнять для двух стадий работы:

- на стадии возведения здания, до набора монолитным бетоном проектной прочности, расчет перекрытия каркаса при минимальном достижении прочности монолитного

бетона на одну ступень ниже по классу, чем проектная, на монтажные и технологические воздействия;

- на стадии эксплуатации, расчет каркаса здания в целом в законченном виде после достижения монолитным бетоном каркаса заданной проектной прочности.

Проверку конструкций каркаса осуществляют на нагрузки и воздействия:

- на стадии возведения здания на действие технологических нагрузок, образуемых на рассчитываемом перекрытии массой монтажно-технологической оснастки, сборных конструкций, арматуры и монолитного бетона вышележащего перекрытия, а также размещенного на перекрытии материала наружных стен и перегородок одного этажа; если это предусмотрено проектом производства работ; для этого же этапа осуществляют проверку несущей способности элементов каркаса, характер воздействий на которые на стадии строительства отличается от эксплуатационного;

- на этапе непосредственной эксплуатации на усилия от сочетания нагрузок и воздействий, прикладываемых к зданию и определяемых согласно СНиП 2.01.07-85*, а также другими нормативно-техническими документами для специальных условий строительства и эксплуатации.

Для этой же стадии следует учитывать дополнительные усилия в элементах каркаса от

неравномерных осадок фундаментов колонн в пределах, допустимых согласно СНиП 2.02.01-83.

3.2. Пространственная жесткость и устойчивость зданий. Расчет усилий и перемещений.

3.2.1. Пространственная жесткость и устойчивость зданий серии Б1.020.1-7* в обоих направлениях обеспечивается несущим сборно-монолитным каркасом в сочетании с вертикальными диафрагмами (ядрами) жесткости. Число и размеры сечений диафрагм жесткости, устанавливаемых в одном температурном блоке, назначают на основе предварительных упрощенных расчетов при работе их по консольной схеме. Вертикальные диафрагмы жесткости предпочтительней размещать по плану здания равномерно и, как правило, следует совмещать с ограждениями лестнично-лифтовых узлов (см. выше п. 2.2).

После назначения размеров сетки колонн, числа и размеров диафрагм жесткости проверяют общую устойчивость здания на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, определяют значения усилий в элементах каркаса (колоннах, ригелях, многопустотных плитах, вертикальных диафрагмах жесткости) в характерных сечениях, а также общие перемещения каркаса и его элементов с использованием имеющихся пакетов прикладных программ. Наружные стены и перегородки в общей работе каркаса здания на восприятие нагрузок не участвуют и в расчете не учитываются.

3.2.2. Для расчета усилий и перемещений в элементах каркаса с помощью метода конечных элементов следует применять пространственную оболочечно-стержневую модель. В расчетной модели (рис. 12) каркаса колонны и монолитные ригели представлены стержневыми элементами общего вида, многопустотные плиты перекрытий, а также плоские элементы вертикальных диафрагм жесткости - изгибно-плосконапряженными конечными элементами (элементами плоской оболочки). Для аппроксимации многопустотных плит следует применять ортотропные конечные элементы с жесткостными характеристиками, определяемыми в двух направлениях по соответствующим фактическим сечениям плит. Рекомендуется преимущественно использовать программные комплексы семейства Stark_Es (разработаны ООО ЕВРОСОФТ, г. Москва), позволяющие получить наиболее точные решения задач для элементов типа пластин и оболочек на основе смешанного метода. Сопряжение элементов перекрытий в расчетной модели приняты жесткими, за исключением соединений, обозначенных буквами на рис. 11б. Характеристики сопряжений представлены в табл. 1.

Расчетную модель каркаса здания в целом составляют из совокупности моделей ячеек каркаса. В качестве примера на рис.13 представлен фрагмент (на 1 этаж)

расчетной модели каркаса односекционного многоэтажного жилого дома серии Б1.020.1-7*.

а)

б)

Рис. 12. Принципиальная схема расчетной конечно-элементной модели сборно-монолитного каркаса серии Б1.020.1-7.*

а - конструкция ячейки каркаса; б - расчетная конечно-элементная модель; 1 - колонны; 2 - монолитные ригели; 3 - сборные многопустотные плиты; конечные элементы: 4, 5 - 3D стержни, моделирующие колонны и ригели; 6 - элементы

плоской оболочки, моделирующие многопустотные плиты; А…В - типы сопряжений элементов.

Таблица 1Характеристики сопряжений элементов перекрытий

Обозначение

сопряжения на

рис. 11б

Наименование Чем обеспечивается соединение

Шарниры в расчетной модели по степеням свободы

АСопряжение

многопустотной плиты с

поперечным (несущим) ригелем

Бетонными шпонками в

полостях плит, выпусками

нижней арматуры из

плиты в ригель и/или арматуры из межплитных

швов

RX

БСопряжение

плиты перекрытия с продольным (связевым)

ригелем

Непрерывной бетонной шпонкой

TX (растяжени

е), TY, RY

ВПродольный межплитный

шов

Бетоном замоноличива

ния швов

TX (растяжение), TY, TZ,

RYПримечание. Буквы R и T в последней колонке таблицы обозначают вращательные вокруг соответствующей оси (X, Y) и линейные вдоль указанной оси (X, Y, Z) степени свободы.

Рис. 13. Расчетная модель многоэтажного односекционного жилого дома (фрагмент на один этаж)

3.2.3. Расчет усилий в элементах сборно-монолитного каркаса рекомендуется выполнять в предположении линейно упругой работы материалов. При этом с целью сокращения расчетного количества продольной арматуры в колоннах и опорных зонах несущих ригелей (при сталях класса Ат500с и ниже) допускается осуществлять перераспределение усилий в несущих ригелях перекрытий путем уменьшения на величину до 30 % полученного расчетного значения «упругого» изгибающего момента, действующего на опоре ригеля, и соответствующего увеличения расчетного «упругого» значения изгибающего момента в пролете ригеля.

3.2.4. Допускается расчет усилий в элементах каркаса производить с использованием других программных средств на основе МКЭ, а также по правилам строительной механики методом заменяющих рам, приближенно принимая в расчете передачу на несущие ригели рам нагрузки, воспринимаемой примыкающими к ним по обеим сторонам плитами с половины длин их пролетов.

3.3. Расчет несущих элементов каркаса по предельным состояниям первой группы.

3.3.1. Проверку прочности элементов каркаса при расчетных сочетаниях нагрузок по первой группе предельных состояний расчетом следует производить для:

- опасных сечений несущих ригелей (посередине пролета и у колонн) на действие изгибающего момента и поперечной силы в вертикальной плоскости, а также крутящих моментов и изгиба в горизонтальной плоскости в ригелях, расположенных на контуре дисков перекрытия;

- в середине пролета многопустотных плит на действие изгибающего момента с учетом продольных распорных усилий, возникающих в их сечениях в условиях стесненных деформаций;

- в наиболее нагруженных сечениях колонн, а также в их стыках;

- в стыках и узлах сопряжения сборных железобетонных элементов с монолитными.

3.3.2. При расчете прочности несущего ригеля по нормальным и наклонным сечениям в расчет следует

вводить прямоугольное поперечное сечение с шириной bw , включающей непосредственно ширину монолитного ригеля bw1 и бетонные шпонки на глубину по 10 см (рис. 14). Для среднего ригеля

bw = bw1 + 0,2 , м (1)

При устройстве верхней полки в стяжке пола над многопустотными плитами в расчет прочности нормальных сечений в середине пролета ригеля возможно вводить фактическую ширину полки b'f (см. рис. 14).

В приопорных зонах у колонн ширину прямоугольного сечения шириной bw ригеля с верхней полкой увеличивают на толщину верхних полок.

В тавровых несущих ригелях с ребром, выпущенным из диска перекрытия книзу (см. рис. 14в), ширину ребра ригеля у колонны следует вводить в расчет, равной ширине выступающей книзу части, т.е. bw = bw1.

Рис. 14. Расчетные сечения несущего ригеля.

а - при высоте сечения ригеля, равной толщине плит; б - при тавровом сечении с полкой, размещаемой в стяжке пола; в - тавровое сечение с ребром, выступающим ниже потолочных поверхностей.

Расчет прочности несущих ригелей по нормальным и наклонным сечениям производить в соответствии с положениями СНиП 2.03.01-84* (или документа его заменяющего), или согласно СНБ 5.03.01-02 (для Республики Беларусь).

3.3.3. На несущие ригели, расположенные в средней части диска перекрытия, воздействуют вертикальная опорная реакция многопустотных плит V и горизонтальный распор Н, возникающий при

Рис. 15. Схема усилий, действующих в несущих ригелях в составе диска перекрытия.

а - крайний несущий ригель; б - средний несущий ригель; в - система усилий, воздействующих на крайний несущий ригель; 1 - колонна; 2 - несущий ригель, расположенный на краю диска перекрытия; 3 - то же, расположенный в середине диска перекрытия; 4 - многопустотная плита; 5 - монолитный связевый ригель.

поперечном изгибе плит (рис. 15). Усилия, приложенные по обеим сторонам среднего несущего ригеля при одинаковых длинах примыкающих плит взаимно уравновешены и практически не вызывают в его сечении закручивания. Поэтому средние несущие ригели, как правило, следует рассчитывать на вертикальный поперечный изгиб от распределенной опорной реакции, передаваемой от опираемых на них плит, суммируя их величину слева и справа :

VL+ Vr.(см. рис. 15б).

Несущие ригели, расположенные на краю диска перекрытия, испытывают одностороннее воздействие вертикальной опорной реакции многопустотных плит V = Σv, распределенной по длине каждого пролета и приложенной с эксцентриситетом С1 относительно центра тяжести сечения крайнего ригеля. Горизонтальный отпор Н, образующийся при поперечном изгибе многопустотных плит, также приложен к крайнему ригелю с эксцентриситетом “e” относительно центра тяжести его поперечного сечения. При наличии защемления несущего ригеля в колоннах (см. рис. 15в) указанные усилия V и Н, приложенные в пролете, вызывают его закручивание. Закручивание также может иметь место и в сечениях средних несущих ригелей в случаях, когда примыкающие с обеих сторон к этому ригелю ячейки имеют различные

размеры в плане или различаются величиной нагрузки, приложенной к ним.

Величина крутящего момента T в сечениях крайнего (бортового) несущего ригеля определяется:

Т = V∙c1 + (H – Hz)e (2)

Величина крутящего момента T в сечениях среднего несущего ригеля определяется:

Т = V∙c2 (2’)

Здесь:V=nplVpl – величина опорной реакции многопустотных плит, приложенных в рассчитываемом пролете несущего

ригеля, npl – количество многопустотных плит в ячейке (между двумя соседними связевыми ригелями), Vpl – вертикальная опорная реакция многопустотной плиты по ее торцам, H=nplHpl - горизонтальный реактивный распор, создаваемый в ячейке каркаса многопустотными плитами Hpl при их изгибе в стесненных условиях (см. п. 3.3.4 настоящих Указаний); V – разница величин опорных реакций многопустотных плит, приложенных по обеим сторонам среднего несущего ригеля; c1, c2 и e – расстояние от линии действия усилий V и H до ц.т. сечения ригелей и ясны из рис. 15.

Значения крутящих моментов T/2 в сечениях несущих ригелей, определенные по формулам (2) и (2’) не должны превышать величины:

Tк=0,1∙Rb∙b∙h2, установленной п.3.37 СНиП 2.03.01-84*

где b и h – соответственно больший и меньший размеры поперечного сечения ригеля.

Затем проверяют способность сечений несущего ригеля с поперечным армированием (см. далее п.3.3.9) воспринять крутящий момент Т, определяемый по формулам (2) и (2’).

Горизонтальный отпор торцов многопустотных плит Hpl

вызывает изгиб крайних (бортовых) ригелей в горизонтальной плоскости. Для исключения такого изгиба крайнего ригеля в межплитных швах в середине крайних ячеек каркаса следует устраивать сквозные затяжки в виде арматурных стержней, заанкереных по концам в середине пролета крайнего и ближайшего к нему среднего несущих ригелей. Усилие Нz в затяжке определяется из условия погашения величины момента в горизонтальной плоскости в среднем сечении крайнего ригеля по формуле

Нz =

Требуемая площадь поперечной арматуры затяжки составляет величину

Asz = , (3)

где Rs – расчетное сопротивление арматуры затяжки растяжению.

В целом, сечения крайнего ригеля во всех его пролетах должны быть рассчитаны на совместное действие изгибающего момента М, крутящего Т момента и в приопорных сечениях на действие поперечных сил Q.

3.3.4. Расчет прочности нормального сечения многопустотных плит в каждой ячейке диска перекрытия (рис. 16) следует производить по величине наибольшего момента в середине их пролета, равного:

Mpl = (4)

здесь: g - распределенная по перекрытию полная расчетная нагрузка, кПа;bpl и lpl – ширина и длина плиты между ее торцами;

Hpl = (5)

Hpl - величина горизонтального усилия, создаваемого многопустотной плитой при изгибе в стесненных по торцам условиях; е0 – расстояние от центра тяжести поперечного сечения многопустотной плиты до центра тяжести сечения её рабочей арматуры; ψ=0,80 - коэффициент, учитывающий податливость бетона в стыках торцов плит с несущими ригелями, а также ползучесть монолитного бетона связевых ригелей; gd - распределенная по диску перекрытия расчетная вертикальная нагрузка, создаваемая собственной массой плит;

- радиус инерции приведенного сечения плиты.

Прочность сечений многопустотных плит с продольной рабочей арматурой, определенной по величине Мpl (4), должна быть проверена на воздействие транспортных и монтажных воздействий, создаваемых собственной массой плит с коэффициентом динамичности, равным 1,5.

Рис. 16. Схема усилий, действующих в диске перекрытия.а – схема сил в крайнем ригеле при наличие болконной консоли; б – план ячейки диска перекрытия; в – поперечный изгиб многопустотных плит, схема усилий; 1 - колонны; 2 – многопустотные плиты; 3 – несущие ригели; 4 – связевые ригели; 5 – консоли ригелей; 6 – многопустотная плита консоли; 7 – верхняя арматура межплитного шва; 8 – арматура затяжки.

3.3.5. Площадь сечения продольной нижней сквозной рабочей арматуры связевых ригелей для восприятия распора Нr (см. рис. 16), действующего вдоль связевого ригеля, следует определять (при равных длинах примыкающих пролетов несущего ригеля) по формуле:

Asr = (6)

здесь:

ωс - коэффициент, учитывающий сцепление рабочей арматуры с монолитным бетоном связевого ригеля и его положение в диске перекрытия; для крайних пролетов

связевых ригелей, выходящих одним концом на контур диска перекрытия ωc=0,90; для средних пролетов связевых ригелей внутри диска перекрытия ωc=0,55; ξ - коэффициент, учитывающий включение в работу примыкающих к связевому ригелю несущих ригелей; следует принимать ξ=1,0 для связевого ригеля в середине диска перекрытия и ξ=0,5 при его расположении на кромке перекрытия.

При неравных длинах пролетов несущего ригеля и, соответственно, различном количестве плит в смежных ячейках каркаса, примыкающих к рассчитываемому связевому ригелю, величину горизонтального распора

H=Hplnpl, воспринимаемого нижней сквозной арматурой этого ригеля, определять по количеству плит, установленных в смежных ячейках каркаса.

3.3.6. При наличии выпусков рабочей арматуры из торцов многопустотных плит на длину не менее 150±10 мм, заанкеренных в монолитном бетоне несущих ригелей, площадь сечения нижней рабочей арматуры связевых ригелей, значение распора Hsp , действующего в связевых ригелях, следует уменьшить на величину:

∆Hsp = ξ npl (7)

здесь:

β = 0,30 - коэффициент, учитывающий неравномерность включения в работу выпусков рабочей

арматуры многопустотных плит и снижение ее расчетного сопротивления при загибе выпусков;

Rspl - расчетное сопротивление растяжению рабочей арматуры плит; Aspl - площадь поперечного сечения выпусков рабочей арматуры плиты; npl - количество плит в ячейке диска перекрытия;

ξ – см. формулу (6). Площадь сечения межплитных затяжек Asz должна быть откорректирована, вводом в числитель формулы (3) значения ∆Hsp.

3.3.7. Сечение верхней арматуры 7 (см. рис. 16в), устанавливаемой в каждом межплитном шве поперек несущих ригелей,

следует определять по формуле:

As =, (8)

здесь: Hpl - горизонтальное распорное усилие, определенное по

формуле (5); Vpl - вертикальная опорная реакция многопустотной плиты от полной расчетной нагрузки; e и ci

- расстояния от приложенных сил Н и V до центра тяжести сечения ригеля; h0

’ - высота положения рабочей арматуры шва относительно нижней грани многопустотных плит; Rs - расчетное сопротивление растяжению верхней арматуры швов;

Общая площадь сечения верхней арматуры межплитных швов и примыкающих связевых ригелей, приходящейся на ячейку перекрытия, должна быть не менее величины

A'sΣ = 0.001∙l2∙h0',

где: l2 – расстояние между осями соседних связевых ригелей (см.рис. 16 б), h0' – высота установки верхней арматуры межплитных швов и связевых ригелей относительно нижней грани многопустотных плит.

Длину стержней верхней арматуры межплитных швов Lst следует определять:

- при сквозном размещении стержня по обе стороны несущего

ригеля:

Lst1=2Xst+bw1 (9)

- при размещении стержня верхней арматуры с одной стороны ригеля :

Lst2=Xst+bw1

(9’)

Здесь: Xst – длина стержня, размещаемая в межплитном шве от тор-

ца многопустотных плит (боковой грани несущего ригеля).

Xst = θsh∙lan ,θsh=1,5 – коэффициент, учитывающий условия работы верхнего стержня в межплитном шве, lan – длина анкеровки стержня в бетоне межплитного шва,

определяемого согласно СНиП 2.03.01-84*;bw1 – ширина сечения ребра несущего ригеля.

Полная длина стержней, размещаемых поверху сечения связевых ригелей, от боковой грани колонны несущего ригеля составляет:

Xst = X0 + lan = (9")

Здесь: lan – длина анкеровки стержня в бетоне связевого ригеля, определяемая согласно СНиП 2.03.01.84*,

q=g∙bpl и qd=gd∙bpl – соответственно, полная расчетная погонная нагрузка и погонная расчетная нагрузка от собственной массы плиты, все остальные обозначения приведены выше.

В швах между плитами, не имеющими выпусков рабочей армату-

ры на торцах, понизу поперек несущих ригелей следует устанавливать арматурные стержни (см. поз.7 на рис.9 настоящих Указаний) из стали классов Ат500с или А600 на длину от боковых граней ригелей, равную lan и определяемую согласно положений строительных норм по длине анкеровки с повышающим коэффициентом =1,5.

Площадь сечения этой нижней арматуры Asd в одном шве следует определять:

Asd = pbplh0 , и не менее Aspl , (10)

где p = 1.5·10-3 - коэффициент; bpl и h0 - номинальная ширина многопустотной плиты и рабочая высота сечения размещения нижней арматуры шва. При плитах различной ширины, примыкающих к шву омоноличивания, в расчет вводить значение большей ширины bpl , Aspl – площадь сечения рабочей арматуры многопустотной плиты.

3.3.8. Расчет прочности стыка многопустотной плиты с несущим ригелем на действие вертикальной нагрузки следует производить с учетом вариантов возможного

характера его разрушения (рис. 17):

- от смятия бетона шпонки;- от среза шпонки;- от отрыва полки плиты или разрыва ее стенок.Расчет прочности бетонных шпонок несущего ригеля

следует выполнять согласно Пособию по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предварительного напряжения). ЦНИИпромзданий, НИИЖБ (М.:ЦИТП Госстроя СССР. 1989. - 192 с.). В таком случае, при расчете должны быть соблюдены следующие условия прочности шпонок:

Q = Vpl ≤ Rb 1 d ash nsh (11)

Q = Vpl ≤ 2Rbt 1 d2 nsh – для цилиндрических шпонок(12)

Q = Vpl ≤ 2Rbt 1 (dd1) nsh – для прямоугольных и овальных шпонок (12')

где: Q - поперечная сила от полной расчетной нагрузки, приложенной к торцу многопустотной плиты; n - количество шпонок,

приходящихся на многопустотную плиту; 1 - коэффициент сечения шпонки, при прямоугольной шпонке 1 = 1,0, при цилиндрической или овальной 1 = 0,75; d - диаметр (ширина) шпонки (полости многопустотной плиты); d1 – высота прямоугольного или овального сечения шпонки; ash

= 100 мм –расчетная глубина вхождения шпонки в полости от торцов плиты; Rb и Rbt – расчетное сопротивление бетона шпонок (несущих ригелей), соответственно сжатию и растяжению.

Для обеспечения прочности верхней полки на отрыв (или горизонтальный разрыв стенок) многопустотные плиты на протяжении 2,5h0 от торцов должны содержать поперечное армирование в виде вертикальных сварных сеток. Площадь сечения требуемой вертикальной арматуры в сварных сетках определяется по формуле:

. (13)Здесь: Q = Vpl - опорная реакция одной многопустотной плиты, воспринимаемая стыком; 1 = 0,9 - коэффициент, учитывающий условия работы поперечной арматуры в тонкостенных ребрах плиты; h0 – рабочая высота сечения многопустотной плиты;

Для плит безопалубочного формования, не содержащих поперечное армирование, оно должно быть предусмотрено в межплитных швах и смежных связевых ригелях.

Рис. 17. К расчету стыка многопустотных плит с несущим ригелем на действие вертикальной нагрузки.

а - общий вид стыка в сборе; б, в - схема сил, действующих в стыке, схемы возможного разрушения концевого участка плиты и бетонной шпонки монолитного ригеля; 1 - многопустотная плита, 2 - несущий ригель, 3 - бетонная шпонка, 4 - трещины.

В межплитных швах омоноличивания на длине 2,5h0 от грани несущего ригеля необходимо установить плоские сварные сетки из проволоки Вр-I с площадью сечения вертикальных проволок, равной:

. (13’)

где:Q = Vpl; 2 = 0,8 - коэффициент, учитывающий условия работы поперечной арматуры в межплитном шве; Rsw – расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению.

В приопорных зонах на четверти пролета связевых ригелей поперечной арматуры должно быть достаточно для восприятия поперечной силы от полной расчетной нагрузки, приложенной непосредственно к связевому ригелю, а также для восприятия поперечной силы, действуещей по торцам многопустотных плит. примыкающим непосредственно к боковым сторонам связевого ригеля.

Многопустотные плиты безопалубочного формования должны удовлетворять условиям прочности на начальный разрыв бетона торцов по горизонтальному сечению:

Q = Vpl ≤ 2Rbt ash nst bst , (14)

где:Q – поперечная сила, равная опорной реакции от полной расчетной нагрузки для одной многопустотной плиты; nst и bst – соответственно, количество и наименьшее значение толщины межпустотных стенок в плите; Rbt – расчетное сопротивление бетона плиты осевому растяжению; ash – см. выше ф. (11).

Если условие (14) не обеспечено, требуется повысить прочность бетона в плите.

3.3.9. Расчет прочности диска перекрытия на продавливание колонной следует производить из условия восприятия этого усилия сечениями несущих и связевых ригелей, опирающихся на колонну в рассчитываемом узле, без учета сопротивления продавливанию примыкающих к колонне многопустотных плит. При этом расчет сводится к расчету прочности по наклонным сечениям ригелей, примыкающих к колоннам. Следует различать (рис.18):

- угловое размещение колонны (а,б), когда на колонну опираются концами один несущий и один связевый ригели (по одной ветви);

- размещение колонны на кромке диска перекрытия, когда на колонну в одном случае (а,в) опираются сквозной несущий (две ветви) ригель и связевый ригель (одна ветвь), в другом случае (а) - опираются сквозной связевый ригель (две ветви) и несущий ригель (одна ветвь);

– размещение колонны в середине диска перекрытия (а, г), когда на колонну опираются сквозной несущий ригель (две ветви) и сквозной связевый ригель (две ветви).

При выносе за наружные колонны консолей несущих или связевых ригелей для устройства балконов, эркеров и т. д., эти консоли также должны быть рассчитаны на прочность по нормальным и наклонным сечениям.

Qk1=f1g=gl1∙l2/4, (15)

- для боковой колонны:

Qk2=f2g=g(l1∙+l1i)l2/4, (16)

- для средней колонны:

Qk3=f3g=g(l1∙+l1i)(l2+l2i)/4, (17)

В равенствах (15) … (17): g – полная расчетная распределенная по перекрытию вертикальная нагрузка, др. обозначения ясны из рис.18а.

Рис. 18. Случаи размещения колонн по перекрытию (а)б - угловое расположение; в - на наружном контуре перекрытия; г - в середине диска перекрытия; 1 - колонна; 2 - многопустотная плита;

3 - несущий монолитный ригель; 4 - связевый ригель.

Полная величина усилия продавливания, приходящегося на перекрытие вдоль оси колонны, для рассмотренных выше случаев определяется пропорционально грузовым площадям fi , представленным на рис. 18а. Полная величина усилия продавливания диска перекрытия колонной от полной вертикальной распределенной по перекрытию нагрузки определяется:

- для угловой колонны:

В случаях различий в величинах вертикальной нагрузки в пределах грузовой площади fi, а также при разных длинах смежных пролетов, указанные различия следует учитывать в расчете величины Qki. Сосредоточенная нагрузка, размещенная на рассмотренных грузовых площадях, должна учитываться дополнительно к представленным в равенствах (15) … (17).Из общей величины QKi , действующей вдоль оси колонны в узле, на каждую ветвь связевого ригеля следует относить величину усилий от распределенной нагрузки, приложенной непосредственно на связевый ригель, а также на многопустотные плиты, непосредственно примыкающие к каждой боковой стороне ригеля. Qur=

(18)

Здесь: bur-ширина сечения монолитного связевого ригеля; bpl - ширина поперечного сечения многопустотной плиты; n=1 – для связевого ригеля на кромке перекрытия; n=2 – для связевого ригеля, расположенного в середине диска перекрытия; θр=1,0 – при количестве плит в ячейке 4шт. и более; θр=0,5 - при количестве плит в ячейке менее 4х; l1,0- пролет связевого ригеля в свету между гранями колонн.Величину поперечной силы, приходящейся в каждом узле на несущие ригели, следует определять по зависимости:

∑Qbr=Qki-m1Qur (19)

где: m1- количество ветвей связевых ригелей, примыкающих к колонне; для угловой колонны и при опирании на крайнюю колонну бортового несущего ригеля m1=1; при опирании на колонну в середине диска перекрытия и при опирании на крайнюю колонну бортового связевого ригеля m1=2. Величину поперечной силы Qbr в каждой ветви несущего ригеля по обе стороны колонны определяют пропорционально величине длин пролетов.В пролетах несущих и связевых ригелей, на которые непосредственно приложены дополнительные нагрузки, не учитываемые в распределенной нагрузке g (например, от массы наружных стен) поперечная сила от действия этой дополнительной нагрузки должна суммироваться с величиной поперечной силы, определенной выше.3.3.10.Прочность нормальных и наклонных сечений в каждом пролете связевого ригеля должна быть проверена на воздействие усилий от вертикальной нагрузки, приложенной непосредственно на этот ригель (наружная стена, опирание плит смежной ячейки и т.д.).При этом при расчете прочности сечений связевых ригелей учитывать площадь сечения нижней и верхней продольной арматуры, установленных для восприятия распора Н и момента отрицательного знака (см.пример 3 приложения).3.3.11. Диски перекрытий следует проверять на прочность их сечений в своей плоскости от действия горизонтальной нагрузки наиболее невыгодного направления, приложенной

к ним в пределах этажа. Проверке подлежат наиболее нагруженные сечения диска перекрытия на изгиб Mi и на сдвиг поперечной силой Qi: у вертикальных диафрагм жесткости (сечения I-I и II-II на рис. 19), на отрыв диска перекрытия от вертикальных диафрагм жесткости (сечение III-III) и на изгиб в середине пролета Lb между вертикальными диафрагмами жесткости (сечение IV-IV). Расчет следует выполнять без учета влияния колонн (в запас прочности) на сопротивление диска перекрытий указанным воздействиям. Для каждого сечения перекрытия, нагруженного наибольшими значениями Мi и Qi

, должны быть удовлетворены все условия прочности. Так условие прочности на изгиб для сечения I-I на рис. 19, имеет вид:

МI ≤ Σ (σsAs)·bi (20)Здесь: МI – величина изгибающего момента,

действующего в сечении I-I в плоскости диска перекрытия от горизонтальной нагрузки в сечении I-I; Аs - площадь сечения сквозной рабочей арматуры в продольных ригелях, пересекающих сечение I-I; σs - предельные напряжения в этой же сквозной арматуре ригелей; для крайнего наиболее нагруженного растяжением ригеля σs=Rs; для других менее нагруженных продольных ригелей напряжение σs следует принимать пропорционально удалению от оси крайнего сжатого ригеля по зависимости

σs=0,85Rs , где bi - расстояние между осями

рассматриваемых средних продольных ригелей и наиболее сжатого ригеля, bmax - расстояние между осями крайних продольных ригелей, Rs - расчетное сопротивление растяжению сквозной продольной рабочей арматуры связевых ригелей. Условие прочности этого же сечения на действие поперечной силы.

QI ≤ Rb (n1 η1 d1 ash+n2h) (21)

Рис. 19. Схема усилий, действующих в плоскости диска перекрытий от горизонтальной нагрузки qw.

а - план диска перекрытия с продольным расположением многопустотных плит; б, г - распределение изгибающих моментов в

плоскости перекрытия, соответственно, при фронтальном и обратном направлении ветровой нагрузки; в - горизонтальные сдвигающие усилия в плоскости перекрытия; 1 - колонны, 2 -

многопустотные плиты, 3 - несущие ригели, 4 - связевые ригели, 5 - межплитные арматурные затяжки крайних ячеек, 6 - диафрагмы

жесткости, 7 - трещины по контакту торцов плит с несущими ригелями, I-II-III-IV - проверяемые сечения диска перекрытия.

QI ≤ 2 Rbt (n1η1 d2 + n2bwh) (22)

Здесь: n1 - количество бетонных шпонок, расположенных в сечении I-I вдоль несущего ригеля; d, d1, ash, η1 – см. формулы (11)…(12’); n2 - количество монолитных ригелей в рассматриваемом сечении I-I; bw и h - ширина и высота сечения монолитных

ригелей в рассматриваемом сечении I-I; QI – величина поперечной силы, действующей в сечении I-I от горизонтальной нагрузки; остальные обозначения приведены выше.

Аналогично осуществляют проверку и в других расчетных сечениях (II-II, III-III, IV-IV на рис. 19). В каждом случае расчет выполняют вариантно при различном направлении действия горизонтальной нагрузки для оценки минимальной прочности диска перекрытия.

При размещении многопустотных плит поперек продольной оси здания (рис. 20) прочность расчетных сечений I-I и II-II диска перекрытия на изгиб в горизонтальной плоскости

оценивают также по условию (20), проверкой достаточности установленного количества сквозной продольной арматуры в продольных несущих ригелях.

Поскольку во втором случае (см. рис. 20) многопустотные плиты примыкают к контролируемым расчетом сечениям (I-I и II-II) боковыми гранями, проверку прочности на сдвиг диска перекрытия следует производить только учитывая сопротивление сдвигу продольных несущих ригелей, пересеченных этими сечениями, по зависимостям:

(21')

(22')

где: n2 - количество ригелей, пересекаемых в контролируемом сечении, bw и h - ширина и высота сечения стенки монолитного ригеля в рассматриваемом сечении.

Рис. 20. Случай решения многопустотных плит поперек здания

(цифровые обозначения см. рис.19)

Соблюдение условий (20)...(22') для расчетных сечений диска перекрытия полностью исключает опасность прогрессирующего (цепного) разрушения несущей системы здания.

3.3.12. Каркасы протяженных в плане зданий серии следует рассчитывать для стадии возведения на совместные температурные и усадочные воздействия, и для стадии эксплуатации только на усадочные воздействия, возникающие в продольных монолитных ригелях. Расчет следует выполнять согласно методике Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов (без предварительного напряжения) / ЦНИИ Промзданий, НИИЖБ. – М. ЦИТП Госстроя СССР, 1989 (п 1.19 (1.22), с. 6-7).

3.3.13. Расчет прочности сечений несущих ригелей и подбор требуемого сечения рабочей арматуры следует выполнять попролетно с учетом продольного распора, возникающего в их сечениях вследствие образования поперечных трещин в сечениях несущих ригелей при воздействии на перекрытие расчетных вертикальных нагрузок (см. приложение, пример 4).

Величину распора в крайних пролетах несущих ригелей следует определять по величине части временной

вертикальной нагрузки, составляющей величину снижения временной нагрузки на перекрытия многоэтажного здания в зависимости от грузовой площади несущих ригелей в этих пролетах согласно указаний п.3.8 СНиП 2.01.07-85. Таким образом, величину расчетной части временной нагрузки (для I группы предельных состояний) для расчета распора в крайних пролетах несущего ригеля следует принимать равной

g1 =ψAI f g (23)

здесь: - коэффициент по п.3.8 СНиП ; А≈l1l2 -

грузовая площадь, относящаяся к рассчитываемому пролету несущего ригеля; l1 и l2 - длины пролетов несущего и примыкающих связевых ригелей; AI = 9 м2; γf = 1,3 - коэффициент надежности по нагрузке (см. п.3.7 СниП); g - нормативное значение вертикальной равномерно распределенной временной нагрузки на перекрытие.

Величину распора в средних пролетах несущих ригелей следует определять по полной величине расчетных вертикальных нагрузок за вычетом постоянной и длительной, приходящихся на их грузовую площадь.

3.3.14. Величина продольного распора Hr , возникающего вдоль оси несущего ригеля в крайнем пролете от приложенной части временной вертикальной

нагрузки согласно п.3.3.13 настоящих Указаний, следует определять по формуле:

(24)

здесь: ψb = 0,85 - коэффициент, учитывающий кратковременный характер воздействия принятой части временной нагрузки на ползучесть бетона; Вк и Br - соответственно, жесткость при изгибе поперечных сечений колонны и крайнего (бортового) связевого ригеля в горизонтальной плоскости; hf - высота этажа расположенного под перекрытием, в котором расположен рассчитываемый несущий ригель; l0 - длина в свету пролетов связевых ригелей, примыкающих к несущему ригелю; βк = 0,9, μ=0,65 – коэффициенты, при опирании несущего ригеля на угловую колонну, βк = 1,0, μ=1,0 – коэффициенты, учитывающие опирание несущего ригеля на промежуточную колонну наружного контура диска перекрытия; ∆lc - удлинение продольной оси рассматриваемого пролета несущего ригеля, вызванное образованием в его сечениях поперечных трещин при изгибе от расчетного приращения вертикальной нагрузки. Определение величины ∆lc представлено ниже.

3.3.15. Величину продольного реактивного распора Hr, возникающего в средних пролетах несущих ригелей, следует определять по формуле

(25)

но не более: (24’)

здесь: - коэффициент, учитывающий влияние высоты трещин на жесткость сечений несущего ригеля; h - высота сечения несущего ригеля; - приведенная величина наиболее развитых по высоте трещин в сечениях в пролете (ul) и у граней колонн (u0); bw - ширина ребра несущего ригеля (см. рис. 14); ∆lc - удлинение продольной геометрической оси рассчитываемого среднего пролета несущего ригеля под действием вертикальной нагрузки; определение значения ∆lc дано ниже; l0b - пролет несущего ригеля в свету между гранями соседних колонн; обозначения φb , Bk , Br , hfl и l0 – см.п.3.3.14; βс=2,05 и μ=0,65 – коэффициенты для несущего ригеля, расположенного на краю диска перекрытия, ; βс=2,25 и μ=1,00 – для несущего ригеля, расположенного в середине диска перекрытия.

3.3.16. Расчет абсолютного удлинения ∆lc продольной геометрической оси несущих ригелей в каждом пролете выполняют в следующей последовательности:

- упругим расчетом согласно п. 3.2 настоящих Указаний устанавливают значение изгибающего момента в расчетных сечениях (у граней колонн и в пролете) для требуемых уровней расчетной нагрузки I группы предельных состояний (полной, учитываемых совместно постоянной и длительно действующей для средних пролетов, а также и

пониженной полной на величину g, определенную в п.3.3.13 настоящих Указаний для крайних пролетов ригеля);

- по полученным значениям упругого момента от полной расчетной нагрузки определяют требуемое количество рабочей арматуры для сечений несущего ригеля согласно п.3.2 настоящих Указаний, и соответствующее ему значение предельного момента Mu и предельную высоту сжатой зоны Xu , согласно СНиП 2.03.01-84* или документа его заменяющего;

- определяют значение момента Mcrc, вызывающего образование вертикальных трещин в расчетных поперечных сечениях несущего ригеля по формуле:

(26)

здесь: β1 = 1,10 для крайнего несущего ригеля и β1 = 1,15 для среднего несущего ригеля - коэффициент, учитывающий включение в работу на изгиб несущего ригеля примыкающих к нему многопустотных плит; Rbt - расчетное сопротивление бетона на осевое растяжение для предельных состояний первой группы; bw и h - ширина и высота сечения несущего ригеля, соответственно, (см. рис. 14);

- определяют высоту вертикальных трещин в наиболее напряженных сечениях несущего ригеля (от действия на него вертикальной нагрузки) по формуле:

)* (27)

где: М - величина изгибающего момента в рассматриваемом сечении от действия полной или пониженной полной расчетной нагрузки, определенная упругим расчетом;

- коэффициент, учитывающий достигнутый

уровень напряжений в продольной рабочей арматуре несущего ригеля для рассматриваемого уровня нагрузки;

- диапазон изменения коэффициента θ от момента образования трещин Mcrc до предельного момента Mu:

; ; Rs и As - расчетное

сопротивление растяжению и площадь сечения продольной арматуры ригеля; h и h0 - полная и рабочая высота сечения ригеля;

- определяют средние продольные относительные деформации по сжатой грани бетона εbc и продольной арматуры εst (рис. 21), а по их величине среднее относительное удлинение ε0 геометрической оси несущего ригеля на участках трещинообразования

* Параметры трещинообразования, определяемые в п.3.3.16

настоящих Указаний, не подлежат использованию для оценки эксплуатационных показателей конструкций, поскольку определение их производится не для уровня нормативных, а для уровня расчетных нагрузок по I группе предельных состояний (по прочности).

(28); (29)

где: ψb = 0,90; ψs = 0,75 - коэффициенты, учитывающие неравномерность деформаций, соответственно, сжатого бетона и растянутой арматуры по длине участков пролета

ригеля с трещинами; - коэффициент,

учитывающий неупругие деформации бетона в сеченях ригеля,

(30)

ε0 - относительное удлинение продольной геометрической оси ригеля, вызванное образованием трещин; wε - коэффициент, учитывающий схему приложения нагрузки и место расположения участка с трещинами по пролету ригеля, при распределенной нагрузке для сечений ригеля в середине пролета wε = 0,66, для сечений у колонн wε = 0,34;

- определяют длину участков с трещинами вдоль пролета ригеля (см. рис. 21) в середине пролета:

lcrcl = l0b – 2Xc (31)

Рис. 21. Схема к определению величины удлинения продольной геометрической оси несущего ригеля ∆lc при действии вертикальной нагрузки

а - схема ригеля в рассматриваемом пролете, б - эпюра моментов, определенная упругим расчетом; в - эпюра распределения продольных деформаций сжатого бетона и растянутой рабочей арматуры ригелей на участках lcrc трещинообразования.

где: lcrcl - длина участка ригеля с трещинами в середине пролета; l0b - длина пролета ригеля в свету между гранями

колонн; - расстояние от грани колонны до

начала пролетного участка с трещинами; M0 – величина момента в сечении ригеля по грани колонны; q=4(2Ml+M01+M02)/lob

2 - приведенная погонная нагрузка на несущий ригель в рассматриваемом пролете, Ml - наибольшая величина момента в сечении посередине пролета ригеля, M01 и М02 - значения изгибающего момента в сечениях по граням колонн, соответственно, левой и правой;

- аналогично длина участков lcrc0 с трещинами у колонн составляет:

(32)

- определяют абсолютное удлинение продольной геометрической оси несущего ригеля в каждом пролете при действии полной (а также полной пониженной для крайних пролетов) и постоянной нагрузок (i) по формуле:

(33)где: ε0l, ε001, ε002 - среднее относительное удлинение продольной геометрической оси несущего ригеля на участках с трещинами, соответственно, в середине пролета, на грани левой и правой колонн; lcrcl, lcrc01, lcrc02 - длины участков ригеля с трещинами, соответственно, в середине пролета, у левой и правой колонн.

Значения ∆lc определять как разницу значений ∆li,

полученных по формуле (33), соответственно:

для крайних пролетов - между значениями ∆li от действия полной расчетной нагрузки и пониженной полной расчетной нагрузки, определенной согласно п. 3.3.13 настоящих Указаний,

для средних пролетов - между значениями ∆li,

достигнутыми от воздействия полной расчетной нагрузки и от учитываемой совместно расчетной постоянной и длительной нагрузки..

3.3.17. Величину изгибающих моментов Мн в расчетных сечениях несущих ригелей от действия полной расчетной нагрузки (для I группы предельных состояний) с учетом разгружающего влияния реактивного распора Н следует определять по формуле:

(34)

где: М - величина изгибающего момента в сечениях несущего ригеля от полной расчетной нагрузки, определенная упругим расчетом; Нr - величина усилия продольного распора, определенная согласно пп.3.3.14 и 3.3.15 настоящих Указаний; u - высота вертикальных трещин в сечениях ригеля от действия полной расчетной нагрузки, определенная по (27).

Примечание. Величину разгружающего момента ΔМн от действия реактивного продольного распора принимать по

величине равным اΔМн ا=ا Нr·u/2ا, но не более ΔМ= 0,2ا Мا, где М- величина изгибающего момента в рассматриваемом сечении несущего ригеля от действия полной расчетной нагрузки, определенная упругим расчетом.

По полученному значению изгибающего момента Мн

следует произвести перерасчет требуемого количества рабочей продольной арматуры в сечениях ригеля.

3.3.18. Блок-схема попролетного расчета несущего ригеля с учетом продольного распора Н, приведен ниже.

Алгоритм

Для автоматизированного расчета несущих ригелей с учетом распора Н по приведенной блок-схеме разработана Программа расчета, сочетаемая с ППП "Stark-ES". Программа расчета представляется потребителям отдельно от настоящих Указаний.3.3.19

3.3.19. Расчет прочности сечения колонн следует выполнять согласно методике СНиП 2.03.01-84* с учетом наибольших возможных усилий, действующих в этих сечениях и определенных упругим расчетом каркаса согласно п.3.2. настоящих Указаний по принятым в проекте размерам сечений и характеристикам материалов.

Расчет прочности колонн повышенной несущей способности с применением косвенного армирования следует производить с проверкой прочности ядра колонны, размеры

которого определяются косвенным армированием, и прочности защитного слоя. Пример расчета колонн повышенной несущей способности с косвенным армированием и с высокопрочной продольной арматурой приведен в Приложении (пример 5).

3.3.20. Расчет концевых участков колонн с плоскими торцевыми стыками, в пределах которых в нахлестку (без сварки) размещены концы стержней обрываемой рабочей арматуры колонны и анкерные стержни стальных торцовых листов колонн (см.выше. рис.3), заключается в обеспечении равнопрочности сечений колонны по ее высоте с основной продольной арматурой и сечений колонны у торцов, содержащих только анкерные стержни, закрепленные в торцах листах.

Требуемую площадь сечения анкерных стержней предварительно определяют:

-при стержневой продольной арматуре колонны из стали класса А500с и ниже, и с поперечной арматурой в виде хомутов (I случай):

Аsa= (35)

-при продольной арматуре колонны из высокопрочной стали и с поперечной арматурой в виде сварных сеток*) (II случай):

Аsa= (36)

В формулах (35) и (36) принять следующие обозначения:

Rsc – расчетное сопротивление продольной стержневой арматуры колонн сжатию; Rb-расчетное сопротивление бетона осевому сжатию; As, Abk и Abc – соответственно площади сечения рабочей арматуры колонны, бетона колонны и бетона ядра колонны,

*) колонны с указанной конструкцией концевых участков могут быть допущены для опытного применения при обязательном выполнении испытаний натурных образцов нагружением их до разрушения, если их фактическая несущая способность удовлетворяет требованиям Гост 8829-94. Rsc,red1 – расчетное сопротивление сжатию продольной высокопрочной арматуры колонны; Rb,red1 Rb,red2 – приведенная призменная прочность бетона с косвенным армированием, соответственно, колонны и концевых участков колонн у торцов; А – площадь сечения ядра колонны в пределах косвенного армирования; Rsc,а – расчетное сопротивление анкерных стержней сжатию; χ1=0,75 и χ2=0,90 – коэффициент понижения приведенной призменной прочности концевых участков. Все значения расчетных сопротивлений сжатию бетона и арматуры принимать и определять по методике СНиП2.03.02-84*

После определения площади сечения анкерных стержней Asa, осуществляется подбор их количества и расстановку в поперечном сечении колонны.

Проверку равнопрочности сечений колонны осуществляют по формулам:

-для I случая:

Аsa= ≤1,0 (37)

-для II случая:

Аsa= ≤1,0 (38)

Кроме обозначений, принятых в формула5 (37) и (36), в формулах (37) и (38) обозначены:

еа,е – соответственно случайный эксцентриситет в сечении ядра концевого участка колонны и эксцентриситет в е=е0 – в средней части высоты колонны, учитывающий влияние ее прогиба (η) на значение эксцентриситета продольного усилия; wsa и ws - соответственно мрмент сопротивления поперечного сечения анкерных стержней и стержней продольной арматуры.

Если условия (37) или (38) по предварительно принятой по формулам (35) и (36) площади сечения анкерных стержней не удовлетворяется, следует принять следующие меры:

- увеличить площадь сечения анкерных стержней и/или изменить их расстановку по сечению;

- на концевых участках увеличивать косвенного армирования;

- использовать обе названные выше меры в сочетании одновременно.

После внесенных изменений в армирование концевых участков колонн следует повторно проверить условие (37) и

(38). Если эти условия соблюдены, принятое армирование является окончательным.

3.3.21. Расчет длины анкерных стержней и длины анкеровки, обрываемых у торцов колонн стержней ее рабочей арматуры и располагаемых внахлест, следует выполнять по формуле СНиП 2.03.01-84*:

lan=·+8)d≥lan min=15d (39).

Здесь: Rs –расчетное сопротивление растяжению анкерных стержней или рабочей арматуры колонны; Rb- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, μху- коэффициент объемного армирования косвенной арматуры (см. пример расчета 7), установленный в колонне на концевом участке; d – диаметр анкерных стержней или стержней рабочей арматуры колонн.

Косвенное армирование с величиной коэффициента μху, принять в настоящем расчете, устанавливают в колонне на ее концевых участках по высоте, равной длине lan

анкеровки стержней рабочей арматуры колонны, определяют по формуле (39). При стержневой рабочей арматуре колонны серповидного профиля значения lan, определенные по формуле (39), следует увеличивать в два раза.

3.3.22. Расчет прочности стыка колонн с перекрытием следует выполнять проверкой на смятие бетона монолитных ригелей, заключенного между торцами

стыкуемых колонн (или между нижней и верхней гранями стыкуемых сквозного проема многоэтажной колонны).

Расчет следует выполнять по методике СНиП 2.03.01-84* на местное действие нагрузок. Поскольку в створе колонн в двух уровнях во взаимно перпендикулярных направлениях размещено рабочее армирование ригелей, расчет стыка на местное сжатие (смятие) должен производиться с учетом этого армирования, рассматривая его как косвенное. При этом в растет для определения коэффициента μху

косвенного армирования в каждом уровне следует вводить меньшие значения размеров сквозной арматуры ригелей из обоих направлений.

При расчете на местное сжатие бетона ригелей в стыке должно удовлетворяться условие: N≤Rb,red Aloc . (40)

Здесь: Rb,red= Rbφb+φ·μxyRs,xy приведенная призменная прочность бетона ригелей в стыке при расчете на местное сжатие;

φb= но не более 3,0, коэффициент учитывающий

условия работы бетона а стыке; Aloc,2 – расчетная площадь смятия, определяемая согласно рис.22 для различных

случаев размещения колонны на диске перекрытия; Aloc,1 – площадь непосредственно контакта (смятия) – площадь сечения колонны; φ, μxy - коэффициенты, определяемые для учета косвенного армирования бетона стыка рабочей

арматуры, ригеля вводя в расчет Aeff= Aloc,1

минимальный диаметр стержневой сквозной арматуры в каждом уровне, и расчетную длину стержней косвенного армирования в пределах площади . Количество стержней, вводимое в расчет , также принимать по их количеству,

пересекающему площадь непосредственно контакта Aloc,1.

Рис.22. Схемы к расчету прочности стыка колонны с диском перекрытия. а,б – случай размещения стыка в середине диска перекрытия, в,г –размещения стыка на кромке диска перекрытия, д- размещение стыка в углу диска перекрытия; 1 – колонна, 2 – несущий ригель, 3 – связевый ригель, 4 – многопустотные плиты.