Минимальная толщина монолитного перекрытия сп

Толщина монолитной плиты

При расчёте конструкции дома проектировщики особо выделяют два типа монолитных плит — фундаментных и перекрытия. В отличие от конструкций, выпускаемых заводами ЖБИ, монолитные плиты изготавливаются прямо на объектах и могут отличаться по толщине, степени армирования и составу бетона. Их изготовление обычно связано с высокой трудоёмкостью и большим расходом материалов.

Однако специалисты считают, что монолитная плита — это лучший фундамент для дома. Она наиболее надёжно оберегает конструкцию здания при:

подвижках грунта;
подъёме грунтовых вод;
сезонных затоплениях;
сейсмических ударах;
атмосферных катаклизмах.

Без монолитных плит перекрытия сегодня сложно обойтись в возведении домов частной застройки со сложными формами. Их нельзя реализовать стандартными плитами перекрытия, выпускаемыми промышленностью. В этом свете наша услуга по устройству монолитного перекрытия будет очень кстати.

Монолитная фундаментная плита

Фундаменты на основе монолитной плиты обходятся дороже других, но широко применяются благодаря своим замечательным характеристикам. Их стоимость определяется главным образом габаритами изделия, поэтому владельцев участков всегда интересует ответ на вопрос, какой должна быть толщина монолитной плиты.

Чтобы ответить на него, нужно произвести расчёт. Для него следует определить два параметра — несущую способность грунта под будущим строением (в кг/см²) и удельное давление дома на грунт в пределах площади опирания (тоже в кг/см²). Если последняя величина будет намного больше несущей способности почвы — со временем дом погрузится в землю, если наоборот — дом будет плавать на поверхности земли, что тоже нехорошо, поскольку её подвижки могут привести к наклону плиты со всеми неприятными последствиями.

Чтобы избежать подобных неприятностей, при расчёте соблюдают правило: значение удельного давление веса плиты с домом, домочадцами, оборудованием, мебелью, снегом на крыше и необходимым запасом прочности не должно отличаться более чем на 25 % в одну или другую сторону от оптимального значения распределённой нагрузки, установленной СНиПом. Величина последнего параметра составляет для мелких песков 0,25 кг/см², для суглинков и плотных песков — 0,35 кг/см², для супесей и глин — 0,5 кг/см².

Если сравниваемые величины расходятся более, чем на 25 %, то конструкцию дома изменяют — увеличивают или уменьшают толщину плиты, изменяют её площадь или заменяют плиту (как напрасную трату денег) более дешёвыми ленточным или свайным фундаментом.

Минимальная толщина монолитной плиты

200 мм — для лёгкого дома (брус, бревно, газобетон);
300 мм — для тяжёлого (кирпич, блоки);
100-150 мм — для хозяйственных построек.

Плиты толщиной менее 150 мм изготавливают с одним слоем арматуры. Приведенные значения справедливы и в установлении толщины монолитной плиты пола первого этажа здания. Если пол делают без лаг непосредственно на плите, к её толщине нужно добавить высоту стяжки.

Как узнать необходимую толщину плиты перекрытия?

Чтобы выполнить расчёт толщины плиты перекрытия, нужно сначала определить возможную распределённую нагрузку на неё с учётом веса самой плиты и веса временной нагрузки (мебель, жильцы, оборудование, запас прочности). Затем следует инженерный расчёт, выполняемый вручную либо с использованием специальных программных комплексов. Результатом его становится рекомендуемая толщина плиты перекрытия, размеры и количество осевых армирующих стержней в два яруса, марка бетона.

Чем длиннее плита, те мощнее должна быть арматура и толще сама конструкция. Грубая зависимость толщины плиты перекрытия от длины пролета определяется соотношением 1:30. Оно означает, что плита длиной 6000 мм (6 м) должна иметь толщину 200 мм (20 см).

Минимальная толщина монолитной плиты перекрытия, по мнению специалистов, может составлять 160 мм для длины в 4 м, 180 мм — для длины в 5 м. Однако эти данные приблизительны, нуждаются в уточнении конкретным расчётом.

Минимальная толщина армопояса под плиты перекрытия заводского изготовления — 0,7 от толщины стены. Для монолитной плиты перекрытия армопояс заливают как отдельно от монолита, так и в одном цикле.

Наша компания производит расчёты и строительство монолитных плит перекрытия.

Звоните по номеру +7 (812) 426-17-15. С нами удобно!

Какова оптимальная толщина плиты для жилья?

Шаг колонн различный, максимальный 5.8 х 3.3 м.
В различных проектах встречал различные решения: плоские плиты толщиной от 160 до 220 мм.
Бетон — Б25.
Так какая же «ходовая» толщина плит перекрытий монолитного жилья?

Алексей_308

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Алексей_308

Регистрация: 19.04.2007
Санкт-Петербург
Сообщений: 624
на Ваш пролет 160 мм вполне хватит.
Регистрация: 28.08.2008
Сообщений: 2,294
Сообщение от Алексей_308
Так какая же «ходовая» толщина плит перекрытий монолитного жилья?
Регистрация: 16.09.2010
Сообщений: 157
Наиболее распространенная толщина 180 мм, но для ваших габаритов достаточно 160

Andrey-engineer

Посмотреть профиль

Найти ещё сообщения от Andrey-engineer

Регистрация: 08.02.2012
Сообщений: 9
Подскажите как предварительно подсчитать толщину плиты?
Регистрация: 10.04.2007
с берегов Забобурыхи
Сообщений: 4,989
Сообщение от funeros
Подскажите как предварительно подсчитать толщину плиты?
Как в #3. Делите пролет на число-максимальное отношение пролета к толщине.
__________________
Велика Россия, а колонну поставить некуда
Регистрация: 08.02.2012
Сообщений: 9

Как в #3. Делите пролет на число-максимальное отношение пролета к толщине. Миниатюры

исходя из каких расчетных предпосылок данные отношения. в книгах везде видел написано, что для обеспечения жесткости перекрытия надо принимать согласно данным отношениям. хотелось бы узнать как провести расчет обеспечения этой жесткости, чтоб получить данные отношения. т.к. когда эти книги писали не было бетона с высоким классом, B40 или B50 например (даже если было то предполагалось скорее всего использовать меньший класс).

может это нужно делать исходя из минимального армирования плиты и работы изгибаемого элемента на прочность. или исходя из работы плиты на продавливание без дополнительного армирования (но это локальный случай, значит работа на изгиб плиты перекрытия более полно отражает ситуацию)

Последний раз редактировалось funeros, 06.06.2012 в 17:49 .
Регистрация: 27.04.2011
Сообщений: 408

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОНОЛИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

7.7 Основными конструктивными параметрами плоских плит перекрытий являются размеры поперечного сечения (толщина плиты), класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной арматуры, определяемые в зависимости от нагрузки на перекрытие и длины пролетов.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры перекрытий, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом толщину плоских плит перекрытий сплошного сечения рекомендуется принимать не менее 16 см и не менее 1/30 длины наибольшего пролета и не более 25 см, класс бетона — не менее В20. Высота пустотных, ребристых и кессонных плит принимается не менее 25 см и не более 50 см, класс бетона — не менее В25.

Регистрация: 08.02.2012
Сообщений: 9

При этом толщину плоских плит перекрытий сплошного сечения рекомендуется принимать не менее 16 см и не менее 1/30 длины наибольшего пролета и не более 25 см

А если шаг колонн 9 м. тогда 25см разве достаточно будет?

гадание на конечно-элементной гуще

Регистрация: 31.05.2006
Düsseldorf
Сообщений: 7,604
Сообщение от funeros
А если шаг колонн 9 м. тогда 25см разве достаточно будет?
нет. для этого и есть условие 1/30 пролёта, кэп
__________________
.: WikiЖБК + YouTube :.
Регистрация: 27.04.2011
Сообщений: 408
Сообщение от funeros
А если шаг колонн 9 м. тогда 25см разве достаточно будет?

а если почитать весь СП, то там сказано, на этот счет, что при больших пролетах безбалочные безкапительные плоские сплошные перекрытия не рациональны.

Сообщений: n/a
Сообщение от funeros
А если шаг колонн 9 м. тогда 25см разве достаточно будет?

В некоторых случаях достаточно. Арматурки конечно много уйдет.
Вообще если внимательно почитать тот же СП мы увидим слово рекомендуется. Этим словом разработчики СП с одной стороны снимают с себя ответственность за жесткие рамки, а с другой дают свободу инженерам в выборе решения в каждом конкретном случае. Эти соотношения можно сказать некоторая точка отсчета от которой можно откланяться в ту или иную сторону (конечно же обосновывая свои решения расчетом и технологическими возможностями СМ подразделений).

Регистрация: 24.04.2008
Сообщений: 1,131

Вставлю свои 5 копеек.
Оптимальная толщина для перекрытия исходя из экономической составляющей будет 160 мм(недавно проводил анализ с реальным ценами по Московской области). Даже при огромном армировании.(ограничение здесь как правило по трещиностойкости). Но есть такие два документика как Пособие по определению огнестойкости с СНиП II-2-80 по которому данное перекрытие проходит на ура и горяче нелюбимое мной СТО 36554501-006-2006, по которому практически сразу вынуждены переходит к перекрытию 180, завыщенным защитным слоям и прочим вытекающим отсюда последствиям. Легетимность обоих документов весьма спорная.

Регистрация: 27.04.2011
Сообщений: 408
Сообщение от funeros
А если шаг колонн 9 м. тогда 25см разве достаточно будет?

Для ленивых еще цитатка из того же СП 52-103-2007

7.6 При пролетах до 6-8 м перекрытия рекомендуется выполнять плоскими, при больших значениях — плоскими с капителями (рис.5.4, а, б) или межколонными балками и стенами (рис.5.5, а), а при пролетах до 12 м — с межколонными балками или стенами и ребристыми, и пустотными плитами (рис.5.5, а, б).

Для зальных помещений пролетом 12-15 м рекомендуются кессонные, ребристые или пустотные плиты при опирании по четырем сторонам на балки и стены (рис.5.5, в, г).

Регистрация: 24.04.2008
Сообщений: 1,131
Сообщение от Antoniо
Для ленивых еще цитатка из того же СП 52-103-2007

Для невнимательных Вам же уже написали, что данный СП носит рекомендательных характер.
Вообще решения не должны решаться по требованиям данного СП, а в первую очередеь должны определяться по
1. Конструктивным соображениям
2. Экономической целесообразности
3. Требованиям про прохождению инженерным систем
4. Функциональным назначением здания
5. Может быть что то еще

Регистрация: 27.04.2011
Сообщений: 408
Сообщение от Makson

Цитата:Сообщение от Antoniо

Для ленивых еще цитатка из того же СП 52-103-2007

Для невнимательных Вам же уже написали, что данный СП носит рекомендательных характер.

А мне ничего писать не нужно. Я ничьего мнения не спрашивал, а только привел цитаты из СП. У меня давно сложилось свое собственное мнение на этот счет.

Сообщение от Makson

Вообще решения не должны решаться по требованиям данного СП, а в первую очередеь должны определяться по
1. Конструктивным соображениям
2. Экономической целесообразности
3. Требованиям про прохождению инженерным систем
4. Функциональным назначением здания
5. Может быть что то еще

Конечно, зачем принимать его в расчет? оно ведь разработано всего навсего НИИЖБ-ом. В любом случае этот документ авторитетнее вашей формулировки «по конструктивным соображениям», которая топикстартеру ничего не даёт и не объясняет.
Если человек не знает с какой стороны подойти к назначению толщины перекрытия, то рекомендации данного СП самое оно. А после всех необходимых расчетов толщину можно уточнить в большую или меньшую сторону.

Сообщение от Makson

Оптимальная толщина для перекрытия исходя из экономической составляющей будет 160 мм(недавно проводил анализ с реальным ценами по Московской области).

У топикстартера пролеты до 5,8м, поэтому «оптимальная» толщина 160мм в 1/36 пролета не подойдет с вероятностью 99,9%.
Это умозаключение является лишь частным случаем для каких-то конкретных пролетов, возможно вообще для каркасов со стенами и не дает общей картины.

Сообщение от Makson
Даже при огромном армировании.(ограничение здесь как правило по трещиностойкости).

армирование не поможет, если не хватит бетона в сжатой зоне, да и насколько огромным может быть армироавние в плите 160мм.

Моё субъективное мнение таково:
Ключевыми моментами в назначении толщины перекрытия являются:
1) Подбор арматуры на действие изгибающего момента с учетом мембранных усилий в плите.
2) Уточненный расчет с учетом физической нелинейности для учета снижения жесткости и как следствие перераспреледения усилий.
3) Контрольный расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям с подобранной арматурой.
4) расчет на продавливание плиты колонной с учетом фактических защитных слоев.
5) расчет по деформациям (поргиб с учетом физической нелинейности).
6) и уж в последнюю очередь трещиностойкость.

Проектирование зданий и частей зданий

Регистрация: 12.06.2007
Екатеринбург
Сообщений: 3,042

Мне вот этот источник нравится. Хоть какая-то привязка к нагрузке.
А то хоть 500 кг/кв.м распределенной нагрузки, хоть 2000 кг/кв.м, один хрен берём 1/30.

Графики по определению толщины ЖБ перекрытий (в зависимости от пролета и нагрузки). Источник — Кодыш, Трекин и Никитин «Проектирование многоэтажных зданий с железобетонным каркасом».

__________________
«Точно знают, только когда мало знают. Вместе со знанием растет сомнение». Иоганн Вольфганг Гете

Регистрация: 24.04.2008
Сообщений: 1,131
Сообщение от Antoniо

А кто такой НИИЖБ с юридической точки зрения? Что бы я принимал его в счет?Правильно-никто. Когда я принес этот документ в распечатонном виде ГГЭ, чтобы им обосновать некоторые решения. эксперт сказал»Да хороший документ, распечатан на хорошой бумаге. можете с ним сходить в туалет»))И по существу сказать ему было нечего..ведь он был абсолютно прав.

Сообщение от Antoniо

У топикстартера пролеты до 5,8м, поэтому «оптимальная» толщина 160мм в 1/36 пролета не подойдет с вероятностью 99,9%.

Может подойти. 1/36 это не критерий.

СВОД ПРАВИЛ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

2 РЕКОМЕНДОВАН К УТВЕРЖДЕНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ конструкторской секцией НТС НИИЖБ 27 апреля 2006 г.

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом и.о. генерального директора ФГУП «НИЦ «Строительство» от 12 июля 2007 г. № 123.

4 ВВЕДЕН впервые

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие указания

5 Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий

6 Расчет несущих конструктивных систем

6.1 Расчетная схема

6.2 Требования к расчету

6.3 Методы расчета

7 Несущие железобетонные конструкции

8 Расчет несущих железобетонных конструкций

9 Конструирование основных несущих железобетонных конструкций монолитных зданий

Приложение А Основные буквенные обозначения

Приложение Б Перечень нормативной и технической документации

Введение

Настоящий Свод правил разработан в развитие СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».

Объем строительства зданий различного назначения из монолитного железобетона в последние годы значительно возрос. В то же время практика проектирования не имеет в своем распоряжении документа, где были бы объединены основные требования, выполнение которых обеспечивает надежность и безопасность такого вида зданий. Настоящий Свод правил ставит своей целью восполнить этот пробел.

Свод правил содержит рекомендации по расчету и проектированию железобетонных монолитных конструкций зданий жилого и гражданского назначения из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры.

Решение вопроса о применении данного Свода правил при проектировании монолитных зданий относится к компетенции заказчика или проектной организации. В случае принятия решения о применении настоящего Свода правил должны быть выполнены все установленные в нем требования.

Свод правил разработали д-ра техн. наук А. С. Залесов, А.С. Семченков, Е.А. Чистяков, С.Б. Крылов, канд. техн. наук Р.Ш. Шарипов (НИИЖБ — филиал ФГУП «НИЦ «Строительство»).

СП 52-103-2007

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ МОНОЛИТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ

CONCRETE MONOLITHIC
BUILDING STRUCTURES

Дата введения 2007-07-15

1 Область применения

Настоящий Свод правил (далее — СП) распространяется на проектирование железобетонных монолитных конструкций зданий жилого и гражданского назначения из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры.

2 Нормативные ссылки

В настоящем Своде правил использованы ссылки на следующие основные нормативные документы:

СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры

СП 52-104-2004 Сталефибробетонные конструкции.

Другие нормативные и рекомендательные документы, ссылки на которые использованы в настоящем СП, приведены в приложении Б.

3 Термины и определения

В настоящем Своде правил использованы основные термины и определения по СНиП 52-01, СП 52-101, СП 52-104 и другим нормативным документам.

4 Общие указания

4.1 Рекомендации настоящего Свода правил распространяются на проектирование различных конструктивных систем зданий, в которых все основные несущие конструкции (колонны, стены, перекрытия, покрытия, фундаменты) выполняются из монолитного железобетона с жесткими и податливыми сопряжениями между ними.

4.2 Проектирование конструкций зданий, подвергающихся климатическим температурно-влажностным воздействиям, следует выполнять по СНиП 2.01.07.

4.3 Расчет и конструирование зданий при сейсмических воздействиях следует выполнять согласно С ниП II-7. Огнестойкость конструкций и огнесохранность зданий должны отвечать требованиям СНиП 21-01 и СТО 36554501-006.

4.4 Несущие конструкции здания следует проектировать с учетом долговечности и ремонтопригодности согласно СНиП 31-01, защиту конструкций от коррозии следует выполнять согласно указаний СНиП 2.03.11.

4.5 Значения предельных деформаций основания зданий регламентируются СНиП 2.02.01. Предельные прогибы, перемещения конструкций и перекосы вертикальных и горизонтальных ячеек зданий не должны превышать допустимых значений, приведенных в СНиП 2.01.07.

4.6 Для зданий, рассчитываемых на совместное воздействие вертикальных и горизонтальных нагрузок по недеформированной схеме, прогиб верха здания с учетом податливости основания рекомендуется принимать не более 0,001 высоты здания. При больших значениях прогибов необходимо выполнить расчет по деформированной схеме. При этом значение прогиба здания не должно превышать 0,002 его высоты.

4.7 Настоящий Свод правил следует применять совместно с СП 52-101 и СП 52-104.

4.8 Железобетонные конструкции должны быть сконструированы таким образом, чтобы с достаточной надежностью предотвратить возникновение всех видов предельных состояний. Это достигается выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно рекомендациям настоящего СП и действующих нормативных документов. При этом должны быть выполнены технологические требования при изготовлении конструкций, соблюдены требования по эксплуатации зданий, а также требования по экологии, энергосбережению, противопожарной безопасности и долговечности, устанавливаемые соответствующими нормативными документами, и учтены неравномерные осадки основания.

4.9 При проектировании железобетонных конструкций их надежность должна быть установлена расчетом по предельным состояниям первой и второй групп путем использования расчетных значений нагрузок, характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности зданий.

Нормативные значения нагрузок, коэффициентов сочетаний нагрузок и коэффициентов надежности ответственности конструкций, а также разделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) следует принимать согласно СНиП 2.01.07.

Порядок приложения постоянных и длительно действующих нагрузок должен определяться графиком производства работ или по факту.

4.10 Наряду с контролем прочности бетона по образцам рекомендуется контроль прочности бетона в готовой конструкции проводить с использованием неразрушающих методов по ГОСТ 22690.

4.11 При применении арматуры класса А500С с эффективным профилем, разработанным в НИИЖБ, следует пользоваться рекомендациями СТО 36554501-005. Стыковку арматуры в торец на стройплощадке следует осуществлять с помощью ванной сварки, а также винтовых и опресованных механических соединений.

Рекомендуется применение арматуры малого диаметра расширенного сортамента: 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12 мм нового периодического профиля с сердечником в форме квадрата со скругленными углами в соответствии с ТУ 14-1-5500, ТУ 14-1-5501.

5 Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий

5.1 Конструктивное решение включает строительную и конструктивную системы, а также конструктивную схему.

5.2 Строительная система здания определяется материалом, наиболее массовой конструкцией и технологией возведения несущих элементов (монолитный железобетон).

5.3 Конструктивная система (далее — КС) здания представляет собой совокупность взаимосвязанных несущих конструктивных элементов, обеспечивающих его прочность, устойчивость и необходимый уровень эксплуатационных качеств.

5.4 Несущая КС монолитного железобетонного здания состоит из фундамента, опирающихся на него вертикальных несущих элементов (колонн и стен) и объединяющих их в единую пространственную систему горизонтальных элементов (плит перекрытий и покрытия).

5.5 В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонны и стены) конструктивные системы разделяют на (рис. 5.1, а, б, в):

— колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;

— стеновые, где основным несущим элементом являются стены;

— колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.

а — колонная КС; б — стеновая КС; в — смешанная КС;

1 — плита перекрытия; 2 — колонны; 3 — стены

Рисунок 5.1 — Фрагменты планов зданий

Нижние этажи часто решают в одной конструктивной системе, а верхние — в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.

5.6 В зависимости от инженерно-геологических условий, нагрузок и проектного задания фундаменты выполняют в виде отдельных плит переменной толщины под колонны (рис. 5.2, а), ленточных плит под колонны и стену (рис. 5.2, б) и общей фундаментной плиты по всей площади конструктивной системы (рис. 5.2, в). При большой толщине плит применяют более экономичные, чем сплошные, ребристые и коробчатые плиты (рис. 5.2, г, д). При слабых грунтах устраивают свайные фундаменты.

а — отдельный; б — ленточный; в, г, д — плитные: сплошной, ребристый и коробчатый

Рисунок 5.2 — Фундаменты

5.7 Колонны могут иметь поперечное сечение квадратное, прямоугольное, круглое, кольцевое, уголковое, тавровое и крестовое (рис. 5.3, а— ж).

а — квадратное; б — круглое; в — кольцевое; г — прямоугольное; д — уголковое; е — тавровое; ж — крестовое

Рисунок 5.3 — Поперечные сечения колонн

Прямоугольные колонны (пилоны) с вытянутым поперечным сечением имеют соотношения b/ а h_эт/ b>4. Более вытянутые в плане колонны следует относить к стенам.

5.8 Несущие стены в плане могут быть отдельно стоящими ( рис. 5.1, в); продольными и поперечными; перекрестными ( рис. 5.1, б), образующими вертикальные тонкостенные стержни открытого и замкнутого сечений.

5.9 Плиты перекрытий в колонных КС бывают:

— безбалочные в виде гладкой плиты (рис. 5.4, а); плиты с капителями (рис. 5.4, б); плиты гладкие или с капителями и с контурными балками по периметру здания;

— с межколонными балками в одном (рис. 5.5, а, б) и в двух направлениях (рис. 5.5, в, г).

5.10 Плиты перекрытий в колонных КС с балками и в стеновых КС бывают:

— сплошные, пустотные и ребристые, если балки и стены водном направлении (рис. 5.5, а, б);

— сплошные, кессонные пустотные и ребристые, если балки и стены в двух направлениях (рис. 5.5, в г);

— ребристые с ребрами вверх для устройства плавающего пола и получения гладкого потолка, укладки звукоизоляции и инженерных коммуникаций (рис. 5.5, а).

а — гладкая плита; 6 — плита с капителями

Рисунок 5.4 — Безбалочные перекрытия

а, б — балки и стены в одном направлении; в, г — балки и стены в двух направлениях;

1 — колонны; 2 — балки или стены; 3 — плита сплошная или пустотная; 4 — плита сплошная или пустотная кессонная;

5 и 6 — ребра и полки ребристой и кессонной плит

Рисунок 5.5. — Плиты перекрытий в колонных КС с балками и в стеновых КС

5.11 Ограждающие наружные стены бывают:

— несущие, передающие временную и постоянную нагрузки с этажей и собственный вес стены непосредственно на фундамент;

— самонесущие, передающие непосредственно на фундамент только собственный вес стены;

— ненесущие, опирающиеся в пределах этажа на перекрытия или вертикальные несущие элементы КС и непосредственно не передающие нагрузку на фундамент.

5.12 Конструктивные схемы в стеновых КС определяются взаимным расположением стен, а в колонных КС — взаимным расположением межколонных балок (рис. 5.5) относительно поперечных и продольных осей здания. Схемы бывают поперечные, продольные и перекрестные. В реальных монолитных зданиях конструктивные схемы обычно перекрестные (рис. 5.5, в, г; 6.2, а). Чисто поперечные и продольные схемы (рис. 6.1, б, в) рассматриваются при разделении пространственной КС на две независимые (рис. 6.1, б, в и 6.2, б, в ) с целью упрощения расчетов.

( Опечатка, Информационный бюллетень о нормативной, методической и типовой проектной документации, № 3 2008 г.)

5.13 Горизонтальные нагрузки перераспределяются дисками перекрытий между защемленными в фундаменте вертикальными опорными консольными конструкциями (устоями) в виде:

— пространственных рам в колонных КС;

— стен в двух направлениях и образуемых стенами тонкостенных стержней открытого и замкнутого профилей в стеновых КС;

— пространственных рам, стен и тонкостенных стержней в смешанных КС.

Устои в КС воспринимают все горизонтальные и вертикальные нагрузки.

5.14 В колонных КС стыки пространственных рам-этажерок считаются жесткими при наличии капителей в плитах или вутов в главных балках. Стыки колонн с гладкой плитой или балками являются условно жесткими. После образования в стыках колонн наклонных трещин, их податливость еще более возрастает. Податливость стыков учитывают введением коэффициентов, понижающих изгибную жесткость элементов.

5.15 В многоэтажных зданиях наиболее часто применяют смешанные колонно-стеновые КС.

Стеновые, особенно перекрестные, КС обладают большей жесткостью и большим сопротивлением горизонтальным и вертикальным нагрузкам и потому более подходят для высоких зданий.

5.16 Несущие конструктивные системы могут быть регулярными, с одинаковым шагом колонн и стен по длине, ширине и высоте здания, или нерегулярными в плане и по высоте здания.

5.17 Нерегулярную несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы центр жесткости и центр масс конструктивной системы были как можно ближе к месту расположения равнодействующей вертикальной нагрузки.

5.18 Несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы вертикальные несущие элементы (колонны, стены) располагались от фундамента один над другим по высоте здания, т.е. были соосными. В тех случаях, когда колонны и стены не выполняются по одной оси, под «висячими» колоннами и стенами следует предусматривать устройство ребер жесткости и балок-стенок.

5.19 Конструктивную систему зданий рекомендуется разделять осадочными швами при различной высоте здания, а также в зависимости от длины здания — температурно-усадочными швами. Требуемые расстояния между температурно-усадочными швами по длине здания следует устанавливать расчетом. На период строительства возможно устройство временных деформационных швов, которые потом ликвидируются.

5.20 При проектировании несущих конструктивных систем следует стремиться к простым техническим решениям, в наибольшей степени обеспечивающим прочность и жесткость конструктивной системы: симметричным в плане и одинаковым по высоте, с регулярным расположением вертикальных несущих элементов в плане и по высоте, без больших консолей и проемов в плане и по высоте здания и т.п.

5.21 Отдельностоящие высокие здания рекомендуется выполнять ширококорпусными: круглыми, овальными, квадратными или прямоугольными с небольшим соотношением длинной и короткой сторон для снижения ветрового давления и затрат на отопление.

5.22 Секции здания разной высоты должны быть разделены деформационными швами. Не рекомендуется устраивать подземный гараж и стилобат, выступающие за пределы площади высокой части здания.

6 Расчет несущих конструктивных систем

6.1 Расчетная схема

6.1.1 Расчетная схема здания включает данные о нагрузках и физическую модель.

6.1.2 Физическая модель здания представляет собой трехмерную систему из колонн, стен, плит, балок и их сопряжений, а также данные о физико-механических свойствах материалов.

6.1.3 Распределение усилий в пространственно-деформируемых системах в значительной степени определяется жесткостными характеристиками элементов и их сопряжениями, которые зависят как от материала и его напряженного состояния, так и от качества изготовления и монтажа, наличия дефектов, предыстории загружения, типа конструкции, влажности материала, степени повреждения (износа), температуры и других факторов. Влияние этих факторов при проектировании учесть сложно. Поэтому геометрические параметры и физические характеристики материалов и конструкций в расчетах принимаются заданными.

6.1.4 Расчеты напряженно-деформированного состояния железобетонных линейных, плоских и объемных элементов и их сопряжений разработаны только для нормальных сечений при простых воздействиях.

Расчеты по наклонным и пространственным сечениям с трещинами имеются лишь для частных случаев, а для сложных воздействий и учета многих факторов (см. п. 6.1.3) применяют различные упрощения.

6.1.5 Сложные пространственные геометрические схемы упрощают путем замены реальной конструкции условной схемой. Ребристый и пустотный диски перекрытий, так же как и структурное покрытие из стержней, заменяются условной анизотропной пластиной постоянной толщины. Колонны и балки аппроксимируются стержнями, приведенными к оси, а плиты и стены — пластинами, приведенными к срединной плоскости.

6.1.6 Применяют континуальные, дискретно-континуальные и дискретные расчетные модели. Наиболее широкое распространение получили дискретные расчетные модели, основанные на математической и геометрической дискретизации пространственных конструкций, рассчитываемых методом конечных элементов (МКЭ).

6.2 Требования к расчету

6.2.1 Расчет несущих конструктивных систем включает:

— определение усилий в элементах конструктивной системы (колоннах, плитах перекрытий и покрытия, фундаментных плитах, стенах, ядрах) и усилий, действующих на основания фундаментов;

— определение перемещений конструктивной системы в целом и отдельных ее элементов, а также ускорений колебания перекрытий верхних этажей;

— расчет на устойчивость конструктивной системы (устойчивость формы и положения);

— оценку сопротивляемости конструктивной системы прогрессирующему разрушению;

— оценку несущей способности и деформации основания.

6.2.2 Расчет несущей конструктивной системы, включающей надземные и подземные конструкции и фундамент, следует производить для всех последовательных стадий возведения (в случае существенного изменения расчетной ситуации) и для стадии эксплуатации, принимая расчетные схемы, отвечающие рассматриваемым стадиям. При этом следует учитывать:

— порядок приложения и изменения вертикальной нагрузки и жесткостей элементов в процессе монтажа и эксплуатации;

— образование трещин от температурно-усадочных деформаций бетона в процессе твердения и наличие технологических швов при бетонировании захватками;

— величину прочности и жесткости бетона в момент освобождения конструкции от опалубки и передачи нагрузки от вышележащих этажей.

6.2.3 Расчет несущей конструктивной системы в общем случае следует производить в пространственной постановке с учетом совместной работы надземных и подземных конструкций, фундамента и основания под ним.

6.2.4 Расчет несущих конструктивных систем производят с использованием линейных и нелинейных жесткостей железобетонных элементов.

Линейные жесткости железобетонных элементов определяют как для сплошного упругого тела.

Нелинейные жесткости железобетонных элементов определяют по поперечному сечению с учетом возможного образования трещин, а также с учетом развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре, отвечающих кратковременному и длительному действиям нагрузки.

6.2.5 Значения нелинейных жесткостей железобетонных элементов следует устанавливать в зависимости от стадии расчета, требований к расчету и характера напряженно-деформированного состояния элемента.

На первой стадии расчета конструктивной системы, характеризуемой тем, что армирование железобетонных элементов неизвестно, нелинейную работу элементов рекомендуется учитывать путем понижения их жесткостей с помощью условных обобщенных коэффициентов.

На последующих стадиях расчета конструктивной системы, когда известно армирование железобетонных элементов, в расчет следует вводить уточненные значения жесткостей элементов, определяемые с учетом армирования, образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре согласно указаниям действующих нормативных документов по проектированию железобетонных конструкций.

6.2.6 В результате расчета несущей конструктивной системы должны быть установлены: в колоннах — значения продольных и поперечных сил, изгибающих моментов, а в необходимых случаях — и крутящих моментов; в плоских плитах перекрытий, покрытия и фундаментов — значения изгибающих и крутящих моментов, поперечных и продольных сил; в стенах — значения нормальных и сдвигающих продольных сил, изгибающих и крутящих моментов и поперечных сил.

Определение усилий в элементах конструктивной системы следует производить от действия расчетных постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, особых нагрузок, а также их расчетных сочетаний.

На первой стадии расчета для оценки усилий в элементах конструктивной системы допускается принимать приближенные значения жесткостей элементов, имея в виду, что распределение усилий в элементах конструктивных систем зависит не от величины, а, в основном, от соотношения жесткостей этих элементов. Для более точной оценки распределения усилий в элементах конструктивной системы рекомендуется принимать уточненные значения жесткостей с понижающими коэффициентами. При этом необходимо учитывать существенное снижение жесткостей в изгибаемых плитных элементах (в результате возможного образования трещин) по сравнению с внецентренно сжатыми элементами. В первом приближении рекомендуется принимать модуль упругости материала равным Е_в с понижающими коэффициентами: 0,6 — для вертикальных сжатых элементов; 0,3 — для плит перекрытий (покрытий) с учетом длительности действия нагрузки.

На последующих стадиях расчета жесткости следует определять согласно п. 6.2.5.

6.2.7 В результате расчета несущей конструктивной системы должны быть установлены значения вертикальных перемещений (прогибов) перекрытий и покрытий, горизонтальные перемещения конструктивной системы, а также для зданий повышенной этажности — ускорения колебаний перекрытий верхних этажей. Величины указанных перемещений и ускорения колебаний не должны превышать допустимых значений, установленных соответствующими нормативными документами.

Определение горизонтальных перемещений конструктивной системы следует производить от действия расчетных (для предельных состояний второй группы* ) постоянных, длительных и кратковременных горизонтальных и вертикальных нагрузок. При этом на первой стадии расчета рекомендуется принимать пониженные значения жесткостей элементов конструктивной системы, поскольку горизонтальные перемещения напрямую зависят от жесткостных свойств элементов.

* Далее по тексту расчетные значения нагрузки и характеристик материалов, используемые для расчета по предельным состояниям второй группы, в тех случаях, когда коэффициенты надежности равны единице, названы «нормативными».

Определение вертикальных перемещений (прогибов) перекрытий и покрытий производят от действия нормативных постоянных и длительных вертикальных нагрузок. При этом на первой стадии расчета рекомендуется принимать пониженные значения жесткостей элементов конструктивной системы, в частности плит перекрытий, поскольку вертикальные перемещения (прогибы) напрямую зависят от деформационных свойств плит.

В первом приближении значения понижающих коэффициентов относительно начального модуля упругости бетона с учетом длительности действия нагрузки рекомендуется принимать: для вертикальных несущих элементов — 0,6, а для плит перекрытий (покрытий) — 0,2 при наличии трещин или 0,3 — при отсутствии трещин.

На последующих стадиях расчета при известном армировании следует принимать уточненные жесткости плит с учетом армирования, наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре, определяемые согласно действующим нормативным документам.

Ускорения колебаний перекрытий верхних этажей здания следует определять при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

6.2.8 При расчете на устойчивость конструктивной системы следует производить проверку устойчивости формы конструктивной системы, а также устойчивости положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.

Расчет на устойчивость конструктивной системы следует производить на действие расчетных постоянных, длительных и кратковременных вертикальных и горизонтальных нагрузок.

При расчете устойчивости формы конструктивной системы рекомендуется принимать пониженные жесткости элементов конструктивной системы (учитывая нелинейную работу материала), поскольку устойчивость конструктивной системы связана с деформативностью системы и отдельных элементов. При этом значение понижающих коэффициентов в первом приближении рекомендуется принимать, как указано в пп. 6.2.6, 6.2.7 с учетом того, что устойчивость конструктивной системы зависит от сопротивления в основном внецентренно сжатых вертикальных элементов при длительном действии нагрузки и в стадии, приближающейся к предельной. Запас по устойчивости должен быть не менее чем двукратным.

При расчете устойчивости положения конструктивные системы следует рассматривать как жесткое недеформированное тело. При расчете на опрокидывание удерживающий момент от вертикальной нагрузки должен превышать опрокидывающий момент от горизонтальной нагрузки с коэффициентом 1,5. При расчете на сдвиг удерживающая горизонтальная сила должна превышать действующую сдвигающую силу с коэффициентом 1,2. При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.

6.2.9 Расчет на прогрессирующее разрушение должен обеспечивать прочность и устойчивость конструктивной системы в целом при выходе из строя одного какого-либо элемента конструктивной системы (колонны, участка стены, участка перекрытия) и возможном последующем разрушении близлежащих элементов. Кроме того, в обоснованных случаях рассматривается расчетная ситуация с выходом из строя части основания под фундаментами (например, в случае образования карстовых провалов).

Расчет на прогрессирующее разрушение следует производить при действии нормативных вертикальных нагрузок с нормативными значениями сопротивления бетона и арматуры, принимая линейные жесткости элементов конструктивной системы.

6.2.10 Оценку несущей способности и деформации основания следует производить согласно соответствующим нормативным документам по усилиям, действующим на основание, найденным при расчете конструктивной системы здания.

6.2.11 Расчет перекосов вертикальных ячеек от неравномерных вертикальных деформаций соседних несущих конструкций (стен и колонн) следует производить с учетом фактического порядка возведения здания, а также времени и длительности приложения нагрузок для учета нелинейных деформаций в железобетонных конструкциях.

6.3 Методы расчета

6.3.1 Пространственная конструктивная система является статически неопределимой системой. Для расчета несущих конструктивных систем рекомендуется использовать дискретные расчетные модели, рассчитываемые методом конечных элементов.

Расчет регулярных (или близких к ним) колонных и стеновых КС можно производить методом заменяющих (эквивалентных) рам (рис. 6.1), а стеновых КС — путем разложения на поперечную и продольную схемы (рис. 6.2).

Для оценки максимальной несущей способности перекрытий может быть использован расчет методом предельного равновесия.

а — общая схема; 6 — поперечная схема; в — продольная схема;

1 , 4 и 2, 3 — две крайние и две средние поперечные рамы; 5, 7 и 6 — две крайние и средняя продольные рамы; l ₁ , l ₂ , l ₃ — шаги поперечных рам; b ₁ , b ₂ — шаги продольных рам

Рисунок 6.1 — План типового этажа здания с регулярной колонной КС

а — общая схема; б — поперечная схема; в — продольная схема;

1 , 2 — наружные и внутренние поперечные стены; 3, 4 — наружные и внутренние продольные стены; 5 — участки примыкающих стен перпендикулярного направления

Рисунок 6.2 — К расчету стеновой конструктивной системы

6.3.2 Дискретизацию конструктивных систем производят с применением оболочечных, стержневых и объемных (если это необходимо) конечных элементов, используемых в принятой расчетной программе.

При создании пространственной модели конструктивной системы необходимо учитывать характер совместной работы стержневых, оболочечных и объемных конечных элементов, связанный с различным количеством степеней свободы для каждого из указанных элементов.

6.3.3 Деформативные свойства основания следует учитывать путем использования общепринятых расчетных моделей основания, применения различных типов конечных элементов или краевых условий с заданной податливостью, моделирования всего массива грунта под зданием из объемных конечных элементов, либо комплексно — с использованием всех вышеперечисленных методов в случае сложной совместной работы конструкции фундамента и основания.

На первой стадии расчета конструктивной системы допускается деформативность основания учитывать с помощью коэффициента постели, принимаемого по усредненным характеристикам грунтов.

При использовании свайных или свайно-плитных фундаментов сваи следует моделировать как железобетонные конструкции или учитывать их совместную работу с грунтом обобщенно, как единое основание с использованием приведенного коэффициента постели основания.

6.3.4 При отсутствии данных о порядке и времени приложения постоянных и длительно действующих нагрузок допускается проверять прочность, трещиностойкость и деформации несущей КС с обязательным учетом деформативности основания при двух крайних случаях:

1) наиболее опасном поэтажном приложении нагрузки и изменении жесткостей в процессе монтажа;

2) одновременном приложении всей нагрузки на всех этажах.

6.3.5 При построении конечно-элементной расчетной модели размеры и конфигурацию конечных элементов следует задавать, исходя из возможностей применяемых конкретных расчетных программ, и принимать такими, чтобы была обеспечена необходимая точность определения усилий подлине колонн и по площади плит перекрытий, фундаментов и стен с учетом общего числа конечных элементов в расчетной схеме, влияющего на продолжительность расчета.

6.3.6 Жесткости конечных элементов на первоначальной стадии расчета конструктивной системы, когда армирование конструкций еще не известно, следует определять с учетом рекомендаций разд. 6.2.

После определения арматуры в плитах перекрытий и покрытий следует произвести дополнительный расчет конструктивной системы для уточнения прогибов этих конструкций, принимая уточненные значения изгибных жесткостей конечных элементов плит с учетом армирования в двух направлениях согласно действующим нормативным документам.

Аналогичный дополнительный расчет следует выполнить для более точной оценки изгибающих моментов в элементах перекрытий, покрытий и фундаментных плитах, а также продольных сил в стенах и колоннах с учетом нелинейной работы арматуры и бетона вплоть до предельных значений.

6.3.7 Расчет конструктивных систем методом конечных элементов следует производить с использованием специальных сертифицированных в России компьютерных программ, согласованных с НИИЖБ: Лира, Мономах, STARK-ES и других.

6.3.8 Расчет регулярной колонной конструктивной системы методом заменяющих (эквивалентных) рам производят путем выделения отдельных рам вертикальными сечениями, проходящими по середине шага колонн, в двух взаимно перпендикулярных направлениях ( рис. 6.1).

Расчет выделенных в каждом направлении рам, состоящих из колонн и полос плоской плиты (условного ригеля), следует производить независимо друг от друга по общим правилам строительной механики на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок, принимая при определении усилий линейные жесткости элементов рам.

Изгибающие моменты и поперечные силы в опорных и пролетных сечениях условного ригеля распределяют между его надколонными и межколонными полосами в зависимости от расположения колонн в раме (крайняя или промежуточная колонна) и соотношения между поперечными и продольными (вдоль оси рамы) пролетами.

Расчет конструктивных систем методом заменяющих рам следует производить по специальным рекомендациям, согласованным с НИИЖБ.

6.3.9 Расчет стеновой КС ( рис. 6.2, а) на горизонтальные нагрузки можно выполнять методом разделения перекрестной КС на независимые поперечную ( рис. 6.2, б) и продольную схемы ( рис. 6.2, в).

Горизонтальные нагрузки принимают действующими в обоих направлениях. При допущении абсолютной жесткости плит перекрытий в своей плоскости горизонтальные перемещения и углы наклона всех несущих стен будут одинаковыми при симметричных в плане схемах и нагрузках. Поэтому можно принять все стены одного направления, расположенные в одной плоскости, соединенными последовательно друг с другом в уровне перекрытий шарнирными связями, абсолютно жесткими вдоль своей оси. При несущих монолитных наружных стенах следует учитывать участки примыкающих стен перпендикулярного направления ( рис. 6.2, б, в).

6.3.10 Расчет несущей способности перекрытий методом предельного равновесия следует производить, принимая в качестве критерия равенство работ внешних нагрузок и внутренних сил на возможных перемещениях в предельном равновесии плиты перекрытия с наиболее опасной схемой излома, характеризующей ее разрушение.

6.3.11 На начальной стадии расчета для ориентировочной оценки жесткости принятой конструктивной системы зданий повышенной этажности ( п. 5.12) допускается выполнить расчет системы на устойчивость и горизонтальные перемещения по условной стержневой консольной схеме, включающей только стены и колонны (с линейными деформационными характеристиками), жестко заделанные в основании и объединенные шарнирно примыкающими к ним жесткими дисками перекрытий.

7 Несущие железобетонные конструкции

7.1 Основными несущими элементами ( рис. 5.1- 5.5) конструктивной системы являются колонны, стены, плиты перекрытий и покрытий, различные фундаменты, в том числе свайные ростверки и т.п. (см. пп. 5.6- 5.11).

7.2 Основными конструктивными параметрами колонн являются их высота, размеры поперечного сечения, класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной арматуры (процент армирования), определяемые в зависимости от высоты здания, нагрузки на перекрытия (с учетом собственного веса перекрытий) и шага колонн.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры колонн, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом минимальный размер поперечного сечения квадратных и круглых колонн ( рис. 5.3) рекомендуется принимать не менее 30 см, для колонн с вытянутым поперечным сечением — не менее 20 см, класс бетона, как правило, — не менее В25 и не более В60, процент армирования в любом сечении (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) — не более 10.

7.3 Конструктивные параметры колонн рекомендуется принимать одинаковыми на одном уровне перекрытий.

7.4 В тех случаях, когда технико-экономический анализ конструктивных параметров колонн показывает, что требуемое армирование превышает максимальные значения, приведенные в п. 7.3, рекомендуется применять сталежелезобетонные, в том числе трубобетонные, а также сталефибробетонные колонны.

В тех случаях, когда технико-экономический анализ конструктивных параметров колонн показывает, что требуемый класс бетона превышает В60, рекомендуется применять для колонн высокопрочный бетон классов В80 и выше. Расчет и конструирование сталежелезобетонных колонн, колонн с высокопрочным бетоном выше класса В80 следует производить по специальным документам, согласованным с НИИЖБ, а сталефибробетонных колонн — по СП 52-104.

7.5 Основными конструктивными параметрами стен являются размеры (толщина стен), класс бетона по прочности на сжатие и содержание вертикальной арматуры (процент армирования), определяемые в зависимости от высоты здания, нагрузки на перекрытия, шага стен.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры стен, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом размеры поперечного сечения (толщину) стен рекомендуется принимать не менее 18 см, класс бетона — не менее В20, процент армирования в любом сечении стены (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) — не более 10.

При применении высоких процентов армирования сечений должны выполняться указания СП 52-101 п. 8.3.3, при этом максимальная крупность заполнителя в бетонной смеси не должна превышать 10 мм.

7.6 При пролетах до 6-8 м перекрытия рекомендуется выполнять плоскими, при больших значениях — плоскими с капителями ( рис. 5.4, а, б) или межколонными балками и стенами ( рис. 5.5, а), а при пролетах до 12 м — с межколонными балками или стенами и ребристыми, и пустотными плитами ( рис. 5.5, а, б).

7.8 При пролетах более 7 м рекомендуется применение дополнительной предварительно напряженной арматуры из высокопрочных канатов класса К-7 без сцепления с бетоном.

Для снижения массы перекрытий желательно применять легкие бетоны, пустотелые вкладыши или вкладыши в виде плит и блоков из особо легких бетонов.

7.9 В плоских плитах перекрытий, на густо армированных участках, вокруг колонн, где действуют максимальные поперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, для предотвращения продавливания, упрощения армирования и облегчения бетонирования рекомендуется укладка фибробетона класса по прочности на растяжение не менее Bt2.

7.10 Основными конструктивными параметрами плоских фундаментных плит являются размеры (толщина плиты), класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной арматуры, определяемые в зависимости от реактивного давления грунта основания и шага колонн и стен.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры фундаментных плит, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом толщину фундаментных плит рекомендуется принимать не менее 50 см и не более 200 см, класс бетона — не менее В20, армирование — не менее 0,3 %, а марку по водонепроницаемости — не менее W6.

7.11 Ребристые и коробчатые фундаменты состоят из плитных и стеновых элементов и применяются для повышения жесткости здания, а при высоте более 2 м и для использования подземного пространства в качестве технических этажей.

7.12 Свайные фундаменты состоят из монолитных ростверков в виде общих фундаментных плит, ленточных фундаментных плит под стенами, отдельно стоящих фундаментных плит под колоннами и забивных, буронабивных, буроинъекционных и других свай.

Тип и расположение свай по полю фундаментной плиты следует выбирать в зависимости от конструктивной системы здания, нагрузок, приходящихся на сваи и инженерно-геологических условий основания.

Расчет и конструирование свайных фундаментов следует производить по специальным нормативным документам.

7.13 Для обеспечения термической трещиностойкости массивных фундаментных плит объемом до 14000 м 3 без разбивки на отдельные технологические блоки рекомендуется применять метод непрерывной укладки высокоподвижной и самоуплотняющейся смеси из модифицированных бетонов с низкой экзотермией и содержащие поликомпонентные модификаторы, разработанные в НИИЖБ.

7.14 Допускается не делать оклеечную гидроизоляцию для фундаментных плит и наружных стен подземных этажей при устройстве разработанных в НИИЖБ конструкций технологических и осадочных швов, предотвращающих протечки, и применении бетонов с компенсированной усадкой за счет добавки РД и маркой по водонепроницаемости W12-W16.

7.15 Для несущих элементов конструктивных систем зданий высотой более 75 м следует учитывать требования к конструктивным параметрам, регламентируемые специальными документами.

8 Расчет несущих железобетонных конструкций

8.1 Расчет несущих железобетонных элементов конструктивной системы (колонн, стен, плит перекрытий, покрытий и фундаментов) следует производить по предельным состояниям двух групп: по несущей способности (по прочности и устойчивости) и по эксплуатационной пригодности (по трещиностойкости и деформациям). При этом расчет на устойчивость отдельных сжатых элементов (колонн и стен) рекомендуется производить в рамках расчета по прочности этих элементов с учетом влияния продольного изгиба или в рамках расчета конструктивной системы по деформированной схеме, а расчет по деформациям элементов — в рамках расчета статически неопределимой конструктивной системы.

8.2 Расчет по прочности колонн следует производить по нормальным сечениям на действие изгибающих моментов и продольных сил и по наклонным сечениям на действие поперечных и продольных сил, полученных из расчета конструктивной системы (рис. 8.1).

Рисунок 8.1 — Схема усилий, действующих на выделенный стержневой элемент

Расчет по прочности колонн по нормальным сечениям рекомендуется производить по предельным усилиям или с использованием деформационной модели согласно СП 52-101.

Влияние продольного изгиба следует учитывать умножением изгибающих моментов, полученных из расчета конструктивной системы по недеформированной схеме, или эксцентриситета продольной силы на коэффициент, определяемый в зависимости от условной критической силы согласно СП 52-101.

8.3 Расчет по прочности плоских плит перекрытий, покрытий и фундаментных плит следует производить как плоских выделенных элементов на совместное действие изгибающих моментов в направлении взаимно перпендикулярных осей и крутящих моментов, приложенных по боковым сторонам плоского выделенного элемента, а также на действие продольных и поперечных сил, приложенных по боковым сторонам плоского элемента, полученных из статического расчета несущей конструктивной системы методом конечных элементов (рис. 8.2).

Рисунок 8.2 — Схема усилий, действующих на выделенный плоский элемент единичной ширины

Кроме того, при опирании плоских плит на колонны следует производить расчет плит на продавливание на действие сосредоточенных нормальных сил и моментов согласно СП 52-101. При применении сталефибробетона расчет производится по СП 52-104.

8.4 Расчет по прочности плоских плит в общем случае рекомендуется производить путем разделения плоского элемента на отдельные слои сжатого бетона, растянутой и сжатой арматуры и расчета каждого слоя отдельно на действие нормальных и сдвигающих сил в этом слое, полученных от действия изгибающих и крутящих моментов и нормальных сил (рис. 8.3).

Рисунок 8.3 — Схема усилий, действующих в бетонном и арматурном слоях выделенного плоского элемента плиты (усилия на противоположных сторонах условно не показаны)

Расчет плоских элементов плит может также производиться без разделения на слои бетона и растянутой арматуры на совместное действие изгибающих и крутящих моментов из условий, основанных на обобщенных уравнениях предельного равновесия:

где М_х, М _y, M_xy — изгибающие и крутящие моменты, действующие на выделенный плоский элемент;

М_х, _ult, М _y, _ult, M_xy, _ult — предельные изгибающие и крутящие моменты, воспринимаемые плоским выделенным элементом.

Значения предельных изгибающих моментов М_х, _ult и М _y, _ult следует определять из расчета нормальных сечений, перпендикулярных осям Х и Y, плоского выделенного элемента с продольной арматурой, параллельной осям Х и Y, согласно СП 52-101.

Значения предельных крутящих моментов следует определять по бетону M _bxy, _ult и по растянутой продольной арматуре M _sxy, _ult по формулам:

M_bxy,ult = 0,1 r_bb 2 h, (8.5)

где b и h — соответственно меньший и больший размеры плоского выделенного элемента;

где A_sx и A_sy — площади сечения продольной арматуры в направлении X и Y;

h ₀ — рабочая высота поперечного сечения плиты.

Допускается применять и другие методы расчета по прочности плоского выделенного элемента, полученные на основе равновесия внешних усилий, действующих по боковым сторонам выделенного элемента и внутренних главных усилий в диагональном сечении плоского выделенного элемента.

При действии на выделенный плоский элемент плит также продольной силы расчет следует производить как для выделенного плоского элемента стен.

( Опечатка, Информационный бюллетень о нормативной, методической и типовой проектной документации, № 3 2008 г.)

8.5 Расчет плоского выделенного элемента на действие поперечных сил следует производить из условия:

где Q_x и Q_y — поперечные силы, действующие по боковым сторонам плоского выделенного элемента;

Q_х, _ult и Q _y, _ult — предельные поперечные силы, воспринимаемые плоским выделенным элементом.

Значения предельных поперечных сил определяют по формуле:

где Q_b и Q_sw — предельные поперечные силы, воспринимаемые соответственно бетоном и поперечной арматурой и определяемые по формулам:

где q_sw — интенсивность поперечного армирования, определяемая по СП 52-101.

8.6 Расчет по прочности стен в общем случае следует производить как плоских выделенных элементов на совместное действие нормальных сил, изгибающих моментов, крутящих моментов, сдвигающих сил, поперечных сил, приложенных по боковым сторонам плоского выделенного элемента и полученных из расчета конструктивной системы методом конечных элементов (рис. 8.4).

Рисунок 8.4 — Схема усилий, действующих на выделенный плоский элемент единичной ширины стены (усилия на противоположных сторонах условно не показаны)

8.7 Расчет стен в общем случае рекомендуется производить путем разделения плоского элемента на отдельные слои сжатого бетона и растянутой и сжатой арматуры и расчета каждого слоя отдельно на действие нормальных и сдвигающих сил в этом слое, полученных от действия изгибающих и крутящих моментов, общих нормальных и сдвигающих сил.

Допускается производить расчет без разделения на слои бетона и растянутой арматуры отдельно из плоскости стены на совместное действие изгибающих моментов, крутящих моментов и нормальных сил и в плоскости стены на совместное действие нормальных и сдвигающих сил.

Расчет стены в своей плоскости рекомендуется производить из условий, основанных на обобщенных уравнениях предельного равновесия:

где N_х, N_y, N_xy — нормальные и сдвигающие силы, действующие по боковым сторонам плоского выделенного элемента;

N _х, _ult, N_y_, _ult, N_xy, _ult — предельные нормальные и сдвигающие силы, воспринимаемые плоским выделенным элементом.

Значения предельных нормальных сил N_х, _ult и N_y_, _ult следует определять из расчета нормальных сечений, перпендикулярных осям X и Y, плоского выделенного элемента с вертикальной и горизонтальной арматурой, параллельной осям X и Y, согласно СП 52-101.

Значения предельных сдвигающих сил следует определять по бетону N_b_xy, _ult и по арматуре N_s_xy, _ult по формулам:

где A_b — рабочая площадь поперечного сечения бетона выделенного элемента.

где A_sx и A_sy — площадь сечения арматуры в направлении осей X и Y в выделенном элементе.

Расчет из плоскости стены производят аналогично расчету плоских плит перекрытий, определяя значения предельных изгибающих моментов с учетом влияния нормальных сил.

Допускается применять и другие методы расчета по прочности плоского выделенного элемента, полученные на основе равновесия внешних усилий, действующих по боковым сторонам выделенного элемента, и внутренних усилий в главном диагональном сечении выделенного элемента.

8.8 Расчет по прочности плоских выделенных элементов стен на действие поперечных сил следует производить аналогично расчету плит, но с учетом влияния продольных сил.

8.9 Расчет по трещиностойкости плит (по образованию и раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента) следует производить на действие изгибающих моментов (без учета крутящих моментов) согласно СП 52-101.

8.10. При использовании в расчетах объемных конечных элементов (например, в толстых фундаментных плитах) растягивающие усилия должны быть восприняты продольной, поперечной или фибровой арматурой, а сжимающие усилия — бетоном.

9 Конструирование основных несущих железобетонных конструкций монолитных зданий

9.1 При конструировании основных несущих элементов конструктивной системы (колонн, стен, плит перекрытий и покрытий, фундаментных плит) следует соблюдать общие требования по конструированию железобетонных конструкций согласно СП 52-101, а также рекомендации раздела 7 настоящего СП.

9.2 Колонны армируют продольной, как правило, симметричной арматурой, расположенной по контуру поперечного сечения и, в необходимых случаях, внутри поперечного сечения, и поперечной арматурой по высоте колонны, охватывающей все продольные стержни и расположенной по контуру и внутри поперечного сечения.

Конструкцию поперечной арматуры в пределах поперечного сечения и максимальные расстояния между хомутами и связями по высоте колонны следует принимать такими, чтобы предотвратить выпучивание сжатых продольных стержней и обеспечить равномерное восприятие поперечных сил по высоте колонны.

9.3 Стены рекомендуется армировать, как правило, вертикальной и горизонтальной арматурой, расположенной симметрично у боковых сторон стены, и поперечными связями, соединяющими вертикальную и горизонтальную арматуру, расположенную у противоположных боковых сторон стены.

Максимальное расстояние между вертикальными и горизонтальными стержнями, а также максимальное расстояние между поперечными связями следует принимать такими, чтобы предотвратить выпучивание вертикальных сжатых стержней и обеспечить равномерное восприятие усилий, действующих в стене.

9.4 На торцевых участках стены по ее высоте следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных или замкнутых хомутов, создающих требуемую анкеровку концевых участков горизонтальных стержней и предохраняющих от выпучивания торцевые сжатые вертикальные стержни стен.

9.5 Сопряжения стен в местах их пересечения следует армировать по всей высоте стен пересекающимися П-образными или гнутыми хомутами, обеспечивающими восприятие концентрированных горизонтальных усилий в сопряжениях стен, а также предохраняющими вертикальные сжатые стержни в сопряжениях от выпучивания и обеспечивающими анкеровку концевых участков горизонтальных стержней.

9.6 Армирование пилонов, занимающих по своим геометрическим характеристикам промежуточное положение между стенами и колоннами, производят как для колонн или как для стен в зависимости от соотношения длины и ширины поперечного сечения пилонов.

9.7 Количество вертикальной и горизонтальной арматуры в стене следует устанавливать в соответствии с действующими в стене усилиями. При этом рекомендуется предусматривать равномерное армирование по площади стены с увеличением армирования у торцов стены и у проемов.

9.8 Армирование плоских плит следует осуществлять продольной арматурой в двух направлениях, располагаемой у нижней и верхней граней плиты, а в необходимых случаях (согласно расчету) и поперечной арматурой, располагаемой у колонн, стен и по площади плиты.

9.9 На концевых участках плоских плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных хомутов, расположенных по краю плиты, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.

9.10 Количество верхней и нижней продольной арматуры в плите перекрытий (покрытия) следует устанавливать в соответствии с действующими усилиями. При этом рекомендуется для нерегулярных конструктивных систем с целью упрощения армирования устанавливать: нижнюю арматуру одинаковой по всей площади рассматриваемой конструкции в соответствии с максимальными значениями усилий в пролете плиты; основную верхнюю арматуру принимать такой же, как и нижнюю, а у колонн и стен устанавливать дополнительную верхнюю арматуру, которая в сумме с основной должна воспринимать опорные усилия в плите. Для регулярных конструктивных систем продольную арматуру рекомендуется устанавливать по надколонным и межколонным полосам в двух взаимно перпендикулярных направлениях в соответствии с действующими в этих полосах усилиями.

Для сокращения расхода арматуры можно также рекомендовать установку по всей площади плиты нижней и верхней арматуры, отвечающей минимальному проценту армирования, а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, устанавливать дополнительную арматуру, в сумме с вышеуказанной арматурой, воспринимающей действующие на этих участках усилия. Такой подход приводит к более сложному армированию перекрытий, требующему более тщательного контроля арматурных работ.

Армирование фундаментных плит следует производить аналогичным образом.

9.11 В толстых фундаментных плитах помимо продольной арматуры, устанавливаемой у верхней и нижней граней плиты, следует предусматривать продольную арматуру, располагаемую в средней зоне по толщине плиты.

Для предотвращения продавливания плиты возле колонн и стен в плиты рекомендуется дополнительно укладывать в качестве одного из возможных способов сталефибробетон по СП 52-104.

9.12 Для сталебетонных конструкций в качестве жесткой арматуры следует применять прокатные стальные профили и другие элементы, марки стали которых принимать согласно С ниП II-23 .

9.13 Для снижения расхода стали и облегчения бетонирования в колоннах, балках и фундаментных плитах вместо стыковки стержневой арматуры диаметром 20 мм и более путем перепуска рекомендуется ее стыковать в торец с помощью ванной сварки или обжимных муфт.

Приложение А

Основные буквенные обозначения

Усилия от внешних нагрузок в сечении элемента

N , N_х, N_y — продольная сила;

N _xy — сдвигающая сила;

M _х, M_y — изгибающий момент;

M _xy — крутящий момент;

Q_x , Q _y — поперечная сила.

Характеристики материалов

R _b — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию;

R_bt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

R_s — расчетное сопротивление арматуры.

Приложение Б

Перечень нормативной и технической документации

Нагрузки и воздействия

Основания зданий и сооружений

Защита строительных конструкций от коррозии

Пожарная безопасность зданий и сооружений

Здания жилые многоквартирные

Строительство в сейсмических районах

Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

Применение арматуры класса А500 СП в железобетонных конструкциях

Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций

Прокат свариваемый периодического профиля номинальным диаметром 5,5 мм для армирования железобетонных конструкций

Прокат свариваемый периодического профиля в мотках для армирования железобетонных конструкций

Ключевые слова: конструктивная система, расчет несущих конструктивных систем, расчет несущих железобетонных конструкций, конструирование основных несущих железобетонных конструкций

1 Область применения

Настоящий свод правил распространяется на проектирование конструктивных систем зданий (сооружений) гражданского назначения (жилые и общественные), в которых все основные несущие элементы (колонны, пилоны, стены, перекрытия, покрытия, фундаменты) выполняют из монолитного железобетона.

Свод правил не распространяется на проектирование конструкций усиления из монолитного железобетона.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

СП 2.13130.2012 Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты (с изменением № 1)

СП 14.13330.2014 «СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах» (с изменением № 1)

СП 16.13330.2017 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции» (с изменением № 1)

СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия» (с изменением № 1)

СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений»

СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты (с изменением № 1)

СП 28.13330.2017 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменением № 1)

СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий»

СП 51.13330.2011 «СНиП 23-03-2003 Защита от шума» (с изменением № 1)

СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (с изменениями № 1, № 2, № 3)

СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции» (с изменениями № 1, № 3)

СП 112.13330.2011 «СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений»

СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования

СП 267.1325800.2016 Здания и комплексы высотные. Правила проектирования

СП 296.1325800.2017 Здания и сооружения. Особые воздействия

СП 311.1325800.2017 Бетонные и железобетонные конструкции из высокопрочных бетонов. Правила проектирования

СП 351.1325800.2017 Бетонные и железобетонные конструкции из легких бетонов. Правила проектирования

СП 385.1325800.2018 Защита зданий и сооружений от прогрессирующего обрушения. Правила проектирования. Основные положения

СП 387.1325800.2018 Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий. Правила проектирования

Примечание — При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ 27751, ГОСТ 26633, СП 20.13330, СП 63.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 конструктивная система здания (сооружения): Совокупность взаимосвязанных несущих элементов здания (сооружения), обеспечивающих его прочность, жесткость и устойчивость на стадии возведения и стадии эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий.

3.2 монолитная конструктивная система: Конструктивная система здания (сооружения), все несущие элементы которого выполнены из монолитного железобетона.

3.3 ядро жесткости (здесь): Совокупность вертикальных несущих элементов (стен) здания (сооружения), образующих замкнутый контур в плане (или близкий к нему) и обеспечивающих общую пространственную жесткость конструктивной системы здания (сооружения).

4 Общие положения

4.1 Монолитные конструктивные системы проектируют по настоящему своду правил с учетом СП 63.13330. Узлы и сопряжения несущих элементов при проектировании монолитных конструктивных систем принимают преимущественно жесткими.

4.2 Конструктивная система должна обеспечивать прочность, жесткость и устойчивость здания (сооружения) на стадии возведения и в период эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий. В общем случае для монолитных конструктивных систем, их несущих элементов и узлов должны быть соблюдены общие требования пожаробезопасности, надежности, долговечности, тепло- и звукоизоляции, коррозионной стойкости, прочности, трещиностойкости и деформативности, установленные в ГОСТ 27751, СП 2.13130, СП 16.13330, СП 20.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 28.13330, СП 50.13330, СП 51.13330, СП 63.13330, СП 70.13330, СП 112.13330, [1].

4.3 Расчет и проектирование монолитных конструктивных систем при сейсмических воздействиях следует выполнять согласно СП 14.13330.

4.4 При проектировании монолитных конструктивных систем рекомендуется выбирать оптимальные в технико-экономическом отношении конструктивные решения с целью снижения материалоемкости и трудозатрат при производстве работ.

Проектирование монолитных конструктивных систем рекомендуется выполнять с учетом их жизненного цикла с учетом параметров долговечности, моделей разрушения, мониторинга состояния, оценки срока службы железобетонных элементов и т.п., включая рассмотрение вопросов снижения негативного воздействия на окружающую среду.

4.5 Несущие элементы в монолитных конструктивных системах должны быть сконструированы таким образом, чтобы с достаточной надежностью предотвратить возникновение предельных состояний всех видов. Это достигается выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно настоящему своду правил и действующим нормативным документам.

Надежность несущих элементов обеспечивают расчетом по предельным состояниям первой и второй групп путем использования расчетных значений нагрузок и характеристик материалов, с учетом уровня ответственности здания (сооружения).

Расчетные значения нагрузок и характеристик материалов определяют как произведение их нормативных значений на коэффициенты надежности, соответствующие рассматриваемому предельному состоянию.

Уровень ответственности для монолитных конструктивных систем принимают исходя из класса сооружения по ГОСТ 27751 и техническому заданию на проектирование.

При расчете монолитных конструктивных систем, их несущих элементов и узлов следует учитывать коэффициенты надежности по ответственности γ_n, принимаемые согласно ГОСТ 27751.

4.6 Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов сочетаний нагрузок, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) следует принимать в соответствии с СП 20.13330, разработанными проектными решениями и техническим заданием на проектирование.

4.7 Расчет монолитных конструктивных систем, их несущих элементов и узлов выполняют на действие вертикальных и горизонтальных постоянных и временных (кратковременных, длительных и особых) нагрузок и воздействий с учетом неблагоприятных сочетаний нагрузок согласно СП 20.13330 или соответствующих им усилий.

4.8 Материалы для несущих элементов монолитных конструктивных систем и их характеристики принимают в соответствии с разделом 6 СП 63.13330.2012, с разделом 6 СП 311.1325800.2017, а также с настоящим сводом правил.

4.9 Материалы для стальных элементов, применяемых в несущих железобетонных элементах (закладные детали, анкерные устройства и т.д.), принимают с учетом СП 16.13330 с обеспечением необходимой долговечности и огнестойкости согласно СП 2.13330, СП 28.13330, СП 112.13330, [1]. Материалы для стальных соединительных муфт механического соединения арматурных стержней принимают согласно приложению М СП 63.13330.2012.

4.10 В чертежах несущих железобетонных элементов должны быть указаны характеристики бетона по прочности и морозостойкости (в необходимых случаях, в частности, для наружных подземных конструкций и фундаментов — по водонепроницаемости).

4.11 В проектах необходимо указывать способ (или мероприятия) возведения монолитных конструктивных систем при отрицательных температурах (в зимнее время), обеспечивающий устойчивость здания (сооружения), прочность его несущих элементов и узлов в период возведения и эксплуатации.

4.12 Проектирование монолитных конструктивных систем зданий (сооружений) с повышенным уровнем ответственности (класс КС-3) выполняют при научно-техническом сопровождении проектирования.

4.13 Для обеспечения повышенной трещиностойкости и водонепроницаемости железобетонных элементов монолитных конструктивных систем, а также для увеличения прочности бетона элементов на растяжение могут быть применены самонапрягающиеся бетоны согласно подразделу 6.1 СП 63.13330.2012.

4.14 Для несущих элементов монолитных конструктивных систем должна быть выполнена расчетная проверка обеспеченности принятого предела огнестойкости согласно СП 112.13330, [1].

4.15 Для несущих элементов монолитных конструктивных систем высотных зданий и комплексов (5.1.6) следует учитывать СП 267.1325800.

5 Конструктивные решения монолитных железобетонных зданий и сооружений

5.1 Конструктивные системы

5.1.1 В общем случае монолитная конструктивная система состоит из фундамента, вертикальных несущих элементов (колонн, пилонов и стен) и горизонтальных несущих элементов (плит и балок перекрытий и покрытия), взаимосвязь которых образует единую пространственную систему.

5.1.2 В зависимости от типа вертикальных несущих элементов (колонн, пилонов и стен) различают следующие монолитные конструктивные системы:

— каркасные — основные несущие вертикальные элементы — колонны или пилоны (рисунок 5.1);

— стеновые — основные несущие вертикальные элементы — стены (рисунок 5.2);

— каркасно-стеновые (смешанные) — несущие вертикальные элементы — колонны, пилоны и стены (рисунок 5.3).

1 — плита перекрытия; 2 — колонны

Рисунок 5.1 — Каркасная конструктивная система

1 — стены; 2 — ядро жесткости; 3 — плита перекрытия

Рисунок 5.2 — Стеновая конструктивная система

1 — колонны; 2 — стены; 3 — ядро жесткости; 4 — плита перекрытия

Рисунок 5.3 — Смешанная конструктивная система

Допускается предусматривать в здании (сооружении) несколько конструктивных систем (в частности, для наземной и подземной частей). Конструктивная система таких зданий (сооружений) — комбинированная.

5.1.3 Монолитные конструктивные системы выполняют по связевой, рамной или рамно-связевой схеме.

При связевой схеме сопротивление горизонтальным нагрузкам осуществляется за счет работы вертикальных несущих элементов (стен, ядер жесткости) как консолей, защемленных в фундаменте.

При рамной схеме сопротивление горизонтальным нагрузкам осуществляется за счет работы рам, образуемых колоннами, пилонами и ригелями (условными ригелями), с жесткими узлами сопряжения.

При рамно-связевой схеме сопротивление горизонтальным нагрузкам осуществляется за счет совместной работы связей (стен, ядер жесткости) и рам, образуемых колоннами и ригелями (условными ригелями), с жесткими узлами сопряжения.

5.1.4 Монолитные конструктивные системы проектируют регулярными или нерегулярными в плане и по высоте здания (сооружения).

Регулярная в плане конструктивная система предусматривает расположение вертикальных несущих элементов (колонн, пилонов, стен) по узлам сетки координационных осей здания (сооружения). При этом шаг вертикальных несущих элементов может отличаться друг от друга в том и другом направлении. Регулярная по высоте конструктивная система предусматривает одинаковую конструктивную систему на всех этажах здания (сооружения).

Нерегулярную несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы центр жесткости и центр масс конструктивной системы был как можно ближе к месту расположения равнодействующей вертикальной нагрузки.

Несущую конструктивную систему рекомендуется проектировать таким образом, чтобы вертикальные несущие элементы (колонны, пилоны, стены) были расположены от фундамента один над другим по высоте здания (сооружения), т.е. были соосными. В случае, когда вертикальные несущие элементы не выполнены по одной вертикальной оси, под «висячими» вертикальными несущими элементами устраивают распределительные (переходные) конструкции в виде толстых переходных плит, распределительных балок и балок-стенок. Для смешанных конструктивных систем в уровне переходных горизонтальных конструкций могут быть применены локальные увеличения толщины опорных сечений монолитных стен — вуты.

5.1.5 Для протяженных (длиной более 50 м) в плане зданий и сооружений, а также для зданий (сооружений), состоящих из разновысоких объемов (при перепаде высоты более 25 %), рекомендуется предусматривать вертикальные постоянные деформационные швы:

— температурно-усадочные — для уменьшения усилий в конструкциях и ограничения раскрытия в них трещин вследствие температурных и усадочных деформаций;

— осадочные — для предотвращения образования и раскрытия трещин в конструкциях вследствие неравномерных осадок фундаментов.

Допускается устройство временных деформационных швов на период строительства с их последующим замоноличиванием после замыкания теплового контура здания (сооружения).

Вертикальные деформационные швы выполняют посредством:

— спаренных вертикальных несущих элементов, располагаемых на границе планировочных секций;

— опирания горизонтальных несущих элементов на консольные выступы вертикальных несущих элементов;

— опирания горизонтальных несущих элементов друг на друга с устройством подрезок.

Ширину вертикальных швов следует определять по расчету, но принимать не менее 20 мм в свету.

Температурные швы могут быть доведены только до фундаментов. При этом при проектировании

большеразмерных (один из размеров в плане превышает длину температурного отсека) фундаментных плит или ростверков следует учитывать возможные дополнительные напряжения в них и деформации в результате температурных воздействий, усадки и тепловыделения при гидратации бетона (6.2.16).

Расстояния между температурно-усадочными швами (длины температурных отсеков) монолитных конструктивных систем определяют расчетом согласно 6.2.16.

Осадочные швы должны разделять здание (сооружение), включая фундаменты, на изолированные отсеки.

Осадочные швы устраивают в случаях, когда неравномерные осадки основания (относительная разность осадок) в обычных грунтовых условиях превышают предельно допустимые значения, регламентируемые СП 22.13330.

Если по расчету обеспечена прочность основания и несущих элементов и раскрытие трещин в несущих железобетонных элементах не превышает предельно допустимые значения, осадочный шов допускается не устраивать.

5.1.6 Для зданий небольшой этажности могут быть применены все виды конструктивных систем, для зданий средней этажности — целесообразна каркасно-стеновая и стеновая конструктивные системы, для высотных зданий — целесообразна стеновая конструктивная система, в том числе ствольного типа. Внутренний ствол образуется стенами ядра жесткости, наружный — наружным контуром несущих монолитных колонн или пилонов.

К зданиям небольшой этажности относят здания высотой не более 50 м, средней этажности — высотой не более 75 м, к высотным — высотой более 75 м.

5.1.7 Конструкцию и тип фундаментов в общем случае принимают с учетом фактических инженерно-геологических условий участка строительства, а также действующих нагрузок на основание.

Для зданий (сооружений) применяют различные типы фундаментов из монолитного железобетона (рисунок 5.4): отдельные (столбчатые), ленточные, плитные или свайные (в том числе комбинированные свайно-плитные). При соответствующем расчетном обосновании допускается применение других видов фундаментов (ребристых, коробчатых и пр.).

а — столбчатый; б — ленточный; в — плитный сплошной;
г — плитный ребристый; д — плитный коробчатый; е — свайный;
1 — колонны; 2 — фундаментные плиты и ленты; 3 — ребра фундаментных плит; 4 — сваи

Рисунок 5.4 — Фундаменты для монолитных конструктивных систем

5.1.8 Колонны принимают с поперечным сечением прямоугольной (квадратной), круглой и других форм (рисунок 5.5). К колоннам следует относить вертикальные (или наклонные) несущие элементы с поперечными сечениями, имеющими соотношение b/a ≤ 2,5 или h_эт/b > 3 (b — наибольший размер поперечного сечения колонны; а — наименьший размер поперечного сечения колонны; h_эт — высота этажа в свету). К пилонам относят вертикальные (или наклонные) несущие элементы с соотношением 2,5 ≤ b/a ≤ 4. Колонны и пилоны с более вытянутыми поперечными сечениями, выходящими за указанные соотношения, следует относить к стенам.

а — квадратное; б — круглое; в — прямоугольное; г — Г-образное (уголковое);
д — Т-образное (тавровое); е — крестообразное

Рисунок 5.5 — Поперечные сечения колонн монолитных конструктивных систем

5.1.9 Несущие стены в плане принимают отдельно стоящими; продольными и поперечными; перекрестными, образующими вертикальные монолитные ядра жесткости и стволы.

В высотных зданиях (5.1.6) для повышения общей пространственной жесткости конструктивных систем могут быть применены стены-аутригеры, связывающие внутренние монолитные ядра жесткости и наружный контур вертикальных несущих конструкций здания.

5.1.10 Плиты применяют в безбалочных и балочных (в сочетании с балками) перекрытиях.

К плитам относят элементы с соотношениями размеров а > 5t (а — наименьший размер рядовой ячейки плиты в плане, t — толщина плиты). К балкам относят элементы с соотношением размеров l > 3h (l — размер пролета балки, h — высота элемента. В противном случае такие балки относят к балкам-стенкам (или к высоким балкам).

Конструкцию безбалочных перекрытий принимают в виде плоских плит (рисунок 5.6, а), плит с капителями (рисунок 5.6, г) или в комбинированном варианте. Кроме того, допускается устройство контурных балок по свободным краям перекрытия (рисунок 5.6, а).

В конструкциях балочных перекрытий расположение и шаг балок принимают в одном или двух направлениях с учетом шага вертикальных несущих конструкций (рисунок 5.6, б, в, д, е). Ширину балок принимают преимущественно не более габаритного размера колонны и пилона, высоту балок — не менее толщины плитной части перекрытий.

Допускается для размещения инженерных сетей и звукоизоляции устройства гладких потолков и т.п. принимать размещение балок в перекрытиях ребрами вверх. Конструкции балочных перекрытий с частым шагом балок (кессонные) следует применять преимущественно в регулярных конструктивных системах.

а — плоская плита; б — плита с балками в одном направлении; в — плита с балками в различных
направлениях; г — плита с капителями; д — плита с главными и второстепенными балками;
е — кессонная плита; 1 — колонны; 2 — плита сплошная; 3 — контурная балка; 4 — главная балка
(в створах колонн); 5 — капитель; 6 — второстепенная балка; 7 — ребра кессонного перекрытия

Рисунок 5.6 — Плиты безбалочных и балочных перекрытий в монолитных конструктивных системах

5.2 Несущие железобетонные конструкции

5.2.1 Основные несущие элементы монолитных конструктивных систем — фундаменты, колонны, пилоны, стены, плиты и балки перекрытий и покрытий. Несущие элементы проектируют железобетонными монолитными с установкой расчетного и конструктивного продольного и поперечного армирования согласно СП 63.13330 и подразделу 6.3.

5.2.2 Фундаменты проектируют на естественном и свайном основаниях с учетом фактических инженерно-геологических условий участка строительства в виде отдельных (столбчатых) фундаментов под колонны, ленточных фундаментов, плитных фундаментов, свайных фундаментов и свайно-плитных (комбинированных) фундаментов.

5.2.3 Монолитные ленточные фундаменты выполняют в виде отдельных или перекрестных лент под вертикальные несущие конструкции нижнего этажа здания (сооружения) и имеют прямоугольное или ступенчатое поперечное сечение (рисунок 5.4, б).

5.2.4 Плитные фундаменты (рисунок 5.4, в) выполняют из монолитного железобетона под всей площадью здания (сооружения). Толщину плитных фундаментов принимают постоянной или переменной и назначают по результатам инженерно-геологических изысканий, расчетов по прочности и деформативности и по конструктивным требованиям 5.2.7.

5.2.5 Ребристые и коробчатые фундаменты состоят из плитных и стеновых элементов (рисунок 5.4, г, д). Такие фундаменты могут быть применены для повышения устойчивости надземной части здания (сооружения) и для использования подземного пространства в качестве технических помещений.

5.2.6 Свайные фундаменты выполняют из отдельных железобетонных свай (забивных, буронабивных, буроинъекционных и пр.) и монолитных плитных или ленточных фундаментных ростверков под вертикальными несущими конструкциями нижнего этажа.

Свайно-плитные фундаменты выполняют из монолитного железобетона под всей площадью здания (сооружения) в виде фундаментной плиты постоянной или переменной толщины и свай (забивных, буронабивных, буроинъекционных и пр.).

Тип и расположение свай по полю фундамента следует выбирать в зависимости от конструктивной системы здания (сооружения), нагрузок, приходящихся на сваи, и инженерно-геологических условий основания.

5.2.7 Основные конструктивные параметры плоских фундаментных плит — геометрические размеры (толщина плиты), класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной и поперечной арматуры, определяемые в зависимости от реактивного давления грунта основания и шага колонн, пилонов и стен, а также марка по водонепроницаемости.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры фундаментных плит, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. Толщину сплошных монолитных фундаментных плит рекомендуется принимать не менее 0,5 м и не более 3,0 м. Класс бетона по прочности на сжатие принимают не менее В20, коэффициент продольного армирования не менее 0,3 %, а марку по водонепроницаемости — не менее W6.

В первом приближении допускается толщину плоской фундаментной плиты на естественном основании назначать равной 1/65 ÷ 1/50 h_зд, где h_зд — строительная высота здания (сооружения), равная расстоянию от верха фундамента до срединной плоскости плиты покрытия. Толщину плоских фундаментных плит в общем случае назначают из условия обеспечения прочности, включая прочность на продавливание (колоннами, пилонами или сваями), жесткости и трещиностойкости.

В необходимых случаях в местах расположения вертикальных несущих элементов (колонн, пилонов и свай) предусматривают поперечное армирование, определяемое расчетом, также допускается местное увеличение толщины плиты.

5.2.8 Основные конструктивные параметры колонн из монолитного железобетона — их высота, размеры поперечного сечения, класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной арматуры (процент армирования), определяемые в зависимости от высоты здания (сооружения), нагрузки на перекрытия (с учетом собственного веса перекрытий) и шага колонн.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры колонн, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом минимальный размер квадратного и круглого поперечного сечения колонн следует принимать из условия обеспечения требований по гибкости по 10.2.2 СП 63.13330.2012, и не менее 300 мм, для колонн с вытянутым поперечным сечением и пилонов — не менее 200 мм. Класс бетона по прочности на сжатие принимают не менее В25, процент армирования в любом сечении (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) — не более 10 %.

5.2.9 Конструктивные параметры колонн принимают преимущественно одинаковыми на одном уровне перекрытий в регулярных конструктивных системах. В нерегулярных конструктивных системах, а также с целью оптимизации решений при соответствующем расчетном обосновании допускается предусматривать различные конструктивные параметры колонн с учетом их расположения и восприятия нагрузок (средние, крайние, угловые).

5.2.10 В случаях, когда технико-экономический анализ конструктивных параметров колонн показывает, что требуемое армирование превышает максимальные значения, приведенные в 5.2.8, применяют сталежелезобетонные, в том числе трубобетонные, колонны.

Проектирование сталежелезобетонных конструкций, а также конструкций из высокопрочных бетонов выполняют по СП 266.1325800, СП 311.1325800.

5.2.11 Основные конструктивные параметры стен — размеры (толщина стен), класс бетона по прочности на сжатие и содержание вертикальной арматуры (процент армирования), определяемые в зависимости от высоты здания (сооружения), нагрузки на перекрытия, шага стен.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры стен, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. Размеры поперечного сечения (толщину) стен рекомендуется принимать не менее 0,16 м и назначают из условия обеспечения требований по гибкости по 10.2.2 СП 63.13330.2012. Класс бетона стен принимают не менее В20, процент армирования в любом сечении стены (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) — не более 10 %.

5.2.12 При пролетах до 6 — 8 м перекрытия выполняют преимущественно плоскими, при больших значениях — плоскими с капителями или балочными.

При пролетах 12 — 15 м применяют преимущественно кессонные или часторебристые перекрытия. При пролетах порядка 20 — 30 м и более также применяют пространственные конструкции перекрытий и покрытий (складки, оболочки и т.п.) согласно СП 387.1325800.

При соответствующем технико-экономическом обосновании при пролетах более 7 м применяют высокопрочную напрягаемую арматуру со сцеплением или без сцепления с бетоном (5.2.13).

Для снижения массы перекрытий зданий (сооружений) нормального и пониженного уровней ответственности допускается применение в перекрытиях легких бетонов, пустотелых вкладышей или вкладышей в виде плит и блоков из легких бетонов согласно СП 351.1325800.

5.2.13 Предварительно напряженные перекрытия из монолитного железобетона применяют с выполнением натяжения арматуры на бетон.

В системах со сцеплением напрягаемой арматуры с бетоном в одном каналообразователе укладывают несколько канатов. В таких системах сразу после натяжения арматурных канатов каналы инъецируют в построечных условиях специальными цементными растворами, которые после набора прочности обеспечивают сцепление арматуры с бетоном.

В системах без сцепления арматуры с бетоном инъецирование каналов цементными растворами не выполняют. В такой системе заполненное специальной защитной смазкой пространство между канатом и защитной оболочкой каналообразователя исключает возможность сцепления арматуры с бетоном при натяжении арматуры, а также при нагружении и дальнейшей эксплуатации конструкции.

Конструирование в монолитных перекрытиях напрягаемой арматуры без сцепления с бетоном в эксплуатационной стадии следует производить таким образом, чтобы обеспечить эффективное восприятие опорных и пролетных изгибающих моментов в плите перекрытия. Для этого напрягаемую арматуру раскладывают вдоль пролета плиты волнообразно по параболическим линиям на опоре и в пролете.

Рисунок 5.7 — Схема раскладки напрягаемой арматуры без сцепления с бетоном в
эксплуатационной стадии по высоте сечения вдоль неразрезной конструкции
перекрытия

5.2.14 Основные конструктивные параметры плоских плит перекрытий — размеры поперечного сечения (толщина плиты), класс бетона по прочности на сжатие и содержание продольной арматуры, определяемые в зависимости от нагрузки на перекрытие и длины пролетов.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные конструктивные параметры перекрытий, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом толщину плит плоских перекрытий рекомендуется принимать не менее 160 мм, класс бетона — не менее В20. Толщину ребристых и кессонных плит рекомендуется принимать не менее 250 мм и не более 500 мм, класс бетона — не менее В25.

В первом приближении толщину плоских плит перекрытия в каркасных и смешанных конструктивных системах рекомендуется назначать не менее l/30, в стеновых конструктивных системах — не менее l/35, где l — длина наибольшего пролета плиты.

В дальнейшем толщину плоских плит перекрытия при необходимости корректируют с учетом требований по ограничению деформаций (прогиба) плит и прочности на продавливание.

5.2.15 В плоских плитах перекрытий и покрытия на густоармированных участках, вокруг колонн, где действуют максимальные поперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, для предотвращения продавливания, упрощения армирования и облегчения бетонирования допускается применение фибробетона класса по остаточной прочности на растяжение не менее В_ft₃2. Размеры участков плиты из фибробетона в этом случае назначают из условия обеспечения прочности на продавливание по его границе с основным бетоном плиты.

5.2.16 В необходимых случаях в местах расположения вертикальных несущих элементов колонн, пилонов и у торцов стен в горизонтальных конструкциях безбалочных перекрытий предусматривают поперечное армирование, определяемое расчетом на продавливание.

6 Требования к расчету монолитных конструктивных систем

6.1 Основные принципы расчета конструктивных систем и их элементов

6.1.1 Монолитные конструктивные системы и их несущие элементы проверяют расчетами по предельным состояниям двух групп, а также по особым предельным состояниям согласно 5.1.1 ГОСТ 27751-2014.

6.1.2 По результатам расчета определяют усилия, возникающие в основных несущих элементах и конструкциях, а также их узлах. На действие полученных усилий выполняют расчеты по прочности, трещиностойкости и деформациям несущих элементов и узлов согласно СП 63.13330 и настоящему своду правил.

Кроме того, по результатам расчета монолитных конструктивных систем оценивают эксплуатационную пригодность конструктивной системы на соответствие нормативным документам. Для этого определяют ряд основных параметров конструктивной системы (согласно 6.2.1 и 6.4), значения которых сравнивают с предельно допустимыми значениями, приведенными в СП 20.13330, СП 22.13330, СП 63.13330 и других нормативных документах.

По результатам указанных расчетов производят окончательное конструирование несущих элементов и узлов с учетом СП 63.13330 и настоящего свода правил.

При необходимости, предусмотренной нормативными документами, также следует выполнять расчеты монолитных конструктивных систем по особым предельным состояниям, возникающим при особых воздействиях и ситуациях, на устойчивость против прогрессирующего обрушения.

6.1.3 Расчет монолитных конструктивных систем на устойчивость против прогрессирующего обрушения выполняют с учетом требований ГОСТ 27751, СП 296.1325800, СП 385.1325800. Данный расчет должен обеспечивать прочность и устойчивость конструктивной системы в случае гипотетического локального разрушения его конструкций, как минимум, на время, необходимое для эвакуации людей.

Расчет на прогрессирующее обрушение рекомендуется производить, принимая нелинейные жесткости элементов конструктивной системы. Допускается на начальных стадиях расчета принимать нелинейные жесткости элементов по 6.2.9.

6.2 Требования к расчету конструктивных систем

6.2.1 Для определения основных параметров монолитных конструктивных систем необходимо выполнять следующие расчеты:

— усилий, возникающих в несущих элементах и узлах, по результатам общего расчета конструктивной системы на всех стадиях (возведения и эксплуатации);

— горизонтальных перемещений верха;

— первых форм собственных колебаний;

— формы и устойчивости положения (опрокидывание);

— перекосов этажных ячеек (при расчетах конструкций фасадов);

— максимальной (средней) осадки, относительной разности осадок фундамента;

— прогибов плит перекрытий;

— ускорений колебаний перекрытий верхних этажей.

6.2.2 Расчеты конструктивной системы в общем случае следует выполнять в пространственной постановке с учетом совместной работы надземной и подземной части здания (сооружения), а также фундамента и основания под ним.

6.2.3 Расчеты конструктивной системы следует выполнять для стадии возведения с учетом стадийности (при существенном изменении расчетной ситуации) и для стадии эксплуатации, принимая расчетные схемы, соответствующие рассматриваемым стадиям. При этом следует учитывать:

— порядок приложения и изменения вертикальной нагрузки и жесткостей в процессе возведения и эксплуатации;

— прочность и деформационные характеристики бетона в момент освобождения конструкции от опалубки и передачи нагрузки от вышележащих этажей.

6.2.4 Расчет монолитных конструктивных систем производят с применением линейных и нелинейных жесткостей железобетонных элементов.

Линейные жесткости железобетонных элементов, осуществляющие связь усилий с упругими (линейными) деформациями, определяют как для сплошного упругого тела.

Нелинейные жесткости железобетонных элементов определяют по поперечному сечению элементов с учетом возможного образования трещин и развития неупругих (нелинейных) деформаций в бетоне и арматуре, соответствующих кратковременному и длительному действиям нагрузки.

На первой стадии расчета конструктивной системы, характеризуемой тем, что армирование железобетонных элементов неизвестно, нелинейную работу элементов допускается учитывать, применяя нелинейную жесткость, определяемую понижением их линейных жесткостей (или модуля упругости бетона) с помощью условных понижающих коэффициентов.

На последующих стадиях расчета конструктивной системы, когда известно армирование железобетонных элементов, в расчет следует вводить в зависимости от вида определяемого параметра конструктивной системы (6.2.1) уточненные значения нелинейных жесткостей элементов, учитывающие армирование, образование трещин и развитие неупругих деформаций в бетоне и арматуре согласно СП 63.13330.

6.2.6 В результате расчета монолитной конструктивной системы должны быть установлены:

— значения продольных и поперечных сил, изгибающих моментов и крутящих моментов (в необходимых случаях) — в колоннах;

— значения изгибающих моментов, крутящих моментов, поперечных и продольных сил — в плоских плитах перекрытий, покрытия и фундаментов;

— значения продольных и сдвигающих сил, изгибающих моментов, крутящих моментов и поперечных сил — в пилонах и стенах.

6.2.7 На первой стадии расчета для оценки усилий в элементах монолитной конструктивной системы допускается принимать линейные жесткости элементов, имея в виду, что распределение усилий в элементах монолитной конструктивной системы зависит не от значения, а, в основном, от соотношения жесткостей этих элементов. Для более точной оценки распределения усилий в элементах конструктивной системы рекомендуется на данной стадии расчета принимать приближенные значения нелинейных жесткостей с учетом условных понижающих коэффициентов (6.2.5). При этом необходимо учитывать существенное снижение жесткостей в изгибаемых плитных элементах (в результате возможного образования трещин) по сравнению с внецентренно сжатыми элементами.

В первом приближении рекомендуется принимать значения понижающих коэффициентов равными:

0,6 — для вертикальных сжатых несущих элементов;

0,3 — для несущих горизонтальных элементов.

По найденным усилиям определяют армирование элементов конструктивной системы, которое учитывают при определении жесткостей элементов согласно СП 63.13330, применяемых для уточнения усилий на последующих стадиях расчета.

6.2.8 Предельно допустимое значение ускорения колебаний в уровне перекрытия верхнего этажа здания устанавливают в соответствии с СП 20.13330. Расчет ускорений колебаний перекрытий верхнего этажа производят при действии нормативного значения пульсационной составляющей ветровой нагрузки с коэффициентом 0,7 согласно СП 20.13330 для оценки комфортности пребывания людей. Жесткости элементов конструктивной системы принимают линейными. Работу основания допускается не учитывать.

6.2.9 Горизонтальные перемещения верха конструктивной системы определяют при действии нагрузок, соответствующих расчетной ситуации по предельным состояниям второй группы (постоянные, длительные и кратковременные вертикальные и горизонтальные нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке, равным 1,0). Расчет выполняют по деформированной схеме, принимая нелинейные пониженные значения жесткостей элементов конструктивной системы (6.2.5), т.к. горизонтальные перемещения напрямую зависят от жесткостных свойств элементов.

В первом приближении значения условных понижающих коэффициентов допускается принимать равными:

0,6 — для вертикальных несущих элементов;

0,2 — для горизонтальных несущих элементов при наличии трещин;

0,3 — для горизонтальных несущих элементов при отсутствии трещин.

При определении горизонтальных перемещений верха конструктивной системы необходимо учитывать работу основания.

Горизонтальные перемещения верха здания (сооружения) не должны превышать предельно допустимых значений, установленных СП 20.13330.

Допускается определять горизонтальные перемещения верха по недеформированной схеме, принимая линейные жесткости элементов. При этом значение горизонтальных перемещений верха здания (сооружения) не должно превышать h/1000, где h — высота здания (сооружения) согласно таблице Д.4 СП 20.13330.2016.

6.2.10 Прогибы плит перекрытий и покрытий определяют при действии нагрузок, соответствующих расчетной ситуации по предельным состояниям второй группы, с коэффициентом надежности по нагрузке, равным 1,0. На первой стадии расчета допускается принимать нелинейные пониженные значения жесткостей элементов конструктивной системы согласно 6.2.9 с учетом работы горизонтальных несущих конструкций при наличии трещин, т.к. вертикальные перемещения плит напрямую зависят от их жесткостных свойств.

Предельно допустимое значение прогибов устанавливают в соответствии с СП 20.13330.

6.2.11 При расчете на устойчивость конструктивной системы следует проверять устойчивость формы конструктивной системы, а также устойчивость положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.

Расчет на устойчивость конструктивной системы выполняют на действие расчетных значений постоянных, длительных и кратковременных вертикальных и горизонтальных нагрузок, соответствующих предельным состояниям первой группы, с учетом работы основания.

При расчете устойчивости формы конструктивной системы принимают нелинейные пониженные жесткости ее элементов, поскольку устойчивость конструктивной системы связана с деформативностью системы и отдельных элементов. Допускается принимать нелинейные жесткости элементов конструктивной системы с применением условных понижающих коэффициентов. При этом значения условных понижающих коэффициентов в первом приближении принимают с учетом 6.2.9, исходя из работы горизонтальных несущих конструкций при наличии трещин.

Запас по устойчивости формы конструктивной системы должен быть не менее чем двукратным. Запас по устойчивости формы характеризует превышение нагрузки на конструктивную систему, при которой возникает возможность потери общей устойчивости здания (сооружения), над расчетной, соответствующей предельным состояниям первой группы.

При расчете устойчивости положения (опрокидывание и сдвиг) конструктивные системы следует рассматривать как жесткое недеформированное тело. Расчет конструктивной системы на опрокидывание выполняют на действие опрокидывающего (от горизонтальной нагрузки) и удерживающего (от вертикальной нагрузки) моментов. Значения моментов определяют относительно крайней точки фундамента. При расчете на опрокидывание удерживающий момент должен превышать опрокидывающий момент с коэффициентом 1,5. При расчете на сдвиг удерживающая горизонтальная сила должна превышать действующую сдвигающую силу с коэффициентом 1,2. При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.

6.2.12 Расчет перекосов вертикальных этажных ячеек от неравномерности вертикальных деформаций соседних несущих конструкций (стен, пилонов, колонн) выполняют для расчета внутренних и наружных ограждающих конструкций (перегородок, фасадов). Расчет выполняют с учетом стадии возведения, а также времени и длительности приложения нагрузок, принимая нелинейные жесткости элементов конструктивной системы. В расчете необходимо учитывать работу основания.

Нелинейные жесткости вертикальных и горизонтальных элементов допускается принимать согласно 6.2.9 с учетом работы горизонтальных несущих конструкций при наличии трещин.

Перекосы вертикальных ячеек не должны превышать предельно допустимого значения, приведенного в таблице Д.4 СП 20.13330.2016.

6.2.13 Расчет основания (несущей способности и деформации) следует выполнять в соответствии с СП 22.13330, СП 24.13330 и другими действующими нормативными документами. Расчет выполняют на действие усилий, полученных по результатам расчета общей конструктивной системы при неблагоприятных расчетных сочетаниях нагрузок, соответствующих рассматриваемой расчетной ситуации. Предельные осадки и относительную разность осадок основания ограничивают в соответствии с СП 22.13330.

Возникающие вследствие деформаций основания крены здания (сооружения) должны быть ограничены, исходя из условий эксплуатации технологического оборудования, указанных в задании на проектирование.

6.2.14 Расчет конструктивных систем с плитами перекрытий и покрытий, содержащих напрягаемую арматуру, следует выполнять с учетом приложения А.

6.2.15 Расчет монолитных конструктивных систем на стадии их возведения с учетом снятия и перестановки опалубки выполняют при необходимости установления требуемой распалубочной прочности бетона, методов выдерживания и ухода за бетоном и других технологических факторов, влияющих на скорость возведения здания.

Расчет выполняют в пространственной постановке. Жесткостные характеристики элементов принимают как для сплошного упругого тела. Принимают пониженную прочность бетона и соответствующий ей модуль упругости на ранней стадии твердения бетона, принимая во внимание, что возраст бетона к моменту распалубливания меньше требуемого для достижения бетоном прочности, соответствующей принятому классу бетона.

По результатам расчета определяют действующие усилия в железобетонных конструкциях и оценивают их несущую способность, жесткость и трещиностойкость согласно СП 63.13330. Если прочность и трещиностойкость конструкций недостаточны, а для перекрытий прогибы завышены, увеличивают прочность бетона и расчет выполняют вновь вплоть до выполнения требований по прочности, трещиностойкости и деформациям.

Снятие-перестановка опалубки с ненагруженных железобетонных элементов возможно только по достижении требуемой прочности бетона в них, определяемой из расчета на монтажные нагрузки и нагрузку от собственного веса. При этом необходимое условие для горизонтальных элементов — достижение требуемой прочности нижележащих вертикальных элементов.

Снятие-перестановка опалубки с нагруженных элементов возможно только по достижении требуемой прочности бетона в них, определяемой из расчета на монтажные нагрузки, нагрузку от собственного веса и других вышерасположенных конструкций.

При необходимости могут быть рассмотрены промежуточные стадии распалубливания (опалубочные щиты сняты, стойки остаются или частично убираются), при этом в расчетах учитывают работу оставшихся стоек опалубки.

6.2.16 При расчете монолитных конструктивных систем следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относят климатические колебания температуры наружного воздуха и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) конструктивной системы.

Температурные воздействия строительного периода определяют с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания и т.п.

Расчет выполняют из условия проверки образования температурно-усадочных трещин, при котором сравнивают значение растягивающих напряжений в железобетонном элементе, действующих в результате температурно-усадочных воздействий, и сопротивление бетона на растяжение в возрасте, соответствующем рассматриваемой расчетной ситуации.

Температурные воздействия принимают в виде максимальной температуры установленного для конструкции температурного поля с учетом температуры окружающей среды. Усадочные воздействия учитывают путем введения предельного значения усадочных деформаций [2]. Температурные поля железобетонных элементов определяют методами строительной физики.

6.3 Требования к расчету железобетонных конструкций

6.3.1 В общем случае расчеты железобетонных элементов монолитной конструктивной системы выполняют согласно СП 63.13330 и настоящему своду правил.

6.3.2 Расчет несущих железобетонных элементов монолитной конструктивной системы (колонн, пилонов, стен, балок, плит перекрытий и покрытий, фундаментов) и их узлов сопряжений следует производить по предельным состояниям двух групп: по несущей способности (по прочности и устойчивости) и по эксплуатационной пригодности (по трещиностойкости и деформациям). При этом расчет на устойчивость отдельных сжатых элементов (колонн, пилонов, стен) выполняют в рамках их расчета по прочности с учетом влияния продольного изгиба или в рамках расчета конструктивной системы по деформированной схеме. Расчет элементов по деформациям в общем случае выполняют в рамках расчета статически неопределимой конструктивной системы. Допускается производить расчет элементов по деформациям, выделяя их из конструктивной системы с соответствующими граничными условиями и нагрузками.

6.3.3 Расчет по прочности колонн следует производить по нормальным сечениям на действие изгибающих моментов и продольных сил и по наклонным сечениям на действие поперечных и продольных сил, полученных по результатам общего расчета конструктивной системы (6.2.1).

Расчет по прочности колонн по нормальным сечениям выполняют по предельным усилиям или с применением деформационной модели согласно СП 63.13330.2012 (8.1.14 — 8.1.17, 8.1.20 — 8.1.30).

В общем случае влияние продольного изгиба учитывают расчетом конструктивной системы по деформированной схеме, определяя деформации железобетонных элементов с учетом их неупругой работы и наличия трещин. При расчете конструктивной системы по недеформированной схеме влияние продольного изгиба следует учитывать умножением изгибающих моментов или эксцентриситета продольной силы на коэффициент, определяемый в зависимости от условной критической силы согласно 8.1.15 СП 63.13330.2012.

6.3.4 Расчет по прочности плоских плит перекрытий, покрытий и фундаментных плит следует производить в общем случае согласно 8.1.53 — 8.1.55 СП 63.13330.2012 как плоских выделенных элементов на совместное действие изгибающих и крутящих моментов, а также на действие продольных и поперечных сил, полученных из общего расчета конструктивной системы.

Допускается выполнять расчеты по прочности элементов плит по предельным усилиям согласно 8.1 СП 63.13330.2012 как линейных выделенных изгибаемых элементов единичной ширины с учетом соответствующих граничных условий и нагрузок.

Расчет по прочности нормальных сечений предварительно напряженных плит перекрытий с натяжением арматуры на бетон и с напрягаемой арматурой без сцепления с бетоном выполняют согласно приложению А.

6.3.5 Расчет по трещиностойкости плит (по образованию и раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента) следует производить на действие изгибающих моментов (без учета крутящих моментов) согласно 8.1.59 СП 63.13330.2012.

6.3.6 Расчет по прочности стен следует производить в общем случае согласно 8.1.56 — 8.1.58 СП 63.13330.2012 как плоских выделенных элементов на совместное действие нормальных сил, изгибающих и крутящих моментов, а также на действие сдвигающих и поперечных сил, полученных из общего расчета конструктивной системы.

Допускается выполнять расчеты по прочности элементов стен по предельным усилиям согласно 8.1 СП 63.13330.2012 как линейных выделенных внецентренно сжатых элементов единичной ширины с учетом соответствующих граничных условий и нагрузок.

6.3.7 Расчет по прочности массивных горизонтальных конструкций фундаментных или переходных плит производят преимущественно при использовании в расчетах объемных конечных элементов. Растягивающие усилия при этом должны быть восприняты продольной, поперечной или фибровой арматурой, а сжимающие усилия — бетоном. При этом следует учитывать предельно допустимые деформации и сопротивления материалов согласно разделу 6 СП 63.13330.2012.

6.3.8 Расчет плоских плит перекрытий, покрытий и фундаментных плит на продавливание сосредоточенными нагрузками в общем случае выполняют согласно 8.1.46 — 8.1.52 СП 63.13330.2012.

Расчет несущих горизонтальных конструкций на продавливание выполняют при действии сосредоточенной силы и изгибающих моментов, определенных из общего статического расчета.

Расчет плит на продавливание около торцов стен производят для расчетного контура поперечного сечения плиты, расположенного у торца стены, на расстоянии h₀/2 от контура поперечного сечения стены и состоящего из трех участков: первого участка, расположенного параллельно торцу стены, и двух участков, расположенных параллельно длине стены и равных длине участка, параллельного торцу стены (рисунок 6.1).

При расположении торцов стен у края плиты помимо указанного выше расчетного контура плиты рассматривают также расчетный контур, состоящий из двух прямолинейных участков, следующих от края плиты на расстоянии h₀/2 от граней стены вдоль длины стены на расстояние от торца стены, равное толщине стены (рисунок 6.1, б).

Расчет производят по правилам, приведенным в 8.1.46 СП 63.13330.2012. При этом сосредоточенную нормальную силу F от внешней нагрузки, действующую на рассматриваемое расчетное поперечное сечение плиты, принимают равной равнодействующей всех поперечных сил, действующих по длине рассматриваемого контура поперечного сечения плиты, а сосредоточенный момент М учитывают только в направлении Y (из плоскости стены) и принимают при расчете плиты на продавливание равным половине разности изгибающих моментов в плите, действующих по обе стороны стены на участках контура расчетного поперечного сечения плиты, параллельных длине стены (рисунок 6.1, а).

а — около стен, расположенных внутри площади плит; б — около стен, расположенных у края плит;
1 — контур расчетного поперечного сечения; 1′ — второй вариант расположения контура расчетного
поперечного сечения; 2 — край плиты; 3 — площадь приложения нагрузки

Рисунок 6.1 -Схемы расчетных контуров поперечного сечения при продавливании
плоских плит

Расчет плиты на продавливание около угла стены производят только на действие продольной силы F (без учета момента), принимаемой равной равнодействующей поперечных сил, действующих на длине всех участков контура расчетного поперечного сечения плиты согласно рисунку 6.2.

Расчет подвешенной к вышележащей стене плиты на продавливание (отрыв) производят аналогично вышеуказанным случаям, но по контуру расчетного поперечного сечения плиты, отстоящего от крайних стержней подвешивающей плиту арматуры, определяемой из расчета на отрыв, на расстоянии h₀/2 (рисунок 6.3). При необходимости постановки поперечной арматуры на продавливание подвешивающие стержни в расчете не учитывают.

1 — контур расчетного поперечного сечения; 2 — площадь приложения нагрузки

Рисунок 6.2 — Схема расчетных контуров поперечного сечения при
продавливании плоских плит около углов стен

1 — расчетное поперечное сечение; 2 — подвешивающие арматурные стержни;
3 — контур расчетного поперечного сечения

Рисунок 6.3 — Схема для расчета на продавливание плоской плиты
при подвеске перекрытия к вышележащей стене

При определении расчетного контура поперечного сечения на продавливание необходимо учитывать фактическое положение отверстий в опорных зонах несущих горизонтальных конструкций.

6.3.9 На опорах изгибаемых конструкций с подрезкой (например, сопряжения балок или плит в зонах деформационных швов) необходимо выполнять проверку прочности по сжатой наклонной полосе короткой консоли подрезки, и проверку прочности наклонных сечений на действие поперечных сил и изгибающих моментов (рисунок 6.4).

В общем случае расчеты по наклонным сечениям выполняют согласно 8.1.31 — 8.1.35 СП 63.13330.2012. При этом в качестве рабочей высоты сечения принимают рабочую высоту короткой консоли h₀₁, образованной подрезкой, а в случае отсутствия анкеровки продольной арматуры в зоне подрезки расчет по наклонным сечениям следует выполнять на действие поперечных сил и изгибающих моментов, увеличенных на 20 %.

Расчет короткой консоли подрезки производят согласно приложению Ж СП 63.13330.2012, принимая направление наклонной сжатой полосы от наружного края площадки опирания до равнодействующей усилий в поперечной подвешивающей арматуре на уровне сжатой арматуры конструкции.

При отсутствии анкеровки нижней арматуры в зоне подрезки конструкции следует выполнять проверку прочности наклонного сечения, расположенного вне подрезки и начинающегося на расстоянии не менее h₀ — h₀₁ от торца. При этом в расчете не учитывают продольную арматуру короткой консоли, а длину проекции С принимают не менее расстояния от начала наклонного сечения до конца указанной арматуры.

Для смежной конструкции с подрезкой выполняют аналогичные проверки.

1 — наклонная сжатая полоса; 2 — наклонное сечение для расчета на действие поперечных сил;
3 — наклонное сечение для расчета на действие изгибающих моментов и поперечных сил;
4 — наклонное сечение для расчета на действие изгибающих моментов и
поперечных сил вне подрезки

Рисунок 6.4 — Расположение расчетных наклонных сечений для расчета
конструкций с подрезками

6.3.10 Для узлов сопряжений балок различных направлений с различной высотой поперечного сечения необходимо выполнять проверку прочности балок большей высоты поперечного сечения на отрыв от действия опорных реакций примыкающих балок меньшей высоты поперечного сечения. Опорные реакции определяют из общего расчета конструктивной системы и прикладывают в пределах высоты сечения или к нижней грани балок большей высоты поперечного сечения (рис. 6.5). Расчет на отрыв производят из условия

где F — опорная реакция примыкающего элемента (балки, консоли);

h_s — расстояние от центра тяжести сжатой зоны примыкающего элемента до центра тяжести продольной арматуры;

∑R_swA_sw — сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, установленными дополнительно сверх требуемых по расчету наклонного или пространственного сечения согласно 8.1.32 — 8.1.42 СП 63.13330.2012. Хомуты располагают на длине зоны отрыва, равной

a = 2h_s + b,

где b — ширина примыкающего элемента;

h_s — расстояние от центра тяжести сжатой зоны примыкающего элемента до центра тяжести продольной арматуры A_s.

При этом высоту сжатой зоны опорного сечения примыкающего элемента допускается принимать равной х/0,8, где х — высота сжатой зоны, определенная из расчета по прочности и принимаемая не менее 2а‘.

а — при примыкании балок; б — при примыкании консолей;
l — центр тяжести сжатой зоны примыкающего элемента

Рисунок 6.5 — Схема для определения длины зоны отрыва

6.4 Методы расчета и расчетные модели монолитных конструктивных систем

6.4.1 Расчет монолитных конструктивных систем производят в общем случае методами строительной механики.

6.4.2 Для расчета монолитных конструктивных систем разрабатывают расчетные схемы, включающие данные о нагрузках и воздействиях (сбор нагрузок), а также физическую (расчетную) модель.

Разработку расчетных моделей конструктивных систем следует выполнять преимущественно в пространственной постановке с учетом работы основания. Расчетная модель представляет собой трехмерную систему из монолитных колонн, стен, пилонов, плит, балок, фундаментов, узлов их сопряжений и основания.

Расчетная модель должна соответствовать принятым проектным решениям в части геометрических параметров и физико-механических свойств материалов, включать в себя данные о нагрузках и воздействиях на здание (сооружение) и его элементы.

6.4.3 Распределение усилий в пространственно-деформируемых системах в значительной степени обусловлено жесткостными характеристиками элементов и их сопряжениями, которые зависят как от материала и его напряженного состояния, так и от типа конструкции, качества возведения, наличия дефектов, истории загружения, влажности материала, температуры и др. Влияние всех факторов при проектировании учесть сложно. Поэтому геометрические параметры и физические характеристики материалов и конструкций в расчетах принимают заданными.

6.4.4 Расчеты напряженно-деформированного состояния железобетонных линейных, плоских и объемных элементов и их сопряжений разработаны только для нормальных сечений при простых воздействиях.

Методики расчетов по наклонным и пространственным сечениям с трещинами разработаны для частных случаев, а для сложных воздействий и учета многих факторов применяют различные упрощения.

6.4.5 Сложные пространственные геометрические схемы упрощают заменой реальной конструкции условной схемой. Ребристый и пустотный диски перекрытий так же, как и структурное покрытие из стержней, заменяют условной анизотропной пластиной постоянной толщины. Колонны и балки аппроксимируют стержнями, приведенными к оси, а плиты и стены — оболочками (пластинами), приведенными к срединной плоскости. При фактической несоосности двух смежных несущих конструкций одного этажа или конструкций смежных этажей следует учитывать эксцентриситеты положения осей и срединных плоскостей конструкций.

6.4.6 Пространственная монолитная конструктивная система — статически неопределимая система. Для расчета несущих конструктивных систем применяют дискретные расчетные модели, рассчитываемые численными методами (преимущественно методом конечных элементов — МКЭ). Допускается применять упрощенные расчетные модели (одно- и двухмерные) на предварительных этапах проектирования.

Расчет регулярных (или близких к ним) каркасных и стеновых конструктивных систем также может быть выполнен методом заменяющих (эквивалентных) рам (6.4.12).

Для оценки несущей способности перекрытий может быть применен расчет методом предельного равновесия.

6.4.7 При выполнении расчетов конструктивной системы численными методами следует применять специальные верифицированные и сертифицированные в Российской Федерации программные комплексы, учитывающие требования СП 14.13330, СП 16.13330, СП 20.13330, СП 22.13330, СП 24.13330, СП 63.13330.

6.4.8 При выполнении расчетов методом конечных элементов дискретизацию конструктивных систем производят с применением оболочечных, стержневых и объемных (при необходимости) конечных элементов, используемых в принятом для расчетов программном комплексе.

При создании пространственной модели конструктивной системы необходимо учитывать характер совместной работы стержневых, оболочечных и объемных конечных элементов, связанных с различным числом степеней свободы для каждого из указанных элементов.

6.4.9 Деформативные свойства основания следует учитывать использованием общепринятых расчетных моделей основания, применением различных типов конечных элементов или краевых условий с заданной податливостью, моделирования всего массива грунта под зданием (сооружением) из объемных конечных элементов или комплексно — с применением всех вышеперечисленных методов в случае сложной совместной работы конструкции фундамента и основания.

На первой стадии расчета конструктивной системы допускается учитывать деформативность основания с помощью единого коэффициента постели по всей площади основания, принимаемого по усредненным характеристикам грунтов.

6.4.10 При построении конечно-элементной расчетной модели размеры и конфигурацию конечных элементов следует задавать, исходя из возможностей применяемых конкретных программных комплексов, и принимать такими, чтобы была обеспечена необходимая точность определения усилий по длине колонн и по площади плит перекрытий, фундаментов, пилонов и стен с учетом общего числа конечных элементов в расчетной системе, влияющего на продолжительность расчета.

6.4.11 Жесткости конечных элементов на первой стадии расчета конструктивной системы, когда армирование конструкций еще неизвестно, следует определять по подразделу 6.2.

После определения на этой стадии расчета усилий в элементах конструктивной системы и соответствующего армирования плит перекрытий и покрытий производят дополнительный расчет конструктивной системы для уточнения прогибов этих конструкций, принимая уточненные значения изгибных деформационных характеристик конечных элементов плит с учетом армирования в двух направлениях согласно СП 63.13330.

Аналогичный дополнительный расчет производят для более точной оценки изгибающих моментов в элементах перекрытий, покрытий и фундаментных плитах, а также продольных сил в стенах, колоннах и пилонах с учетом в изгибных и осевых нелинейных деформационных характеристиках элементов деформаций арматуры и бетона вплоть до их предельных значений.

6.4.12 Расчет регулярной конструктивной системы методом заменяющих (эквивалентных) рам производят путем выделения отдельных рам вертикальными сечениями, проходящими по середине шага колонн, в двух взаимно перпендикулярных направлениях (рисунок 6.6).

1 — заменяющие рамы; 2,3 — оси заменяющих рам соответственно в продольном и поперечном направлениях

Рисунок 6.6 — Разделение конструктивной системы на заменяющие рамы

6.4.13 Расчет стеновой конструктивной системы на горизонтальные нагрузки допускается выполнять методом разделения перекрестной конструктивной системы на независимые поперечную и продольную схемы.

Горизонтальные нагрузки принимают действующими в обоих направлениях. При допущении абсолютной жесткости плит перекрытий в своей плоскости горизонтальные перемещения и углы наклона всех несущих стен будут одинаковыми при симметричных в плане схемах и нагрузках. С учетом этого допускается принимать все стены одного направления, расположенные в одной плоскости, соединенными последовательно друг с другом в уровне перекрытий шарнирными связями, абсолютно жесткими вдоль своей оси. При несущих монолитных наружных стенах следует учитывать участки примыкающих стен перпендикулярного направления.

6.4.14 Расчет несущей способности плит перекрытий и покрытий методом предельного равновесия следует производить, используя в качестве критерия равенство работ внешних нагрузок и внутренних сил на перемещениях в предельном равновесии плиты перекрытия с наиболее опасной схемой излома, характеризующей ее разрушение [3].

6.4.15 На начальной стадии расчета для ориентировочной оценки жесткости принятой конструктивной системы высотных зданий (5.1.6) допускается выполнять расчет системы на устойчивость и горизонтальное перемещение по условной стержневой консольной схеме, включающей только стены, ядра жесткости и колонны (с линейными деформационными характеристиками), жестко заделанные в основании и объединенные шарнирно примыкающими к ним жесткими дисками перекрытий.

7 Конструирование несущих железобетонных конструкций

7.1 В общем случае конструирование несущих железобетонных элементов монолитных конструктивных систем выполняют согласно СП 63.13330 и настоящему своду правил.

7.2 Арматура (рабочая и конструктивная) в любом случае должна иметь защитный слой бетона, обеспечивающий ей защиту от коррозии, а также сцепление и совместную работу арматуры с бетоном. Толщину защитного слоя следует назначать с учетом возможных отклонений, связанных с технологией арматурных и бетонных работ согласно 10.3.1 — 10.3.4 СП 63.13330.2012, а также с учетом требуемого предела огнестойкости для конструкции.

7.3 Минимальное расстояние между стержнями арматуры принимают с учетом обеспечения укладки и уплотнения бетона железобетонного элемента и совместной работы арматуры и бетона.

Обеспечение укладки и уплотнения бетона зависит от состава бетонной смеси (подвижности бетонной смеси, размеров крупного заполнителя) и расположения арматуры по отношению к направлению укладки бетона.

Минимальное расстояние между стержнями арматуры для обеспечения совместной работы арматуры и бетона устанавливают в зависимости от диаметра арматурных стержней согласно 10.3.5 СП 63.13330.2012.

7.4 Максимальное расстояние между стержнями арматуры (продольной и поперечной) принимают из условий обеспечения совместной работы арматуры и бетона, эффективного вовлечения в работу бетона и арматуры — одни из основных требований применения расчетных положений СП 63.13330.

Максимальное расстояние между стержнями арматуры для различного типа железобетонных элементов устанавливают согласно подразделу 10.3 СП 63.13330.2012.

7.5 На концах арматурные стержни должны иметь анкеровку, обеспечивающую восприятие усилий, действующих в арматурном стержне. Анкеровку устраивают путем заведения арматурного стержня на необходимую длину, достаточную для восприятия усилий, действующих в арматурном стержне в рассматриваемом сечении (прямая анкеровка — рисунок 7.1, а).

В качестве базовой длины прямой анкеровки принимают ее значение, требуемое для восприятия предельного усилия в арматурном стержне, соответствующего расчетному сопротивлению арматурной стали согласно 10.3.26 СП 63.13330.2012.

Анкеровку растянутой арматуры допускается выполнять путем загиба арматурных стержней, устройства крюков на концах арматурных стержней, приварки поперечных стержней (рисунок 7.1, б — д). Кроме этого, анкеровку выполняют с помощью стальных элементов (пластин, уголков и шайб), привариваемых на концах арматурных стержней, а также с помощью специальных анкерных устройств (высаженных головок и т.п.). При таких способах анкеровки должна быть обеспечена прочность бетона на смятие под этими анкерами и прочность бетона на выкалывание, когда арматуру анкеруют за пределами рассматриваемого элемента. Расчет производят согласно 8.1.43 — 8.1.45 СП 63.13330.2012.

а — сцеплением прямых стержней с бетоном; б — крюками; в — лапками; г — петлями;
д — приваркой поперечных стержней; 1 — бетон; 2 — анкеруемый стержень

Рисунок 7.1 -Анкеровка рабочей арматуры в бетоне элемента

7.6 При конструировании арматурных изделий и закладных деталей рекомендуется стремиться к сокращению числа их типоразмеров как в пределах железобетонного элемента, так и в пределах ряда железобетонных конструкций.

7.7 В монолитных железобетонных колоннах концы продольных рабочих стержней, не привариваемые к анкерующим деталям, должны отстоять от торца элемента на расстоянии не менее 15 мм — для колонн длиной до 6 м включительно при диаметре стержней арматуры до 40 мм включительно и 20 мм — в остальных случаях.

7.8 Стержни продольной рабочей арматуры монолитных колонн рекомендуется назначать одинакового диаметра. Диаметр рабочей продольной арматуры в колоннах рекомендуется принимать не менее 12 мм. В случае если продольная арматура конструируется из стержней разных диаметров, стержни большего диаметра располагают в углах поперечного сечениях колонны.

7.9 В монолитных колоннах многоэтажных зданий стыки рабочей продольной арматуры устраивают на уровне верха перекрытий. Стыки выполняют, как правило, вразбежку. При этом в пределах стыка предусматривают установку поперечной арматуры (хомутов) с шагом не более 10 диаметров стержня продольной арматуры (по наименьшему диаметру).

При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре диаметром более 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж.

Выпуски стержней из колонны с большим поперечным сечением нижнего этажа в колонну с меньшим поперечным сечением верхнего этажа, а также колонн одинакового поперечного сечения рекомендуется выполнять согласно рисунку 7.2. При этом перевод стержней из одного этажа колонны в другой осуществляется путем их отгиба с уклоном не более 1:6 (рисунок 7.2, а, б). Часть стержней колонны нижнего этажа может быть доведена до верха перекрытия (рисунок 7.2, б) и не заводится в колонну верхнего этажа, если она не требуется там по расчету. В случае значительной разницы в сечениях колонн верхнего и нижнего этажей выпуски следует устраивать установкой специальных стержней в количестве, необходимом для колонны верхнего этажа (рисунок 7.2, в).

Анкеровка и стыки арматуры внахлестку во всех случаях должны соответствовать СП 63.13330.

а — при одинаковом поперечном сечении колонн верхнего и нижнего этажей;
б — при незначительном различии в сечениях колонн верхнего и нижнего этажей;
в — при значительном различии в сечениях колонн верхнего и нижнего этажей

Рисунок 7.2 — Схема устройства стыков продольной рабочей арматуры
монолитных колонн многоэтажных зданий

7.10 В одном поперечном сечении колонны все продольные стержни должны быть охвачены непрерывным поясом хомутов, при этом концы хомутов должны иметь крюки и перехлестываться, а места перехлеста хомутов (в том числе по длине колонны) должны быть смещены по отношению друг к другу (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3 — Примеры охвата поперечной вязаной арматурой нескольких продольных
стержней в различных формах поперечных сечений монолитных колонн

7.11 Для продольной рабочей вязаной арматуры монолитных балок высотой сечения 400 мм и более рекомендуется применять стержни диаметром не менее 12 мм.

Продольную рабочую арматуру балок рекомендуется назначать из стержней одинакового диаметра. В случае применения стержней разных диаметров, стержни большего диаметра размещают в первом ряду, в углах сечения и в местах перегиба хомутов. Расположение вязаной арматуры в сечении монолитных балок приведено на рисунке 7.4. Схемы армирования поперечных сечений монолитных балок вязаными каркасами приведены на рисунке 7.5, при этом закрытые хомуты перевязывают вразбежку.

Рисунок 7.4 — Расположение вязаной арматуры в поперечном сечении монолитных балок

а — двухсрезными хомутами; б — четырехсрезными хомутами

Рисунок 7.5 — Схемы армирования сечений монолитных балок вязаной арматурой

Хомуты открытой конструкции допускается применять в вязаных каркасах средних балок, в том числе многопролетных неразрезных, монолитно связанных по верху плитой по всей длине при полной расчетной нагрузке на перекрытие не более 15 кН/м 2 .

Рекомендуется, чтобы каждый хомут охватывал в одном ряду не более пяти растянутых стержней и не более трех сжатых. При большем числе стержней в одном ряду, а также при ширине монолитной балки 350 мм и более рекомендуется переходить на четырехсрезные или многосрезные хомуты.

7.12 В сечениях монолитных балок, где приложены сосредоточенные нагрузки, в т.ч. в местах опирания монолитных второстепенных балок на главные (6.3.10), следует предусматривать дополнительное армирование по рисунку 7.6.

а — сварными сетками; б — подвесками; в — с учащением шага хомутов

Рисунок 7.6 — Дополнительное армирование балок в местах сосредоточенных нагрузок

7.13 Отверстия значительных размеров (более 300 мм) в железобетонных элементах (плитах, стенах и т.п.) должны быть окаймлены дополнительной арматурой, сечением не менее сечения рабочей арматуры (того же направления), которая требуется по расчету элемента как сплошного (рисунок 7.7, а).

Отверстия размером до 300 мм специальными стержнями не обрамляют. Вязаную рабочую и распределительную арматуру элементов вокруг таких отверстий сгущают путем установки двух стержней с шагом 50 мм (рисунок 7.7, б). При армировании сварными сетками такое отверстие рекомендуется вырезать в арматуре по месту.

Отверстия (проемы) в плитах, если необходимо по расчету, обрамляют армированными ребрами. Размеры и армирование ребер принимают в зависимости от их размеров, формы, расположения в плане относительно балок перекрытия, назначения проема.

a — отверстие размером более 300 мм; б — отверстие размером 300 мм и менее;
1 — стержни арматуры плиты; 2 — окаймляющие стержни, образованные сгущением арматуры плиты;
3 — стержни специальной окаймляющей отверстие арматуры

Рисунок 7.7 — Армирование плит в местах отверстий

Приложение А

А.1 При выборе конструктивных систем зданий, содержащих предварительно напряженные конструкции с натяжением на бетон, следует стремиться к соответствующей компоновке конструктивной системы.

Компоновку конструктивной системы производят для наиболее эффективного использования усилий предварительного напряжения и максимального ограничения дополнительных усилий (эффекты второго порядка), которые возникают в несущих конструкциях от усилий предварительного напряжения и должны быть учтены в расчете конструктивной системы.

Дополнительные усилия могут приводить к образованию технологических доэксплуатационных трещин в конструкциях перекрытий (рисунок А.1). Кроме того, нерациональная компоновка конструктивной системы может привести к потерям значительной части предварительного напряжения и образованию чрезмерных дополнительных усилий от обжатия в вертикальных конструкциях. Дополнительные усилия могут потребовать увеличения армирования.

1 — трещины; 2 — усилия обжатия

Рисунок А.1 — Образование доэксплуатационных трещин при обжатии перекрытий,
связанных с наружными несущими стенами

Для ограничения указанных негативных явлений предусматривают следующие конструктивные мероприятия:

— у крайних и угловых колонн и стен предусматривают консольные участки перекрытий;

— уменьшают крайние пролеты для снижения опорных моментов у крайних колонн и рационального размещения напрягаемых элементов;

— расположение диафрагм и ядер жесткости проектируют с их максимально близким размещением к геометрическому центру плана плит перекрытий (рисунок А.2);

— по возможности максимально снижают жесткость крайних и угловых колонн, а также пилонов и стен в направлении действия усилий обжатия;

— применяют по возможности равнопролетные перекрытия.

Примеры нерекомендуемых компоновок конструктивных систем представлены на рисунке А.3.

1 — колонны; 2 — стены; 3 — ядра жесткости

Рисунок А.2 — Примеры рекомендуемых компоновок конструктивных систем

1 — колонны; 2 — ядра жесткости; 3 — стены

Рисунок А.3 — Примеры нерекомендуемых компоновок конструктивных систем

А.2 При расчетах предварительно напряженных конструкций перекрытий следует учитывать усилия предварительного напряжения и дополнительные поперечные силы, возникающие от усилий обжатия.

А.3 При расчетах предварительно напряженных конструкций с применением метода конечных элементов усилия предварительного напряжения для систем без сцепления арматуры с бетоном можно задавать как непосредственно для отдельных конечных элементов модели с учетом траектории усилий, так и в виде равномерно распределенных нагрузок. Отдельные программные комплексы позволяют задавать непосредственно усилия предварительного напряжения для отдельных конечных элементов модели.

А.4 На первой стадии расчета для оценки усилий в элементах конструктивной системы с предварительно напряженными перекрытиями жесткости элементов в первом приближении принимают с учетом начального модуля упругости бетона принятого класса с понижающими коэффициентами:

— 0,6 — для вертикальных сжатых элементов;

— 0,7 — для плит перекрытий (покрытий) с учетом длительности действия нагрузки.

На последующих стадиях расчета жесткости следует определять согласно СП 63.13330.

А.5 При определении прогибов из плоскости плит перекрытий и покрытий в конструктивных системах с предварительно напряженными перекрытиями в первом приближении значения понижающих коэффициентов относительно начального модуля упругости бетона с учетом длительности действия нагрузки допускается принимать: для вертикальных несущих элементов — 0,6, а для плит перекрытий (покрытий) — 0,7 при наличии трещин или 0,9 — при отсутствии трещин.

А.6 Расчет предварительно напряженных плит перекрытий со сцеплением арматуры с бетоном производят в соответствии с СП 63.13330.

Расчет по прочности нормальных сечений предварительно напряженных плит без сцепления арматуры с бетоном следует производить с учетом практически свободного (без сцепления) равномерного деформирования арматуры по длине конструкции, не подобного распределению действующих изгибающих моментов от нагрузки, согласно А.7 — А.10.

А.7 Расчет по прочности нормальных сечений железобетонных конструкций без сцепления арматуры с бетоном (рисунок 5.7) допускается производить на основе предельных усилий по двум вариантам.

По первому варианту расчет выполняют как для обычных элементов, определяя внутренние усилия в сечении с учетом только ненапрягаемой арматуры согласно подразделу 8.1 СП 63.13330.2012, принимая усилие от предварительного натяжения арматуры как внешнюю сжимающую продольную силу, равную

где σ_sp — предварительное напряжение с учетом всех потерь и коэффициента γ_sp = 0,9;

Δσ_s_,_u — приращение напряжения в арматуре от внешней нагрузки. Допускается принимать приближенно Δσ_s_,_u = 100 МПа.

По второму варианту расчет производят, определяя внутренние усилия в сечении элемента с учетом обычной и предварительно напряженной арматуры, принимая усилие предварительного напряжения как часть предельного усилия в напрягаемой арматуре, согласно А.8 и А.9.

А.8 Расчет нормальных сечений железобетонных конструкций без сцепления арматуры с бетоном согласно второму варианту производят из условия (8.3) СП 63.13330.2012, где значения предельного изгибающего момента M_ult, который может быть воспринят сечением элемента, определяют по формуле

Минимальная толщина монолитного перекрытия сп

Толщина монолитной плиты

Монолитная фундаментная плита

Минимальная толщина монолитной плиты

Как узнать необходимую толщину плиты перекрытия?

Какова оптимальная толщина плиты для жилья?

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

Введение

СП 52-103-2007

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

Дата введения 2007-07-15

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие указания

5 Конструктивные решения железобетонных монолитных зданий

6 Расчет несущих конструктивных систем

6.1 Расчетная схема

6.2 Требования к расчету

6.3 Методы расчета

7 Несущие железобетонные конструкции

8 Расчет несущих железобетонных конструкций

9 Конструирование основных несущих железобетонных конструкций монолитных зданий

Приложение А

Основные буквенные обозначения

Приложение Б

Перечень нормативной и технической документации

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины и определения

4 Общие положения

5 Конструктивные решения монолитных железобетонных зданий и сооружений

5.1 Конструктивные системы

5.2 Несущие железобетонные конструкции

6 Требования к расчету монолитных конструктивных систем

6.1 Основные принципы расчета конструктивных систем и их элементов

6.2 Требования к расчету конструктивных систем

6.3 Требования к расчету железобетонных конструкций

6.4 Методы расчета и расчетные модели монолитных конструктивных систем

7 Конструирование несущих железобетонных конструкций

Приложение А

Добавить комментарий Отменить ответ

СВОД ПРАВИЛ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ