10.1. Расчет предела огнестойкости коробчатых, настилов следует производить по признаку потерн несущей способности конструкции при сохранении ею теплоизолирующей способности и отсутствии проникновения пламени в пустоты конструкции.
10.2. Предел огнестойкости коробчатого настила по несущей способности определяется по времени τ0, когда несущая способность конструкции становится недостаточной для восприятия приложенной нормативной нагрузки.
10.3. Для определения несущей способности коробчатого настила в момент времени огневого воздействия τj следует выполнять теплотехнический и статический расчеты.
10.4. На основании теплотехнического расчета определяются температуры напрягаемой арматуры и бетона в наиболее напряженных зонах для расчетного времени воздействия «стандартного» температурного режима. При этом коробчатый настил расчленяется на ряд элементов балочного типа таврового и двутаврового сечений (рис. 2).
Рис. 2. Членение коробчатого настила (а) и расчетная схема огневого воздействия (б - на среднее ребро, в - на крайнее ребро)
X, Y - направления огневого воздействия; yi, x1i, x2i - значения защитных слоев бетона; 1, 2 ... 12 - номера арматурных канатов или стержней; пунктир - условное увеличение защитного слоя бетона со стороны внутренних поверхностей коробчатого настила
10.5. На основании статического расчета по прочностным характеристикам напрягаемой арматуры и бетона, принятым с учетом их температуры нагрева, определяется предельный изгибающий момент, который может воспринять коробчатый настил.
10.6. Для обеспечения прочности нижней полки коробчатого настила при пожаре необходимо предусматривать специальные мероприятия по защите бетона от хрупкого разрушения. В качестве защитных мероприятий рекомендуются: а) установка в защитном слое бетона сетки из проволоки диаметром 0,7 ... 1,0 мм с ячейками размером 3,0 ... 15,0 мм; б) дисперсное армирование бетона у нагреваемой поверхности на глубину до 20,0 мм базальтовыми, асбестовыми или металлическими волокнами; в) армирование наружного слоя бетона на глубину 4,0 ... 6,0 мм тканеподобными материалами из базальтовых волокон.
10.7. Температуру нагрева канатов или стержней напрягаемой арматуры следует определять в зависимости от направленности огневого воздействия и защитных слоев бетона.
10.8. Расчет температуры нагрева i-го каната или стержня (i = 1, 2 ... n) производится по формуле
ti(yx) = tc [tc - ti(x)] [tc - ti(y)] / (tc - tн), (12)
где ti(yx) - температура каната или стержня при трехслойном нагреве конструкции, °С;
tc - изменение температуры во времени
tc = 345 lg(8τ + 1) + tн, (13)
τ - рассматриваемый промежуток времени нагрева, ч (для формулы (13) - в мин);
tн - начальная температура конструкции и окружающей среды со стороны ее необогреваемых сторон (принимается равной 20 °С);
ti(y) и ti(x) - температуры, вычисляемые по формулам:
(14)
(15)
где yi; x1i; x2i - расстояние до оси i-го каната или стержня от нагреваемой поверхности конструкции, м (см. рис. 2);
erf - функция ошибок Гаусса, определяемая по таблице прил. 2;
K - коэффициент, принимаемый для тяжелых бетонов равным 0,62;
aпр - приведенный (средний) коэффициент теплопроводности бетона.
10.9. Со стороны обогреваемых поверхностей коробчатого настила расстояние до оси напрягаемой арматуры принимается по рабочим чертежам конструкции.
10.10. Со стороны внутренних поверхностей коробчатого настила расстояние до оси напрягаемой арматуры следует увеличивать на толщину бетона нижней полки, учитывая прогрев через нижнюю полку и воздушную прослойку в пустотах конструкции.
10.11. Для промежутков времени τ1 и τ2 (τ1 < τ2) вычисляется температура нагрева ti,j всех канатов или стержней по формулам (1) - (4) в соответствии с принятыми толщинами защитных слоев бетона: t1,1; t2,1 ... tn,1 - для промежутка времени τ1; t1,2; t2,2 ... tn,2 - для промежутка времени τ2.
10.12. Несущая способность коробчатых настилов вычисляется для двух значений времени огневого воздействия τ1 и τ2 (τ1 < τ2), заключающих между собой ожидаемую величину предела огнестойкости.
10.13. В нервом приближении в качестве нижнего предела рекомендуется принимать время, равное требуемому пределу огнестойкости по табл. 1 СНиП II-2-80. Расчет выполняется в соответствии с общими положениями СНиП 2.03.01-84 для изгибаемых элементов, по нормативным прочностным характеристикам арматуры и бетона. При этом нормативные сопротивления вводятся в расчет с коэффициентом условий работы арматуры mat при высоких температурах.
В качестве внешних нагрузок принимаются нормативные значения от постоянных и временных длительных нагрузок.
10.14. Несущая способность коробчатых настилов по изгибающему моменту вычисляется по формуле
(16)
(при промежутке времени τ1 и τ2),
где mati - коэффициент условий работы напрягаемой арматуры в зависимости от нагрева;
Rs - нормативное сопротивление арматуры растяжению;
Zδ,i - расстояние от i-го каната или стержня до центра тяжести сжатой зоны бетона.
Допускается принимать положение центра тяжести сжатой зоны посредине толщины верхней полки коробчатого настила.
10.15. Вычисленные значения изгибающих моментов должны удовлетворять неравенствам
MR(τ1) > MHmax > MR(τ2). (17)
Если неравенства выполняются и смежные величины отличаются не более чем на 40 %, то производится вычисление фактического предела огнестойкости коробчатого настила по формуле
(18)
10.16. В случае, если одно из неравенств не выполняется или смежные величины разнятся более чем на 40 %, то необходимо задаваться скорректированным значением промежутка времени τ2 или τ1 и повторить вычисление предельных изгибающих моментов.
11. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
Толщины полок и ребер коробчатого настила, защитные слои бетона
11.1. Размеры сечения элементов коробчатого настила определяются из расчета конструкции на статические нагрузки в диапазоне от 2,0 (200) до 16,0 (1600) кПа (кгс/м2), а также некоторые виды динамических и огневых воздействий, оговоренные в разделах 7 и 10, по соответствующим группам предельных состояний, на различных стадиях работы конструкции.
11.2. Размеры сечения полок и ребер коробчатого настила назначаются с учетом экономических требований, технологии изготовления, соблюдения условий по расположению арматуры (с надлежащей ее анкеровкой) в сечениях элементов, условий эксплуатации конструкции как в неагрессивных, так и в слабоагрессивных средах, необходимости унификации опалубочных форм и армировании конструкции.
11.3. Рекомендуемые минимальные размеры сечения элементов коробчатого настила: верхняя и нижняя полки (включая консольные свесы верхней полки) - 30 мм, ребра - 50 мм.
11.4. Защитный слой бетона для продольной напрягаемой рабочей арматуры должен составлять: а) не менее 15 мм при эксплуатации коробчатого настила в неагрессивных средах; б) не менее 20 мм со стороны наружных поверхностей конструкции (для крайних ребер) и не менее 25 мм со стороны внутренних поверхностей конструкции (для крайних и среднего ребра) при эксплуатации коробчатого настила и в слабоагрессивных средах.
11.5. Защитный слой бетона для рабочей поперечной арматуры каркасов ребер коробчатого настила должен составлять не менее 20 мм, а для распределительной арматуры - не менее 10 мм.
11.6. Защитный слой бетона для рабочей и распределительной арматуры полок коробчатого настила для сечений у опор и в пролетах должен составлять не менее 15 мм.
11.7. На торцовых участках коробчатых настилов в ребрах необходимо устанавливать каркасы длиной не менее 200 мм с шагом поперечных стержней 50 мм и приваркой к ним в нижней части прокатных профилей.
Распределительная арматура каркасов на торцовых участках и в пролетах коробчатого настила стыкуется на длине не менее 20 мм.
Ненапрягаемая поперечная арматура ребер коробчатого настила должна воспринимать не менее 20 % усилий в продольной напрягаемой рабочей арматуре.
11.8. На торцовых участках коробчатых настилов в нижней полке необходимо устанавливать арматурные сетки, размеры и сечение стержней которых определяются в соответствии с требованиями пп. 4.7, 4.10.
Распределительная арматура сеток нижней и верхней полок коробчатого настила на торцовых участках и в пролетах конструкции стыкуется на длине не менее 80 мм.
Ненапрягаемая поперечная арматура нижней полки коробчатого настила должна воспринимать не менее 10 % усилий в продольной напрягаемой рабочей арматуре.
11.9. Для обеспечения пространственной работы коробчатого настила в системе перекрытий арматурные сетки нижней и верхней полок конструкции запускаются в ребра на длину не менее 200 мм.
11.10. Фиксация арматуры в коробчатых настилах обязательна.
Предельные отклонения фактических размеров толщины защитного слоя бетона для рабочей и распределительной арматуры от номинальных размеров не должны превышать: ±5 мм - для толщины защитного слоя бетона, равной 20 мм и более; ±3 мм - для толщины защитного слоя бетона, равной 15 мм; +3 мм - для толщины защитного слоя бетона, равной 10 мм.
11.11. Для использования пустот коробчатых настилов в качестве воздуховодов сечение первых должно быть квадратным или близким к нему и обеспечивать кратность воздухообмена в помещениях от 2 до 27 раз.
11,12. В нижней полке коробчатых настилов допускается устройство отверстий. Для коробчатого настила с номинальными размерами 2000 (или 3000 мм при наличии консольных свесов верхней полки) × 18000 × 900 мм указанные отверстия изображены на рис. 3. При устройстве отверстий согласно рис. 3 марку коробчатого настила следует увеличить на одну ступень. При других номинальных размерах коробчатого настила и наличии отверстий в нижней полке марка конструкции должна определяться расчетом.
Рис. 3. Схема возможного размещения отверстий в нижней полке коробчатого настила
а, б, в - варианты; 1 - зоны возможных размещений отверстий размером 700×700 мм с шагом 1500 мм или одного отверстия размером 2200×600 мм; 2 - то же, размером 200×800 мм
11.13. В консольных свесах верхней полки коробчатых настилов допускается устройство вырезов. Для коробчатых настилов, указанных в п. 11.12, они изображены на рис. 4.
Рис. 4. Схема возможного размещения вырезов в консольных свесах верхней полки коробчатого настила
а - вариант 1; б - вариант 2
11.14. Устройство отверстий в ребрах коробчатых настилов не допускается.
11.15. Число канатов или стержней продольной напрягаемой рабочей арматуры в каждом ребре коробчатого настила определяется расчетом и не должно превышать шести штук. В смежных ребрах коробчатого настила число канатов или стержней продольной напрягаемой рабочей арматуры может отличаться не более чем на одну штуку.
11.16. На торцовых участках коробчатых настилов в ребрах на длине не менее 0,6 lp необходимо устанавливать косвенную арматуру в виде гребенок с шагом 5 - 10 см. Установка гребенок производится при армировании конструкции со стороны пустот коробчатых настилов.
11.17. При размещении арматуры в поперечном сечении коробчатого настила для зданий промышленных предприятий следует руководствоваться схемами, приведенными на рис. 5.
Рис. 5. Схема размещения арматуры в поперечном сечении нижней (а, б) и верхней (в, г) зоны коробчатого настила
12. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ЗДАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ
12.1. Конструктивная схема здания с использованием коробчатых настилов должна быть рассчитана с учетом шарнирного опирания их на продольные конструкции. Длина опирания коробчатых настилов определяется расчетом, но не должна составлять менее 200 мм.
12.2. Крепление коробчатых настилов к продольным конструкциям следует осуществлять в углах крайних ребер монтажными сварными швами через закладные изделия и соответствующих конструктивных элементах. При этом необходимо соблюдать очередность крепления коробчатых настилов: по одному из торцов конструкции - до устройства кровли с утеплителем, по второму - после устройства кровли с утеплителем.
12.3. Использование коробчатых настилов в одноэтажных производственных зданиях предусматривает жесткую заделку колонн в стаканы фундаментов. Горизонтальные нагрузки с покрытия следует передавать на колонны через продольные балки, опорную часть которых необходимо рассматривать как продолжение колонн и соответствующим способом конструировать и армировать.
Крепление продольных балок к колоннам следует осуществлять расчетными сварными швами через закладные изделия в соответствующих конструктивных элементах.
Передачу ветровых нагрузок с торца здания необходимо выполнять через фахверковые железобетонные стойки на продольные балки.
12.4. Использование коробчатых настилов в многоэтажных производственных зданиях предусматривает рамную конструктивную схему каркаса в обоих направлениях, что обеспечивается жестким сопряжением продольных и поперечных ригелей с колоннами и жесткой заделкой последних в стаканы фундаментов.
Поперечные ригели следует устанавливать по каждой поперечной координационной оси здания в уровнях всех перекрытий и размещать их ниже верхних полок коробчатых настилов (рис. 6).
Рис. 6. Схема рамного каркаса многоэтажного производственного здания с использованием коробчатых настилов
1 - коробчатый настил; 2 - поперечный ригель; 3 - продольный ригель; 4 - колонна
Фахверковые стойки следует выполнять из металла и устанавливать поэтажно на продольные ригели.
13. УЗЛЫ СОПРЯЖЕНИЙ ТОРЦОВ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ
13.1. Узлы сопряжений торцов коробчатых настилов должны обеспечивать герметичность системы каналов при использовании пустот конструкций в качестве воздуховодов.
13.2. Узлы сопряжений торцов коробчатых настилов могут быть жесткими или гибкими.
13.3. Жесткие узлы сопряжений торцов коробчатых настилов должны предусматривать заполнение их бетоном марки не ниже В20 на мелком заполнителе с крупностью щебня не более 15 - 20 мм по контуру ребер и полок конструкции.
