Розрахунок несучої здатності колон виконують за нормальними перерізами на дію згинальних моментів і поздовжніх сил і по похилих перерізах на дію поперечних і поздовжніх сил, отриманих з розрахунку конструктивної системи (рисунок 8.1).
Розрахунок за несучою здатністю колон за нормальними перерізами рекомендується проводити за граничним зусиллям або з використанням деформаційної моделі згідно з ДСТУ Б В.2.6-156.
Вплив поздовжнього вигину враховують множенням згинальних моментів, отриманих з розрахунку конструктивної системи за недеформованою схемою.
Рисунок 8.1 - Схема зусиль, що діють на виділений стержневий елемент
Розрахунок конструкції плити має враховувати додаткові зусилля, які виникають в результаті різниці вертикальних деформацій в стінах і колонах (пілястрах) при їх розміщенні в безпосередній близькості, і зусилля, які можуть виникнути у разі аварійної ситуації.
Міцність бетону плити на стиск призначають з урахуванням вимог опору на продавлювання в місцях обпирання, як правило, без використання поперечного армування.
Деформативність (прогини) плит слід обмежувати згідно з ДСТУ Б В.1.2-3 з урахуванням конструктивних, фізіологічних та естетико-психологічних вимог.
Для забезпечення опору місць обпирання плит на крайні вертикальні несучі конструкції при крутінні каркаса висотного будинку рекомендується в створі вертикальних несучих конструкцій по зовнішньому периметру влаштовувати ребра.
Розрахунок за несучою здатністю плоских плит перекриттів, покриттів і фундаментних плит рекомендується виконувати як плоских виділених елементів на спільну дію згинальних моментів в напрямку взаємно перпендикулярних осей і крутних моментів, прикладених по бічних сторонах плоского виділеного елемента, а також на дію поздовжніх і поперечних та зсувних сил, прикладених по бічних сторонах плоского елемента, отриманих з статичного розрахунку конструктивної системи методом кінцевих елементів (рисунок 8.2).
Крім того, при закріпленні плоских плит на колони виконують розрахунок плит на продавлювання на дію зосереджених нормальних сил і моментів згідно з ДСТУ Б В.2.6-156.
Рисунок 8.2 - Схема зусиль, що діють на виділений плоский елемент одиничної ширини
Розрахунок за несучою здатністю плоских плит в загальному випадку можна виконувати шляхом поділу плоского елемента на окремі шари стиснутого бетону, розтягнутої і стиснутої арматури і розрахунку кожного шару окремо на дію нормальних і зсувних сил в цьому шарі, отриманих від дії згинальних і крутних моментів і нормальних сил (рисунок 8.3).
Рисунок 8.3 - Схема зусиль, що діють у бетонному і арматурному шарах виділеного плоского елемента плити (зусилля на протилежних сторонах умовно не показані)
Розрахунок за несучою здатністю стін в загальному випадку рекомендується виконувати як плоских виділених елементів на спільну дію нормальних і зсувних сил, згинальних моментів, крутних моментів, поперечних сил, прикладених по бічних сторонах плоского виділеного елемента і отриманих з розрахунку конструктивної системи методом скінченних елементів (рисунок 8.4).
Рисунок 8.4 - Схема зусиль, що діють на виділений плоский елемент одиничної ширини стіни (зусилля на протилежних сторонах умовно не показані)
Розрахунок стін в загальному випадку рекомендується проводити шляхом поділу плоского елемента на окремі шари стиснутого бетону і розтягнутої і стиснутої арматури та розрахунку кожного шару окремо на дію нормальних і зсувних сил в цьому шарі, отриманих від дії згинальних і крутних моментів, спільних нормальних і зсувних сил.
Допускається проводити розрахунок без поділу на шари бетону і розтягнутої арматури окремо з площини стіни на спільну дію згинальних моментів, крутних моментів і нормальних сил і в площині стіни на спільну дію нормальних і зсувних сил.
Розрахунок з площини стіни виконують аналогічно розрахунку плоских плит перекриттів, визначаючи значення граничних згинальних моментів з урахуванням впливу нормальних сил.
Допускається застосовувати і інші методи розрахунку за несучою здатністю плоского виділеного елемента, отримані на основі рівноваги зовнішніх зусиль, що діють по бічних сторонах виділеного елемента, і внутрішніх зусиль в головному діагональному перерізі виділеного елемента.
Розрахунок за несучою здатністю плоских виділених елементів стін на дію поперечних сил виконують аналогічно розрахунку плит, але з урахуванням впливу поздовжніх сил.
Розрахунок за тріщиностійкістю плит (за виникненням та розкриттям тріщин, нормальних до поздовжньої осі елемента) слід виконувати на дію згинальних моментів (без урахування крутних моментів) згідно з ДСТУ Б В.2.6-156.
При використанні в розрахунках об’ємних скінченних елементів (наприклад, в товстих фундаментних плитах) розтягувальні зусилля повинні бути сприйняті поздовжньою, поперечною або фібровою арматурою, а стискальні зусилля - бетоном.РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО КОНСТРУЮВАННЯ МОНОЛІТНИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ БУДІВЕЛЬ
При конструюванні несучих елементів конструктивної системи (колон, стін, плит перекриттів і покриттів, фундаментних плит, паль) слід дотримуватися загальних вимог щодо конструювання залізобетонних конструкцій ДСТУ Б В.2.6-156, а також вимог розділу 7.
Мінімальні розміри перерізів конструкцій приймають з урахуванням їх вогнестійкості та протипожежних вимог.
Колони армують поздовжньою, як правило, симетричною арматурою, розташованою по контуру поперечного перерізу і, у разі необхідності, всередині поперечного перерізу, і поперечною арматурою по висоті колони, що охоплює всі поздовжні стрижні, що розташовані по контуру і всередині поперечного перерізу. Конструкцію поперечної арматури в межах поперечного перерізу та максимальні відстані між хомутами і зв’язками по висоті колони приймають такими, щоб запобігти випинанню стиснутих поздовжніх стрижнів і забезпечити рівномірне сприйняття поперечних сил по висоті колони.
Підвищення несучої здатності вертикальних конструкцій з урахуванням поступового зростання навантаження від верхніх до нижніх поверхів забезпечують:
збільшенням вмісту поздовжнього армування;
підвищенням міцності бетону на стиск;
збільшенням геометричних розмірів перерізу елементів з урахуванням планувальних обмежень;
використанням "жорсткої" арматури. В якості "жорсткої" арматури рекомендується використовувати прокатні сталеві профілі (двотаври, вт.ч. широкополичкові, кутові елементи, швелери, листову сталь та труби).
Стіни рекомендується армувати, як правило, вертикальною та горизонтальною арматурою, розташованою симетрично біля бічних сторін стіни, і поперечними в’язями, що з’єднують вертикальну і горизонтальну арматуру, розташовану біля протилежних бічних сторін стіни.
Максимальна відстань між вертикальними і горизонтальними стрижнями, а також максимальна відстань між поперечними зв’язками приймають такими, щоб запобігти випинанню вертикальних стиснутих стрижнів і забезпечити рівномірне сприйняття зусиль, що діють в стіні.
Товщина стін ядер жорсткості, а також несучих простінків, діафрагм жорсткості може прийматися змінною по висоті. Гнучкість колон та стін (відношення /0/і, де 10- розрахункова довжина, і - радіус інерції поперечного перерізу) приймають не більше ніж 60.
В несучих залізобетонних конструкціях - ростверках, колонах, стінах та ядрах жорсткості - як правило, застосовують важкі бетони, а в перекриттях - важкі і легкі бетони класів за міцністю на стиск не менше ніж С20/25.
На торцевих ділянках стіни по її висоті встановлюють поперечну арматуру у вигляді П-подібних або замкнутих хомутів, що створюють необхідне анкерування кінцевих ділянок горизонтальних стрижнів і забезпечують від випинання торцевих стиснутих вертикальних стрижнів стін.
З’єднання стін в місцях їх перетину армують по всій висоті стін П-подібними або гнутими хомутами, які забезпечують сприйняття концентрованих горизонтальних зусиль у з’єднаннях стін, а також забезпечують вертикальні стиснуті стрижні в з’єднаннях від випучування і забезпечують анкерування кінцевих ділянок горизонтальних стрижнів.
Армування пілонів, що займають за своїми геометричними характеристиками проміжне положення між стінами і колонами, виконують, як для колон або як для стін в залежності від співвідношення довжини і ширини поперечного перерізу пілонів.
Кількість вертикальної і горизонтальної арматури в стіні призначають відповідно до діючих в стіні зусиль, але не менше ніж мінімальна величина армування згідно з ДСТУ Б В.2.6-156 та ДБН В.1.1-12. При цьому рекомендується передбачати рівномірне армування по площі стіни зі збільшенням армування біля торців стіни й у прорізів.
Перекриття виконують у вигляді нерозрізної монолітної залізобетонної плити. При розмірах комірок плити більше ніж 6 м х 6 м товщину плити рекомендується приймати не менше ніж 200 мм. При відстанях між опорами плити понад 7,2 м плиту перекриття рекомендується підсилювати балками (ребрами). Не слід влаштовувати вентиляційні шахти та інші отвори у зонах умовних (арматурних) балок плоских перекриттів.
Армування плоских плит здійснюють поздовжньою арматурою в двох напрямках, що розташовується на нижній і верхній гранях плити, а у разі необхідності (згідно з розрахунком) і поперечною арматурою, що розташовується біля колон, стін і по площі плити з урахуванням вимог та заходів щодо її анкерування.
На кінцевих ділянках плоских плит встановлюють поперечну арматуру у вигляді П-по- дібних хомутів, розташованих по краю плити, які забезпечують сприйняття крутних моментів біля краю плити і необхідне анкерування кінцевих ділянок поздовжньої арматури.
Кількість верхньої та нижньої поздовжньої арматури в плиті перекриття (покриття) встановлюють відповідно до діючих зусиль. При цьому рекомендується для нерегулярних конструктивних систем з метою спрощення армування використовувати нижню арматуру однаковою по всій площі розглянутої конструкції відповідно до максимальних значень зусиль у прольоті плити; основну верхню арматуру приймати такою ж, як і нижню, а у колонах і стінах встановлювати додаткову верхню арматуру, яка в сумі з основною повинна сприймати опорні зусилля в плиті. Для регулярних конструктивних систем поздовжню арматуру рекомендується встановлювати по над- колонних і міжколонних смугах у двох взаємно перпендикулярних напрямках відповідно до діючих в цих смугах зусиллям.
Для зменшення армування можна також рекомендувати укладання по всій площі плити нижньої і верхньої арматури, що відповідає мінімальному відсотку армування, а на ділянках, де діючі зусилля, що перевищують зусилля, які сприймаються цієї арматурою, і встановлювати додаткову арматуру, що в сумі з вищевказаною арматурою сприймає діючі на цих ділянках зусилля. Такий підхід приводить до більш складного армування перекриттів, що вимагає більш ретельного контролю арматурних робіт.
Армування фундаментних плит виконують аналогічно.
У масивних фундаментних плитах, крім поздовжньої арматури, яку встановлюють на верхній і нижній гранях плити, передбачають поздовжню арматуру, розташовану в середній зоні по товщині плити, та хомути, які об’єднують верхню і нижню сітки.
Для сталезалізобетонних конструкцій в якості жорсткої арматури рекомендується застосовувати прокатні сталеві профілі та інші елементи, марки сталі яких приймають відповідно до чинних нормативних документів.
Для зниження витрати сталі і полегшення бетонування в колонах, балках і фундаментних плитах замість з’єднання стрижневої арматури діаметром 20 мм і більше шляхом перепуску рекомендується її зв’язувати відповідно до вимог 4.20.
В монолітних залізобетонних будівлях у зовнішніх стінах для огороджувальних конструкцій використовують важкий або легкий конструкційний бетон.
ДОДАТОК А
(довідковий)
ОРІЄНТОВНИЙ АЛГОРИТМ СКЛАДАННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ СХЕМИ
Код УКНД 91.080.40
Ключові слова: монолітні залізобетонні конструкції; конструктивна система, розрахунок несучих конструктивних систем, розрахунок несучих залізобетонних конструкцій, конструювання основних несучих залізобетонних конструкцій; вимоги до арматури; розрахунок бетонних та залізобетонних елементів за несучою здатністю, утворенням тріщин та деформаціями; захист конструкцій від несприятливих дій навколишнього середовища.
