СП СП 52-117-2008 Железобетонные пространственные конструкции покрытий и перекрытий

Рекомендации по расчету гиперболических панелей-оболочек

14.3.6 Расчет гиперболических панелей-оболочек на действие вертикальных нагрузок рекомендуется производить исходя из предположения о недеформируемости контура поперечного сечения оболочки как балки на двух опорах с криволинейным поперечным сечением. При расчете действительное поперечное сечение оболочки (рис.14.19, б) заменяют приведенным (рис.14.19, в) путем проектирования горизонтальных участков оболочки на ось симметрии поперечного сечения. При этом для упрощения фактическое приведенное сечение можно заменить двутавровым (для бескилевых панелей) или крестообразным (для килевых) (рис.14.19, в, г).

а - схема усилий в поперечном сечении изгибаемой волны; б - разбивка
на элементарные площадки половины поперечного сечения;
в - приведенное поперечное сечение при расчете на изгиб панели-оболочки;
г - то же, килевой панели-оболочки; 1 - контур фактического приведенного сечения;
2 - то же, расчетного приведенного сечения
Рисунок 14.19 - Расчетные схемы и поперечное сечение волны покрытия​

14.3.7 При проверке принятых размеров поперечного сечения панели-оболочки и ее армирования высоту сжатой зоны сечения x определяют методом подбора по поперечному сечению путем разбивки на элементарные площадки (рис.14.19, б).

14.3.8 Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси, по образованию и раскрытию трещин и по деформациям рекомендуется производить по расчетному (двутавровому или крестообразному) приведенному сечению согласно требованиям СП 52-101.

14.3.9 В зоне действия максимальных изгибающих моментов и в местах приложения сосредоточенных нагрузок оболочка должна быть проверена на действие усилий поперечного направления, определяемых по формулам (14.35)-(14.37).

14.3.10 Усилия M, N, Q в продольном сечении i панели-оболочки (рис.14.20) определяют соответственно по формулам:

Mi = ∑ₙ₌ᵢⁿ⁼ᵐ(Δtₙ - ΔPₙ)(zₙ - zᵢ); (14.35)

Ni = ∑ₙ₌ᵢⁿ⁼ᵐ(Δtₙ - ΔPₙ)sinγᵢ ; (14.36)

Qi = ∑ₙ₌ᵢⁿ⁼ᵐ(Δtₙ - ΔPₙ)cosγᵢ. (14.37)


a - элемент длиной Δx; б - половина поперечного сечения а-а;
в - то же, поперечного сечения б-б
Рисунок 14.20 - К расчету на усилия поперечного направления​

В формулах (14.35)-(14.37):

n - номер элементарной площадки поперечного сечения волны;
ΔPₙ - внешняя нагрузка, приходящаяся на элементарную площадку поперечного сечения;
zₙ - абсцисса n-й элементарной площадки;
zᵢ - абсцисса продольного сечения i оболочки;
γᵢ - угол наклона к оси OZ, касательной к контуру поперечного сечения в точке i;
Δtₙ = τₙΔAₙ - сдвигающее усилие, действующее на элементарную площадку поперечного сечения, где τₙ - касательное напряжение в элементарной площадке поперечного сечения, определяемое по формуле (14.38).​

τₙ = (∑ₙ₌ᵢⁿ⁼ᵐᵇΔNnb - ∑ₙ₌ᵢⁿ⁼ᵐᵃΔNₙₐ)/0,5Δx(bᵢₐ + bib). (14.38)​

В формулах (14.35)-(14.37) суммирование распространяется на участок поперечного сечения от точки i до крайней площадки n = mₐ поперечного сечения а-а или до n = mb поперечного сечения б-б,

где ΔNₙₐ и ΔNnb - нормальные силы от балочного изгибающего момента, действующие на элементарные площадки левого и правого поперечных сечений;

Δx - длина рассматриваемого продольного сечения, принимаемая не более ширины волны;
bᵢₐ и bib - ширина горизонтальных сечений оболочки в точках i поперечных сечений а-а и б-б.​

В формулах (14.35), (14.36) знаки принимаются положительными для Mi, если растянутое волокно расположено снизу условной консоли; для Ni - если в сечении i действует растягивающее усилие.

Нормальные силы ΔNₙₐ и ΔNnb определяют по формулам:

ΔNₙₐ = σₙₐΔAₙₐ = (Mₓₐ/Iₐ)(yₙₐ - yₐ)ΔAₙₐ; (14.39)

ΔNnb = σnbΔAnb = (Mxb/Ib)(ynb - yb)ΔAnb, (14.40)​

где σₙₐ и σnb - нормальные напряжения, действующие на элементарные площадки левого и правого поперечных сечений;

Iₐ, Ib, yₐ, yb - приведенные моменты инерции и ординаты центров тяжести левого и правого поперечных сечений волны;
ΔAₙₐ, ΔAnb, yₙₐ, ynb - площади и ординаты центров тяжести элементарных площадок левого и правого поперечных сечений;
Mₓₐ, Mxb - продольные балочные изгибающие моменты в левом и правом поперечных сечениях волны. При отсутствии внешней нагрузки на участке Δx​

Mxb = Mₓₐ + Qₓ Δx, (14.41)​

где Qₓ - поперечная сила в сечении x.

14.3.11 В многоволновом покрытии горизонтальные усилия Nₜ, действующие в стыке между волнами, определяют по формуле

Nₜ = Mₜᵢ/f, (14.42)​

где Mₜᵢ - изгибающий момент поперечного направления в среднем продольном сечении волны zᵢ = 0;

f - глубина волны.​

По усилиям Nₜ проверяют соединения между смежными волнами и сечения распорок, если их устанавливают для снижения деформативности в крайних волнах.

 

14.3.12 При действии полосовых и сосредоточенных вертикальных нагрузок, приложенных к гребням волн, необходимо учитывать их распределение между волнами.

Нагрузку, приходящуюся на полуволну k, определяют по формуле

Pₖ = 0,5aₖPloc, (14.43)​

где aₖ - коэффициент, учитывающий отдаленность k-й полуволны от точки приложения нагрузки, определяемый по табл.14.1;

Ploc - величина местной нагрузки.​

Таблица 14.1​

​

14.3.13 Поперечное сечение волны и ее армирование проверяют по усилиям, полученным от суммирования полосовых и сосредоточенных нагрузок, приложенных к смежным волнам. Ввиду симметрии для расчета панели-оболочки следует принимать усилия в наиболее нагруженной полуволне, увеличенные в два раза.

14.3.14 Более точный расчет панелей-оболочек при неравномерных нагрузках с учетом деформаций и расчет крайних волн покрытия могут быть выполнены численными методами с использованием программных комплексов по расчету конструкций с учетом геометрической и физической нелинейности.

14.3.15 Опорные конструкции волнистых покрытий из гиперболических панелей-оболочек рекомендуется рассчитывать с учетом их совместной работы с элементами покрытия. Интенсивность давления волнистого покрытия на опорную конструкцию, работающую по балочной схеме, рекомендуется определять по табл.14.2 в зависимости от вида нагрузки, действующей на волнистое покрытие, при этом отношение 2b/L должно быть для поз.1, 2 и 4 в пределах 0,5-0,25, для поз.3 и 5 - 0,33-0,25.

Таблица 14.2​

​

Конструирование гиперболических панелей-оболочек и покрытий из них

14.3.16 Минимальную толщину оболочки принимают в соответствии с диаметром арматуры и минимальной толщиной защитного слоя бетона, но не менее 30 мм. В случае необходимости размещения рабочих стержней по низу волны толщину оболочки в этом месте рекомендуется увеличивать путем спрямления верхней кривой поперечного сечения оболочки или утолщения всего сечения.

Минимальную толщину продольных бортов следует принимать в зависимости от диаметра рабочих стержней, расположенных в этих бортах, равной (1,5-4)δ, где δ - толщина оболочки.

14.3.17 Затяжки в панелях-оболочках рекомендуется принимать стальными (из прокатных профилей) или железобетонными, армированными стержневой арматурой, арматурными канатами. Стальные затяжки могут быть открытыми или обетонированными.

14.3.18 Оболочки рекомендуется армировать сварными сетками из обыкновенной холоднодеформированной проволоки, продольные борта и киль - сварными каркасами и отдельными стержнями, а торцевые диафрагмы - сварными сетками, каркасами и отдельными стержнями.

В наклонных диафрагмах для восприятия главных растягивающих напряжений следует предусматривать дополнительное армирование сварными сетками (см. рис.14.16, д и 14.17, в).

14.3.19 В бескилевых панелях-оболочках и в оболочках с затяжками рекомендуется предусматривать четыре подъемные петли в торцевых диафрагмах, а в килевых, кроме того, - две петли в киле на расстоянии 2,5-3 м от опор.

14.3.20 В продольных бортах рекомендуется предусматривать расположенные с шагом 1,2-3 м закладные детали для соединения панелей. При необходимости в крайних панелях (у торцов здания и у температурных швов) к этим деталям рекомендуется приваривать стальные поперечные распорки из уголка или трубы. Необходимость установки таких распорок устанавливается расчетом на действие усилий поперечного направления.

14.3.21 Утепленную или холодную кровлю следует проектировать с утеплителем и гидроизоляционным ковром, укладываемыми непосредственно по криволинейной поверхности железобетонного волнистого покрытия.

Панели-оболочки полной заводской готовности рекомендуется проектировать с эффективным утеплителем и гидроизоляционным слоем, нанесенными механизированным способом.

14.3.22 В волнистых покрытиях можно предусматривать проемы для освещения, аэрации, коммуникаций и т.п. при соблюдении рекомендаций п.6.5 настоящего СП. Ширину проема рекомендуется принимать не более 0,4 ширины панели. При этом необходимо сохранять участки поперечного сечения по низу и на гребнях волн панели, в которых размещается рабочая арматура. При необходимости значительного увеличения ширины отверстия, превышающего указанный размер, проем рекомендуется устраивать на всю ширину волны, предусматривая рамное обрамление, равнопрочное сечению волны.

14.3.23 В местах примыкания волнистых покрытий к торцевым стенам необходимо предусматривать соединения, не препятствующие вертикальным перемещениям конструкций покрытия.

 

15 Вспарушенные панели с плоской верхней поверхностью

Основные положения

15.1 Вспарушенные панели с плоской верхней поверхностью являются пространственными элементами покрытий и перекрытий. Они имеют переменную толщину, увеличивающуюся к контуру, и выпуклую срединную поверхность, описанную на плоском контуре (рис.15.1). В случае ступенчатого изменения толщины панели называются ступенчато-вспарушенными (рис.15.2).

1 - арматурная сетка; 2 - дополнительные сетки в углах панели;
3 - предварительно напряженный арматурный пояс
Рисунок 15.1 - Схема вспарушенной панели


Рисунок 15.2 - Поперечное сечение и построение нижней
поверхности ступенчато-вспарушенной панели​

Прямоугольные вспарушенные панели заводского изготовления проектируются длиной l₁ ≤ 7 м, шириной l₂ ≤ 3,6 м и с отношением сторон l₁/l₂ ≤ 2. При больших пролетах или полигональном плане перекрываемого помещения применяют сборные вспарушенные конструкции. При этом размеры таких конструкций рекомендуется принимать не более: по длине l₁ = 12 м; по ширине l₂ = 9 м.

15.2 Вспарушенные панели могут проектироваться как для однопролетных (разрезных), так и многопролетных (неразрезных) покрытий и перекрытий, а также в качестве средних распорных элементов сборных безбалочных перекрытий (рис.15.3).

1 - колонна; 2 - надколонные плиты; 3 - вспарушенные панели
Рисунок 15.3 - Применение вспарушенных панелей в сборных безбалочных перекрытиях​

Вспарушенные панели и конструкции могут опираться по углам, по контуру, по трем или по двум противоположным сторонам.

15.3 Панели и конструкции с плоской верхней поверхностью применяют в сборных покрытиях и перекрытиях зданий и сооружений, для которых расчетной является равномерно распределенная (или близкая к ней) нагрузка.

15.4 Вспарушенные панели и конструкции, как правило, проектируют с предварительно напряженным армированием по контуру.

15.5 Шатровые панели с плоской плитой постоянной толщины с ребрами по контуру работают как пространственные панели и применяются в перекрытиях жилых и общественных зданий.

15.6 Нижнюю поверхность прямоугольных вспарушенных панелей рекомендуется очерчивать по поверхности положительной гауссовой кривизны, заданной уравнением

z = f[(1 - 4x²/l₂²)(1 - 4y²/l₁²) / (1 - C(4x²/l₂² + 4y²/l₁²))], (15.1)​

где f - стрела подъема поверхности в центре панели по отношению к плоскому контуру;

l₁ и l₂ - размеры сторон контура (по осям бортовых ребер);
x, y - текущие координаты (рис.15.1, 15.2);
C - параметр, изменяющийся от 0,3 до 0,5 (рекомендуется принимать C = 0,45).
​

Рекомендации по расчету

15.7 Расчет вспарушенных панелей производится по предельным состояниям согласно требованиям СНиП 52-01 и рекомендациям раздела 4.2 настоящего СП. При этом несущая способность и сечения основной арматуры пояса определяют методом предельного равновесия.

15.8 Для прямоугольных вспарушенных и ступенчато-вспарушенных панелей (рис.15.1, 15.2), опертых по контуру, распор H допускается определять, используя шатровую схему излома (рис.16.3, б), по формуле

H₁ = H₂ = H = ql₁²l₂²/12fₚ√(l₁² + l₂²), (15.2)​

а площадь сечения арматуры предварительно напряженного пояса Aₛ - по формуле

Aₛ = H/2γdRₛ. (15.3)​

В формулах (15.2) и (15.3)

fₚ = h₀ - δₛ/4 - расчетный подъем панели (рис.15.2);
l₁, l₂ - расчетные размеры панели (расстояние между осями опорных площадок);
Rₛ - расчетное сопротивление предварительно напряженной арматуры пояса;
γd - коэффициент, принимаемый равным 1; для плит с отношением длины сторон от 1,7 до 2 или при h₀/l₂ ≤ 1/25 γd = 0,8, а для крайних панелей покрытий или перекрытий, для которых не выполняются рекомендации п.15.20 настоящего СП, γd = 0,7.​

Для полигональных вспарушенных панелей (рис.15.5, в), у которых центральная панель имеет незначительные размеры или отсутствует, т.е. 0 < r₁ < r/4, площадь сечения арматуры предварительно напряженного пояса Aₛ определяется по формуле

Aₛ = qr²/6γd fₚ Rₛ cos(α/2), (15.4)​

где r₁ - радиус круга, вписанного в контур центральной панели;

r - радиус круга, вписанного в полигональный контур;
α = 2π/n, где n > 4 - число сторон полигонального контура.​

Несущую способность панели по сжимающим усилиям в плите допускается проверять как для вспарушенной панели с несмещаемым контуром (см. п.15.9 настоящего СП).

15.9 Для вспарушенных и ступенчато-вспарушенных панелей с несмещаемым контуром предельная нагрузка q или толщина плиты δₛ может быть определена по формуле

q = [3(l₁² + l₂²)/l₁²l₂²]fd δₛ Rb. (15.5)​

В этом случае расчетный подъем панели fd определяют с учетом неупругих деформаций сжатого бетона по формуле

fd = fₚ[1 - H(l₁ + l₂)/(4fₚ²Eb1 δₘ)], (15.6)​

где δₘ - средняя толщина вспарушенной или ступенчато-вспарушенной панели;

Eb1 - сниженный модуль упругости для непродолжительного действия нагрузки, определяемый формулой (5.2).​

При продолжительном действии нагрузок Eb1 заменяется Eb,τ по формуле (5.1).

15.10* Для панелей, опертых по двум сторонам или по углам, кроме расчета по шатровой схеме, приведенного в п.15.8 настоящего СП, следует производить расчет панели в одном или при l₁ ≠ l₂ соответственно в двух направлениях по балочной схеме излома как балки П-образного сечения (рис.16.3, а).

15.11 Определение прогиба поля ступенчато-вспарушенной панели w₁ производится приближенно как для железобетонной конструкции, опертой по контуру, без трещин в растянутой зоне, по формуле

w₁ = (l₁² + l₂²)²(pₛ/Eb1 + pl/Eb,τ) / (32δₛfₚ²), (15.7)​

где pₛ и pl - соответственно кратковременно и длительно действующая на перекрытие нагрузки.

Поскольку в составе перекрытия панели опираются по углам, к величине прогиба плит w₁ добавляют величины прогиба ребер w₂, вычисляемые как для балок Г-образного сечения, и вычитают величину выгиба ребра от обжатия напрягаемой арматурой пояса.

15.12 Расчет шатровых панелей с ребрами по контуру и плоскими плитами постоянной толщины по несущей способности производится по методу предельного равновесия с использованием конвертной и балочной схем излома.

15.13 Расчет сборных предварительно напряженных вспарушенных конструкций по предельным состояниям должен выполняться на усилия, возникающие до и после замоноличивания стыков согласно рекомендациям п.4.2 настоящего СП.

15.14 Для предварительно напряженных панелей, опертых по контуру, удовлетворяющих требованиям пп.15.1, 15.17, 15.20 настоящего СП, проверку трещиностойкости допускается не производить. Проверка трещиностойкости панелей, опертых по двум сторонам или по углам, производится как для балочных элементов П-образного сечения соответственно в одном или в двух направлениях.

 

Конструирование

15.15 Нижнюю поверхность ступенчато-вспарушенных панелей проектируют таким образом, чтобы в направлении осей x и y она была очерчена дугами поверхности (рис.15.1), пересечения которых с внутренними гранями контурных ребер лежали бы в плоскости осей арматурного пояса опорного контура (рис.15.2). В качестве описывающих дуг в зависимости от технологических и архитектурных соображений допускается принимать квадратную параболу или дугу круга со стрелой подъема f. Количество ступеней, как правило, принимается от 2 до 5.

15.16 Вспарушенные и ступенчато-вспарушенные панели могут проектироваться с одним или несколькими кессонами. При l₁/l₂ > 1,7 панели конструируются с двумя или тремя кессонами, окаймленными ребрами, при этом вспарушенные плиты смежных кессонов проектируют как неразрезные (рис.15.4).

а - ступенчато-вспарушенная панель с одним кессоном; б - ступенчато-вспарушенная
панель с двумя кессонами; в - вспарушенная панель; 1 - основная растянутая арматура
пояса; 2 - каркас поперечного армирования контурного ребра; 3 - сетка плиты
Рисунок 15.4 - Конструктивные схемы вспарушенных панелей​

15.17 Плиту панелей армируют сварной сеткой из проволоки диаметром 3-4 мм с ячейкой размером 200x200 мм и по углам на участках l₁/6 и l₂/6 дополнительной сеткой из стержней того же диаметра, располагаемой под основной сеткой, и проектируют из бетона класса 25 и выше.

В плите допускается предусматривать отверстия и проемы. Конструирование и армирование плиты в зоне отверстий должны удовлетворять требованиям п.6.5 настоящего СП.

15.18 Контурные ребра панелей армируют предварительно напряженными стержнями или канатами таким образом, чтобы создавался замкнутый арматурный пояс. Заанкеривание стержней в опорной зоне предусматривается с применением приварки их к стальным опорным колодкам анкерных устройств и за счет сцепления с бетоном согласно требованиям СП 52-102. В том случае, если стержни или канаты проектируются без анкеров, рекомендуется доводить арматурные элементы до наружной грани противоположной стороны панели.

Преднапряжение может быть предусмотрено по способу натяжения арматуры на бетон в процессе монтажа элементов с последующим обетонированием или с натяжением на упоры в заводских условиях (в пределах контурных ребер сборных элементов) с последующим устройством стыков пояса, перекрывающих швы между элементами.

С целью компенсации возможных неупругих деформаций для сборных вспарушенных конструкций следует предусматривать строительный подъем fc ≥ fₚ/5, но не менее 20 мм.

15.19 В контурных ребрах кроме основной растянутой арматуры (арматурного пояса) следует предусматривать поперечную арматуру (рис.15.4). В ребрах, опертых по всей длине, устанавливают одиночные арматурные каркасы, располагаемые по возможности ближе к наружной грани ребра. При этом около углов каркасы должны иметь поперечные стержни диаметром 4-6 мм с шагом не более 50 мм и нижние стержни диаметром не менее 6-8 мм. В контурных ребрах, испытывающих изгиб в вертикальной и горизонтальной плоскостях, около углов на участках l₁/6 и l₂/6 предусматривают дополнительные арматурные каркасы вблизи внутренней грани ребра из стержней того же сечения и в том же количестве, что и у наружной грани ребра при опирании ребер по всей длине.

15.20 Основные размеры элементов в средней части вспарушенных и ступенчато-вспарушенных панелей рекомендуется принимать не менее: толщину плиты δf - 30 мм, ширину контурных ребер - 100 мм, ширину промежуточных ребер между кессонами панелей - 50 мм. Высоту контурных ребер панелей перекрытий назначают не более удвоенной высоты сечения примыкающей к ребру плиты и не менее высоты, необходимой по расчету панели по балочной схеме излома.

В контурных ребрах на длинных сторонах l₁ панелей, расположенных по краю здания или сооружения, рекомендуется предусматривать горизонтальные полки у нижней грани ребра, увеличение ширины или соответствующего армирования ребра для уменьшения податливости крайних ребер в горизонтальной плоскости. С этой же целью в крайних панелях возможно предусмотреть увеличение толщины или армирования плиты, а также соответствующие связи между панелью и другими несущими конструкциями здания или сооружения.

15.21 Вспарушенные панели размером не более 4x6 м для безбалочных перекрытий (рис.15.3) допускается проектировать без предварительно напряженного арматурного пояса с тщательным замоноличиванием стыка по контуру, предусматривая передачу распорных усилий на надколонные полосы. При этом ребра панели армируют с учетом усилий, действующих в стадиях изготовления, перевозки и монтажа. Толщину вспарушенной плиты в середине таких панелей перекрытий производственных зданий принимают по расчету на продавливание согласно п.6.2.46 СП 52-101, но не менее δп = 40 мм.

Очертание нижней поверхности панели должно удовлетворять рекомендациям пп.15.6,15.15 настоящего СП.

15.22 Сборные вспарушенные конструкции на прямоугольном плане рекомендуется конструировать так, чтобы стыки между монтажными элементами располагались по возможности вдоль линий излома расчетной шатровой схемы разрушения. При этом конструкции допускается проектировать:

• при l₂ < 7,2 м - из четырех треугольных элементов (рис.15.5, а);
• при l₂ ≥ 7,2 м - из четырех трапециевидных и одного прямоугольного элемента (рис.15.5, б);
• на полигональном плане - из треугольных или трапециевидных панелей (рис.15.5, в).

а - на прямоугольном плане из треугольных элементов; б - на прямоугольном
плане из прямоугольного и трапециевидных элементов; в - на полигональном контуре;
1 - сборные панели; 2 - арматурный пояс
Рисунок 15.5 - Схемы сборных вспарушенных конструкций​

Монтажные элементы конструкций проектируют с окаймляющими, а в случае необходимости и с промежуточными ребрами и плитой переменной толщины согласно рекомендациям пп.15.15 и 15.18 настоящего СП. Стыки между сборными элементами, совпадающие с расчетными линиями излома, допускается конструировать как цилиндрические шарниры.

15.23 Ширину опорных площадок при опирании по контуру или по двум сторонам рекомендуется принимать не менее 50 мм, а опорные поверхности панелей, опирающихся по углам, размером не менее 70x70 мм (при опирании на металлические закладные детали) и размером не менее 100x100 мм (при опирании на бетонные поверхности).

15.24 В многопролетных покрытиях и перекрытиях из вспарушенных панелей или конструкций замоноличивание стыков и сварные соединения между ними предусматривают по конструктивным соображениям или из расчета покрытия или перекрытия как элемента здания в целом на горизонтальные нагрузки. В случае необходимости по контуру панелей предусматривают шпонки, образуемые бетоном замоноличивания стыка.

Возможно устройство предварительно напряженного пояса на всю длину или ширину перекрытия по осям опор в швах между смежными пролетами. Пример решения такого сборного покрытия для ячейки размером 7,2x7,2 м приведен на рис.15.6.

1 - контурный элемент; 2 - центральная плита; 3 - колонна с отверстиями для пропуска
напрягаемой арматуры; 4 - замоноличиваемые пазы; 5 - напрягаемая арматура; 6 - стальная
пластина для сварного соединения сборных элементов; в сечении А-А: 5а и 5b - положение
верхней арматуры соответственно в опорном сечении и в средней части пролета
Рисунок 15.6 - Вспарушенное перекрытие с натяжением арматуры на бетон​

Стыки между конструкциями смежных пролетов должны удовлетворять конструктивным и расчетным требованиям п.6.4 настоящего СП.

 

16 Шатровые конструкции

Основные положения

16.1 Шатровые конструкции для покрытий или междуэтажных перекрытий зданий различного назначения выполняются в виде тонкостенных складок и пространственных плитно-стержневых систем (рамно-шатровые конструкции). Отличительным признаком шатровых конструкций является форма несущей конструкции в виде многогранника на плоском полигональном (как правило, прямоугольном) контуре. Многогранник имеет форму полной или усеченной пирамиды. В последнем случае в центральной части плана конструкции имеется горизонтальная грань, называемая средним диском (рис.16.1, а).

а - с вертикальными бортовыми элементами;
б - гладкие с капителью и надколонной полосой; в - из ребристых плит
Рисунок 16.1 - Схемы шатровых складок покрытий и перекрытий​

Шатровые тонкостенные складчатые конструкции (шатровые оболочки) образованы тонкостенными плоскими или ребристыми плитами в форме горизонтальной и наклонных (боковых) граней шатра.

Шатровые конструкции могут проектироваться как многопролетными (или многоволновыми), так и однопролетными (отдельно стоящими) с опиранием по углам на колонны, по нескольким сторонам или по контуру (рис.16.1).

Железобетонные шатры могут выполняться сборными, сборно-монолитными или монолитными, а также комбинированными, сталежелезобетонными, например, из тонких железобетонных пластин на стальном решетчатом каркасе.

Пространственная работа конструкций шатрового типа определяется наличием усилий распора. Восприятие усилий распора конструктивно решается устройством замкнутого контура из бортовых элементов по периметру шатра, в которых размещается основная арматура (затяжка) шатра. Величина распора определяется величиной действующих нагрузок и соотношением основных геометрических размеров конструкции, к которым относятся размеры плана шатра в осях контурных элементов, габариты среднего диска и стрела подъема шатра.

Стрелой подъема шатра является превышение уровня срединной поверхности среднего диска над уровнем пояса затяжки шатра. Необходимая величина стрелы подъема шатра определяет строительную высоту конструкции и пологость наклонных граней шатра, в связи с чем при конструировании предварительно строительную высоту шатровых конструкций рекомендуется назначать в пределах 1/8-1/12 перекрываемого пролета.

Основной несущей конструкцией рамно-шатровых конструкций является пространственная шатровая рама. Продольные оси элементов шатровой рамы расположены вдоль диагональных ребер.

Диагональные рамы сборных рамно-шатровых конструкций в зависимости от величины перекрываемого пролета, строительной высоты перекрытия и уровня действующих нагрузок могут быть выполнены в виде отдельных сборных элементов - рам с подкосами (рис.16.2, а) или в составе плит в виде ребер переменной высоты, увеличивающейся от высоты контура среднего диска до высоты бортового элемента в угловых зонах (рис.16.2, б).

а - для нагрузки до 30 кН/м²; б - для нагрузки до 10 кН/м²;
1, 2 - колонны с капителями; 3 - бортовые элементы; 4 - диагональные рамы;
5, 6 - плиты настила; 7 - диагональные ребра плит переменной высоты
Рисунок 16.2 - Сборные рамно-шатровые перекрытия
​

16.2 Шатровые конструкции предназначаются для покрытий и перекрытий, как правило, квадратных или прямоугольных (с отношением сторон l₁/l₂ < 2) ячеек зданий с укрупненным шагом колонн или стен. Известны примеры шатровых покрытий зданий с треугольной сеткой колонн, а также шести- и восьмиугольных в плане шатровых покрытий зальных помещений.

Шатровые складки в плане рекомендуется принимать размерами:

• для покрытий: железобетонные - от 12х12 до 18x18 м, комбинированные сталежелезобетонные - до 24x24 м;
• для перекрытий - от 6x6 до 12x12 м.

Рамно-шатровые конструкции покрытий и перекрытий в зависимости от величины действующих нагрузок рекомендуется принимать в плане размерами от 6x6 до 18x18 м.

В шатровых конструкциях могут быть предусмотрены проемы для пропуска коммуникаций, для световых и аэрационных фонарей, а также крепежные приспособления для восприятия сосредоточенных нагрузок от подвесного транспорта, коммуникаций и т.п., которые следует располагать, как правило, в узлах сопряжения ребер.

 

Рекомендации по расчету

16.3 Расчет шатровых конструкций выполняется по предельным состояниям как для тонкостенной пространственной конструкции в соответствии с рекомендациями п.4.2 настоящего СП.

Предварительные расчеты и расчет по несущей способности шатровых конструкций производятся методом предельного равновесия согласно рекомендациям пп.16.5-16.10 настоящего СП.

Для шатровых складок с отношением стрелы подъема к пролету f/l ≥ 1/10 (рис.16.3) расчет по деформациям шатра в целом допускается не производить.

а - с изломом посредине пролета (балочная схема);
б - с разделением на 5 дисков (шатровая схема излома);
1 - боковые грани; 2 - основная арматура пояса; H₁ и H₂ - усилия в поясе
Рисунок 16.3 - Схемы разрушения шатровых складок​

16.4 Расчет по несущей способности конструкций шатрового типа производится приближенно на основе:

а) расчета шатра в целом для определения основной растянутой арматуры поясов и нормальных усилий в шарнирно соединяемых гранях складок или элементах диагональных рам;

б) определения изгибающих моментов:

• в гранях шатровой складки как в плитах, в предположении, что ребра шатра являются их опорами;
• в диагональных рамах рамно-шатровых конструкций с учетом горизонтального усилия распора шатра в опорных узлах;
• в плитах настила при опирании их на несущие элементы конструкции.

​

16.5 Расчет отдельно стоящей шатровой конструкции в целом для определения усилий в поясе производят методом предельного равновесия исходя из возможных схем излома конструкции при основной равномерно распределенной нагрузке:

• при опирании шатра на подвижные опоры по углам - по двум балочным схемам, принимая схемы излома шатра по плоскостям zOx и zOy (рис.16.3, а), и шатровой схеме (в результате разделения шатра на 5 дисков) (рис.16.3, б);
• при опирании шатра по двум противоположным сторонам - по балочной схеме с изломом в середине пролета (рис.16.3, а) и по шатровой схеме (рис.16.3, б);
• при опирании по всему контуру - по шатровой схеме (рис.16.3, б).

Расчет по шатровой схеме возможно производить и при несимметричных нагружениях.

Для многопролетных шатровых перекрытий, опираемых на колонны, основную арматуру допускается подбирать как для отдельных разрезных шатровых конструкций из расчета шатра в целом по балочным схемам (рис.16.3, а) и при опирании на стены - по шатровой схеме (рис.16.3, б) исходя из предположения шарнирного соединения шатров между собой.

16.6 Расчет граней шатровой складки как плит производят в соответствии с условиями их опирания при допущении, что плиты наклонных граней работают только в одном направлении, перпендикулярном горизонтальным ребрам, а верхняя горизонтальная плита - в двух направлениях, как плита, опертая по контуру.

Расчет плит производят на изгиб с учетом их сжатия усилием, центрально передающимся от грани к грани через цилиндрические шарниры в горизонтальных ребрах и определяемым по шатровой схеме (рис.16.3, б). При этом в наклонных гранях, опирающихся по углам отдельно стоящих шатров, распределение нормальных усилий Nₓ и Nᵧ по высоте принимают по треугольнику с вершиной около верхнего ребра, а в опертых по всей длине и в смежных гранях многопролетных шатровых складок - равномерным.

В случае укладки в сборных шатрах перпендикулярно ребрам арматуры, соединяющей отдельные грани и воспринимающей опорный изгибающий момент, плиты могут рассматриваться как неразрезные.

Расчет изгибающих моментов как в неразрезных плитах допускается производить для средней полосы. При этом для расчета плиты средней грани учитывается только часть полной расчетной нагрузки q: q₁ = ηq, приходящейся на полосу направления l₁ , и q₁ = (1 - η)q, приходящейся на полосу направления l₂ (здесь η - коэффициент распределения нагрузки в направлении l₁ и l₂: η = 0,5 при l₁ = l₂; η ≅ 0 при l₁ = 2l₂; при l₁ < 2l₂ определяется приближенно по интерполяции).

16.7 Расчет шатровых конструкций в целом по балочным схемам излома (рис.16.3, а) производится в направлениях x и y на полную равномерно распределенную расчетную нагрузку интенсивностью q (или приведенную к ней нагрузку из условия равенства моментов как в простой балке).

Основная растянутая арматура шатра Aₛₓ и Aₛᵧ в серединах пролетов x и y определяется по формуле

Aₛₓ₍ᵧ₎ = ql₂₍₁₎(l₁₍₂₎ - c₁₍₂₎)² / 16fₚ₁₍₂₎Rₛ, (16.1)

где c₁, c₂ - ширина надколонной капители или стороны сечения колонны соответственно в направлениях l₁ и l₂ (рис.16.1);

fₚ₁, fₚ₂ - расчетные подъемы шатра, определяемые как расстояния между равнодействующими в арматуре бортовых элементов по направлениям x и y и срединной плоскостью горизонтальной грани.​

При этом должно удовлетворяться условие

RₛAₛ₁₍₂₎ ≤ Rb Ab1(2) / 2, (16.2)​

где Ab1, Ab2 - площади бетона в поперечных сечениях горизонтальной грани шатровой складки или в поле плит на половине пролета рамно-шатровой конструкции соответственно по плоскостям z0x и z0y.

Размещение основной арматуры в элементах шатровой конструкции рекомендуется принимать в соответствии с рекомендациями п.16.16.

16.8 Расчет по шатровой схеме при опирании шатровой конструкции по всему контуру производится для определения усилия Hc (углового распора), воспринимаемого арматурой пояса (и наклонных граней в случае шатровой складки), в диагональном сечении а-а одного из углов (рис.16.3, б) по формуле

Hc = [q₁l₁''l₂'' + (q₂/6)(2l₁'l₂' + l₁'l₂'' + l₁''l₂' - 4l₁''l₂'')](l₁' - l₁'')(l₂' - l₂'') /
/ 8fpc √((l₁' - l₁'')² + (l₂' - l₂'')²), (16.3)​

где q₁ - интенсивность равномерно распределенной нагрузки на горизонтальной грани;

q₂ - интенсивность равномерно распределенной нагрузки, отнесенной к горизонтальной проекции наклонных граней;
l₁', l₂', l₁'', l₂'' - размеры шатровой складки, приведенные на рис.16.1;
fpc - расчетный подъем складки, определяемый как расстояние между срединной плоскостью плиты горизонтальной грани и горизонтально направленной равнодействующей растягивающих усилий в арматуре пояса и граней, пересекающей диагональное сечение а-а (рис.16.3, б).​

Проверка количества арматуры в диагональном сечении складки производится из условия

Hc ≤ ∑RₛᵢAₛᵢ , (16.4)​

где Rₛᵢ, Aₛᵢ - соответственно расчетное сопротивление и проекция площади сечения i-го стержня арматуры, пересекающего диагональное сечение, на вертикальную плоскость.

Положение равнодействующей усилий в арматуре (расчетный подъем складки fpc) определяется по формуле

fpc = ∑RₛᵢAₛᵢ ξᵢ / ∑RₛᵢAₛᵢ, (16.5)​

где ξᵢ - расстояние от срединной плоскости горизонтальной грани до оси i-го стержня, пересекающего диагональное сечение а-а (рис.16.3, б).

Для квадратной шатровой складки при q₁ = q₂ = q формула (16.3) примет более простой вид

Hc = q(l₁'³ - l₁''³) / 24√2fpc. (16.6)​

Сечение растянутой арматуры во всех вертикальных промежуточных сечениях бортовых элементов и наклонных гранях шатровых складок, опертых по контуру, должно быть не менее сечения угловой арматуры.

При опирании шатровой конструкции по двум противоположным сторонам сечение основной растянутой арматуры рекомендуется определять по балочной схеме излома по формулам (16.1), (16.2), а сечение арматуры в направлении, перпендикулярном пролету, по величине углового распора, определяемого по формулам (16.3)-(16.6), с учетом рекомендаций пп.16.7 и 16.8.

В общем случае расчет несущей способности шатровых конструкций может быть выполнен кинематическим методом предельного равновесия с использованием девятидисковой схемы излома, включающей восьмиугольный центральный диск и образованные исходящими из углов центрального диска линейными пластическими шарнирами четыре угловых и четыре пролетных диска (рис.16.4).

Рисунок 16.4 - Девятизвенная схема излома
​

Несущая способность конструкции в зависимости от ее геометрии, схемы нагружения и прочностных характеристик элементов конструкции находится из условия равенства работ внешних и внутренних сил и определяется минимумом предельной нагрузки при варьировании трех независимых геометрических параметров, определяющих форму схемы излома (размеры сторон центрального диска, расстояние от угла шатра до ближайшего пластического шарнира на бортовом элементе). При этом балочная и шатровая схемы являются частными случаями общей девятизвенной схемы.

При расчете сборных шатровых конструкций методом предельного равновесия следует учитывать возможность реализации схем излома, включающих, наряду с линейными пластическими шарнирами, конструктивные шарниры по швам сопряжения сборных элементов. Если в этих схемах несущая способность конструкции оказывается ниже требуемой, повысить несущую способность можно установкой и учетом в расчете связей, препятствующих раскрытию конструктивных шарниров (например, стальных пластин, соединяющих закладные детали смежных сборных элементов).

16.9 Крайний бортовой элемент шатровой складки следует проверять на изгиб в плоскости, проходящей через его ось и перпендикулярной к примыкающей к нему грани. При этом ребро (пролетом l₁ или l₂) следует рассматривать совместно с примыкающими полкой и гранью как при расчете железобетонных тавровых сечений. Нагрузкой на бортовой элемент в этом случае является проекция опорной реакции R из расчета неразрезной плиты на нормаль к грани (рис.16.5).

Рисунок 16.5 - Расчетная плоскость изгиба крайних элементов шатровых складок
​

16.10 Угловые зоны шатровых конструкций в месте опирания на капители или колонны должны быть проверены на прочность при действии в них усилия

N = Vsinφd + Hcosφd, (16.7)
​

где V - вертикальная опорная реакция от нагрузки на шатре;

H - распор шатра или шатровой рамы в диагональном направлении от нагрузки на шатре;
φd - угол наклона диагонального ребра шатровой складки или подкоса шатровой рамы к горизонту.​

Для квадратной в плане шатровой конструкции:

V = q(l₀ - l₁)² / 16; (16.8)

φd = arctg(f√2 / (l₀ - l₂)); (16.9)

H = (q/64√2f)×{[(l₀ + l₁ - 2l₂)/3]·[(l₀ - l₁ + l₂)² + 3 l₂²] + (l₀ - l₁)(l₀ + l₁)²}. (16.10)
​

В формулах (16.8)-(16.10):

q - полная расчетная нагрузка;
l₀ - длина пролета внешнего контура шатра;
l₁ - длина пролета внутреннего контура (при его наличии в рамно-шатровой конструкции);
l₂ - длина пролета среднего диска;
f - стрела подъема шатровой складки или рамы.​

При отсутствии внутреннего контура в рамно-шатровой конструкции и для шатровой складки общая формула (16.10) приобретает вид

H = (q/96√2f)×[2l₀ + 5l₂(l₀ + l₂)]. (16.11)
​

На прочность проверяются: в шатровой складке - минимальное опорное сечение бетона в плоскости, перпендикулярной ребру, размером, равным стороне капители или колонны; в рамно-шатровой конструкции - сечение опорного подкоса или нижняя по высоте половина опорного сечения диагонального ребра. При этом в расчетном поперечном сечении учитывается продольная арматура.

Для повышения прочности опорного сечения шатра целесообразно применять косвенное армирование.

16.11 При проектировании колонн, поддерживающих неразрезные шатровые складки, следует учитывать возможный изгибающий момент за счет эксцентриситета приложения реакции от шатрового покрытия к верху колонн в процессе монтажа и при эксплуатации.

 

Конструирование

16.12 Монолитные шатровые складки проектируют преимущественно с гладкими гранями без подкрепляющих ребер (рис.16.1, б). Очертание нижней поверхности шатрового покрытия ячейки зданий выбирается с учетом возможности применения многооборачиваемой переставной укрупненной опалубки. Наклон боковых граней рекомендуется принимать не более 60°, а при бетонировании в односторонней опалубке - не более 35°. Толщина плиты граней назначается согласно рекомендациям п.6.1 настоящего СП, но не менее 1/50 поперечного размера граней. В местах сопряжения граней рекомендуется предусматривать вуты.

16.13 Сборные шатровые конструкции, как правило, проектируют из ребристых плит (рис.16.1, в, 16.6), аналогичных плоским плитам обычных покрытий и перекрытий. Плиты рекомендуется назначать размерами не более 3,6 м по ширине и 12 м по длине. Стыки между сборными элементами шатровых конструкций следует выполнять в соответствии с рекомендациями п.6.4 настоящего СП.

Рисунок 16.6 - Ячейка сборного шатрового перекрытия под тяжелые нагрузки​

16.14 Бортовые элементы монолитных шатровых складок рекомендуется проектировать плитными шириной не менее 0,5 м (рис.16.1, б) или П-образного сечения с ребрами, направленными вниз, которые позволяют уменьшить высоту подъема шатра и легче разместить основную растянутую арматуру складки. Бортовые элементы сборных шатровых складок рекомендуется предусматривать в виде ребер, выступающих вниз (рис.16.1, а, 16.7, а, 16.8, б), или двутавровых элементов, выступающих вверх с уложенными по ним плитами (рис.16.6, 16.7, б), создающими плоскую поверхность перекрытия или покрытия, и опиранием наклонных граней шатра на их нижнюю полку. Бортовые элементы сборных рамно-шатровых конструкций рекомендуется в зависимости от уровня расчетных нагрузок выполнять в виде отдельных балочных элементов или ферм с параллельными поясами (рис.16.6, 16.2, а), или в виде увеличенных по высоте ребер контурных плит (рис.16.2, б).

Наклонные грани сборных и монолитных складок, опирающихся по краю здания на стены, следует конструировать как горизонтально развитые плиты (рис.16.7, в), а при опирании в пролете на колонны, кроме того, рекомендуется предусматривать вертикальное ребро (рис.16.7, г).

а - П-образных; б - двутавровых с плитами поверху;
в - крайних; г - при опирании на колонны
Рисунок 16.7 - Схемы бортовых элементов​

Наиболее напряженные угловые зоны шатровых складок и рамно-шатровых конструкций, в которых сопрягаются несущие элементы разных направлений, при пролетах 12 м и более целесообразно выполнять единым сборным элементом - угловым блоком (рис.16.6).

При конструировании шатровых конструкций следует стремиться к уменьшению эксцентриситета между продольной осью ребра на пересечении наклонных граней шатровой складки или диагонального элемента рамно-шатровой конструкции (подкоса или ребра) и угловой точкой арматурного контура шатра.

Ребра жесткости, подкрепляющие поле сборных плит и рамно-шатровых элементов, могут быть выполнены постоянной (рис.16.7, а, б, 16.8, б) или переменной высоты (рис.16.2, б).

а - из шатровых элементов размером на ячейку здания;
б - из унифицированных элементов с использованием сборочного кондуктора
Рисунок 16.8 - Схемы сборных шатровых конструкций
​

Рекомендуется предусматривать строительный подъем величиной 1/250-1/120 пролета:

• для рамно-шатровых конструкций пролетом 12 м и более: центра ячейки относительно середин пролетов бортовых элементов;
• для шатровых складок: центра среднего диска относительно середин пролетов его контура.

16.15 При конструировании элементов сборных шатровых перекрытий и покрытий следует учитывать способ их монтажа:

• целиком, при этом размеры шатровой конструкции в плане после укрупнительной сборки должны соответствовать размерам перекрываемой ячейки здания (рис.16.8, а);
• сборка из унифицированных плит прямоугольной, трапециевидной и треугольной формы, диагональных рам, угловых блоков и бортовых балок (при наличии таких элементов в принятом конструктивном решении шатровой конструкции) с использованием сборочных кондукторов (рис.16.8, б) или с последовательным опиранием элементов на ранее смонтированные (бескондукторный монтаж), возможность которого рекомендуется обеспечивать специальной конфигурацией поперечного сечения контурных ребер сборных элементов (рис.16.7, а, б) или устройством монтажных столиков на закладных деталях ребер.

С целью упрощения подмостей для сборки шатрового покрытия при шаге колонн или пролете 18 м и более вдоль стыков плоских плит допускается предусматривать дополнительные железобетонные или металлические ребра, надежно соединяемые с плитами с помощью выпусков, упоров, шпонок и замоноличивания, согласно рекомендациям пп.6.4 настоящего СП.

В сборных элементах рекомендуется предусматривать закладные металлические детали для монтажа с применением сварных монтажных стыков. Монтажные стыки конструируются как расчетные, если шатровые конструкции монтируются целиком или укрупненными элементами с незамоноличенными стыками. При замоноличиваемых стыках сборные элементы допускается проектировать с выпусками арматуры.

16.16 Шатровые конструкции рекомендуется армировать:

• в плитах - сварными сетками;
• в ребрах сборных и монолитных элементов - сварными каркасами;
• в надколонных ребрах и плитах - сварными сетками, каркасами и предварительно напряженной арматурой.

Основная растянутая арматура, располагаемая в бортовых элементах, должна быть доведена до опор и надежно заанкерена или заведена в смежный бортовой элемент для образования замкнутого пояса шатра. При этом предварительно напряженная арматура пояса проектируется, как правило, с возможностью осуществления ее натяжения и обетонирования в открытых сверху каналах.

До 80% полного количества основной растянутой арматуры шатровых складок Aₛ, необходимого для восприятия растягивающего усилия H в вертикальном сечении посредине пролета складки (рис.16.3, а), располагают в бортовых элементах при предварительно напряженном, до 60% - при обычном армировании, а остальную часть арматуры Aₛ - в прилегающих к бортовым элементам частях граней.

В рамно-шатровых конструкциях вся основная арматура размещается в бортовом элементе, который при больших усилиях может быть выполнен, например, в виде фермы со сталежелезобетонным нижним поясом (рис.16.2, а). При организации дополнительного внутреннего контура (рис.16.2, б), способного включиться в работу по восприятию распора, количество основной арматуры шатра в его внешнем контуре может быть, соответственно, снижено.

В многопролетных шатровых конструкциях в качестве основной арматуры шатра можно использовать арматуру, напрягаемую на месте возведения на всю длину здания натяжением на бетон, устанавливаемую в бетонируемых после натяжения швах между бортовыми элементами смежных ячеек. Такую арматуру (как правило, канатную) рекомендуется предусматривать неразрезной, переходящей из пролета в пролет, прямолинейной или с отгибом части арматуры в верхнюю зону опорных сечений ригелей, образованных смежными бортовыми элементами и бетоном замоноличивания между ними аналогично тому, как это показано на рис.15.6 для вспарушенных перекрытий с натяжением арматуры на бетон. Надежное включение сборного и монолитного бетонов в сечениях указанных ригелей в совместную работу рекомендуется обеспечивать устройством гребенчатых шпонок на поверхностях сборных элементов, при этом проектную прочность бетона замоноличивания рекомендуется предусматривать не ниже прочности бетона сборных элементов.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А*
(Справочное)

Основные буквенные обозначения
​

Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении элемента

​

M - изгибающий момент;
N - продольная сила;
Q - поперечная сила;
T - крутящий момент.

Характеристики материалов

Rb,n - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rb, Rb,ser - расчетные сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rbt,n - нормативное сопротивление бетона осевому растяжению;
Rbt, Rbt,ser - расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rb,loc - расчетное сопротивление бетона смятию;
Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном;
Rs, Rs,ser - расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению;
Rsc - расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;
Eb - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;
Es - модуль упругости арматуры;
εb0, εbt0 - предельные относительные деформации бетона соответственно при равномерном осевом сжатии и осевом растяжении;
εs0 - относительные деформации арматуры при напряжении, равном Rs;
φb,cr - коэффициент ползучести бетона.

Характеристики положения продольной арматуры в поперечном сечении элемента

S - обозначение продольной арматуры: при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в растянутой зоне; при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у менее сжатой грани сечения; при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении:

• для внецентренно растянутых элементов - расположенной у более растянутой грани сечения;
• для центрально-растянутых элементов - всей в поперечном сечении элемента;

S" - обозначение продольной арматуры: при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в сжатой зоне; при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у более сжатой грани сечения; при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении внецентренно растянутых элементов - расположенной у менее растянутой грани сечения.

Геометрические характеристики

b - ширина прямоугольного сечения; ширина ребра таврового и двутаврового сечений;
bf, b'f - ширина полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;
h - высота прямоугольного, таврового и двутаврового сечений;
hf, h'f - высота полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;
a, a' - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и S" до ближайшей грани сечения;
h₀, h₀' - рабочая высота сечения, равная соответственно h - a и h - a';
x - высота сжатой зоны бетона;
ξ - относительная высота сжатой зоны бетона, равная x/h₀;
sw - расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;
e₀ - эксцентриситет продольной силы N относительно нейтральной оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения;
e, e' - расстояния от точки приложения продольной силы N до равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и S';
l₁ - пролет конструкции или ее продольный размер;
l₂ - длина волны или поперечный размер конструкции;
l₀ - расчетная длина элемента, подвергающегося действию сжимающей продольной силы;
f - стрела подъема элемента конструкции;
i - радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести сечения;
dₛ, dsw - номинальный диаметр стержней соответственно продольной и поперечной арматуры;
Aₛ, Aₛ' - площади сечения арматуры соответственно S и S';
Asw - площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;
μₛ - коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента bh₀ без учета свесов сжатых и растянутых полок;
A - площадь всего бетона в поперечном сечении;
Ab - площадь сечения бетона сжатой зоны;
Abt - площадь сечения бетона растянутой зоны;
Ared - площадь приведенного сечения элемента;
Aloc - площадь смятия бетона;
I - момент инерции сечения всего бетона относительно нейтральной оси, проходящей через его центр тяжести;
Ired - момент инерции приведенного сечения элемента относительно нейтральной оси, проходящей через его центр тяжести;
W - момент сопротивления сечения элемента для крайнего растянутого волокна;
R - радиус кривизны элемента конструкции;
δ - толщина полки пространственного элемента;
d₁ - высота бортового элемента;
qₛ, qₛ' - погонные усилия, воспринимаемые арматурой полки сборного элемента соответственно в растянутой и сжатой зонах.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Перечень нормативной и технической документации​

СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции (справочно).

СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы.

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции.

СНиП 12.01-2004 Организация строительства.

СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений.

СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах.

СНиП II-23-81* Стальные конструкции.

ГОСТ 1050-88* Прокат сортовой, комбинированный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия.

ГОСТ 3062-80* Канат одинарной свивки типа ЛК-О конструкции 1x7(1+6). Сортамент.

ГОСТ 3063-80* Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1x19(1+6+12). Сортамент.

ГОСТ 3064-80* Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1x37(1+6+12+18). Сортамент.

ГОСТ 3066-80* Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6x7(1+6)+1х7(1+6). Сортамент.

ГОСТ 3067-88* Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6x19(1+6+12)+1х19(1+6+12). Сортамент.

ГОСТ 3068-88* Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6x37(1+6+12+18)+1x37(1+6+12+18). Сортамент.

ГОСТ 3081-80* Канат двойной свивки типа ЛК-О конструкции 6x19 (1+9+9)+7х7(1+6). Сортамент.

ГОСТ 3090-73* Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент.

ГОСТ 7372-79* Проволока стальная канатная. Технические условия.

ГОСТ 7473-94 Смеси бетонные. Технические условия.

ГОСТ 7669-80* Канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6х36(1+7+7/7+14)+7х7(1+6). Сортамент.

ГОСТ 7675-73* Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент.

ГОСТ 7676-73* Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент.

ГОСТ 7890-93 Краны мостовые однобалочные подвесные. Технические условия.

ГОСТ 10922-90 Арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Общие технические условия.

ГОСТ 14954-80* Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6х19(1+6+6/6)+7х7(1+6). Сортамент.

ГОСТ 18901-73* Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент.

ГОСТ 19281-89* Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.

ГОСТ 21437-95 Сплавы цинковые антифрикционные. Марки, технические требования и методы испытаний.

ГОСТ 25820-2000 Бетоны легкие. Технические условия.

ГОСТ 26633-91* Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.

СТО 36554501-006-2006 Правила по обеспечению огнестойкости и огнесохранности железобетонных конструкций.

СТО 36554501-015-2008 Нагрузки и воздействия

МДС 20-2.2008 Рекомендации по обеспечению безопасности большепролетных сооружений от лавинообразного (прогрессирующего) обрушения при аварийных воздействиях.

Рекомендации по защите монолитных жилых зданий от прогрессирующего обрушения. Разработаны ГУП МНИИТЭП. - М., 2005.

Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий. - М.: Стройиздат, 1979.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Термины и определения​

Пространственные системы - сооружения (расчетные схемы сооружений), образованные из соединенных между собой различных элементов, способных воспринимать приложенную к ним пространственную систему внешних сил, от действия которой в них возникает пространственное распределение внутренних усилий.

Пространственные железобетонные конструкции - выполненные из железобетона конструкции, которые под влиянием внешних силовых и иных (например, температурных) воздействий работают как пространственные системы. Они применяются в качестве покрытий, перекрытий, стен зданий и сооружений, а также могут представлять собой сооружение в целом.

Тонкостенные пространственные системы - конструкции, у которых два измерения одного порядка существенно превышают третье (толщину).

Оболочка - пространственная конструкция, ограниченная двумя криволинейными плоскостями, расстояние между которыми (толщина) мало по сравнению с другими ее размерами.

Складка - оболочка, составленная из отдельных пластинок, соединенных между собой и образующих поверхность многогранника. Складка из прямоугольных пластинок называется призматической. Балочные складки состоят из плоских элементов-граней, соединенных между собой под углом так, что в месте их сопряжения образуется прямолинейное ребро.

Срединная поверхность - геометрическое место точек в плите оболочки или складки, равноудаленных от ее нижней и верхней поверхностей.

Гауссова кривизна - произведение главных кривизн - 1/R₁ · 1/R₂ = K, где R₁ и R₂ - максимальный и минимальный радиусы кривизны (главные радиусы кривизны) поверхности в главных нормальных сечениях. Поверхности, в каждой точке которых К положительна, отрицательна или имеет нулевое значение, называются соответственно поверхностями положительной, отрицательной и нулевой гауссовой кривизны.

Устойчивость - способность системы незначительно отклоняться от исходного состояния равновесия или движения при достаточно малых возмущениях. В качестве возмущающих факторов могут выступать различные дополнительные нагрузки и воздействия, дефекты и отклонения от проектных размеров конструкции и т.п. Нагрузки, при которых происходит потеря устойчивости, называются критическими, а соответствующие состояния критическими состояниями.

Нелинейность - различают три вида нелинейности: физическую, обусловленную нелинейной связью между тензорами напряжений и деформаций; геометрическую, определяемую нелинейной связью между деформациями и перемещениями; и конструктивную, связанную с возможными изменениями расчетной схемы в процессе нагружения.

Предельная нагрузка - нагрузка, отвечающая моменту исчерпания несущей способности конструкции. Она соответствует тому предельному моменту, когда конструкция еще находится в состоянии равновесия. Напряженное состояние всех элементов конструкции в такой стадии называется состоянием предельного равновесия.

Конструкция исчерпала свою несущую способность, если малое приращение внешней нагрузки способно вызвать непрекращающийся рост деформаций и последующее разрушение.

---

УДК 624.012.3/.4(083.13)

Ключевые слова: железобетонные пространственные конструкции, покрытия, перекрытия, расчет, конструирование, оболочки, складки, своды

---