РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

МОСКВА 1977

2.6. Расчет по прочности пространственных сечений (элементов, работающих на кручение с изгибом) производят в соответствии с пп. 3.41—3.43 главы СНиП

11-21-75.

2.7.    Расчет элементов на местное действие нагрузок (на местное сжатие, продавливание, отрыв закладных деталей) производят в соответствии с пп. 3.44—3.51 главы СНиП 11-21-75.

2.8.    Расчет элементов на выносливость производят в соответствии с пп. 3.52—3.54 главы СНиП П-21-75.

2.9.    Расчет на устойчивость формы и положения выполняют по соответствующим нормативным документам.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИИ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ состояниям ВТОРОЙ ГРУППЫ

А. РАСЧЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН

3.1 (4.1). Железобетонные элементы рассчитываются по образованию трещин:

нормальных к продольной оси элемента;

наклонных к продольной оси элемента.

Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента

3.2. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента, выполняют в соответствии с пп. 1.17 и 1.18 главы СНиП П-21-75 и пп. 3.3—3.11 настоящего Руководства.

3.3 (4.3). При определении усилий, воспринимаемых сечениями элементов с предварительно-напряженной арматурой без анкеров, на длине зоны передачи напряжений /_п,_н (см. п. 2.30 главы СНиП Н-21-75) при расчете по образованию трещин должно учитываться снижение предварительного напряжения в арматуре о₀ и о₀ путем умножения на коэффициент т_аз согласно поз.З табл. 24 главы СНиП П-21-75.

3.4.    В конструкциях, армированных предварительно-напряженными элементами, при определении усилий, воспринимаемых сечениями при образовании трещин в преднапряженных элементах, площадь растянутой зоны бетона, не подвергаемую предварительному напряжению, допускается в расчете не учитывать.

3.5.    При проверке возможности исчерпания несущей способности одновременно с образованием трещин (см. п. 1.20 главы СНиП Н-21-75) усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин,

2*

определяют по формулам (8), (9) и (10) с заменой значения Р_рт на 1,2 Ррт и при коэффициенте m_T — 1.

3.6 (4.10). Расчет по образованию трещин при действии многократно повторяющейся нагрузки производится из условия

°б.р ^< ЯрН'

где 0б.р—максимальное нормальное растягивающее напряжение в бетоне, определяемое в соответствии с указаниями п. 3.52 главы СНиП П-21-75.

Расчетное сопротивление бетона растяжению Р_ри вводится с коэффициентом условий работы /Пб2 по табл. 16 главы СНиП Н-21-75.

3.7.    Рекомендуется, чтобы в сборных элементах нижнее краевое напряжение от воздействия собственного веса бетона и других нагрузок, действующих при возведении сборно-монолитной конструкции, не превышало расчетное сопротивление бетона осевому растяжению jRpiii.

3.8.    При расчете сборно-монолитных элементов по образованию трещин в сборных элементах различают три случая в зависимости от высоты hi сборного элемента и расстояния h—h₂ между нижними крайними волокнами бетона сборного элемента и дополнительно уложенного бетона. Граница &_гр между этими случаями характеризуется состоянием сборно-монолитного элемента, когда трещины в сборном элементе и дополнительно уложенном бетоне возникают одновременно, и определяется по формуле

»*ри»    ^    ,р_Л

+»«..)' ^<6>

где    х— высота сжатой зоны сечения сборно-монолитно

го элемента, которую рекомендуется определять приближенно как для упругого материала, приводя сечение сборно-монолитного элемента к бетону сборного элемента;

/?рШ ^и Лрцг — расчетные сопротивления растяжению бетона соответственно сборного элемента и дополнительно уложенного бетона; io—нижнее краевое напряжение в бетоне сборного элемента от действия силы обжатия N₀ и момента М\\

^E6i

£б2

При hrp^hi и h?_v^.h—h% сборно-монолитный элемент рассчитывают по первому случаю, при h_rp>hi и h_rp>h—h₂— по второму, при hrp^hi и    —h₂ — по третьему случаю.

В первом случае расчета пилообразная эпюра напряжений в бетоне преобразовывается в треугольную (рис. 4). Для этого эпюра в сжатой зоне дополняется на части сечения 5—6—7—8, а образовавшийся объем напряжений уравновешивается равной ему и противоположно направленной силой ЛГ₂. Во втором случае эпюра напря-

жений в растянутой зоне дополняется на части сечения 9—10—11— 12 с трещиной (рис. 5), а соответствующий объем напряжений заменяется равной и противоположно направленной силой Ni. Третий случай является комбинацией первого и второго случаев (рис. 6).

1 — сборный элемент; 2 — дополнительно уложенный бетон; 3 — ядровая точка; 4 — центр тяжести приведенного сечения; 9—10-11-^12 — часть сечения

13

3.9. Расчет сборно-монолитных элементов по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от внешних нагрузок, производят с использованием преобразованных эпюр напряжения (см. рис. 4—6) из условия

К < м_г,    (7)

где М^яв —момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообра-зование которой проверяют;

УИ_Т— момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемый

в первом случае (см. рис. 4) — по формуле

= (8) во втором случае (см. рис. 5)—по формуле

M, = ^p    Кб-N{z_i;    (9)

в третьем случае (см. рис. 6) — по формуле

О*»

В формулах (8) —(10):

Ml_б — момент силы обжатия N_Q относительно той же оси, что и для определения МI; знак момента определяют направлением вращения («плюс» — когда направления вращения моментов Л& и Ml противоположны; «минус» — когда направления совпадают).

Усилие No рассматривают:

для предварительно-напряженных элементов — как внешнюю сжимающую силу;

для элементов, выполняемых без предварительного напряжения,—как внешнюю растягивающую силу, определяемую по формуле (9) главы СНиП 11-21-75, принимая напряжения а_а и а_ав не-напрягаемой арматуре численно равными величине потерь от усадки бетона по поз. 8 табл. 4 главы СНиП 11-21-75.

Величину М\ определяют по формулам: для изгибаемых элементов (см. рис. 4—6, а)

Ml = M;    (II)

для внецентренно-сжатых (см. рис. 6, б) и внецентренно-растя-нутых элементов (рис. 6,в) соответственно

M» = N(e₀-r_y); M»_B = N(e₀ + r_y) .    (12)

Величину М^яоб определяют по формуле (см. рис. 4—6)

K> = tf₀(*OH + 'у).    (13)

15

В формулах (12) и (13):

г_у— расстояние от центра тяжести приведенного сечения сборно-монолитного элемента до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяют, определяют:

для внецентренно-сжатых, а также для изгибаемых предварительно-напряженных элементов по формуле

(14)

для изгибаемых элементов, выполняемых без предварительного напряжения, а также для внецентренно-растянутых элементов по формуле

(15)

В формулах (14) и (15):

W_Q и W_T—моменты сопротивления приведенного сечения сборномонолитного элемента для крайнего растянутого волокна, определяемые соответственно как для упругого материала и с учетом неупругих деформаций растянутого бетона в предположении отсутствия продольной силы (см. п. 3.11 настоящего Руководства);

F_n— приведенная площадь сечения сборно-монолитного элемента;

*1 и г_% — расстояния от точки приложения соответственно дополнительных сил и до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяют.

Силы Nt и N₂ определяют по формуле (см. рис. 4—6):

^Ni = V_Pm’>    (‘6)

/?_па

Л'а = —- (<*В2Уи1 + <%2Ум)-    (17)

я*

В формулах (16) и (17):

Fpi — площадь части 9—10—11—12 приведенного сечения сборно-монолитного элемента с трещиной (см. рис. 5 и 6,а); --площадь приведенного сечения дополнительно уложенного бетона;

Ува^И £на—расстояние от центра тяжести сечения дополнительно уложенного бетона соответственно до верхнего и нижнего волокон;

а_ва и Она—краевые напряжения в дополнительно уложенном бетоне при преобразовании в нем пилообразной эпюры напряжений в треугольную (см. рис. 4), определяемые через напряжение <Тв1 в сборном элементе от воздействия силы обжатия Nq и момента Mi по формулам (при этом, если <т_В1^5#рш, т. е образуются трещины в верхней части сборного элемента, сы — О)

где h± и h₂— высота сечения соответственно сборного элемента и дополнительно уложенного бетона; z_x и z₂ — определяют по формулам

*i = *i+r_y;    (19)

(20)

где — расстояние от центра тяжести площади F_pi до центра тяжести приведенного сечения сборно-монолитного элемента;

Ун—расстояние от центра тяжести приведенного сечения сборно-монолитного элемента до нижнего волокна;

Jп2—момент инерции приведенного сечения дополнительно уложенного бетона.

3.10. Расчет сборно-монолитных элементов по образованию трещин в дополнительно уложенном бетоне производят по формуле (7). При этом М_т определяют по формуле

^мт = *рт*п*с>    <²¹>

где W_т2— момент сопротивления приведенного сечения дополнительно уложенного бетона, определяемый с учетом неупругих деформаций растянутого бетона (см. п. 3.11 настоящего Руководства), по формуле

^с 1 — сф *

Здесь

Fп! .    _ч

^а — , (У    Унт) I

^J п

где Fпх я Уni—соответственно площадь и момент инерции приведенного к дополнительно уложенному бетону сечения сборного элемента;

Ун1—расстояние от центра тяжести сечения сборного элемента до нижнего волокна;

/■два—расстояние от ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, до центра тяжести дополнительно уложенного бетона, которое определяют по формуле

На

^ява — «    »

f'na

где Fпа и W_n2 — соответственно площадь и момент сопротивления приведенного сечения дополнительно уложенного бетона, определяемые как для упругих материалов.

3.11. Величину момента сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона W_T определяют в предположении отсутствия продольной силы N и силы обжатия N₀ по формуле

h~x

17

где {h—х) — расстояние от нулевой линии до наиболее растянутой грани сечения, равное

2 ($и + ^я»5а)

F_n + 2nF_h + Fy_m/2

где F_a — площадь сжатой зоны бетона, дополненная в растянутой зоне прямоугольником шириной 6, равной ширине сечения по нейтральной оси, и высотой (Л — х) (рис. 7);

S_H —• статический момент площади F_H относительно растянутой грани;

F_a и 5_а — соответственно площадь и статический момент всей арматуры сечения относительно растянутой грани сечения;

Fу_ш— площадь уширений растянутой зоны за пределами прямоугольника Ъ(А—я).

В общ^м случае положение нулевой линии сечения определяют из условия

при = ^>6 и-^=4° >0,2 в ^в    h    ^h

в_л вп    h_n    hji

при 6<-—=—<Д5 щ—=“г^< в «    h    h

<0,2

5. Двутавровое

удовлетворяющее условию — <3:

в

^вп

при — ^2 независимо от отно-Лп

щения —

h

вц

при 2С—^6 независимо от

в

отношения —-h

вгт    h_n

при — >6 и >0,1 в    h

6. Двутавровое несимметричное, удовлетворяющее условию 3<

<^-<Ь:

вп

при — независимо от отно-в

шения

п

вп    hn

при — >4 и >0,2 в    k

при ->4и 7 <0,2 в    Ь

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (НИИЖБ)

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящее Руководство распространяется на проектирование железобетонных элементов сборно-монолитных конструкций зданий и сооружений для промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства из тяжелого и легкого бетонов на цементном вяжущем, работающих при температурах не выше плюс 50° С и не ниже минус 70° С.

Рассматриваются элементы железобетонных сборно-монолитных конструкций, поперечные сечения которых состоят из сборных элементов и дополнительно уложенных на месте использования конструкции монолитного бетона и арматуры.

В рекомендациях по расчету прочности, трещиностойкости и деформаций принята методика главы СНиП 11-21-75 с учетом результатов отечественных и зарубежных исследований сборно-монолитных конструкций.

Текст главы СНиП II-21-75 отмечен в Руководстве слева на полях чертой, а номера пунктов и таблиц СНиП указаны в скобках рядом с номерами соответствующих пунктов и таблиц Руководства. Формулам и рисункам, во избежание усложнения, дана только нумерация Руководства.

Руководство разработано лабораторией предварительно-напряженных железобетонных конструкций НИИЖБ Госстроя СССР (канд. техн. наук А. Е. Кузьмичев). При составлении рекомендаций по конструированию и примеров расчета использованы материалы, подготовленные соответственно НИИСКом и ЦНИИПромзданий Госстроя СССР.

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., 6.

Дирекция НИИЖБ

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

1.1.    В Руководстве рассматриваются элементы железобетонных сборно-монолитных конструкций, поперечные сечения которых состоят из заранее изготовленных (именуемых в дальнейшем сборными) элементов и дополнительно уложенных на месте использования конструкции монолитного бетона и арматуры.

1.2.    В качестве сборных элементов можно применять как специально запроектированные, так и типовые железобетонные обычные или преднапряженные элементы сборных конструкций (балки, плиты, ригели, доски, бруски и т. п.).

Сборные элементы рекомендуется проектировать так, чтобы они отвечали условиям механизированного изготовления их на специализированных предприятиях и по возможности использовались в качестве опалубки во время монтажа конструкции.

Размеры сборных элементов назначают из условий простоты их изготовления, эффективного расположения в конструкции и обеспечения требуемой поверхности контакта с бетоном, уложенным на месте использования (дополнительно уложенным бетоном).

Для сборных элементов, воспринимающих собственный вес бетона и другие нагрузки, действующие при возведении конструкции, рекомендуется применять конструкции прямоугольного, таврового, двутаврового и коробчатого сечений, в виде «ТТ», корытообразные, лотковые (рис. 1). Для сборных элементов, воспринимающих только собственный вес бетона, целесообразно применять тонкостенные плоские, складчатые и решетчатые конструкции (рис. 2).

1.3    (1.14). При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от собственного веса элемента следует вводить в расчет с коэффициентом динамичности, равным:

1,8 — при транспортировании;

1,5 — при подъеме и монтаже.

В этом случае коэффициент перегрузки к нагрузке от собственного веса элемента не вводится.

Для указанных выше коэффициентов динамичности допускается принимать более низкие значения, если это подтверждено опытом применения конструкций, но не ниже 1,25.

1.4    (1.15). Сборно-монолитные конструкции должны рассчитываться по прочности, образованию и раскрытию трещин и по деформациям для следующих двух стадий работы конструкции:

а)    до приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции (дополнительно уложенным бетоном), заданной прочности — на воздействие нагрузки от собственного веса этого бетона и других нагрузок, действующих на данном этапе возведения конструкции;

б)    после приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции (дополнительно уложенным бетоном), заданной прочности — на нагрузки, действующие на этом этапе возведения и при эксплуатации конструкции.

1.5. Надежную связь дополнительно уложенного бетона с бетоном сборных элементов рекомендуется осуществлять с помощью арматуры, выпускаемой из сборных элементов, путем устройства бетонных шпонок или шероховатой поверхности, продольных выступов (см. рис. 10—12) либо с помощью других надежных проверенных способов. При этом в проектах рекомендуется предусматривать

6

а —- прямоугольными; б — тавровыми; в — двутавровыми; г — в виде «ТТ» Г <2 — корытообразными; е — лотковыми; ж — коробчатыми; и — с досками;

с брусками

Рис. 2. Сечения сборных элементов, воспринимающих собственный

вес бетона

а —* предварительно-на пряженные элементы; б — обычные железобетонные элементы; в — предварительно-напряженные с продольными гребнями /— струнобетонные доски; 2 —. бруски; 3 — складчатые элементы; 4 — решет* чатые элементы; б — плоские? 6 — ребристые; 7 — сводчатые; 8 — доски

7

меры по обеспечению проектного положения выпущенной из сборных элементов арматуры, а также по защите ее от коррозии и давать указание о том, что поверхности сборных элементов конструкций, подлежащие обетонированшо, должны быть тщательно очищены и промыты.

1.6. При проектировании сборно-монолитных конструкций с предварительно-напряженными сборными элементами следует руководствоваться требованиями пп. 1.24—1.30 главы СНиП И-21-75. При этом при определении потерь предварительного напряжения от ползучести бетона по пп. 6 и 9 табл. 4 главы СНиП П-21-75 напряжения а_{б н} и а_{б н} на уровне центров тяжести соответственно продольной арматуры А и А' вычисляют по формулам:

В формулах (I) и (2):

М_г — момент от собственного веса сборного элемента, дополнительно уложенного бетона и других постоянных нагрузок, возникающих в процессе возведения; ^еон1— расстояние от силы обжатия N_0t определяемой с учетом потерь по пп. 1—5 табл. 4 главы СНиП Н-21-75, до центра тяжести сечения сборного элемента;

Уal ^и Уai—расстояния от центра тяжести приведенного сечения сборного элемента соответственно до усилий    и

^ааК’>

F_nt и J_ni — соответственно площадь и момент инерции приведенного сечения сборного элемента.

Определяют также потери предварительного напряжения от ползучести бетона от действия силы обжатия N₀ к моменту времени приложения Мь При этом при вычислении напряжений о_{б п} и о_{в н} по формулам (1) и (2) момент Mi принимают равным нулю.

Из указанных величин потерь от ползучести бетона принимают наибольшую.

Допускается использовать более точные методы для определения величин потерь от усадки и ползучести бетона, обоснованные в установленном порядке, если известны сорт цемента, состав бетона, условия изготовления и эксплуатации конструкции и т. п.

1.7.    В дополнительно уложенном бетоне неразрезных сборномонолитных конструкций в зонах с отрицательными опорными моментами разрешается применять в качестве надопорной арматуры сборные предварительно-напряженные элементы (доски, бруски и т. п.).

1.8.    Материалы для сборно-монолитных конструкций и их характеристики принимают в соответствии с разделом 2 главы СНиП Н-21-75.

Примечание. Дополнительно уложенный бетон применяют, как правило, марки не ниже М 150. Допускается применение бетона М 75 и М 100 при отсутствии арматуры или

наличии конструктивного армирования и обеспечения при этом требуемой морозостойкости, водонепроницаемости и сохранности арматуры.

2. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ (ПО ПРОЧНОСТИ)

2.1. Расчет по прочности выполняют в соответствии с пп. 1.20, 3.10—3.20, 3.24—3.36, 3.38—3.40 главы СНиП 11-21-75 и рекомендациями пп. 2.2—2.5 настоящего Руководства.

2.2 (3.9). Расчет по прочности элементов железобетонных конструкций должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси, а также для наклонных к ней сечений наиболее опасного направления; при наличии крутящих моментов следует проверить прочность пространственных сечений, ограниченных в растянутой зоне спиральной трещиной, наиболее опасного из возможных направлений. Кроме того, должен производиться расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие, продавливание, отрыв).

2.3.    При наличии в сечении сборно-монолитного элемента напрягаемой и ненапрягаемой арматуры из сталей разных видов и классов каждый вид арматуры вводят в расчет прочности со своим расчетным сопротивлением. В этом случае в расчетных формулах произведения #_аГ_а и Rsi.cF’_a заменяют суммой произведения расчетных сопротивлений на соответствующие площади сечений, а произведения R_&S_a и Яа.с^а заменяют суммой произведения расчетных сопротивлений арматуры на статические моменты соответствующих площадей ее сечений.

При наличии в сечении сборно-монолитного элемента бетонов разных марок соответствующие части сечения вводят в расчет прочности с расчетными сопротивлениями, отвечающими этим маркам, но не превышающими утроенного расчетного сопротивления бетона наиболее низкой марки.

В таких элементах положение центра тяжести площади всего сечения бетона или его сжатой зоны, а также статические моменты So и 5б следует определять, приводя все сечение к бетону одной марки в соответствии с принятыми расчетными сопротивлениями.

Бетон сборного элемента, входящий в сжатую зону полного сечения сборно-монолитной конструкции, рекомендуется вводить в расчет прочности с расчетным сопротивлением не выше расчетного сопротивления бетона марки М 500.

2.4.    При расчете прочности шва сопряжения величину продольного напряжения в сечениях на участках сборно-монолитного элемента с наклонными трещинами определяют по формуле

QSn

bJn '

Если имеются также нормальные трещины, то при расположении шва сопряжения в сжатой зоне сечения т определяют по формуле

2—221