Рекомендации по проектированию преднапряженных ригелей с внешним армированием для гражданских каркасных зданий с укрупненной сеткой колонн (1976)

P3G
Печатается по решению секции конструкций НТ(' ЦНИИЭП учебных зданий (протокол № 2 от 15 мая 1975 г.).
Рекомендации по проектированию предварительно-напряженных ригелей с внешним армированием для гражданских каркасных зданий с укрупненной сеткой колонн. М., Стройиз-дат, 1976, 71 с. Центр, науч.-исслед. и проектный ин-т типового и экспериментального проектирования школ, дошкольных учреждений, средних л высших учебных заведений.
В Рекомендациях приведены основные положения проектирования балок и ригелей с внешним армированием. Дана характеристика конструктивных особенностей таких конструкций и изложена методика их расчета по прочности, образова нию и раскрытию трещин и деформациям.
Книга предназначена для проектировщиков и инженерно-технических работников.
ЧЛО1Ч— Б4К
,-----— Инструкт.-нормат., I—II вып.- -Ц\ 7«
047(01)—76
(С) (.ipnrill.ljiiir, 1976
ПРЕДИСЛОВИЕ
В зданиях различного назначения с укрупненными пролетами и, в частности, в общественных зданиях массового типа с преимущественной высотой этажей 3,3 м по функциональным, экономическим или эстетическим требованиям поперечные сечения балок и ригелей необходимо во многих случаях принимать ограниченных размеров и в первую очередь пониженной высоты, составляющей 7го—'До пролета.
Опыт проектирования предварительно-напряженных железобетонных изгибаемых элементов пониженной высоты показал, что требуемая по расчету стержневая арматура, в том числе из стали повышенной прочности, зачастую не может быть размещена в пределах сечения.
Замена железобетонных конструкций стальными, как известно, неэффективна и приводит к значительному расходу стали.
Одним из способов расширения возможностей железобетона, получившим распространение в отечественной и зарубежной практике, является применение внешнего армирования элементов, при котором в качестве арматуры применяется, как правило, листовая, а иногда и профильная сталь, располагаемая на внешних поверхностях балок и ригелей.
Внешняя арматура, в основном, используется для продольного армирования, однако в ряде случаев она может служить и поперечной арматурой.
Анкеровка внешней арматуры в бетоне обеспечивается связями, которые должны воспринять сдвигающие усилия, возникающие при изгибе элемента на внутренней поверхности листа или профиля.
Определенные зоны балок и ригелей с внешним армированием в зависимости от конструктивных, технологических или экономических требований могут иметь только внешнее, только внутреннее (стержневое) или. смешанное армирование.
Как показало опытное проектирование, применение внешнего армирования является эффективным средст-. вом повышения прочности и жесткости железобетонных изгибаемых элементов пониженной высоты.
И Зак. 316 3
По совокупности различных показателей--расходу и степени использования прочности стали, заводской к> товности, площади антикоррозионной и огнезащитной изоляции — они более эффективны, чем стальные кои струкции аналогичной высоты, прочности и жесткости.
В целом применение балок и ригелей пониженном высоты с внешним армированием позволяет:
более эффективно использовать высокопрочные ма териалы и в первую очередь цемент, бетон, сталь;
снизить или сохранить типовую высоту помещений при укрупнении сеток колонн;
применить для различных сеток колонн единую высоту балок и ригелей и создать унифицированную каркасную систему, обеспечивающую возможность органического сочетания укрупненных и типовых сеток колонн в зданиях различного назначения при минимальном сортаменте индустриальных изделий;
повысить технический уровень предприятий строительной индустрии в результате перехода на производство однотипных конструкций большой тиражности при значительном сокращении номенклатуры выпускаемых изделий.
Настоящие Рекомендации разработаны с учетом главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций ЦНИИЭП учебных зданий Госграж-данстроя (инж. Д. М. Лаковский), Проектным институтом № 3 Министерства промышленного строительства СССР (инж. И. Я. Подольский) под руководством д-ра техн. наук проф. Г. И. Бердичевского.
При составлении Рекомендаций использованы также материалы конструкторских разработок, опытного проектирования и лабораторных исследований, выполненных НИИпромстроем Минпромстроя СССР (кандидаты техн. наук Б. Я- Мартьянов и А. Д. Назаров), НИИ бетона и железобетона и ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (д-р техн. наук проф. Г. И. Бердичевский, кандидаты техн. наук Ю. В. Дмитриев и А. М. Мапышн), Львовским политехническим институтом (канд. тсхн, наук Ф. Е. Клименко, инж, А. Д. Шеховцеп).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие Рекомендации распространяются на сборные, сборно-монолитные и монолитные ригели и балки с внешним армированием, применяемые в перекрытиях и покрытиях гражданских зданий при нормальном и сухом температурно-влажностных режимах, неагрессивных средах и отсутствии динамических нагрузок.
1.2. Проектирование конструкций с внешним армированием должно производиться в соответствии с разделом 1 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, а также с учетом настоящих Рекомендаций.
1.3. Расчет балок и ригелей с внешним армированием должен производиться по несущей способности и де-формативности. Расчет по раскрытию трещин производится только для элементов с внутренним или со смешанным армированием растянутой зоны.
Расчетные значения ширины раскрытия трещин и прогибов не должны превышать их предельных величин, приведенных в табл. 1 и 2 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
Примечание. Расчет по предельным состояниям второй группы не производится, если на основании опытных данных установлена эксплуатационная пригодность конструкции.
1.4. Расчет статически неопределимых балок и ригелей с внешним армированием рекомендуется производить с учетом перераспределения усилий в соответствии с «Руководством по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций» (НИИЖБ, М., Стройиз-дат, 1975).
1.5. В конструкциях с внешним армированием должны применяться тяжелые бетоны и бетоны на пористых заполнителях, проектная марка и передаточная прочность которых принимаются не ниже указанных в разделе 2 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
1.6. В качестве напрягаемой листовой арматуры рекомендуется преимущественно применять сталь классов С60/45 и С70/60; допускается также использование ста-
2 Зак. 316 Я
ли классов С52/40, С46/23, С44/29 и С38/23, если приме нение более прочных сталей приводит к недоиспользова нию из прочностных свойств.
В качестве ненапрягаемой листовой арматуры рекомендуется применять преимущественно сталь классов С46/33 и С52/40; допускается также использование стали классов С38/23 и С44/29.
1.7. Выбор видов и классов стали для внутреннего армирования следует производить в соответствии с разделом 2 главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций.
2 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БАЛОК И РИГЕЛЕЙ
2.1. В настоящем разделе приводятся рекомендации по выбору вида продольного и поперечного армирования н типа связей.
Продольное и поперечное армирование
2.2. Выбор вида продольного армирования (внешнего, внутреннего или смешанного) для растянутой и сжатой зон (рис. 1) и расположение арматуры по длине балок и ригелей (рис. 2) зависит от возможности размещения в пределах бетонного сечения требуемой по расчету стержневой арматуры и производится преимущественно из условия минимального расхода стали.
2 L
( 1
Т 2 2 J.
2 ./
¦г3
?
1
7 2
1
"Г "Г Т "Г
¦Q О
1
;
1
1
Рис. 1. Виды продольного армирования элементов с. mieiinioii арматурой (прямоугольное сечение показано условно)
/—листовая арматура; 2— стержневая арматур.-i
2.3. Если требуемая по расчету стержпеипя лрм.чтура не может быть размещена в пределах сечения р.кемат-риваемой зоны, рекомендуется применят!.:
а) в растянутой зоне сборных предп.'фп ими,им напряженных конструкций — преимущественно емеш.пшоо армирование согласно пп. 2.4. и 2.5; только типпие армирование в этом случае допускается, п.ш -.....шлется
снижение расхода стали по сравнению со смешанным армированием;
б) в сжатой зоне сборных конструкций, в растянутой зоне сборных конструкций без предварительного напряжения и монолитных конструкций — внешнее армирование; допускается также смешанное армирование в соответствии с п. 2.8.
Рис. 2. Расположение листовой арматуры по длине балок и ригелей о —в шариирно-опертых балках; б — в ригелях рам и балках с консолями
2.4. В предварительно-напряженных балках и ригелях со смешанным армированием растянутой зоны внутреннюю арматуру рекомендуется принимать из высокопрочной арматурной стали, а внешнюю — из листовой стали, класс которой назначается исходя из полного использования прочности ее сечения, требуемого по условию жесткости.
Зак. 316
7
Во избежание снижения жесткости и трещиностопм> сти элемента следует, как правило, исключать сопрели и ление листовой арматуры, расположенной в одной :*<>нг с напрягаемой стержневой арматурой, обжатию бетон л Влияние сжатой (при эксплуатации) листовой арматуры допускается при этом не учитывать. Проектирование та ких элементов должно производиться в соответствии с и. 2.5.
2.5. Сопротивление листовой арматуры обжатию бе-топа рекомендуется исключать одним из следующих способов изготовления:
а) одностадийным, при котором листовая арматура подвергается предварительному напряжению усилием, определенным по формуле (25), и присоединяется к бетону непосредственно в процессе формования (рис. 3).
а)
3
<
Рис. 3. Изготовление элемента одностадийным способом а — натяжение стержневой и листовой арматуры; 6 — элемент после обжатия
При отпуске натяжения всей напрягаемой арматуры (стержневой и листовой) листовая укорачивается, не препятствуя обжатию бетона, а после упругого обжатия препятствует деформации ползучести и усадки бетона, тем самым способствуя снижению потерь предварительного напряжения в стержневой арматуре;
б) двухстадийным, при котором листовая арматура, применяемая как ненапрягаемая, присоединяется к бетону после его обжатия усилием предварительного напряжения в стержневой арматуре (рис. 4).
2.6. В элементах, спроектированных с соблюдением всех требований по жесткости и трещиностойкости и изготовляемых одностадийным способом, допускается прим...