Рекомендации по проектированию монолитных железобетонных перекрытий

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ
СО СТАЛЬНЫМ ПРОФИЛИРОВАННЫМ НАСТИЛОМ

Москва Стройиздат 1987

Рекомендованы к изданию решением секции бетонных и железобетонных конструкций Научно-технического совета НИИЖБ Госстроя СССР.

Содержат основные положения по проектированию монолитных железобетонных перекрытий с применением стального профилированного настила в качестве опалубки и арматуры.

Рассмотрены вопросы расчета перекрытий и комбинированных балок плит на стадии возведения и эксплуатации. Указаны требования к конструированию и материалам. Даны примеры расчета.

Разработаны НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук А.П. Васильев, канд. техн. наук В.М. Горшкова при участии д-ра техн. наук В.В. Жукова, инженеров В.И. Игнатьева, Д.Н. Лазовского) и ЦНИИПромзданий Госстроя СССР (канд. техн. наук Р.И. Рабинович, инженеры Г.Е. Ханукова, Г.Г. Орлов) совместно с Челябинским политехническим институтом (канд. техн. наук В.Г. Колбасин, инж. А.А. Кваша), Донецким ПромстройНИИпроектом (инженеры А.А. Богданов, М.Г. Карповский, В.И. Кантор), Челябинским ПромстройНИИпроектом (канд. техн. наук Б.В. Кучер), проектным институтом № 3 Минпромстроя СССР (канд. техн. наук И.Я. Подольский, инженеры А.И. Рапопорт, Ю.З. Гельман), Московским архитектурным институтом (канд. техн. наук В.Н. Голосов) и ЦНИИПроектстальконструкция (канд. техн. наук Э.Л. Айрумян, инж. И.А. Григорьева).

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок в поперечном сечении элементов

М - изгибающий момент

Q - поперечная сила

T - продольная сила растяжения (сжатия)

Характеристики материалов

R_b - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию

R_bt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

R_n - расчетное сопротивление стального профилированного настила растяжению

R_ns - расчетное сопротивление стального профилированного настила срезу

R_s - расчетное сопротивление стержневой арматуры растяжению

R_sc - расчетное сопротивление стержневой арматуры сжатию

R_sw - расчетное сопротивление стержневой поперечной арматуры растяжению

R_sa - расчетное сопротивление анкерного стержня растяжению

R_sg - расчетное сопротивление стали прогона растяжению, сжатию и изгибу, соответствующее СНиП II-23-81 "Стальные конструкции"

E_b - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении

E_n - модуль упругости стального профилированного настила

E_s - модуль упругости стержневой арматуры

E_sg - модуль упругости стали прогона

γ_n - коэффициент условий работы стального профилированного настила

Характеристики сечения плиты

b_f - ширина полки таврового сечения плиты, ширина одного гофра стального профилированного настила

b - ширина ребра по низу таврового сечения плиты, ширина нижней (опорной) грани стального профилированного настила

b’ - ширина ребра по верху таврового сечения плиты

b_i - ширина плоских участков сжатых полок, равная расстоянию между краями выкружек

h - высота таврового сечения плиты

h_n - высота стального профилированного настила

h_f - высота бетонной полки таврового сечения плиты

h_o - рабочая высота сечения, равная расстоянию от сжатой грани бетона до равнодействующей усилий растяжения в стальном профилированном настиле и стержневой арматуре

t - толщина листа стального профилированного настила

х - высота сжатой зоны бетона

y_c - расстояние от узкой грани профилированного настила до его центра тяжести

a, a’ - расстояния от равнодействующей усилий в стержневой арматуре соответственно в растянутой и сжатой зонах до ближайшей грани сечения

d - номинальный диаметр анкерного стержня

i - пролет плиты

А - площадь всего бетона в поперечном сечении плиты

А_b - площадь сечения сжатой зоны бетона

А_n1 - площадь сечения одного гофра стального профилированного настила

A_s, A’_s - площади сечения стержневой арматуры, расположенной соответственно в растянутой и сжатой зонах, от действия внешних сил

A_sw - площадь сечения поперечной стержневой арматуры

A_red - площадь приведенного сечения плиты

А_аn - площадь сечения анкерного стержня

I_x - момент инерции стального профилированного настила

I_rs - собственный момент инерции плиты

I_red - момент инерции приведенного сечения плиты

f_m - прогиб плиты от нагрузки, обусловленный деформацией изгиба

Характеристики сечения комбинированной балки

b_b - ширина сечения комбинированной балки

Н - высота комбинированной балки

h_sg - высота прогона

b_sg, b’_sg - ширина полки соответственно по низу и верху прогона

δ_sg, δ’_sg - толщина соответственно нижней и верхней полки прогона

δ - толщина стенки прогона

i_sg - длина пролета прогона

I_sg - собственный момент инерции прогона

A_sg - площадь сечения стального прогона

A_rs - площадь сечения полки плиты в комбинированной балке

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендации распространяются на проектирование монолитных железобетонных перекрытий и покрытий с применением стального профилированного настила (СПН) в качестве несъемной опалубки и внешней арматуры плиты.

1.2. При проектировании конструкций с СПН необходимо соблюдать требования СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции", СНиП II-23-81 "Стальные конструкции" и настоящих Рекомендаций.

1.3. Монолитные железобетонные перекрытия со стальным профилированным настилом рекомендуется применять при возведении многоэтажных производственных и общественных зданий в широком диапазоне нагрузок при нестандартных шагах и пролетах конструкций, большом числе проемов и отверстий, при реконструкции зданий и устройстве рабочих площадок, а также при строительстве зданий в районах, недостаточно обеспеченных сборным железобетоном.

Не допускается использовать стальной профилированный настил в качестве внешней арматуры железобетонной плиты при повышенной влажности и химической агрессии среды, а также при динамических воздействиях с коэффициентом асимметрии цикла ρ<0,7.

1.4. Огнестойкость однопролетных плит перекрытий с открытой снизу внешней арматурой в виде стального профилированного настила составляет 30 мин, многопролетных неразрезных плит перекрытия при расположении верхней арматуры по всей длине пролета 45 мин и выше.

1.5. Монолитные перекрытия можно проектировать в зданиях с категорией производств А, Б, В при наличии спринклерных установок пожаротушения, а также при устройстве несгораемых подвесных потолков или огнезащитных покрытий поверхности СПН. В зданиях с категорией производств Г, Д, Е монолитные перекрытия по профилированному настилу допускается применять без устройства защиты и спринклерных установок.

1.6. Огнезащитное покрытие наносят в соответствии с требованиями "Руководства по нанесению огнезащитного вспучивающегося покрытия ВПМ-2" (М.: ВНИИПО МВД СССР, 1977).

1.7. Стальной профилированный настил, используемый в качестве арматуры железобетонной плиты, должен быть оцинкованным или иметь другое покрытие, обеспечивающее его коррозионную стойкость.

2. МАТЕРИАЛЫ

2.1. Для монолитных железобетонных плит, выполняемых по СПН, можно применять тяжелые бетоны на обычном или мелкозернистом заполнителе классов по прочности на сжатие не ниже В15, а также легкие бетоны на пористых заполнителях классов по прочности на сжатие не ниже В12,5. Расчетные и нормативные характеристики бетонов следует принимать в соответствии с указаниями СНиП 2.03.01-84.

2.2. В качестве внешней арматуры монолитных железобетонных плит рекомендуется использовать стальной профилированный настил с выштампованными рифами. Настил марок Н80A-674-1,0 и Н80А-674-0,9, выпускаемый Челябинским заводом стального профилированного настила Минтяжстроя СССР, показан на рис. 1. Характеристика настила приведена в табл. 1.

2.3. Стальные прогоны изготовляют из прокатных двутавров или сварными из прокатной профильной либо листовой стали марок, предусмотренных для стальных конструкций.

2.4. Расчетные характеристики стали прогонов устанавливают по СНиП II-23-81.

2.5. Расчетные характеристики стали профилированного настила принимают по СНиП II-23-81 в соответствии с ее маркой и классом, указанными в технических условиях (ТУ) на СПН.

2.6. В качестве дополнительной гибкой арматуры плиты рекомендуется арматурная сталь, соответствующая требованиям ГОСТов, следующих видов и классов: стержневая периодического профиля классов А-II и А-III, проволочная класса Вр. Вертикальные анкеры, закрепляющие настил на опорах, должны быть выполнены из арматурной стали периодического профиля классов А-II и А-III диаметром 12-16 мм. Расчетные характеристики арматурной стали принимаются в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. Перекрытие состоит из монолитной железобетонной плиты, бетонируемой по СПН, который, после набора бетоном заданной прочности, используется в качестве внешней арматуры. Плита может опираться на стальные или железобетонные прогоны, а также на кирпичные или бетонные стены (рис. 2). Целесообразно при опирании плиты на стальные прогоны обеспечивать их совместную работу (см. п. 3.5). В этом случае прогоны рассчитывают как комбинированные балки.

3.2. Плиту перекрытия можно проектировать по однопролетной или многопролетной неразрезной схеме.

3.4. Стальной профилированный настил, используемый в качестве арматуры плиты, должен иметь надежное сцепление с бетоном, что обеспечивается выштампованными при прокате рифами, образующими шпонки на его гранях, и специальными анкерными устройствами.

В качестве анкерных устройств рекомендуются вертикальные стержневые анкеры из арматурной стали, привариваемые в процессе монтажа через лист настила к верхней полке стального прогона (рис. 3).

3.5. Вертикальные стержневые анкеры, выполняемые по пп. 2.6 и 3.4, приваривают по всем прогонам, служащим опорами СПН, обеспечивая совместную работу прогонов с железобетонной плитой, а также анкеровку по его концам. В соответствии с этим проводится их расчет по пп. 4.21 и 5.6 настоящих Рекомендаций. Если совместная работа прогонов с плитой не учитывается, то число анкеров определяют из расчета плиты по п. 4.21 и принимают не менее одного в каждом гофре по концам СПН и не менее одного через два гофра на промежуточных опорах при непрерывности на них настила.

Расстояние от анкера до края СПН и грани прогона должно быть не менее 1,5d (где d - диаметр анкера), а между осями анкеров в одном гофре - не менее 70 мм.

Длину анкеров следует принимать равной высоте плиты за вычетом величины защитного слоя от торца анкера до поверхности бетона. Ширина гофра для приварки анкеров должна быть не менее 50 мм.

3.6. В пояснительной записке к рабочим чертежам необходимо указывать плотность примыкания СПН к прогонам в местах приварки вертикальных анкерных стержней, обеспечивающую прочность сварки и отсутствие прожогов настила. Допускается зазор не более 0,5 мм.

3.7. Приварка вертикальных анкеров производится в соответствии с требованиями "Рекомендаций по технологии приварки втавр под флюсом стержней и оцинкованного профилированного настила к стальным конструкциям" (М.: НИИЖБ, 1984).

3.8. Стыки листов стального профилированного настила по длине следует выполнять на прогонах впритык, без нахлестки.

По ширине листы стыкуют путем нахлестки боковых граней СПН, соединяя их между собой комбинированными заклепками с шагом не более 600 мм (ОСТ 34-14-017-78, ТУ 67-74-75).

3.9. Для общего или местного усиления перекрытия допускается установка дополнительной гибкой арматуры в виде отдельных стержней, каркасов и сеток, учитываемых в расчете. Нижние продольные стержни рабочей арматуры устанавливают в гофрах СПН без обрыва по длине пролета. Расстояние от конца гибкой арматуры до конца СПН на крайних опорах должно быть не более 20 мм. При недостаточной анкеровке гибкой арматуры предусматривают дополнительные анкеры в виде шайб, высаженных головок, приваренных в крест коротышей. Расстояние от стержня до стенок стального профилированного настила и нижней полки должно быть не менее 20 мм. В неразрезных плитах перекрытия устанавливают верхние продольные стержни, располагая их в соответствии с эпюрой моментов. При этом допускается обрыв стержней верхней арматуры в пролете, но не ближе чем в четверти пролета от оси опоры.

3.10. При отсутствии надопорной арматуры проектируют противоусадочную сетку, подбирая се из расчета 0,02 % площади сечения бетона над настилом, но не менее чем сетка диаметром 3 мм из проволоки Вр-I с шагом стержней в двух направлениях 200 мм. Сетки располагают с отступом по верхней поверхности плиты на величину защитного слоя бетона, равного 15 мм.

3.11. Толщину бетонной полки плиты перекрытия над профилированным настилом определяют путем расчета прочности и деформации, а также исходя из технико-экономических соображений. Она должна быть не менее 30 мм, а при отсутствии в конструкциях пола бетонной стяжки - не менее 50 мм.

3.12. Профилированный настил рекомендуется ориентировать широкими гофрами вниз. При отсутствии гибкой арматуры допускается ориентация СПН узкими полками вниз.

3.13. При устройстве отверстий в плите следует предусмотреть дополнительную арматуру для усиления прилегающих к СПН участков перекрытия и бортовую опалубку по контуру отверстия, что обеспечивает возможность вырезки настила.

Если размер отверстия поперек настила не превышает 500 мм, то рекомендуется усиливать перекрытое путем установки в примыкающих к отверстию гофрах арматуры в виде продольных стержней, заводя их за оси прогонов, а также в виде поперечных стержней, окаймляющих отверстие, заводя их за пределы подрезки на два-три гофра с каждой стороны. Продольную арматуру выбирают из условия ее эквивалентности по прочности сечению вырезанной части профилированного настила.

Если размер отверстия поперек гофр настила белее 500 мм, то в конструкции перекрытия по контуру отверстия должны предусматриваться дополнительные элементы балочной клетки, передающие нагрузку с ослабленного отверстием участка на прогоны. При этом концы настила крепят к балкам анкерными стержнями или самонарезающими болтами.

3.14. При совместной работе плиты и балки, что имеет место при устройстве, анкеров по п. 3.5 настоящих Рекомендаций, проектируют "комбинированную балку", сечение которой состоит из стального прогона и связанной с ним посредством анкеров, монолитной железобетонной плиты с внешней арматурой из стального профилированного настила.

3.15. На крайних опорах комбинированных балок в случае необходимости ставят упоры (п. 5.6 настоящих Рекомендаций), приваривая их по верхней полке прогонов таким образом, чтобы по своей высоте они доходили до верхней поверхности плиты и были длиной не менее ширины полки прогона. Упоры не должны иметь выступов в плоскости сопряжения с бетоном, способствующих раскалыванию бетона.