Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций. Справочное пособие к СНиП 2.03.01-84

Ордена Трудового Красного Знамени
Научно-исследовательский, проектно-конструкторский
и технологический институт бетона и железобетона
(НИИЖБ) Госстроя СССР


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ
К СНиП 2.03.01-84


Разработано к СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции". Содержит основные положения по проектированию сборно-монолитных конструкций из тяжелого бетона, расчет по предельным состояниям первой группы (в том числе прочности контактных швов), расчет по предельным состояниям второй группы, конструктивные требования и примеры расчета.
Для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.


ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие содержит положения по проектированию железобетонных элементов из тяжелого бетона сборно-монолитных конструкций зданий и сооружений для промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства.
Рассматриваются элементы железобетонных сборно-монолитных конструкций, поперечные сечения которых состоят из сборных элементов и дополнительно уложенных на месте использования конструкций монолитного бетона и арматуры.
Проектирование сборных элементов до приобретения монолитным бетоном заданной прочности следует производить по СНиП 2.03.01-84. При проектировании сборно-монолитных конструкций необходимо учитывать требования СНиП 2.03.01-84 и настоящего Пособия. Требования норм, не содержащие специфики сборно-монолитных конструкций, в настоящее Пособие не включены, но приведены соответствующие ссылки на разделы, пункты и формулы СНиП 2.03.01-84.
Разделы Пособия сопровождаются примерами расчета элементов сборно-монолитных конструкций.
В расчете прочности по нормальным и наклонным сечениям расчетные зависимости построены с учетом различной прочности бетона сборного элемента и монолитного бетона.
Рассмотрен вопрос расчета прочности контактных швов между бетоном сборного элемента и дополнительно уложенным бетоном. Расчет контактных швов производится исходя из предельного состояния по поверхности шва, ограниченного наклонными трещинами. Более подробно с использованием основных положений Строительных норм и правил изложена методика расчета по образованию нормальных и наклонных трещин. Расчет по деформациям увязан с методикой расчета, принятой в СНиП 2.03.01-84. Раздел конструктивных требований дополнен примерами наиболее современных конструктивных решений сборно-монолитных конструкций.
Пособие разработано НИИЖБ Госстроя СССР (д-ра техн. наук, проф. А.С. Залесов, Е.А. Чистяков - разд. 1 - 4, канд. техн. наук А.Е. Кузьмичев - разд. 4), при участии НИИСК Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А.Б. Голышев, кандидаты техн. наук В.Я. Бачинский, А.В. Харченко - разд. 2, пп. 2.34 - 2.37, разд. 3), СамГАСИ (канд. техн. наук В.Ф. Усманов - разд. 3), Казанского ИСИ (канд. техн. наук Я.Г. Сунгатуллин, инженеры Г.С. Валеев, Ю.Н. Волков - разд. 2, пп. 2.25 - 2.33) и Курского ПИ (канд. техн. наук В.П. Полищук - разд. 2, пп. 2.1 - 2.24).
Замечания и предложения просим направлять в НИИЖБ по адресу: 109428, Москва, 2-я Институтская, д. 6.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. В Пособии рассматриваются элементы железобетонных сборно-монолитных конструкций, поперечные сечения которых состоят из заранее изготовленных элементов (сборных элементов) и дополнительно уложенных на месте использования конструкций монолитного бетона (бетона омоноличивания) и арматуры (рис. 1).
1.2. В качестве сборных элементов можно применять как специально запроектированные, так и типовые железобетонные обычные или преднапряженные элементы сборных конструкций.
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 прочности швов сопряжения с бетоном омоноличивания. Примеры решения некоторых сборных элементов показаны на рис. 2.
1.3. Сборно-монолитные железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы).
Сборно-монолитные конструкции следует рассчитывать по прочности, образованию и раскрытию трещин и по деформациям для следующих двух стадий работы конструкций:
до приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции (бетоном омоноличивания), заданной прочности - на воздействие массы этого бетона и других нагрузок, действующих на данном этапе возведения конструкции;
после приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции (бетоном омоноличивания), заданной прочности - на нагрузки, действующие на этом этапе возведения и при эксплуатации конструкции.
Расчет сборных элементов до приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности производится в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84; расчет элементов сборно-монолитных конструкций после приобретения бетоном омоноличивания заданной прочности - в соответствии с рекомендациями настоящего Пособия. При этом в тексте Пособия характеристики, относящиеся к сборным элементам, имеют индекс 1, а к бетону омоноличивания - 2.
1.4. Значения нагрузок и воздействий, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.



Рис. 1. Сечения сборно-монолитных конструкций
(заштрихован - монолитный бетон)


Рис. 2. Сечения сборных элементов

1.5. Материалы для сборно-монолитных конструкций и их характеристики принимают в соответствии с разд. 2 СНиП 2.03.01-84.
1.6. Надежную связь бетона омоноличивания с бетоном сборных элементов рекомендуется осуществлять с помощью арматуры, выпускаемой из сборных элементов, путем устройства бетонных шпонок или шероховатой поверхности, продольных выступов, или с помощью других надежных, проверенных способов. При этом в проектах рекомендуется предусматривать 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 конструкции, подлежащие обетонированию, должны быть тщательно очищены и промыты.

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

2.1. Расчет прочности сборно-монолитных элементов по сечениям, нормальным и наклонным к продольной оси элемента, производится согласно указаниям пп. 2.2 - 2.24. Кроме того, производится расчет по прочности контактных швов между сборным элементом и монолитным бетоном согласно указаниям пп. 2.25 - 2.33. Расчет прочности по пространственным сечениям (при наличии крутящих моментов), а также на местное действие нагрузки производится по СНиП 2.03.01-84 с учетом конкретных особенностей сборно-монолитных конструкций.

Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента

2.2. Предельные усилия в сечении элемента определяют с учетом п. 3.10 СНиП 2.03.01-84.
2.3. При наличии в сечении сборно-монолитного элемента арматуры и бетонов разных классов каждую арматуру и бетон с соответствующей частью сечения элемента вводят в расчет прочности с расчетными сопротивлениями, отвечающими этим классам.
2.4. Расчет сечений в общем случае производят в соответствии с п. 3.28 СНиП 2.03.01-84. При этом в формулах (65) и (66) вместо RbSb и RbAb следует подставлять суммы RbjSbj, и RbjAbj, где Rbj - расчетное сопротивление сжатию j-го бетона (соответствующего класса) в сечении сборно-монолитного элемента; Sbj - статический момент площади сечения сжатой зоны j-го бетона относительно соответствующей оси, принятой для определения момента М в формуле (65). В изгибаемых элементах положение оси принимают таким, как и во внецентренно сжатых; Abj - часть площади сечения сжатой зоны бетона соответствующего класса.
Кроме того, при определении характеристики сжатой зоны по формуле (26) п. 3.12 СНиП 2.03.01-84 значение Rb принимают равным
(1)
где S и Sj - статические моменты соответственно всей площади поперечного сечения сборно-монолитного элемента и площадей, образованных j-м бетоном с прочностью бетона Rbj, относительно оси, проходящей по центру тяжести крайнего растянутого стержня арматуры.
2.5. Расчет сечений сборно-монолитных элементов в случае, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, производят в соответствии с пп. 3.11 - 3.14, 3.16, 3.27 СНиП 2.03.01-84 и пп. 2.4, 2.7 - 2.14 настоящего Пособия.



Рис. 3. Сечение элемента
1 - сборный элемент; 2 - монолитный бетон

2.6. Для железобетонных слабоармированных элементов, характеризуемых тем, что их несущая способность исчерпывается одновременно с образованием трещин в бетоне растянутой зоны, площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15%.
Такое увеличение армирования следует производить при выполнении условий: ; , где - момент трещинообразования, определяемый по п. 3.3 с заменой Rbt, ser на ? Rbt, ser и при sp=0; Мu - момент, соответствующий исчерпанию несущей способности, определяемой согласно пп. 2.5, 2.7 - 2.11, 2.15 - 2.17, для внецентренно сжатых и растянутых элементов значения Мu определяют относительно оси, проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны; , R, - соответственно относительная высота сжатой зоны и ее граничное значение, определяемые при расчете по прочности.

Изгибаемые элементы
Прямоугольные сечения

2.7. Расчет прямоугольных сечений с арматурой, сосредоточенной у растянутой и сжатой граней сборно-монолитного элемента (рис. 3) при ( определяют по формуле (25) СНиП 2.03.01-84), производят в зависимости от положения границы сжатой зоны:
а) если соблюдается условие
(2)
расчет производят, как для элемента выполненного из бетона одного класса (в данном случае монолитного), из условия
(3)
При этом высоту сжатой зоны x определяют по формуле
(4)
Если x 0, прочность проверяется из условия

Если высота сжатой зоны, определенная с учетом половины сжатой арматуры

расчетную несущую способность сечения можно несколько увеличить, производя расчет по формулам (3) и (4) без учета сжатой арматуры ;
б) если условие (2) не соблюдается, т. е. x>h-h1 (см. рис. 3), расчет производят с учетом различного бетона в сжатой зоне элемента из условия
...