Справочник современного проектировщика

Ñåðèÿ «Ñòðîèòåëüñòâî è äèçàéí»

СПРАВОЧНИК СОВРЕМЕННОГО ПРОЕКТИРОВЩИКА Ïîä îáùåé ðåäàêöèåé çàñëóæåííîãî ñòðîèòåëÿ Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè, äîêòîðà òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðà Ë. Ð. Ìàèëÿíà Èçàíèå ñåäüìîå

РостовнаДону «Феникс» 2011

ББК 38.2я2 УДК 624(035.3) КТК 27 С74 Àâòîðû: Âåðæáîâñêèé Ã. Á., êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò. Âåñåëåâ Þ.À., êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò. Ëàãóòèí Â.Â., êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò. Ëóêàøåâè÷ Ý.Á. , êàíäèäàò òåõíè÷åñêèõ íàóê, äîöåíò. Ìàèëÿí Ä.Ð., äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð. Ìàèëÿí Ë.Ð., äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð, çàñëóæåííûé ñòðîèòåëü Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè. Ìàèëÿí À.Ë., èíæåíåð. Ìàèëÿí Ë.Ä., èíæåíåð.

Ñïðàâî÷íèê ñîâðåìåííîãî ïðîåêòèðîâùèêà / Ñ74 Ë. Ð. Ìàèëÿí [è äð.]; ïîä îáù. ðåä. Ë.Ð. Ìàèëÿíà. — Èçä. 7-å. — Ðîñòîâ í/Ä: Ôåíèêñ, 2011. — 540, [1] ñ. : èë. — (Ñòðîèòåëüñòâî è äèçàéí) ISBN 978–5–222–17699–3

Çà ïîñëåäíèå ãîäû òåîðèÿ è ïðàêòèêà ñòðîèòåëüíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ ïîëó÷èëè ñâîå äàëüíåéøåå ðàçâèòèå. Ðàçðàáîòàíû íîâûå íîðìû ñòðîèòåëüñòâà çäàíèé, ñîîðóæåíèé è èõ ýëåìåíòîâ, ïîÿâèëèñü íîâûå ýôôåêòèâíûå ñòðîèòåëüíûå ìàòåðèàëû, èçäåëèÿ è êîíñòðóêöèè, óñîâåðøåíñòâîâàíû ñòðîèòåëüíûå ìàøèíû è ìåòîäû ïðîèçâîäñòâà ðàáîò.  ïðåäëàãàåìîì ñïðàâî÷íèêå ïðåäñòàâëåíî êðàòêîå èçëîæåíèå îñíîâíûõ ñâåäåíèé â ðàçëè÷íûõ îáëàñòÿõ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñòðîèòåëüñòâà íà ñîâðåìåííîì óðîâíå.

ISBN 978–5–222–17699–3

ББК 38.2я2 УДК 624(035.3)

© Êîëëåêòèâ àâòîðîâ, 2005 © ÎÎÎ «Ôåíèêñ», îôîðìëåíèå, 2011

ПРЕДИСЛОВИЕ За последние годы теория и практика строительного проектирования полу чили свое дальнейшее развитие. Разработаны новые нормы строительства зданий, сооружений и их элементов, появились новые эффективные строи тельные материалы, изделия и конструкции, усовершенствованы строитель ные машины и методы производства работ. Вместе с тем в последние годы наблюдается определенный информацион ный застой — существенно снизилось количество изданий технической лите ратуры, в том числе в области строительного проектирования. В связи с этим в предлагаемом справочнике представлено краткое изложе ние основных сведений в различных областях строительного проектирования на современном уровне. В связи сограниченным объемом справочника в нем нашли отражение не все вопросы строительного проектирования, разделы же, которые вошли в справочник, даны в кратком изложении. С целью компенса ции этого в справочнике приводится обширный список литературы, в том числе нормативной, в которой можно найти более подробные сведения по интересу ющим вопросам. Справочник содержит следующие разделы: 1. Общие сведения. 2. Статический расчет строительных конструкций. 3. Проектирование железобетонных и каменных конструкций. 4. Проектирование металлических, деревянных и пластмассовых конструкций. 5. Проектирование оснований и фундаментов. 6. Конструктивные решения зданий и сооружений. В конце справочника приводится список литературы ко всем разделам. Справочник снабжен большим количеством справочных таблиц, графиков и рисунков. В нем изложены и процитированы основные положения действу ющих СНиПов, ГОСТов и других нормативных документов. Раздел 1 написан доктором технических наук, профессором Д.Р. Маиля ном и инженером А.Л. Маиляном, раздел 2 — кандидатом технических наук, профессором Л.Р. Маиляном и инженером Л.Д. Маилян, раздел 3 — докто ром технических наук, профессором Л.Р. Маиляном и доктором технических наук, профессором Д.Р. Маиляном, раздел 4 — кандидатом технических наук, доцентом Э.Б. Лукашевичем, кандидатом технических наук, доцентом Ю.А. Веселевым, кандидатом технических наук, доцентом Г. Б. Вержбов ским, раздел 5 — кандидатом технических наук, доцентом В. В. Лагутиным. Авторы с благодарностью примут замечания и пожелания читателей, кото рые просьба направлять по адресу: 344010, г. РостовнаДону, ул. Социалис тическая, 162, Ростовский государственный строительный университет, ка федра железобетонных конструкций.

3

РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ГЛАВА 1.1. СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 1.1.1. СИСТЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ И НОРМИРОВАНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Стандартизация предусматривает обязательное выполнение требований нормативных документов. Постановлением Правительства Российской Федерации с 1.07.2003 г. ут вержден Закон о техническом регулировании, действие которого отложено на некоторое время. Поэтому в настоящем справочном пособии излагается сис тема стандартизации, действующая в настоящее время. Стандартизация в строительстве является составной частью Государствен ной системы стандартизации, представляющей собой комплекс положений и правил, в которых изложены задачи стандартизации, вопросы организации и проведения работ по стандартизации, порядок разработки и внедрения стан дартов, вопросы контроля за их соблюдением. В соответствии с Государственной системой стандартизации стандарты подразделяются на следующие категории: государственные стандарты — ГОСТы; отраслевые стандарты — ОСТы; стандарты республик — РСТ и стан дарты предприятий (объединений). Кроме того, по отдельным видам продук ции разработаны технические условия — ТУ. Объектами стандартизации в строительстве в соответствии с ГОСТ 24369– 86 являются здания, сооружения, их элементы (части), а также правила, обеспечивающие их разработку, производство и применение. К объектам стандартизации в строительстве относятся: 1. Организационнометодические и общетехнические правила: требования в строительстве, требования к проектной документации, модульная координа ция размеров, номенклатура показателей качества продукции, общие правила проектирования и др. 2. Здания, сооружения и их элементы: параметры зданий и сооружений, требования к их элементам и узлам сопряжений, правила контроля качества, типовые технологические процессы и др. 3. Строительные конструкции и изделия: железобетонные, металлические, деревянные, асбестоцементные и др. 4. Строительные материалы: стеновые, вяжущие, бетоны, растворы, кровельные, теплоизоляционные, звукопоглощающие, отделочные, неруд ные и др. 4

5. Инженерное оборудование для зданий и сооружений: лифты, сантехни ческое оборудование, скобяные изделия и др. 6. Оснастка для производства строительных и монтажных работ и изготов ления конструкций: оснастка для производства строительномонтажных ра бот, крепежные изделия для строительства, формы для изготовления железо бетонных конструкций, строительный ручной инструмент. Целью стандартизации в строительстве является внедрение новых проект ных решений, эффективных строительных конструкций, деталей и материа лов, повышение индустриализации строительного производства, совершен ствование управления строительством, повышение его качества и др. Наряду с системой стандартизации в строительстве существует система нормативных документов в строительстве, в которую входят строительные нормы и правила (СНиП) и другие нормативные документы, утверждаемые министерствами, ведомствами и органами надзора. Нормативные документы могут быть общегосударственными, ведомствен ными и республиканскими. К общегосударственным нормативным документам, являющимся обяза тельными для всех организаций, учреждений и предприятий страны независи мо от их ведомственной подчиненности, относятся строительные нормы и правила (СНиП), общегосударственные нормы технологического проектиро вания (ОНТП) и др. К ведомственным нормативным документам относятся ведомственные (от раслевые) строительные нормы (ВСН), ведомственные нормы технологичес кого проектирования (ВНТП), отдельные сметные нормативы. К республиканским нормативным документам относятся республиканские строительные нормы (РСН), отдельные сметные нормативы. Состав и содержание общегосударственных строительных норм и правил усматриваются из приводимого ниже классификатора, согласно которому они разделены на 5 частей. Последние, в свою очередь, разделены на группы. Шифр строительных норм и правил состоит из букв «СНиП», следующей за ними одной цифры, соответствующей номеру части. Последующие две цифры обозначают номер группы и последние две цифры — номер документа. В конце шифра после тире указываются последние две цифры года утверждения документа (например, СНиП — 2.03.01–84).

КЛАССИФИКАТОР СТРОИТЕЛЬНЫХ НОРМ И ПРАВИЛ 1. Организация, управление, экономика Группы: 01. Система нормативных документов в строительстве. 02. Орга низация, методология и экономика проектирования и инженерных изысканий. 03. Организация строительства. Управление строительством. 04. Нормы про должительности проектирования и строительства. 05. Экономика строитель ства. 06. Положения об организациях и должностных лицах. 2. Нормы проектирования Группы: 01. Общие нормы проектирования. 02. Основания и фундаменты. 03. Строительные конструкции. 04. Инженерное оборудование зданий и соору 5

жений. Внешние сети. 05. Сооружения транспорта. 06. Гидротехнические и энергетические сооружения, мелиоративные системы и сооружения. 07. Плани ровка и застройка населенных пунктов. 08. Жилые и общественные здания. 09. Промышленные предприятия, производственные здания и сооружения, вспо могательные здания. Ивентарные здания. 10. Сельскохозяйственные предпри ятия, здания и сооружения. 11. Склады. 12. Нормы отвода земель. 3. Организация, производство и приемка работ Группы: 01. Общие правила строительного производства. 02. Основания и фундаменты. 03. Строительные конструкции. 04. Защитные, изоляционные и отделочные покрытия. 05. Инженерное и технологическое оборудование и сети. 06. Сооружения транспорта. 07. Гидротехнические и энергетические сооружения, мелиоративные системы и сооружения. 08. Механизация строи тельного производства. 09. Производство строительных конструкций, изде лий и материалов. 4. Сметные нормы Состав и обозначение сметных норм и правил установлены постановлени ем Госстроя. СССР от 18 июня 1982 г. № 162. 5. Нормы затрат материальных и трудовых ресурсов Группы: 01. Нормы расхода материалов. 02. Нормы потребности в строи тельном инвентаре, инструменте и механизмах. 03. Нормирование и оплата проектноизыскательских работ. 04. Нормирование и оплата труда в строи тельстве. Следует иметь в виду, что указанные структура шифров и классификатор относятся к вновь вводимым СНиПам. Наряду с ними в настоящее время пока продолжают действовать некоторые старые СНиПы, пересмотр и переиздание которых продолжается.

1.1.2. МОДУЛЬНАЯ КООРДИНАЦИЯ РАЗМЕРОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Для обеспечения взаимосогласованности, взаимозаменяемости и ограни чения количества типоразмеров строительных конструкций, изделий и эле ментов оборудования стандартом СТ СЭВ 1001–78 введена модульная ко ординация размеров в строительстве (МКРС). МКРС предусматривает применение в основном прямоугольной простран ственной координационной системы (рис. 1.1), однако допускаются также косоугольная, центрическая и др. системы. Для координации размеров в качестве основного принят модуль М=100 мм. Кроме основного применяются также производственные модули: укрупнен ные (мультимодули) — 60М;30М;15М;12М;6М;3М, соответственно равные 6000; 3000; 1500; 1200; 600; 300 мм и дробные модули (субмодули) — М/2; М/5; М/10; М/ 20; М/50; М/100, соответственно равные 50; 20; 10; 5; 2; 1 мм. Размеры объемнопланировочного элемента, строительной конструкции, изделия или элементы оборудования должны быть кратными основному или производному модулю. Последний выбирается в зависимости от максималь ных координационных размеров. Наибольший укрупненный модуль 60М (600 мм) применяется для любых размеров в плане без ограничений. Модуль 6

30М (300 мм) применяется при размерах в плане не более 18000 мм, а 15М (1500 мм) — не более 12000 мм. Модули 12М (1200 мм) и 6М (600 мм) исполь зуются при размерах в плане до 7200 мм по вертикали — без ограничений, модуль 3М (300 мм) — в плане и по вертикали при размерах не более 3600 мм. При техникоэкономическом обосновании предельные размеры, соответству ющие указанным производным модулям, могут быть увеличены для значений, указанных в стандарте СТ СЭВ 1001–78.

Рис. 1.1. Прямоугольная модульная пространственная координационная система

Основной модуль М=100 мм используется при размерах в любом на правлении до 1200 мм, а дробные модули: М/2=50 мм — до 600 мм, М/5=20 мм — до 300 мм, М/10=10 мм — до 150 мм и т. д. Дробные модули применяются в основном при назначении размеров поперечных сечений элементов строительных конструкций, толщины швов, ширины зазоров между элементами и т. п. Модульные шаги, т. е. расстояние между двумя координационными осями в плане здания, следует принимать кратными наиболее крупным модулям 60М и 30М, что позволяет укрупнять длины плит, балок, ферм, а также сокращать количество типоразмеров строительных изделий. Модульные высоты этажей зданий и размеры по вертикали колонн, панелей стен и т. п. назначаются кратными модулями 12М, 6М, 3М. Исключение составляет лишь высота этажа 2800 мм, кратная М. Под координационной осью понимают одну из координа ционных линий, определяющих членение здания или сооружения на модуль ные шаги и модульные высоты этажей. Конструктивные элементы зданий и сооружений, а также встроенное обо рудование должны быть привязаны к координационным осям. Привязка осу ществляется с учетом возможности применения строительных конструкций одинаковых типоразмеров для крайних и средних пролетов или зданий с различными конструктивными схемами. Приведем примеры привязки несущих конструкций к координационным осям. 7

В зависимости от конструкции и расположения в здании несущие стены, как правило, привязываются к координационным осям следующим образом: геомет рическая ось внутренних стен совмещается с координационной осью (рис. 1.2а), а наружных стен смещается так, чтобы внутренняя плоскость стены распола галась на расстоянии а от координационной оси (рис. 1.2б, в), равном полови не толщины смежной параллельной внутренней стены (d0/2).

Рис 1.2. Примеры привязки стен и колонн к координатным осям

Колонны средних рядов каркасных зданий располагаются так, чтобы гео метрические оси их сечения совмещались с координационными осями (рис. 1.2г). Привязка колонн крайних рядов в зависимости от конструктивного решения зданий может осуществляться так, чтобы координационная ось располагалась на расстоянии h/2 от внутренней плоскости колонны (рис. 1.2д), где h — высота сечения колонны среднего ряда, или совмещалась с геометри ческой осью сечения колонны (рис. 1.2е). Правила привязки стен и колонн к координационным осям относятся к сечениям на уровне опирания на них верхнего перекрытия или покрытия. Другие способы привязки строительных конструкций и их элементов к координационным осям, в частности в местах перепада высот зданий и соору жений, деформационных и температурных швов, около торцов зданий и т. п., приводятся в стандарте СТ СЭВ 1001–78. В МКРС различают следующие виды размеров строительных конструкций, изделий и элементов оборудования. Модульный размер, принимаемый равным или кратным основному или производному модулю. Координационный размер — это модульный размер, определяющий гра ницы координационного пространства в одном из направлений. 8

Основные координационные размеры — это модульные размеры шагов в поперечном (L0) и продольном (В0) направлениях и высот этажей (Н0). В мно гоэтажных зданиях высота этажа Н0 равна расстоянию между уровнями чисто го пола смежных этажей, а в одноэтажных — расстоянию от плоскости чистого пола до плоскости низа горизонтальной несущей конструкции на наиболее низкой опоре. Координационные размеры I0, b0, h0 строительных конструкций, изделий и элементов оборудования при отсутствии разделяющих элементов принимают ся равными основным координационным размерам L0, B0, Н0, а при их нали чии — меньше на величину размера разделяющего элемента. Конструктивные размеры — I, b, h — это проектные размеры элементов, которые меньше координационных размеров I0, b0, h0 на величину зазора б (рис. 1.3а), устанавливаемого в зависимости от конструкции стыка, или боль ше координационных размеров, что обуславливается наличием выступов в смежное пространство (рис. 1.3б).

Рис. 1.3. Расположение элементов конструкций в координационном пространстве

Натурные размеры элементов, т. е. фактические размеры, могут отличать ся от конструктивных (проектных) на некоторую величину, называемую откло8 нением (рис. 1.3а). Алгебраическая сумма отклонений называется допуском.

1.1.3. УНИФИКАЦИЯ И ТИПИЗАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ Унификация в строительстве состоит в приведении к технически целесо образному и экономически обоснованному единообразию типов зданий и сооружений, а также в ограничении разнообразия основных координацион ных размеров. Например, для одноэтажных промышленных зданий установ 9

лены унифицированные пролеты 6; 12; 18; 24; 30; 36 м и т. д., шаг колонн (в продольном направлении зданий) принимается равным 6 или 12 м. Для многоэтажных промышленных зданий приняты унифицированные сетки ко лонн 6×6 м; 6×9 м и высоты этажей 4,2; 4,8; 6 м и так далее. Типизация в строительстве осуществляется с целью использования в мас совом строительстве типовых планировочных и конструктивных элементов, являющихся наиболее рациональными на данном этапе развития строитель ной техники. Число типоразмеров таких элементов должно быть ограничено целесообразным минимумом. Применительно к строительным конструкциям уменьшение числа типоразмеров, с одной стороны, удешевляет заводское изготовление элементов, а с другой — приводит к некоторому перерасходу материалов, так как приходится использовать конструкции с ближайшей, по градации каталога, большей, чем требуется, несущей способностью. Номенклатура типовых строительных конструкций содержится в каталоге унифицированных строительных изделий. В нашей стране большое развитие получило строительство по типовым проектам, предназначенным для многократного применения. При их разра ботке используются достижения научнотехнического прогресса и передово го опыта в строительстве. Использование типовых проектов зданий, сооруже ний и отдельных элементов обеспечивает не только широкое применение в массовом строительстве унифицированных конструктивных схем и типовых элементов, но и значительно сокращает время и затраты на проектирование и повышает его качество. Строительство по индивидуальным проектам с применением нетиповых планировочных элементов допускается лишь в особых случаях, например, при возведении уникальных зданий и сооружений (крупных крытых стадионов, рынков, выставочных залов, театров, телевизионных башен, главных корпу сов атомных электростанций и др.). Типовые проекты разрабатываются в соответствии со СНиП 1.02.01–85, содержащими требования по составу, порядку разработки, согласования и утверждения проектносметной документации, а также на основании инструк ции по типовому проектированию — СН 227–82. Типовые проекты разрабаты ваются для промышленных зданий и сооружений со стабильной технологией производства, жилых домов, общественных и сельскохозяйственных зданий и сооружений. Разработка типовых проектов осуществляется на основе вариантной про работки с выбором оптимальных решений. Типовая проектная документация зданий и сооружений в зависимости от их народнохозяйственного назначения утверждается министерствами (ве домствами) — заказчиками. Утвержденная типовая проектная документа ция издается и распространяется Центральным институтом типового проек тирования (ЦИТПом), а в отдельных случаях — разработавшими их проект ными организациями. Типовые проекты должны быть привязаны к конкретной площадке строи тельства с учетом особенностей местных условий. Привязка типовых проектов 10

состоит в определении координат и отметок частей зданий и сооружений, в уточнении конструктивных решений глубины заложения и размеров фунда ментов с учетом гидроинженерногеологических условий строительной пло щадки, в разработке узлов примыкания внутренних сетей водоснабжения, канализации, теплофикации и др. коммуникаций к внешним, в уточнении объемов работ и сметной стоимости строительства с учетом местных условий и цен, а также во внесении других изменений, связанных с конкретными условиями строительства. При выполнении работ по привязке проектные организации должны вносить в типовые проекты изменения, связанные с заменой устаревшего технологического оборудования более современным, в связи с введением новых нормативных документов, а также в других случаях, предусмотрен ных СН 227–82.

1.1.4. ЕДИНАЯ СИСТЕМА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (ЕСКД) И СИСТЕМА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА (СПДС) Проектная документация должна оформляться в соответствии с едиными правилами, установленными ЕСКД и СПДС. ЕСКД представляет собой комплекс государственных стандартов по поряд ку разработки, оформления и обращения всех видов конструкторской доку ментации. В дополнении к этому комплексу стандартов для учета специфики проектной документации для строительства разработана система стандартов СПДС. Проектная документация на строительные изделия выполняется в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД и дополнительными требова ниями стандартов СПДС. Перечень основных стандартов обеих систем приводится в списке литера туры.

1.1.5. ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ РАСЧЕТНОПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ И ЧЕРТЕЖЕЙ ПРОЕКТОВ Проект состоит из расчетнопояснительной записки и графической части на чертежных листах. В расчетнопояснительной записке необходимо коротко и четко описать творческий замысел проекта, его особенности, техникоэкономическое срав нение вариантов, описание принятых архитектурных, конструктивных, техно логических и других решений, их обоснование. Приводимые данные при необ ходимости следует представлять в виде эскизов, графиков, диаграмм, таблиц, схем и других иллюстраций. Расчетнопояснительная записка должна включать: титульный лист, анно тацию, содержание (оглавление), введение, основную часть, список использо ванной литературы, приложения. Текст пояснительной записка приводится на стандартных страницах формата А4, рабочее поле которого ограничивается рамкой. Форма нечет 11

ной страницы дана на рис. 1.4, четная страница является ее зеркальным отображением. Оформление текстового материала должно соответствовать ГОСТ 2.105– 79 (СТ СЭВ 2667–80); ГОСТ 7.32–81. Текст записки следует писать, соблю дая следующие размеры полей (от кромки листа): левое — не менее 30 мм; правое — не менее 10 мм; верхнее — не менее 15 мм; нижнее — не менее 20 мм. Абзацы начинают отступом, равным 15–17 мм. Текст записки последовательно, в случае необходимости, делится на раз делы, подразделы, пункты и подпункты. Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами в пределах всего документа; под разделы — в пределах разделов; пункты — в пределах подразделов; подпун кты — в пределах пунктов.

Рис. 1.4. Форма промежуточного (правого) листа пояснительной записки 12

Цифровые обозначения частей записки (разделов, подразделов, пунктов, подпунктов) должны отделяться друг от друга точками. Например, обозначе ние 4.2.3.5 относится к разделу 4 (глава), подразделу (параграфу) 2, пункту 3 и подпункту 5. Содержащиеся в тексте пункта или подпункта перечисления требований, условий, указаний, положений обозначают арабскими цифрами или буквами со скобкой, например, 1), 2) и т. д. или а), б) и т. д. Разделы (главы), подразделы (параграфы), пункты и подпункты должны иметь краткие наименования. Наименования разделов записывают в виде заголовков (симметрично тексту) прописными буквами. Наименование под разделов записывают в виде заголовков (с абзаца) строчными буквами (кроме первой прописной). Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой. Каждый раздел рекомендуется начинать с нового листа (страницы). Содержание располагают в начале пояснительной записки. В него включа ют номера и наименования разделов и подразделов с указанием номеров страниц. Страницы нумеруют арабскими цифрами. Титульный лист включает ся в общую нумерацию отсчета. На титульном листе номер не ставят, на последующих страницах номер проставляют в нижних наружных углах. Если в записке имеются введение и заключение, то они не нумеруются (в отличие от разделов, подразделов и т. д.), но в содержание должны быть включены. В аннотации необходимо привести краткую характеристику проекта. Из ложение должно быть кратким и точным, с употреблением синтаксических конструкций, свойственных языку научнотехнической литературы. Допуска ется применение аббревиатуры и сокращений слов и словосочетаний в соот ветствии с ГОСТ 7.12–77, а также принятыми в международной практике. При составлении аннотации следует руководствоваться положениями ГОСТ 7.9–77*. Объем аннотации составляет 500–1500 печатных знаков (0,5–1,0 страницы рукописи). B тексте записки не допускается: — сокращать обозначения единиц физических величин, если они употреб ляются без цифр, за исключением расшифровок буквенных обозначений, входящих в формулы; — применять сокращения слов, кроме установленных правилами русской орфографии и пунктуации, а также допускаемых ГОСТ 7.12–77; — использовать в тексте знак (–) перед отрицательными значениями величин (следует писать слово «минус»); — употреблять математические знаки без цифр, например ≤ (меньше или равно), ≥ (больше или равно), ≠ (не равно), а также знаки № (номер), % (процент); — применять индексы стандартов (ГОСТ, ОСТ, РСП, СТП, СТ СЭВ) без регистрационного номера. Единица физической величины одного и того же параметра в пределах всей записки должна быть постоянной. 13

В ряде числовых значений какойлибо физической величины размерность указывается после последнего числа, например: 1,5; 1,75; 2 м. При ссылках на стандарты и технические условия указывают только их обозначения. При ссылках на другие документы указывают наименование документа. В формулах в качестве символов следует применять обозначения, уста новленные соответствующими государственными стандартами. Значения сим волов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приве дены непосредственно под формулой, причем значение каждого символа дается с расшифровкой в той последовательности, в какой они встречаются в формуле. Первая строка расшифровки должна начинаться со слова «где». Все формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздела. Номер указы вают с правой стороны листа в круглых скобках. Например: (3.5) — обозначе ние формулы 5 раздела 3. Иллюстрации нумеруются по такому же принципу, как и формулы. При необходимости они могут иметь наименование и поясняющие данные (под рисуночный текст). Наименование помещают над иллюстрацией, поясняющие данные — под ней. Номер иллюстрации помещают ниже поясняющих данных. Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц. Таблица может иметь заголовок, который следует выполнять строчными буквами (кро ме первой прописной) и помещать над таблицей посередине. Графу «№ п/п» в таблицу не включают. Ставить кавычки вместо повторяющихся цифр, марок, знаков, математических и химических символов не допускается. Если цифро вые или иные данные в таблице в отдельных графах не приводят, то в графе ставят прочерк. Все таблицы нумеруют в пределах раздела арабскими цифра ми. Номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой. Допускается нумерация таблиц в пределах всего доку мента. Над правым верхним углом таблицы помещают надпись, например: «Таблица 3.2». При наличии заголовка надпись «Таблица» пишут выше заго ловка. На все таблицы должны быть ссылки в тексте, например: «...в табл. 3.1». Иллюстрационный материал — таблицы, распечатки ЭВМ, текст вспомога тельного характера и другие вспомогательные материалы — могут быть даны в виде приложений. Приложения оформляются как продолжение поясни тельной записки на последующих ее листах. Каждое приложение должно начинаться с нового листа с написанием в правом верхнем углу первого листа слова «Приложение» с указанием его номера, обозначенного арабскими цифрами (без знака №). Слово «Приложение» пишется прописными буквами и в обоснованных случаях должно иметь заголовок, который записывают симметрично тексту тоже прописными буквами. Слово «Приложение» пишется несколько выше заголовка. Текст каждого приложения при необходимости разделяют на раз делы, подразделы и пункты, нумеруемые отдельно по каждому приложению. Нумерация страниц пояснительной записки и приложений к ней должна быть сквозная. Иллюстрации и таблицы в приложениях нумеруют в пределах каждого приложения. 14

Ссылки на приложения обязательно должны быть в основном тексте рас четнопояснительной записки, а в содержании перечисляются все приложения с указанием их номеров и заголовков (при их наличии). В конце пояснительной записки перед приложениями должен быть приведен список литературы, которая была использована при работе над проектом. В список литературы включают все использованные литературные источники. Ссылки в тексте при водят в квадратных скобках, указывая в них арабскими цифрами порядковый номер источника по списку литературы. Каждый литературный источник дол жен иметь библиографическое описание, т. е. совокупность сведений о нем, составляемых в соответствии с ГОСТ 7.1–84. Оно должно составляться на языке текста документа, на который делается ссылка. В библиографическом описании следует применять сокращения слов и словосочетаний в соответствии с ГОСТ 7.12–77. В библиографическое описание использованных при составлении расчетно пояснительной записки источников следует включать ряд обязатель ных эле ментов в зависимости от характера источника. Наиболее часто используются следующие источники: книги, периодические издания (журналы, газеты), сбор ники научных трудов, нормативнотехнические документы (СНиПы, ГОСТы и др.), патентные документы, типовые проекты, каталоги, прейскуранты, депо нированные научные работы, отчеты о научноисследовательской работе, дис сертации и др. В библиографическом описании для отделения его элементов друг от друга используются разделительные знаки: точка, точка и тире, запятая, двоеточие, точка с запятой, косая черта, две косые черты и др. При библиографическом описании книг, на титульном листе которых не указаны авторы, приводится название книги, город, где издана книга, название издательства, год издания и номера страниц, которые были использованы. Если книга использована целиком, то указывается ее полный объем. При этом, когда указываются отдельные страницы литературного источника, то сначала распо лагается сокращение слова «страница» с прописной (большой) буквы, а затем номера страниц (например: «С. 15–17»). Если же указывается полный объем книги, то буква «с» располагается после числа страниц и является строчной (например, «350 с.»). В случаях, когда фамилии автора книги даны на титульном листе, сначала приводятся фамилии автора и их инициалы, затем название книги и все остальные элементы библиографического описания, указанные выше. Примеры библиографического описания книг: Байков В. Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. — М.: Стройиздат, 1985. — 728 с. В библиографическом описании журнальной статьи указываются фами лии и инициалы авторов статьи, ее название, наименование журнала, год, номер журнала, номера использованных страниц. Пример библиографического описания журнальной статьи: Гвоздев А. А., Залесов А. С., Серых Р. Л. Новые нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций // Бетон и железобетон. 1985. — №6. — С. 5–7. 15

Правила библиографического описания остальных документов видны из приводимых ниже примеров. Статья в сборнике научных трудов. Попов Н. Н., Белобров И. К., Плотников А. И. Исследование неразрезных железобетонных балок при кратковременном динамическом нагружении. Сопротивление железобетонных элементов силовым воздействиям. — Рос тов н/Д: РИСИ, 1985. — С. 89–95. Нормативные документы СНиП 2.02.01–83. Основания зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1985. — 40 с. ГОСТ 21.501–80. Архитектурные решения. Рабочие чертежи. — М.: Изда тельство стандартов, 1982. — 15 с. Диссертация Барашиков А.Я. Исследование длительной работы железобетонных конст рукций при переменных нагрузках: Дис.... докт.техн.наук. — М., 1979. — 350 с. При оформлении графической части представляемая на чертежах ин формация должна быть минимально необходимой и достаточной для изго товления строительных конструкций и производства строительномонтаж ных работ. В соответствии с действующими правилами разработка проектной доку ментации при строительном проектировании может производиться в одну или две стадии. При двухстадийном проектировании на первой стадии, называе мой «Проект» («П»), разрабатываются принципиальные решения всех разде лов проекта с соответствующими техникоэкономическими обоснованиями, а на второй стадии, называемой «Рабочая документация» («РД»), — принципи альные решения детализируются до степени, необходимой для их осуществ ления в натуре. Двухстадийное проектирование целесообразно для новых нестандартных или уникальных зданий или сооружений. Если же принципи альные решения известны из практики предшествующего проектирования, то целесообразно одностадийное проектирование — «Рабочий проект» («РП») с детализацией, достаточной для практического осуществления. При этом воз можны ссылки на ранее разработанные типовые решения (каталоги типовых рабочих чертежей и т. д.). Каждый лист чертежей проекта должен иметь маркировку, соответствую щую его содержанию (в соответствии с ГОСТ 21.101–79). При этом могут быть, при необходимости, назначены дополнительные марки основных комплектов рабочих чертежей, обозначенных прописными буквами (не более трех) рус ского алфавита. В соответствии с ГОСТ 21.101–79 обозначения марок принимаются следу ющими: генеральный план — ГП; архитектурные решения — АР; конструкции железобетонные — КЖ; конструкции металлические — КМ; конструкции металлические деталировочные — КМД; 16

конструкции деревянные — КД; технология строительного производства — ТСП; организация стройпроизводства — ОС; воздухоснабжение — ВС; электроснабжение — ЭС; газоснабжение — ГС; отопление, вентиляция и кондицирование воздуха — ОВ; внутренние водопровод и канализация — ВК; наружные сети водоснабжения и канализации — НВК. Форматы листов ограничиваются размерами внешней рамки, выполнен ной тонкими линиями на чертежной бумаге, размеры которой могут быть больше стандартных форматов чертежей. Основные стандартные размеры форматов приведены в таблице 1.1 (ГОСТ 2.301—68*). Они получены путем последовательного деления формата А0 на две равные части параллельно меньшей стороне. Площадь формата А0 равна 1 м2. Графическая часть дипломных проектов выполняется, как правило, на листах формата А1 (рис. 1.5). Таблица 1.1 Форматы чертежей

Обозначение формата

А0

А1

А2

A3

А4

Размер формата в мм

841×1189

594×841

420×594

297×420

210×297

Помимо форматной рамки на чертеже выполняется внутренняя рамка и основная надпись (в правом нижнем углу). Содержание основной надписи расшифровано на рис. 1.6. Масштабы изображения объекта и его частей принимаются из ряда, регла ментированного ГОСТ 2.302–68* в зависимости от содержания чертежей (табл. 1.2). Масштабы изображений надо принимать минимальными с учетом сложно сти изображения и вытекающей из масштаба четкости и ясности восприятия. Размеры на чертежах должны быть нанесены в соответствии с ГОСТ 2.307–68* и ГОСТ 21.105–79. Сплошные размерные линии должны выступать за выносные линии за 1–3 мм. Пересечение размерных и выносных линий фиксируется засечками длиной 2–4 мм, проведенными под углом 45° к раз мерной линии. Если с одной стороны изображения расположены несколько размерных линий, то расстояние между ними должно составлять 6–8 мм, а ближайшая от изображения размерная линия должна располагаться от него на расстоянии 10–16 мм. Размеры обычно проставляют в мм без указания размерности. При других размерностях (см, м) они должны быть указаны. При обозначении размеров диаметров, радиусов, углов — размерные линии ограничивают стрелками. 17

Рис. 1.5. Расположение рамок и основной надписи (штампа) на чертежном листе основного формата А1

Отметки высоты (глубины) горизонтальной поверхности конструкции, по сравнению с отметкой элемента конструкции, условно принятой за нулевую (обычно уровень пола первого этажа), изображаются в соответствии с ГОСТ 21.105–79. Знаки отметок на разрезах изображают на тонких выносных линиях, раз мерность — метры с 3 десятичными знаками. Отметки на планах наносят в прямоугольнике или на полке выносной линии. В этом случае указывается знак отметки. 18

Рис. 1.6. Форма основной надписи (штампа) на чертежном листе 1 — Обозначение документа. Марка чертежа. 2 — Наименование предприятия, в состав которого входит здание или сооружение. 3 — Наименование здания или сооружения. 4 — Наименование изображений, помещенных на данном листе. 5 — Обозначение стадии проектирования. 6 — Порядковый номер листа (сквозной). 7 — Общее количество листов. 8 — Наименование организации, выпускающей документ. 9... 12 — Должности, фамилии, подписи лиц, ответственных за содержание документа; даты их подписей

Таблица 1.2 Масштабы изображения на чертежах

Масштабы изображения

Наименование изображений

основные

допускаемые

Архитектурные Генеральные планы

1:1000

1:2000; 1:5000

Выкопировки из генпланов

1:500

1:1000

Планы этажей (кроме технических) разрезы, фасады

1:200; 1:400; 1:500

1:100; 1:50

Планы кровли, полов, технических этажей

1:500; 1:800; 1:1000

1:200

Фрагменты планов, фасадов

1:100

1:50

Узлы

1:10; 1:20

1:5

Схемы расположения элементов конструкций

1:100; 1:200

1:400; 1:500

Виды, разрезы, сечения

1:20; 1:50

1:100

Фрагменты

1:50; 1:100

Узлы конструкций

1:5; 1:10

Конструкции

1:15; 1:20 19

Сечения выполняются по ГОСТ 2.303–68* в виде утолщенных штрихов с указанием стрелками направления взгляда. Если изображение рассекается несколькими пересекающимися сечениями, то штрихи ставятся и в месте пересечения сечений. Стрелки, указывающие направление взгляда, должны наноситься на расстоянии 2–3 мм от конца штриха. Начальный и конечный штрихи не должны пересекать контур соответствующего изображения. У начала и конца линии сечения, а при необходимости у мест пересечения секущих плоскостей ставят одну и ту же прописную букву русского алфавита или цифру. Выносные элементы (дополнительное отдельное изображение, обычно увеличенное, какойлибо части предмета, требующее графического и других пояснений) выполняются в соответствии с ГОСТ 2.305–68* и ГОСТ 21.105–79. Для выделения выносного элемента соответствующее место отмечается на плане или разрезе замкнутой сплошной линией — кругом или овалом. Выносной элемент в изображении и выделенный отдельно обозначаются одними и теми же цифрами, арабскими и римскими. Допускается обозначение и буквами. При этом в изображении цифра (или буква) ставится на полке линии выноски, а у отдельной выноски в двойном кружке диаметром 12–16 мм, расположенном над или справа от выноски. Если отдельная выноска изобра жена на другом листе, то под полкой линии выноски указывается номер этого листа. Выносной элемент может содержать подробности, не указанные на соответствующем изображении; может и отличаться от него по содержанию (например, изображение — вид, и выносной элемент — разрез). В строительных чертежах выносной элемент на изображении допускается отмечать фигурной или квадратной скобкой. В отдельных случаях допускается вместо цифрового или буквенного обо значения присваивать выносному элементу наименование. В проектной практике (при изображении выноски на другом листе) под полкой выноски может быть указан шифр каталога с изображением типового узла или обозначение основного комплекта рабочих чертежей, состоящее из базового обозначения и марки основного комплекта. 4000×4000 . Например: тоннель 427–3–КЖ2 Координатные оси, нанесенные штрихпунктирными линиями, маркируют арабскими цифрами или прописными буквами (кроме букв 3, Й, О, X, Ы, Ь) в кружочках диаметром 6–12 мм. Цифрами маркируют оси по стороне изобра жения с большим количеством координатных осей. Маркировку начинают слева и снизу и располагают снизу и слева от изображения. Условные графические обозначения материалов в сечениях и на фа садах строительных конструкций (рис. 1.7) установлены ГОСТ 2.306–68* (СТ СЭВ 860–78). Допускается применять также дополнительные обозначе ния материалов, не предусмотренные в ГОСТ 2.306–68*, поясняя на черте же. Для уточнения разновидности материалов, в частности, материалов с однотипным обозначением, графическое обозначение следует сопровож дать пояснительной надписью на поле чертежа. В специальных строительных 20

конструктивных чертежах для армирования железобетонных конструкций должны применяться обозначения по ГОСТ Р 21.1501–92. Условное обозначение строительного материала наносят не по всей повер хности вида или разреза, а небольшими участками вдоль контура или внутри изображения. Если конструкции, изображенные на чертеже, состоят из одно го материала, то его условное графическое изображение не производится. На каждый проект составляют паспорта строительных чертежей зданий и сооружений в соответствии с ГОСТ 21.204–81. 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Рис. 1.7. Условные графические изображения строительных материалов в сечениях и на фасадах: 1 — металлы и твердые сплавы; 2 — неметаллические материалы, в т. ч. волокнис тые монолитные и плиточные спресованные (за исключением указанных ниже); 3 — дерево; 4 — камень естественный; 5 — керамика и силикатные материалы для кладки; 6 — бетон; 7 — стекло и другие светопрозрачные материалы; 8 — жидкости; 9 — грунт естественный; 10 — засыпка из любого материала; 11 — металлы; 12 — сталь рифленая; 13 — сталь просечная; 14 — кладка из кирпича и различного вида естественных и искусственных камней; 15 — стекло

1.1.6. НОРМОКОНТРОЛЬ ПРОЕКТОВ Задачами нормоконтроля при разработке проектносметной документа ции являются: а) проверка соблюдения требований действующих инструкций, государ ственных, отраслевых и республиканских стандартов; стандартов предприя тий, строительных норм и правил и других нормативных документов по стро ительству; б) достижение в проектируемых зданиях, сооружениях и конструкциях высокого уровня стандартизации; в) обеспечение комплектности и высокого качества оформления проектно сметной документации и ее соответствия нормативным требованиям. 21

Нормоконтроль производится в соответствии с ГОСТ 21.002–81, 2.111– 68*, 3.1116–79. При нормоконтроле проектносметной документации проверяются: а) соответствие обозначений, присвоенных проектным документам и сметам, установленной системе проектной документации и смет; б) комплексность и состав проектной документации; в) наличие и правильность ссылок на нормативные документы; г) соответствие проектной документации и смет стандартам; д) возможность сокращения объема проектносметной документации; е) правильность применения типовых проектов, проектных решений, конст рукций и узлов; возможность замены индивидуальных конструкций типовыми, стандартными или ранее разработанными; ж) соответствие предусмотренного в проектной документации оборудова ния указанному в действующих каталогах; з) правильность наименований и обозначений изделий и материалов; и) правильность нанесения номеров позиций на сборных чертежах, марок оборудования и элементов конструкций — на схемах их расположения; к) соблюдение правил заполнения форм ведомостей, спецификации и таблиц. При проведении нормоконтроля следует руководствоваться только дей ствующими в момент нормоконтроля нормативными документами. При составлении перечня замечаний и предложений нормоконтролер в проверяемой документации делает пометки карандашом в виде условных обозначений. Эти пометки снимаются нормоконтролером после доработки перед подписанием документов.

1.1.7. ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Патентные исследования выполняют с целью поиска, отбора и анализа научнотехнической информации, относящейся к теме проекта. Использование научных открытий и изобретений при работе над проектом способствует повы шению научнотехнического уровня принимаемых в проекте решений, созда нию новых решений, которые могут оказаться охраноспособными, т. е. такими, которые можно защитить авторскими свидетельствами или патентами. Патентные исследования включают следующие этапы: составление регла мента патентного поиска; поиск и отбор патентной и другой научнотехничес кой документации; систематизация и анализ отобранной документации с це лью выявления технических решений для использования их в проекте; обоб щение результатов поиска и составление раздела «Патентные исследования» пояснительной записки к проекту. Регламент поиска предусматривает следующие операции, выполняемые последовательно: 1) Определение предмета поиска (объект в целом, его составные части или элементы), которое зависит от темы проекта. 22

2) Определение стран поиска информации. Как правило, это Россия, США, Великобритания, Франция, ФРГ, Япония и др. 3) Определение необходимой ретроспективности (глубины) поиска по стра нам. При определении уровня техники это — 7–10 лет, т. е. период морально го старения техники. При проверке технического решения на новизну — как минимум с 1966 г., т. е. с того времени, когда реферативная информация о зарубежных изобретениях стала издаваться с переводом на русский язык. Оптимальный вариант — за 50 лет. При проверке на патентную чистоту — на глубину действия патента, т. е. за 15–20 лет, в зависимости от того, по какой стране будет проводиться проверка. 4) Классификация предмета поиска. Для поиска по всем вышеперечислен ным странам за период с 1972 г. — по Международной классификации изоб ретений (МКИ). Для поиска за период до 1971 г. включительно для каждой страны отдель но — по национальной классификации изобретений или МКИ в зависимости от принятой в стране системы классификации. Для поиска по научнотехнической литературе — по универсальной деся тичной классификации (УДК). 5) Определение видов информационных источников и места их нахождения. По России рекомендуется: — описание изобретений к авторским свидетельствам и патентам; — официальный бюллетень «Открытия, изобретения»; — библиографический указатель действующих патентов. По США, Великобритании, Франции, ФРГ и Японии: — за период до 1966 г. — микрофильмированный фонд описаний изобретений к патентам; — за период с 1966 по 1971 гг. — библиографические и реферативные журналы по каждой в отдельности, изданные по материалам официальных бюллетеней патентных ведомств этих стран, издательство ЦНИИПИ; — за период с 1972 по 1977 гг. —реферативный журнал «Изобретения за рубежом», издательство ЦНИИПИ; — за период с 1978 по 1984 гг. — реферативный журнал «Изобретения в СССР и за рубежом», издательство ВНИИПИ; — за период с 1985 г. и по настоящее время — реферативный журнал «Изобретения стран мира», издательство ВНИИПИ. Патентный поиск может быть: предметным (когда ищут определенное ре шение); именным (когда ищут по имени изобретателя или названию фирмы патентовладелицы); нумерационным (когда ищут по номеру конкретное автор ское свидетельство или патент). При выполнении проекта осуществляют предметный поиск для определе ния уровня развития техники. Такой поиск является составной частью комплексного поиска патентной информации, получаемой из журналов, книг, справочников и т. д. Этот вид поиска проводят для знакомства с новейшими достижениями техники, защи щенными авторскими свидетельствами или патентами. 23

Если в процессе выполнения проекта появляется новое техническое реше ние, которое предположительно можно заявить как изобретение, необходимо проверить его на новизну. Согласно существующей практике авторские свидетельства и патенты вы дают на изобретения, т. е. на решения технических задач, отличающиеся существенной новизной. Существенная новизна в решении технической зада чи означает, что решение это имеет новые, неизвестные ранее признаки, сообщающие ему новые качества, дающие положительный эффект. Эксперти зу на новизну проводят, сопоставляя предлагаемое техническое решение с прототипом (наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту известным решением такой же технической задачи). Такое сопоставление позволяет сделать вывод, является ли предложение новым, что именно нового в нем, в каком объеме и что должно быть защищено охранным документом. Источниками, содержащими сведения о прототипе, могут быть любое из патентных описаний мирового патентного фонда (при экспертизе на мировую новизну), независимо от срока его действия; заявки на патенты; другая откры тая публикация существа технического решения. Естественно, что требуется найти все патентные описания, имеющие отно шение к данному вопросу. Поэтому поиск при экспертизе на новизну предпо лагаемого изобретения является наиболее трудоемким и сложным. Систематизация и анализ отобранной документации с целью выявле8 ния технических решений для использования их в проекте. При изучении патентных описаний необходимо составить себе ясное представление о содер жании класса, по которому производился поиск, установить, насколько назва ние класса охватывает его содержание, и уже с самого начала определить целесообразность поиска по данному классу. В ходе изучения соответствующих патентных описаний следует дать предва рительную оценку материалам, что определяет характер дальнейшей работы. Отобранные технические решения, которые можно использовать в проек те, следует выделить особо и сделать более подробное их описание. Обобщение результатов поиска и составление раздела «Патентные исследования» пояснительной записки к проекту. Отчет о патентных ис следованиях состоит из регламента патентного поиска, отчета о патентном поиске и анализа отобранных патентных материалов. Первый раздел составляют перед началом работы над проектом. Правиль ность составления этого раздела заверяет начальник патентного отдела инсти тута. Второй раздел составляют по окончании проведения патентного поиска, третий — после проведения анализа отобранных технических решений с точ ки зрения их использования в работе. Ниже приводятся формы указанных материалов.

24

ОТЧЕТ о проведении патентных исследований 1. РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА 1. Наименование темы работы _________________________________ __________________________________________________________________ 2. Предмет поиска (объект поиска, его составные части) _______________ __________________________________________________________________ 3. Страна поиска ___________________________________________ 4. Глубина поиска __________________________________________ 5. Индексы классификации по МКИ ______________________________ 6. Цель поиска — установление уровня развития техники, проверка пред полагаемого изобретения на новизну (нужное подчеркнуть). 7. Источники патентной информации и место их нахождения __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ Руководитель проекта _________( ) «__»__________20__г.

Проверено Начальник патентного отдела _________( ) «__»__________20__г.

II. ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ Поиск проведен по России, США, Великобритании, Германии, Франции, Японии... Страна выдачи, вид и но мер охранного документа, классификация по МКИ 1

Наименование и сущность изобретения

2

III. АНАЛИЗ ОТОБРАННЫХ ПАТЕНТНЫХ МАТЕРИАЛОВ (Анализ проводится с точки зрения преемственности отобранных техни ческих решений для использования их в работе) Исполнитель _________( ) «__»__________20__г.

Проверено Начальник патентного отдела _________( ) «__»__________20__г. 25

ГЛАВА 1.2. МЕТРОЛОГИЯ И СИСТЕМА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ 1.2.1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Метрология — наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Измерение — это определение опытным путем с помощью технических средств значения физической величины. Для возможности сопоставления результатов измерений, выполненных в разных местах и различными сред ствами, необходимо обеспечить единство измерений, достигаемое выраже нием их результатов в узаконенных единицах и определением погрешностей измерений с заданной вероятностью. Точность измерений характеризуется близостью измеренного и истинного значения определяемой величины. Для решения основной задачи метрологии — обеспечения единства и требуемой точности измерений — в законодательном порядке установлены соответствующие мероприятия — узаконены единицы измерений, требова ния регулярной проверки мер и измерительных приборов и др. Единицы физических величин, их наименования, обозначения и правила применения установлены стандартом СТ СЭВ 1052–78 и соответствующим ему ГОСТ 8.417–81. На основании этих стандартов утверждены нормы СН 528–80, в которых приводится перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительном проектировании и производстве строительномонтажных работ. Приведем толкование некоторых терминов метрологии согласно ГОСТ 16263–70, наиболее часто используемых в инженерной практике, которая приведена в приложении 6 СН 528–80. Физическая величина — (краткая форма — величина) обозначает свой ство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физи ческим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но инди видуальное в количественном отношении для каждого объекта. Не следует применять термин «величина» в качестве количественной ха рактеристики свойства, например, писать «величина массы», «величина силы», так как эти свойства (масса, сила) сами являются величинами. В этих случаях следует применять термин «размер величины». Размер физической величины (размер величины) отражает количествен ное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «фи зическая величина». Значение физической величины (значение величины) дает оценку физи ческой величины в виде некоторого числа (числового значения) принятых для нее единиц. Например, 5 кг; 5 — значение массы тела. Единица физической величины (единица величины) — величина, кото рой по определению присвоено числовое значение, равное 1. 26

Размерность физической величины (размерность величины) — выраже ние, отражающее связь величины с основными величинами системы, в кото ром коэффициент пропорциональности принят равным 1. Например, сила в системе величин LMT (длина, масса, время) имеет размерность LMT–2, т. е. размерность величины представляет собой произведение основных величин, возведенных в соответствующие степени. Основная единица физической величины (основная единица) — едини ца основной физической величины, выбранная произвольно при построении системы единиц. Производная единица физической величины (производная единица) — единица производной физической величины, образуемой по определяющему эту единицу уравнению из других единиц данной системы единиц. Когерентная производная единица физической величины (когерент ная единица) — производная единица, связанная с другими единицами систе мы уравнением, в котором числовой коэффициент принят равным 1. Система единиц физических величин (система единиц) — совокупность основных и производных единиц, относящихся к некоторой системе величин и образованная в соответствии с принятыми принципами.

1.2.2. МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ СИ Международная система единиц СИ (международное сокращенное наиме нование — SI) была принята в 1960 г. В этой системе наряду с основными применяются десятичные кратные и дольные единицы. В соответствии со стан дартными допускается применять также единицы, не входящие в систему СИ. К основным единицам СИ относятся: (метр) — длина, масса — (кило грамм), время (секунда), сила электрического тока (ампер), термодинамичес кая температура (кельвин), количество вещества (моль), сила света (кандела), к дополнительным — плоский угол (радиан), телесный угол (стерадиан), к производным — площадь, объем, скорость, плотность, частота, сила, вес, давление и др. Для образования десятичных кратных и дольных единиц применяются множители и приставки. При этом следует руководствоваться следующими основными правилами: приставку или ее обозначение следует писать слитно с наименованием единицы, к которой она присоединяется (например — мега паскаль, МПа); производные единицы, образуемые как производные или соот ношение единиц, следует рассматривать как нечто целое, не подлежащее подразделению на составные части, а приставку следует присоединять к наименованию первой единицы (например, килопаскаль — секунда на метр — кПа —С/м); присоединение к наименованию единицы двух или более приста вок подряд не допускается. При написании наименований и обозначений производных единиц следует соблюдать следующие правила. Наименование единиц, образующих произведение, при написании соеди няются дефисом (короткой черточкой, до и после которой пробелы не остав ляются (например, ньютонметр); 27

буквенные обозначения единиц должны печататься прямым шрифтом строч ными (малыми) буквами, за исключением обозначений единиц, названных в честь ученых; последние печатаются с прописной (заглавной) буквы; в обозначениях единиц точка как знак сокращения единиц не ставится, за исключением случаев сокращения слов, которые входят в наименование еди ницы, но сами не являются наименованием единицы (например, миллиметр ртутного столба — мм рт.ст.); при приведении в тексте ряда числовых значений одной и той же величины эту единицу указывают только после последней цифры (например, 15x15x40 см или 50;100;200 кг); при интервале числовых значений величины ее единицу указывают только после последней цифры (например, от 1,5 до 3,0 кг); при приведении значения величин с предельными отклонениями их число вое значение заключают в скобку, а обозначения единиц помещают после скобок, например (10,0 ± 0,1) мм, или обозначения единиц проставляют после числовых значений, как самой величины, так и отклонений, например, 10,0 мм ± 0,1 мм; буквенные обозначения единиц, входящих в произведение, следует отде лять точками как знаками умножения (например, Н•м или кг•м–3). Наряду с единицами СИ допускаются к применению следующие относи тельные единицы, представляющие собой безразмерное отношение физичес кой величины к одноименной физической величине, принимаемой за исход ную: единица (число 1), процент —% (10–2), промиле — 0/00 (10–3), миллионная доля — млн–1 (10–6). В таких единицах измеряются, например, относительное удлинение, относительная влажность и др. При перерасчете значений физических величин из ранее употреблявшихся и подлежащих изъятию единиц в единицы СИ и в единицы, допускаемые к применению, следует придерживаться следующих правил. Прежде всего должна быть сохранена точность исходного значения. При перерасчете следует руководствоваться рекомендациями СТ СЭВ 543–77. Необходимо различать значащие и незначащие числа, правильно их записы вать и округлять. Значащими цифрами данного числа являются все цифры от первой слева, не равной нулю, до последней записанной цифры справа (при этом нули, следующие из множителя 10n, не учитываются). Например, числа 15,0; 150–105 и 150•103 имеют по три значащие цифры. Если необходимо подчеркнуть, что число является точным, то после числа в скобках записыва ется слово «точно» или последняя значащая цифра записывается жирным шрифтом. При округлении приближенных чисел до определенного разряда путем отбрасывания значащих цифр справа последняя сохраняемая цифра не меняется, если первая из отбрасываемых цифр меньше 5. Если же она равна или больше 5, то последняя сохраняемая цифра увеличивается на единицу. Например, округление числа 1,53 до двух значащих цифр дает 1,5 и числа 1,56 — дает 1,6. Округление приближенных чисел следует производить сразу до необходи мого количества значащих цифр, а не по этапам, что может привести к ошибке. 28

Например, если число 75,45 надо округлить до двух значащих цифр, то третью и все последующие цифры следует отбросить сразу, т. к. первая из отбрасыва емых цифр меньше 5. Полученное округленное число будет равно 75. Округле ние же по этапам путем отбрасывания последовательно цифр справа налево привело бы к неверному числу 76. Важное значение имеет правильное наименование физических величин, для каждой из них следует применять одно наименование (термин), которое должно точно и однозначно отражать сущность данной величины. Рассмотрим некоторые из них. Масса — свойство, характеризующее инерционность тела и способность создавать гравитационное поле. Это скалярная величина, не зависящая от ускорения свободного падения, она выражается в килограммах, тоннах и т. д. Вес — сила, возникающая вследствие взаимодействия с гравитационным полем и равная произведению массы на ускорение свободного падения. Вес, как и любая сила, величина векторная, измеряется в ньютонах, килоньютонах, меганьютонах и т.д. Плотность тела различают линейную, поверхностную и объемную, кото рые представляют собой отношение массы тела соответственно к его длине (например, для стержня), к площади поверхности (например, для листовой стали) и к объему. Наибольшее применение находит объемная плотность, или сокращенно просто «плотность», измеряемая в кг/м3 или т/м3 и т. д. В зависимости от учитываемого объема при определении плотности вводятся понятия: средняя плотность ρm=m/V, равная отношению массы тела ко всему занимаемому им объему (включая пустоты и поры), истинная плотность

Δm dm = V →0 ΔV dV

ñ = lim

— предел отношения массы тела к объему, когда последний стягивается к точке, в которой определяется плотность тела (т. е. без учета имеющихся пустот и пор); насыпная плотность — отношение массы зернистых материалов (песка, щебня и т. п.) ко всему занимаемому им объему, включая межзерновые пустоты. Удельный вес — это отношение веса тела к объему, он равен произведе нию плотности на ускорение свободного падения и измеряется в ньютонах на кубический метр (Н/м3). Напор — линейная физическая величина, под которой понимается высота, на которую жидкость или газ способны подняться под действием статического давления, разности высот и скоростей. Напор выражается в единицах длины, его нельзя выражать в единицах давления. Если напор пропорционален квадрату скорости движущегося воздуха (его называют «скоростным»), то он выражается как V2/2g, где g — ускорение свободного падения. 29

Грузоподъемность — это максимальная масса, измеряемая в тоннах, на подъем и транспортирование которой в данных условиях рассчитано устрой ство (кран, железнодорожный вагон, судно, автомобиль и т. д.). Повышение качества строительного проектирования и производства в зна чительной степени зависит от обеспечения единства и достоверности измере ний физических величин. Единство измерений обеспечивается применением узаконенных единиц измерений и оценкой их точности с гарантированной доверительной вероятностью. Основными нормативнотехническими документами системы обеспечения единства измерений являются государственные стандарты — (ГОСТы), кото рые содержат требования к областям измерений, методикам измерений и испытаний, свойствам материалов, типоразмерам конструкций и др.

1.2.3. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ Меры линейные 1 метр (м) = 10 дециметрам (дм)=100 сантиметрам (см) = = 1000 миллиметрам (мм) = 3 футам 3,37 дюйма. 1 километр (км) = 1000 метрам (м). 1 дюйм = 2,54 см. 1 ярд = 3 футам = 36 дюймам = 0,9144 м. 1 англ. миля = 1760 ярдам = 5280 футам = 1,609 км. Меры площадей 1 кв. километр (км2) = 100 гектарам (га) = 10000 аров (а) = = 1000000 кв. метрам (м2). 1 гектар (га) = 100 а = 10000 м2. 1 кв. метр (м2) = 100 кв. дециметрам (дм2)=10,764 кв. фута. 1 кв. дециметр (дм2) = 100 см2 = 10000 мм2. 1 кв. сантиметр (см2) = 100 мм2. 1 акр=4840 кв. ярдам=4047 м2=40,47 а. 1 кв. фут=0,0929 м2 = 929 см2. 1 кв. дюйм = 6,452 см2. Меры объемов 1 куб. метр (м3) = 1000 куб. дециметров (дм3) (литров — л) = = 1000000 куб.сантиметров (см3) = 35,316 куб.фута. 1 куб. дециметр (дм3, л) = 1000 см3. 1 гектолитр (гл) = 10 декалитрам (дкл) = 100 литрам (л). 1 куб. дюйм = 16,39 см3. 1 куб. фут = 28,32 л. Меры массы 1 тонна метрическая (т) = 10 центнерам (ц) = 1000 килограммам (кг). 1 центнер (ц) = 100 килограммам (кг). 1 килограмм (кг) = 1000 граммам (г). 1 грамм (г) = 10 дециграммам (дг) = 100 сантиграммам (сг) = = 1000 миллиграммам (мг). 30

1 англ. тонна = 20 центнерам (англ) = 80 квартерам = = 2240 англ. фунтам = 1016 кг. 1 англ, судовая тонна = 907,19 кг. 1 англ, фунт = 16 унциям = 0,4536 кг. Меры теплоты, работы и мощности 1 большая единица тепла (килокалория — ккал) = = 427 килограммометрам (кгм) = 1,1636 ваттчаса (втч)=0,001582 л.с.ч. 1 килограммометр (кгм) = 0,002342 б.ед.тепла (ккал). 1 лош. сила (л.с.) = 75 кгм/сек. = 0,736 киловатта (квт) = = 0,17564 б.ед.тепла/сек. — ккал/сек. 1 киловаттчас (квт/ч) = 367000 кгм = 860 ккал = 1,36 л.с.ч. 1 киловатт (квт) = 1000 ватт (вт) = 1000 джоуль/сек (дж/сек) = = 1,36 л.с. = 0,239 ккал/сек. 1 лош. силачас = 270000 кгм = 632 ккал. Сравнение различных технических единиц 1 англ. фунт/фут = 1,488 кг/м. 1 англ. фунт/фут2 = 4,883 кг/м2. 1 англ. фунт/дюйм2 = 0703 кг/см2. 1 англ. фунт/фут3 = 16,02 кг/м3. 1 дюйм4(1 дм4) = 41,62 см4 (моменты инерции). 1 дюйм3 = 16,39 см3 (моменты сопротивления). 1 атмосфера (ат) = 1 кг/см2 = 10000 кг/м2 = 10 т/м2 = = 10 м вод. ст. (при 4°С) = 14,223 англ, фунт/кв. дюйм.

31

ГЛАВА 1.3. СПРАВОЧНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ 1.3.1. АЛГЕБРА Основные алгебраические действия:

a n = a ⋅ a ⋅ a..., ãäå ÷èñëî ìíîæèòåëåé a ðàâíî n; a−n = 1

a

n

; a 0 = 1, ãäå a ≠ 0

m

a n = n a m = a m + n ; a m : a n = a m − n ; ( a m ) n = a m ⋅n ; m

am ⎛a⎞ (a ⋅ b) = a ⋅ a ; ⎜ ⎟ = n ; mn a m = n a ; b ⎝b⎠ m

n

m

n

a ⋅ n b = n a ⋅ b;

m n

a na ; = n b b

n

( a) n

m

= n am ;

a = mn a ; ( a ± b ) = a 2 ± 2ab + b 2 ; 2

(a ± b)3 = a 3 ± 3a 2b + 3ab 2 ± b3 ; (a + b)(a − b) = a 2 − b 2 . Логарифмы:

Åñëè a n = N , ãäå a > 0 è a ≠ 1, òî n = lg a N . lg a 1 = 0; lg a a = 1; lg a ( N1 ⋅ N 2 ) = lg a N1 + lg a N 2 ; lg a ( N1 / N 2 ) = lg a N1 − lg a N 2 ; lg a ( N k ) = k lg a N 2 lg a k N = 32

1 lg a N k

При à =10 логарифм называется десятичным и обозначается IgN, при à = e логарифм называется натуральным и обозначается InN. Число å (неперово число) равно: n

⎛ 1⎞ e = lim ⎜ 1 + ⎟ = 2,71828... n→∞ ⎝ n⎠

Зная логарифмы чисел при одном основании à, можно определить лога рифмы этих чисел при другом основании b по формуле:

log b N = M log a N где

M = 1/ log a b (модуль перевода).

Известна также следующая зависимость

log a N =

log N , log a

где в правой части логарифмы должны иметь любое, но одинаковое осно вание. Модуль перевода натуральных логарифмов в десятичные

M = lge = 1/ln10 = 0,43429; IgN = 0,43429ln N . Модуль перевода десятичных логарифмов в натуральные

M I = 1/ M = ln10 = 1/ lge = 2,30259; ln N = 2,30259Ig Десятичный логарифм числа состоит из целой части (характеристики) и дробной части (мантиссы). Характеристика числа, большего единицы, на еди ницу, меньше числа его цифр, стоящих левее запятой; характеристика числа, меньшего единицы, отрицательна и равна по модулю числу нулей, стоящих левее первой значащей цифры, включая нуль целых. Например, характеристи ка числа 37,5 равна 1, а числа 0,015 равна 2. Знак минус ставится над характеристикой, т. к. мантисса остается положи тельной. Такую «неполную» форму отрицательного логарифма можно пре вратить в «полную». Для этого абсолютную величину характеристики неполного логарифма уменьшают на единицу, а цифры мантиссы дополняют до девяти, кроме после дней. Последняя значащая цифра (не нуль) дополняется до 10; нули в конце остаются на своих местах. Пример:

lg 3240 = 3,5105; lg 0, 0324 = 2,5105 = −1, 4895.

33

Решение уравнений:

ax + b = 0; x = −b / a −b ± b 2 − 4ac ; ax + bx + c = 0; x1,2 = 2a 2

p x + px + q = 0; x1,2 = − ± 2 2

p2 − q. 4

Свойства корней квадратного уравнения:

x1 − x2 = −b / 2 = − p; x1 g x2 = c / a = q. Кубическое уравнение:

ax 3 + bx 2 + cx + d = 0 ; после деления a и введения вместо x новой переменной

y = x + b / 3a, получим

y 3 + 3 py + 2q = 0, где

2q = 2b3 / 27a 3 − bc / 3a 2 − d / a; 3 p = (3ac − b 2 ) / 3a 2 .

D

Число действительных решений зависит от знака дискриминанта = q2 – p3 при D > 0 имеет один действительный корень и два мнимых;

при D < 0 — три действительных корня; . при D = 0 — одно решение (при p = q = 0 три совпадающиих нулевых корня) и два решения при p3 = – q2 ≠ 0 (при трех действительных корнях два совпадают). Решение кубических уравнений: 1й способ — разложение (если удается) левой части на множители

− ax 3 + bx 2 + cx + d = a( x − α )( x − β )( x − γ ); корни уравнения:

x1 = α ; x2 = β ; x3 = γ .

2й способ применения формулы Кардана (для вида

y1 = U + V ; y2 = E1U + E2V ; y3 = E2U + E1V , где

U = 3 − q + q 2 + p3 ; V = 3 − q − q 2 + p3 ; E1,2 = −1/ 2 ± i 3 / 2.

34

y 3 + 3 py + 2q = 0. )

В случае D < 0 корни уравнения выражаются через комплексные величины. Свойства корней кубического уравнения:

x1 − x2 − x3 = −b / a; 1/ x1 − 1/ x2 − 1/ x3 = −c / d ; x1 g x2 g x3 1.3.2. ГЕОМЕТРИЯ В таблице 1.3 приводятся формулы для вычисления площадей плоских фигур, периметров, поверхностей и объемов тел. Принятые обозначения: F — площадь фигуры или поверхности; I — периметр; V — объем тела. Таблица 1.3 Геометрические характеристики плоских фигур и различных тел

Многоугольники Параллелограмм

Ромб

F = a 2 sin ϕ

Трапеция

F = ah = ab sin ϕ

1 F = ( a + b) h 2

Четырехугольник произвольного вида

1 F = (h1 + h2 ) D 2

F=

1 D1D2 sin ϕ 2 35

h  кратчайшее Продолжение табл. 1.3

Круг и его части Круг

Сектор

ϕ 1 πr 2 F = br = 2 360 Концентрическое кольцо

πd 2 4 Сегмент

F = πr 2 =

π 2 ( D − d 2 ) = 2πρδ ; 4 R+r δ=R−r; ρ= 2 Площади,ограниченные кривыми второго порядка Эллипс Эллиптический сегмент

F=

r 2 ⎛ πϕ ⎞ r (b − a ) + ah − sin ϕ ⎟ = ⎜ 2 ⎝ 180 2 ⎠

F = π( R2 − r 2 ) =

x2 y2 + =1 a 2 b2

⎛ a+b ⎞ − ab ⎟ F = πab, l ≈ π ⎜ 3 3 ⎝ ⎠ 36

F = abarccosβ

a−h 1 − c ( a − h) a 2

ояние между основаниями Продолжение табл. 1.3

Площади, ограниченные кривыми второго порядка Гиперболический сегмент

Параболический сегмент

x2 y2 − =1 a 2 b2

x = cy 2

1 a+h 2 F = c(a + h) − abarch F = ah 2 a 3 Тела, ограниченные плоскостями Прямая призма Треугольная усеченная призма

1 V = (a + b + c ) F 3 Усеченная пирамида

V = Fh Пирамида

1 V = Fh 3

⎡ a ⎛ a ⎞2 ⎤ 1 1 V = h F + f + Ff = hf × ⎢1 + + ⎜ ⎟ ⎥ 3 3 ⎢⎣ A ⎝ A ⎠ ⎥⎦

(

)

37

Продолжение табл. 1.3

Цилиндр и конус Цилиндр с параллельными основаниями

Прямой круговой цилиндр

h — кратчайшее расстояние между основаниями

V = Fh

V = πr 2 h ; F1 = 2πrh ; F2 = 2πr (r + h )

Усеченный прямой круговой цилиндр

h1 и h2  наименьшее и наибольшее расстояния между контурами оснований

1 V = πr 2 (h1 + h2 ) 2 Прямой круговой конус

l = r 2 + h2

1 V = πr 2 h ; F1 = πrl = πr r 2 + h 2 3 38

F1 = πr (h1 + h2 ) Прямой круговой усеченный конус

1 ρ = ( R + r ) ; l = ( R − r )2 + h 2 2 πh 2 V= ( R + r 2 + Rr ) ; F1 = 2πρl 3

Продолжение табл. 1.3

Шар и его части Шар

Шаровой сегмейт

d = 2r

a 2 = h(2r − h)

4 1 V = πr 3 = 4,189r 3 = πd 3 = 0,5236d 3 3 6 F = 2πrh = π(a 2 + h 2 )

⎛ a 2 − b2 − h2 ⎞ r =a +⎜ ⎟ 2h ⎝ ⎠ V=

2

πh (3a 2 + 3b 2 + h 2 ) 6 F = 2πrh

πh πh 2 (3a 2 + h 2 ) = (3r − h) 6 3 F = 4πr 2 = πd 2

Шаровой пояс

2

V=

Шаровой сектор

2

a 2 = h(2r − h) 2 V = πr 2 h 3 F = 2πrh = π(a 2 + h 2 ) 39

Окончание табл. 1.3

Некоторые другие тела Эллипсоид (с полуосями а, b, с)

Параболоид вращения

4 V = πabc 3

1 V = πr 2 h 2 Тор

V = 2π2 Rr 2 = 19,74 Rr 2 F = 4π2 Rr = 39,48 Rr Примечание. Тор получается вращением круга вокруг оси, лежащей в его плоскости и не пересекающей его. 40

1.3.3. ТРИГОНОМЕТРИЯ Углы измеряются в градусах или радианах. Центральный угол, дуга которо го равна 1/360 длины окружности, называется градусом и обозначается 1°. Центральный угол, дуга которого равна радиусу, называется радианом и обозначается 1 рад. Угол в 1° равен в радианной мере тс/180 = 0,0174553. Угол в 1° рад. равен в градусной мере 180/тс = 57°17'≈44,8". Перевод градусной меры угла в радианную и обратно приводится в табл. 1.7. Тригонометрические (круговые) функции выражаются следующими от ношениями (рис. 1.8):

Рис. 1.8. К определению тригонометрических (круговых) функций

sin α = BC / R; cos α = OB / R; tg α = AD / R; ctg α = EF / R; sec α = OD / R; cosec α = OF / R. Этим отношениям присваивается знак, указанный в таблице 1.4. Таблица 1.4 Знаки тригонометрических функций

sin α

cos α

tg α

ctg α

sec α

cosec α

I четверть

+

+

+

+

+

+

II четверть

+

—

—

—

—

+

III четверть

—

—

+

+

—

—

IV четверть

—

+

—

—

+

—

Конец дуги

41

Тригонометрические функции углов, больших 90° или отрицательных, рав ны соответственно подобранным функциям острых углов (табл. 1.5) Таблица 1.5

φ

—α

90° ± α

180° ± α

270° ± α

360° — α

sin φ

— sin α

+ cos α

K sin α

— cos α

— sin α

cos φ

+ cos α

— cos α

± sin α

+ cos α

tg φ

—tg α

±tg α

—ctg α

K ctg α Ktg α

—tg α

ctg φ

K sin α K ctg α K tg α

± ctg α

—ctg α

Таблицы тригонометрических функций углов от нуля до 90° приведены в таблице 1.6. Между круговыми тригонометрическими функциями существуют следую щие соотношения:

sin 2 α + cos 2 α = 1; sin α / cosα = tgα ; cos α / sin α = ctgα ; sec α = 1/ cos α ; cosecα = 1/ sin α . Функции суммы, разности и кратных углов могут быть представлены в следующем виде:

sin(α ± β ) = sin α ⋅ cos β ± cos α ⋅ sin β ; cos(α ± β ) = cos α ⋅ cos β m sin α ⋅ sin β ; sin 2α = 2sin α cosα ; cos 2α = cos2 α − sin 2 α . Зависимости между обратными тригонометрическими функциями:

x = sin y; y = arcsin x; x = cos y; y = arccos x; x = tg y; y = arctg x. Гиперболические функции (рис 1.9) можно представить следующим ра венством:

e x − e− x e x + e− x shx = ; chx = ; 2 2 e x − e− x e x + e− x tgx = x − x ; cthx = x − x ; x ≠ 0. e +e e −e 42

Рис. 1.9. Графики гиперболических функций

Соотношения между этими фунциями можно представить в виде:

ch 2 x − sh 2 x = 1; thx = shx / chx; cthx = chx / shx; chx + shx = e x ; chx − shx = e− x ; thx ⋅ cthx = 1; − shx = sh(− x); sh2α = 2shα ⋅ chα . Обратные гиперболические фунции:

x = shy;

y = Arshx (ареасинус);

аналогично записываются остальные функции. Значения гиперболических функций приводятся в таблице 1.6. Таблица 1.6 Круговые, показательные и гиперболические функции

x

sin x

cos x

ех

sh x

ch x

2

3

4

5

6

7

0,00

0,00

0,0000

1,0000

1,0000

0,0000

1,0000

0,10

5,73

0,0998

0,9950

1,1052

0,1002

1,0050

0,20

11,45

0,1987

0,9801

1,2214

0,2013

1,0201

радианы

градусы

1

43

Окончание табл. 1.6

44

1

2

3

4

5

6

7

0,30

17,19

0,2955

0,9553

1,3499

0,3045

1,0453

0,40

22,92

0,3894

0,9211

1,4918

0,4108

1,0811

0,50

28,65

0,4794

0,8776

1,6487

0,5211

1,1276

0,52

30

0,5000

0,8660

1,6881

0,5479

1,1402

0,60

34,38

0,5646

0,8253

1,8221

0,6397

1,1855

0,70

40,11

0,6442

0,7648

2,0138

0,7586

1,2552

0,79

45

0,7071

0,7071

2,1924

0,8661

1,3243

0,80

45,84

0,7174

0,6967

2,2255

0,8881

1,3374

0,90

51,57

0,7833

0,6216

2,4596

1,0265

1,4331

1,00

57,80

0,8415

0,5403

2,7183

1,1757

1,5431

1,05

60

0,8660

0,5

2,8490

1,2491

1,6000

1,10

63,03

0,8912

0,4536

3,0042

1,3357

1,6285

1,20

68,75

0,9320

0,3624

3,3201

1,5097

1,8107

1,30

74,48

0,9636

0,2675

3,6696

1,6984

1,9709

1,40

80,21

0,9855

0,1700

4,0552

0,9043

2,1509

1,50

85,94

0,9975

0,0707

4,4817

2,1293

2,3524

1,57

90

1,0000

0,0000

4,8103

2,3012

2,5091

2,00

114,59

0,9093

–0,4162

7,3891

3,6269

3,7622

2,50

143,24

0,5985

–0,8011

12,1825

6,0502

6,1323

3,00

171,89

0,1411

–0,9900

20,0855

10,0189

10,0677

3,50

200,54

–0,3508

–0,9365

33,1155

16,5428

16,5728

4,00

229,18

–0,7568

–0,6536

54,5982

22,2899

27,3082

4,50

257,83

–0,9775

0,2108

90,0171

45,0030

45,0141

5,00

286,48

–0,9589

0,2837

148,413

74,2032

74,2097

5,50

315,13

–0,70554

0,7087

244,692

122,344

122,348

6,00

343,77

–0,2794

0,9602

403,429

201,713

201,716

РАЗДЕЛ 2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГЛАВА 2.1. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ 2.1.1. ОСЕВОЕ РАСТЯЖЕНИЕ И СЖАТИЕ Нормальное напряжение, распределенное равномерно по поперечному сечению стержня, определяется по формуле

σ = ± N/A, где N — осевое усилие; А — площадь поперечного сечения стержня; знак «плюс» относится к растягивающему усилию, а знак «минус» — к сжимающему. Пока растягивающее или сжимающее усилие не достигло некоторого опре деленного для каждого материала предела, стержень работает упруго, т. е. при снятии нагрузки возвращается к исходному состоянию. Напряжение σål, соответствующее этому пределу, называется пределом упругости. До предела упругости напряжение пропорционально относительной де формации стержня (закон Гука), т. е.

σ = Åε, где Е — коэффициент пропорциональности, называемый модулем упруго сти, являющимся постоянной характеристикой данного материала; ε = Δl/l — отношение абсолютной продольной деформации стержня к его начальной длине. Закон Гука может быть представлен также в виде Δl =

Nl/EA ,

где произведение ЕА называется жесткостью стержня при растяжении (сжатии). Развитие продольных деформаций ε при приложении к стержню продоль ного усилия N сопровождается одновременным развитием поперечных де формаций ε'. При растяжении поперечное сечение уменьшается, а при сжатии увеличивается. Отношение поперечных деформаций к продольной называет ся коэффициентом поперечных деформаций, или коэффициентом Пуас8 сона.

μ = ε '/ ε . 45

Рис. 2.1. Напряжения по наклонной площадке центрально растянутого стержня

В сечениях, наклонных к продольной оси стержня (рис. 2.1), нагруженного по концам осевыми усилиями (напряжениями σó), возникают как нормальные напряжения σ, так и касательные t, которые определяются по формулам

σ = ó y cos 2 α =

óy 2

(1 + cos 2α );

ô = ó y cos α sin α =

óy 2

sin 2α.

При α = 0, получим σ = σmax = σy; τ = 0 при α = 45°, получим σ = 0; τ = τmax = σy/2. Касательные напряжения по площадке c наклоном под углом α + 90° будут такими же, как по площадке c наклоном под углом α, т. е. касательные напряжения по двум взаимно перпендикулярным площадкам равны по величи не (закон взаимности касательных напряжений). Угловая деформация β (поворот наклонного сечения)

β=

1+ μ ô. E

Она пропорциональна касательным напряжений τ, но не зависит от угла наклона площадки α. На значение β влияют физические константы материа лов μ и Å. 46

Квадратный элемент, выделенный в растягиваемом (сжимаемом) элемен те, при деформировании обращается в ромбический — прямые углы изменя ются на значение угла сдвига, равного

γ = 2β =

2 (1 + μ ) ô E

или

τ = G γ, где

G=

E — модуль сдвига. 2 (1 + μ )

Таким образом, физическими константами материала, характеризующими его сопротивление силовым воздействиям, являются модуль упругости Е, модуль сдвига G и коэффициент Пуассона μ. Их значения для некоторых строительных материалов приводятся в таблице 2.1. Таблица 2.1 Значения модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона

2.1.2. РАСТЯЖЕНИЕ–СЖАТИЕ ПО ДВУМ НАПРАВЛЕНИЯМ При двухосном напряженном состоянии (рис. 2.2) напряжения, действую щие по наклонной площадке, равны:

σ= ô=

óx + óy 2 óx − óy 2

−

óx − óy 2

cos 2α ;

sin 2α . 47

Рис. 2.2. Плоское напряженное состояние

Если σy >σх, то при α = 0, получим σ = σmах = σy, τ = 0; при α = 90°, получим σ = σmin = σх и τ = 0. Площадки, по которым касательные напряжения обращаются в ноль, назы ваются главными, а соответствующие напряжения σmах и σmin — главными напряжениями. При α = ±45°, получим

τmax = ± min

óx − óy 2

.

Если брус находится под действием растяжения в одном направлении и равного ему сжатия в перпендикулярном направлении (σх = – σу = σ0), то (σх + σу)/2 = 0, следовательно τmах = σ0 (при α = 45°). По площадкам с наклоном под углом 45° касательные напряжения τ достигают своего мак симума, а нормальные напряжения σ обращаются в ноль (случай чистого сдвига).

2.1.3 МОМЕНТЫ ИНЕРЦИИ ПЛОСКИХ ФИГУР Статические моменты площади фигуры относительно координатных осей х и у (рис. 2.3) равны:

S x = ∫ ydA ; S y = ∫ xdA . A

A

Координаты центра тяжести плоской фигуры определяются по формулам

xc = S y /A ; yc = S x /A . Моменты инерции плоской фигуры относительно осей х и у равны:

J x = ∫ y 2 dA ; J y = ∫ x 2 dA . A

48

A

Рис. 2.3. К определению моментов инерции

Центробежный момент инерции относительно тех же осей

J xy = ∫ xydA . A

Полярный момент инерции относительно какойлибо точки, например, начала координат

J p = ∫ r 2 dA , A

где r — радиусвектор. Полярный момент инерции всегда равен сумме осевых моментов инерции Jx и Jy для любой пары взаимно перпендикулярных осей х и у, проходящих через начало координат 0. Оси х и у, проходящие через центр тяжести фигуры, называются централь ными осями инерции. При переходе от центральных осей инерции х и у к параллельным осям х1, у1 (рис. 2.4а) расположенным на расстояниях а и b, моменты инерции относи тельно новых координат осей составят:

J x1 = J x + b 2 A ; J y1 = J y + a 2 A ; J x1 y1 = J xy + abA . Для любой плоскости фигуры существует пара взаимно перпендикулярных осей, для которых центробежный момент инерции равен нулю. Такие оси называются главными осями инерции. Ось симметрии фигуры является одной из главных центральных осей инерции. При повороте координатных осей х, у на угол α (рис. 2.4б) моменты инерции относительно повернутых осей х1, у1 составят

J x1 =

Jx + Jy 2

+

Jx − Jy 2

cos 2α − J xy sin 2α ; 49

J y1 =

Jx + Jy

Jx − J y

cos 2α + J xy sin 2α ; 2 2 J x1 y1 = sin 2α + J xy cos 2α . −

Центробежный момент инерции удобно вычислять по формуле

J xy =

Jx + Jy 2

− J 45 ,

где J45 — момент инерции относительно оси х, при α = 45° (рис. 2.4). Сумма моментов инерции при повороте осей не изменяется, т.е.

J x1 + J y1 = J x + J y .

Рис. 2.4. Определение моментов инерции относительно параллельных (а) и повернутых (б) осей

Главными моментами инерции являются наибольший и наименьший мо менты инерции фигуры, они определяются по формуле

J max = min

Jx + J y 2

2

⎛ J − Jy ⎞ 2 ± ⎜ x ⎟ + J xy . 2 ⎝ ⎠

Направление главных осей определяется из выражения

tg α =

J xy J y − J max min

50

.

Радиусы инерции сечения относительно осей х и у вычисляются по формулам:

Jx ; ry = A

rx =

Jy A

.

Главные радиусы rmax и rmin соответствуют главным осям инерции. Формулы для вычисления основных геометрических характеристик плоских фигур при водятся в таблице 2.2.

2.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ИЗГИБЕ ПРЯМОГО БРУСА Нормальные напряжения в сечении, перпендикулярном продольной оси бруса, определяются по формуле

σ=

My , Jz

где Ì — изгибающий момент; Jz — момент инерции относительно главной оси z; у — расстояние от последней до уровня, на котором определяется напряжение (рис. 2.5). Эпюра нормальных напряжений ограничивается плоскостью, проходящей через ось OZ. Максимальные и минимальные значения нормальных напряже ний равны:

σ max =

My H M ; = JZ WZH

σ min =

Myb M , = Jz Wzb

где yн и yb — расстояния от нейтральной оси OZ до крайних «волокон» сечения; Wz = Jz/yí; Wzb = Jz /yb — моменты сопротивления для крайних «волокон» сечения. Касательные напряжения при изгибе определяются по формуле

τ=

QS , J zb

где Q — поперечная сила в рассматриваемом сечении; S — статический момент относительно оси OZ площади, расположенной выше или ниже уровня, на котором определяется τ; b — ширина сечения на том же уровне; Jz — момент инерции относительно оси OZ. 51

Таблица 2.2 Геометрические характеристики сечений плоских брусьев

Форма сечения

Моменты сопротивле ния

Радиусы инерции

Положение центра тяжести

Jx=bh3/12 Jy=b3h/12 Jx1=bh3/3 Jy1=b3h/3

Wx=bh2/6 Wy=b2h/6

rx=0,289h ry=0,289b

хн=b/2 yн=h/2

Jx=Jy=a4/12 h=1,42a

Wx=0,118h3

rx=0,289a

хн=ун=h/2

Jx=bh3/36;

Wxн=bh2/12 W хв=bh2/24

rx=0,236h

yн=h/3 d=(ba bc)/3

Wxн=bh2/12 W xв=bh2/24

rx=0,236h

xн=b/3 yн = h/3

Моменты инерции

2

Jy=bh(b –babc) 36 Jx1=bh3/l2; Jy1=h(ba3+bc3) 12 Jx=bh3/36 Jy=b3h/36 Jx1=bh3/12 Jy1=b3h/12

Jx= Jy= Jx1=0,05d4 Wx=Wy=Wx1= rx=ry=d/4 = 0,ld3

s=2Rα b = 2Rsinα

Jx=R4ϕ(1+3kcosα) 8

y d = 4Rsin3α

Jy=R4ϕ(1–kcosα) 8 ϕ = 2α–sin2α; k=4sin3α/3ϕ при α=90° (полукруг)

52

Jx=0,1098R4 Jy=Jx1=0,4R4

3ϕ

Wхн=0,259R3 Wхв=0,191R3

yн=0,4244R

Рис. 2.5. Эпюры нормальных и касательных напряжений при изгибе бруса прямоугольного (а) и таврового (б) сечений

При скачкообразном изменении ширины сечения, например при тавровом сечении, на эпюре касательных напряжений образуется скачок (рис. 2.5). Максимальные касательные напряжения в прямоугольном сечении равны:

ô max = 3Q/2bh = Q/bz ,

где z = 2h/3 — плечо внутренней пары.

Главные напряжения определяются по формуле (рис. 2.6)

σ max = min

óx + óy 2

±

(ó

− óy )

2

x

4

+ τ2 ,

а угол наклона главных площадок — по формуле

tg α =

ó y − ó max min

τ

.

По этим площадкам касательные напряжения равны нулю. 53

Рис. 2.6. Главные напряжения

Наибольшие и наименьшие касательные напряжения равны:

ô max min

ó + ó min = ± max =± 2

(ó

− óy )

2

x

4

+ τ2 .

Площадки, по которым оси действуют, наклонены под углами 45° и 135° к направлениям главных площадок. В изгибаемых элементах в большинстве случаев σy = 0, тогда

ó max = min

óx ó 2x ± + τ2 ; 2 4 ó2 + τ2 ; 4

ô max = ± min

tg α =

ó max min

τ

.

2.1.5. УПРУГАЯ ЛИНИЯ БРУСА

Кривизна бруса 1/rх (rх — радиус кривизны) связана с изгибающим момен том Ìх и жесткостью EJ (Å — модуль упругости; J — момент инерции) следующим выражением:

1 Mx = . rx EJ 54

Уравнение упругой линии имеет вид

EJy x " = M x ,

где óx" — вторая производная от перемещения (прогиба) у по х (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Упругая линия бруса

Интегрируя это уравнение один раз, получим выражение угла поворота сечения

ϕ = yx =

1 EJ

∫ ( M xdx + C ) . 1

После второго интегрирования получим выражение прогиба

yx =

1 EJ

∫ (( ∫ M xdx ) dx + C x + C ) , 1

2

где Ñ1 и Ñ2 — произвольные постоянные, определяемые из граничных условий.

2.1.6. ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ. ЯДРО СЕЧЕНИЯ Если продольная сила N, действующая параллельно продольной оси бруса, расположена в одной из главных плоскостей инерции с эксцентриситетом åy (рис. 2.8), то напряжения в сечении при внецентренном сжатии определяются по формуле

σy = − где

N Ne y N M y =− m x y, m A Jx A Jx

M x = Ne y .

При внецентренном растяжении знаки в приведенной формуле изменятся на обратные. 55

Рис. 2.8. Внецентренное сжатие (растяжение). Ядро сечения

Экстремальные значения напряжений равны

ó min = −

N Mx N M y1 ; ó max = − + x y2 . − A Jx A Jx

Для сечений прямоугольной формы

ó max = − min

N ⎛ 6e y ⎞ ⎜1 m ⎟. bh ⎝ h ⎠

Если нейтральная ось не пересекает сечения, то в нем действуют напряже ния одного знака (рис. 2.8в). В предельном случае нейтральная ось может проходить по краю сечения, тогда эпюра напряжений получит треугольную форму (рис. 2.8г). Для любого сечения можно построить в его плоскости замкнутый контур, который ограничивает так называемое ядро сечения. Если точка приложения продольной силы N находится внутри ядра сечения или на его границе, то напряжения в любой точке сечения имеют одинаковый знак. Расстояние от главной оси инерции до границы ядра сечения r (рис. 2.8б) определяются по формуле r = W/A, где W — момент соротивления относительно главной оси «волокна», расположенного в противоположном от искомого ядрового рас стояния направлении. Например, для ядрового расстояния r на рис. 2.8б

W =Jx/y2 Для прямоугольного сечения в направлении оси у ядровое расстояние

r = bh2/6bh = h/6, а в направлении оси х — b/6 (рис. 2.8д).

2.1.7. КОСОЙ ИЗГИБ И КОСОЕ ВНЕЦЕНТРЕННОЕ СЖАТИЕ (РАСТЯЖЕНИЕ) Если плоскость действия внешних сил F проходит через линию пересечения главных плоскостей инерции и составляет с ними угол ϕ и 90°+ϕ (рис. 2.9), то брус испытывает изгиб в двух главных плоскостях, т. е. косой изгиб. Нормаль 56

ные напряжения в произвольной точке À сечения алгебраически складывают ся из напряжений, вызванных моментами Ìх и Ìy, полученными после разло жения сил F по направлениям главных осей õ и ó.

Рис. 2.9. Косой изгиб

Они определяются по формуле

σ=±

My Jy

x±

Mx y. Jx

При определении напряжений в точках 1й области сечения (рис. 2.9б) первый член приведенного выражения принимается с плюсом (растяжение), а второй — с минусом (сжатие), во 2й области оба знака отрицательные; в 3й — первый член положительный, а второй отрицательный, в 4й — оба члена положительные. Поверхность нормальных напряжений является плоскостью, пересекаю щейся с плоскостью сечения по прямой. В каждой точке этой прямой напряже ния равны нулю, поэтому она называется нулевой линией. Уравнение нулевой линии имеет вид

± M y x / J y m M x y / J x = 0 , она прохо

дит через центр тяжести сечения и наклонена к оси х под углом α, определяемым из выражения

tg α = y / x = M y J x / M x J y . Углы наклона нулевой линии и

плоскости действия внешних сил связаны выражением tg α скольку в общем случае Jx ≠ Jy, то и α ≠ ϕ.

= J x tg ϕ / J y . По

Прогиб бруса при косом изгибе происходит в направлении плоскости изги ба, его можно найти, разложив общий прогиб на два изгиба в главных плоско стях YOZ и XOZ. Прогиб в направлении оси Y можно найти, интегрируя выражение EJx y" = Mx, а в направлении оси X — из зависимости x = ytgα. 57

2

2

Общий прогиб в плоскости косого изгиба составит U = y + x . Если продольная сила F (рис. 2.10), параллельная оси Z, приложена в точке ñ координатами х и у, каждая из которых не равна нулю, то брус будет испытывать косое внецентренное сжатие (растяжение). Такое воздей ствие эквивалентно действию трех силовых факторов — силы F, приложенной по оси Z, и изгибающих моментов MY = F•y и Ìy = F•x.

Рис. 2.10. Косое внецентренное сжатие

Нормальные напряжения в любой точке поперечного сечения при косом внецентренном сжатии составят

σ=−

My F Mx ym x. m A Jx Jy

Перед вторым членом правой части приведенного выражения верхний знак относится к областям 1 и 2 сечения (рис. 2.10), а перед третьим — к 1 и 4.

2.1.8. ПРОДОЛЬНЫЙ ИЗГИБ Центрально нагруженный силой F прямой стержень при достижении ею критического значения Fcr (рис. 2.11) теряет устойчивость — происходит продольный изгиб стержня. Значения критической силы в зависимости от опорных устройств стержня определяются по следующим формулам: при шарнирном закреплении обоих концов (рис. 2.11а) —

Fcr =

π2 EJ , l 2p

где lð — расчетная длина стержня, в данном случае равная действительной длине l; 58

а)

б)

в)

г)

Рис. 2.11. Продольный изгиб

при жестком защемлении обоих концов (рис. 2.11б) —

Fcr =

4π2 EJ ; l p = 0,5l ; l2

при шарнирном закреплении одного конца стержня и жестком — другого (рис. 2.11в) —

Fcr =

π2 EJ ; l p = 0,7l ; 0, 49l 2

при одном жестко заделанном конце стержня и другом свободном (рис. 2.11г) —

Fcr =

π2 EJ ; l p = 2l . 4l 2

59

ГЛАВА 2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Для установления размеров поперечных сечений элементов строительных конструкций необходимо прежде всего определить передающиеся на них усилия. С этой целью выполняют статические расчеты конструкций. Для этого натурную конструкцию представляют в виде расчетной схемы, в максималь ной степени учитывающей условия работы натурных конструкций. Отметим, что это весьма важная процедура, во многом предопределяющая степень сходимости вычисленных и действительных значений. Расчет строительных конструкций и их элементов должен производиться как на нагрузки, действующие при эксплуатации зданий (сооружений), так и на нагрузки, действующие в процессе изготовления, транспортирования и монта жа с учетом всех воздействий, которым могут подвергаться конструкции на различных стадиях работы (собственный вес, усилия предварительного на пряжения, температурные воздействия при пропарировании и др.). При этом расчетные схемы при различных стадиях монтажа могут существенно разли чаться. Так, в процессе создания жестких соединений элементов между собой статическая неопределимость системы будет изменяться, что повлечет также изменение распределения внутренних усилий. Усилия в элементах металлических, деревянных, пластмассовых, бетон ных, каменных, а во многих случаях и железобетонных конструкций определя ются по правилам строительной механики в предположении упругой работы материалов. В необходимых случаях следует учитывать податливость узловых соединений, нелинейность работы материалов, а также влияние перемещений на усилия (расчет по деформированной схеме). Расчет железобетонных конструкций в определенных случаях производит ся с учетом перераспределения усилий и по предельному расновесию (когда схема излома конструкции предсказуема).

2.2.1. ЗНАЧЕНИЯ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ, ПРОГИБОВ, УГЛОВ ПОВОРОТА ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ В ОДНОПРОЛЕТНЫХ БАЛКАХ И КОНСОЛЯХ Для каждой схемы балок и консолей приводятся формулы для определе ния значений опорных реакций À и Â, изгибающих моментов в любом сечении на расстоянии X, максимальных значений моментов, эпюр моментов (штрих пунктирные линии), уравнения упругой линии ó = f (x), эпюры прогибов (сплошные линии), максимальных значений прогибов, прогибов в характер ных точках, углов поворота опорных сечений и других характерных сечений. Значения поперечных сил определяются из уравнения проекций всех сил, приложенных к части балок, расположенных слева или справа от рассматри ваемого сечения, на нормаль к продольной оси балок. 60

B = P, M = − P (l − x), max M = − Pl , y=

2 3 Pl 3 1 ⎡ 3 ⎛ x ⎞ 1 ⎛ x ⎞ ⎤ − ⎢ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 3 ⎣⎢ 2 ⎝ l ⎠ 2 ⎝ l ⎠ ⎦⎥

Pl 3 1 ⋅ , EJ 3 Pl 2 1 ϕα = ⋅ . EJ 2 f =

P = ql , B = P, 2

M =− y=

Pl ⎛ x ⎞ Pl ⎜1 − ⎟ , max M = − , 2⎝ l⎠ 2

2 3 4 Pl 3 1 ⎡ ⎛ x ⎞ 4 ⎛ x ⎞ 1 ⎛ x ⎞ ⎤ ⎢2 ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎥ , EJ 8 ⎣⎢ ⎝ l ⎠ 3 ⎝ l ⎠ 3 ⎝ l ⎠ ⎦⎥

Pl 3 1 ⋅ , EJ 8 Pl 2 1 ⋅ . ϕα = EJ 6 f =

A=B=

P , 2

Px Pl , max M = , 2 4 3 3 Pl 1 ⎡⎛ x ⎞ 4 ⎛ x ⎞ ⎤ y= ⎢⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎥ , EJ 16 ⎢⎣⎝ l ⎠ 3 ⎝ l ⎠ ⎥⎦ Pl 3 1 f = ⋅ , EJ 48 Pl 2 1 ⋅ . ϕα = EJ 16 M=

61

P=

ql ,B=P 2 3

M =−

Pl ⎛ x ⎞ Pl ⎜1 − ⎟ , max M = − , 3 ⎝ l⎠ 3

2 3 4 5 Pl 3 1 ⎡⎛ x ⎞ ⎛ x ⎞ 1 ⎛ x ⎞ 1 ⎛x⎞ ⎤ y= ⎢⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎥ , EJ 16 ⎢⎣⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ 2 ⎝ l ⎠ 10 ⎝ l ⎠ ⎥⎦

Pl 3 1 ⋅ , EJ 15 Pl 2 1 ⋅ . ϕα = EJ 12 f =

b a A=P ,B=P , l l b a ab M a = P xa , M b = P xb , max M = , l l l 2 2 Pl 3 1 bxa ⎡ ⎛ b ⎞ ⎛ xa ⎞ ⎤ ya = ⎢1 − ⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎥ , EJ 6 l 2 ⎢⎣ ⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ ⎥⎦ 2 2 Pl 3 1 axb ⎡ ⎛ a ⎞ ⎛ xb ⎞ ⎤ − − 1 ⎢ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 6 l 2 ⎢⎣ ⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ ⎦⎥

yb =

2

f =

Pl 3 1 ⎛ ab ⎞ ⎜ ⎟ , EJ 3 ⎝ l 2 ⎠

1 2a l + − , åñëè b > a , 3 3b 2 Pl 2 1 ab ⎛ b ⎞ ϕA = ⎜1 + ⎟ , EJ 6 l 2 ⎝ l ⎠ max f , äëÿ e = b

62

ϕB =

Pl 2 1 ab ⎛ a ⎞ ⎜1 + ⎟ , EJ 6 l 2 ⎝ l ⎠

ϕC =

Pl 2 1 ab ⎛ b a ⎞ ⎜ − ⎟. EJ 3 l 2 ⎝ l l ⎠

A = B = P, max M = Pc, Pc 2 ⎛ 3 ⎞ 1 f = ⎜c + a⎟⋅ , EJ ⎝ 2 ⎠ 3 Pc 1 max f = (3a 2 + 8c 2 +12ac ) , EJ 24 Pc( a + c) 1 , ϕA = EJ 2 Pac 1 . ϕC = EJ 2

P , 2 2 Pl ⎡ x ⎛ x ⎞ ⎤ M = ⎢ −⎜ ⎟ ⎥, 2 ⎣⎢ l ⎝ l ⎠ ⎦⎥ Pl max M = , 8 3 4 3 Pl 1 ⎡ x ⎛x⎞ ⎛x⎞ ⎤ 2 y= − − ⎢ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 24 ⎢⎣ l ⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ ⎥⎦ Pl 3 5 f = , ⋅ EJ 384 Pl 2 1 . ϕA = EJ 24 P = ql , A = B =

63

ql 1 2 , A = P, B = P, 2 3 3 3 Pl ⎡ x ⎛ x ⎞ ⎤ M = ⎢ −⎜ ⎟ ⎥, 3 ⎣⎢ l ⎝ l ⎠ ⎦⎥ P=

max M =

2 9 3

Pl ïðè x = 0,5774l ,

y=

3 5 Pl 3 1 ⎡ x ⎛x⎞ ⎛x⎞ ⎤ − + 7 10 3 ⎢ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 180 ⎢⎣ l ⎝l⎠ ⎝ l ⎠ ⎥⎦

f =

Pl 3 ⋅ 0,01304 ïðè x = 0,5193l . EJ

ql P ,A=B= , 2 2 ⎡ 1 2 ⎛ x ⎞2 ⎤ M = Px ⎢ − ⎜ ⎟ ⎥ , ⎣⎢ 2 3 ⎝ l ⎠ ⎦⎥ P=

Pl , 6 Pl 3 1 ⋅ . f = EJ 60

max M =

b a A = P , B = −P , l l max M = − Pa , Pa 2b 1 , EJ 3 Pal 1 Pal 1 ϕA = , ϕB = , EJ 3 EJ 6 Pa ( 2l + 3a ) 1 ϕC = . EJ 6 f =

64

A=B =P, max M = − Pc , Pcl 2 1 , EJ 8 Pc (l + c ) 1 Pcl 1 ϕA = , ϕC = . 2 EJ 2 EJ f =

⎛l ⎞ A = B = q⎜ + a⎟ , ⎝2 ⎠ 2 qa , Ms = − 2 2 ql 2 ⎡ 1 ⎛ a ⎞ ⎤ Mm = ⎢ −⎜ ⎟ ⎥, 2 ⎣⎢ 4 ⎝ l ⎠ ⎦⎥ fm =

2 ql 4 1 ⎡ 5 ⎛ a ⎞ ⎤ − ⎢ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 16 ⎢⎣ 24 ⎝ l ⎠ ⎥⎦

3 4 ql 4 1 ⎡ 1 a ⎛ a ⎞ 1 ⎛ a ⎞ ⎤ ⎢ ⋅ −⎜ ⎟ − ⎜ ⎟ ⎥, EJ 4 ⎣⎢ 6 l ⎝ l ⎠ 2 ⎝ l ⎠ ⎥⎦ 2 ql 3 1 ⎡ 1 ⎛ a ⎞ ⎤ − ϕa = ⎢ ⎜ ⎟ ⎥. EJ 4 ⎣⎢ 6 ⎝ l ⎠ ⎦⎥

fa =

⎡ 1 ⎛ a ⎞3 3 a ⎤ A = P ⎢1 + ⎜ ⎟ − ⎥, ⎣⎢ 2 ⎝ l ⎠ 2 l ⎦⎥ ⎡ 1 ⎛ a ⎞3 3 a ⎤ B = P ⎢− ⎜ ⎟ − ⎥, ⎢⎣ 2 ⎝ l ⎠ 2 l ⎥⎦ ⎡ 1 ⎛ a ⎞3 3 a ⎤ M = Pa ⎢1 + ⎜ ⎟ − ⎥, ⎣⎢ 2 ⎝ l ⎠ 2 l ⎦⎥ Mb = −

Pl ⎡ a ⎛ a ⎞ ⎢ −⎜ ⎟ 2 ⎢⎣ l ⎝ l ⎠

3

⎤ ⎥. ⎥⎦ 65

3 5 P = ql , A = P, B = P, 8 8 Px ⎛ 3 x ⎞ M= ⎜ − ⎟, 3 ⎝4 l ⎠ Pl max M = − , 8 9 Pl 3 M '= ïðè x = l , 128 8 3 4 Pl 3 1 ⎡ x ⎛ x ⎞ ⎛ x⎞ ⎤ y= ⎢ − 3⎜ ⎟ + 2 ⎜ ⎟ ⎥ , EJ 48 ⎢⎣ l ⎝l⎠ ⎝ l ⎠ ⎥⎦ Pl 3 1 max f = ïðè x = 0, 4215l . EJ 185

4 ql P , A = , B = P, 2 5 5 2 ⎡1 1 ⎛ x ⎞ ⎤ M = Px ⎢ − ⎜ ⎟ ⎥ , ⎢⎣ 5 3 ⎝ l ⎠ ⎥⎦ Pl max M = − , 7,5 M ' = 0,0596 Pl ïðè x = 0, 447l , P=

max f ≈

66

Pl 3 1 ïðè x = 0, 447l . EJ 210

⎡ b ⎛ a ⎞2 b ⎛ b ⎞2 a ⎤ A = P⎢ −⎜ ⎟ +⎜ ⎟ ⎥ , ⎢⎣ l ⎝ l ⎠ l ⎝ l ⎠ l ⎥⎦ ⎡ a ⎛ b ⎞2 a ⎛ a ⎞2 b ⎤ B = P ⎢ −⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎥, ⎣⎢ l ⎝ l ⎠ l ⎝ l ⎠ l ⎦⎥ 2

2

⎛b⎞ ⎛a⎞ M a = − Pa ⎜ ⎟ , M b = − Pb ⎜ ⎟ , ⎝l⎠ ⎝l⎠ 3

3

2Pa 2b2 Pl 3 1 ⎛ a ⎞ ⎛ b ⎞ M =− ,f = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ . l3 EJ 3 ⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠

P = ql , A = B = Ma = Mb = −

P Pl ,M = , 2 24

Pl , 12

2 3 4 Pl 3 1 ⎡⎛ x ⎞ ⎛ x⎞ ⎛ x⎞ ⎤ 2 − + ⎢⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥, EJ 24 ⎢⎣⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ ⎝ l ⎠ ⎥⎦ Pl 3 1 . f = EJ 384

y=

3a ⎛3a ⎞ A = P⎜ , + 1⎟ , B = − P 2l ⎝2 l ⎠ Pa M a = − Pa , M b = , 2 3 2 Pl 3 ⎡ 1 ⎛ a ⎞ 1 ⎛ a ⎞ ⎤ f = ⎢ ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ ⎥. EJ ⎣⎢ 3 ⎝ l ⎠ 4 ⎝ l ⎠ ⎦⎥ 67

2.2.2. РАСЧЕТ МНОГОПРОЛЕТНЫХ НЕРАЗРЕЗНЫХ БАЛОК И ПЛИТ ПРИ УПРУГОЙ РАБОТЕ

а)

б)

В приводимых ниже форму лах для определения изгибаю щих моментов, поперечных сил и опорных реакций влияние по стоянной нагрузки G и времен ной нагрузки Ð рассматривает ся отдельно, что позволяет по лучать экстремальные значения усилий в сечениях в зависимос ти от расположения временной нагрузки и построить объемлю щие эпюры. Поясним, как пользоваться таблицами, на примере двухпро летной балки, загруженной со средоточенными силами посе редине пролетов (рис. 2.12). При загружении балки сила ми G эпюры моментов и попе речных сил имеют вид, показан ный на рис. 2.12а. При загружении силой Ð первого пролета для получения максимального пролетного мо мента в первом пролете эпюры имеют вид, показанный на рис. 2.12б, для получения объемлю щих эпюр (рис. 2.12в) рассмат риваются три схемы загруже ния: первая — для получения

в) Рис. 2.12. Эпюры моментов и поперечных сил двухпролетной балки: а — при загружении балки силами G в обоих пролетах; б — при загружении балки силой Р в первом пролете; в — объемлющие эпюры. 68

наибольшего по абсолютному значению опорного момента (оба пролета загружаются силами G + Ð); второе — для получения наибольшего пролет ного момента в первом пролете (оба пролета загружаются силами G и первый пролет силой Ð); третье — для получения наибольшего пролетного момента во втором пролете (оба пролета загружаются силами G и второй пролет силой Ð). В таблицах для расчета многопролетных балок при равномерно распреде ленной нагрузке приводятся значения коэффициентов Ê и Êë для определе ния соответственно моментов и поперечных сил. На схемах балок показано вначале загружение всех пролетов, а затем тех пролетов временной нагруз кой, при котором получаются экстремальные значения опорных и пролетных моментов, а также поперечных сил и опорных реакций.

ИЗГИБАЮЩИЕ МОМЕНТЫ, ПОПЕРЕЧНЫЕ СИЛЫ И ОПОРНЫЕ РЕАКЦИИ В РАВНОПРОЛЕТНЫХ НЕРАЗРЕЗАННЫХ БАЛКАХ, НАГРУЖЕННЫХ СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ СИЛАМИ G — постоянная нагрузка; Ð — временная (прилагаемая в соответствую щих пролетах для получения экстремальных значений усилий); M=(K1G+K2P)l; Q=K1G+K2P, где Ê1, Ê2 — табличные значения коэффициентов.

69

70

х/I

Изгибающие моменты Влияние Р Влияние G mах(+) min(–)

Участки

Поперечные силы Влияние Влияние Р G mах(+) min(–)

0,0

0,0

0,0

0,0

0,5

+0,1750

0,2125

0,0375

I

0,3500

0,4250

0,0755

0,833

–0,0416

0,0208

0,0625

II

–0,6500

0,0250

0,6750

1,0

–0,1500

0,0250

0,1750

III

0,5000

0,6250

0,1250

1,15

–0,0750

0,0063

0,0813

1,20

–0,0500

0,0250

0,0750

1,50

+0,1000

0,1750

0,0750

х/I

Изгибающие моменты Влияние Влияние Р G тах(+) min(–)

Опорные реакции: Аmах = 0,8500G + 0,9250Р Вmах = 2,1500G + 2,3000Р

Участки

Поперечные силы Влияние Влияние Р G тах(+) min(–)

0,0

0,0

0,0

0,0

I

0,7333

0,8667

0,1332

0,333

+0,2444

0,2889

0,0444

II

–0,2667

0,2790

0,5457

0,667

+0,1555

0,2444

0,0889

III

–1,2667

0,0444

1,3111

0,849

–0,0750

0,0377

0,1127

IV

1,0000

1,2222

0,2222

1,000

–0,2667

0,0444

0,3111

V

0,0

0,5333

0,5333

1,133

–0,1333

0,0133

0,1467

1,20

–0,0667

0,0687

0,1333

1,333

+0,0667

0,2000

0,1333

1,50

+0,0667

0,2000

0,1333

Опорные реакции: Amax= 1,2333G + 1,3667Р Вmах = 3,2667G + 3,5333Р

71

Изгибающие моменты x/l

Влияние G

Влияние Р max (+)

min (–)

0,0 0,25 0,50 0,75 0,837 1,00 1,125

0,0 +0,2813 +0,3123 +0,0938 –0,1070 –0,3750 –0,1875

0,0 0,3281 0,4062 0,2344 0,0535 0,0625 0,0232

0,0 0,0469 0,0938 0,1406 0,1605 0,4375 0,2107

1,20

–0,0750

0,1125

0,1875

1,25

0,0

0,1875

0,1875

1,50

+0,1250

0,3125

0,1875

Поперечные силы Участки I II III IV V VI

1,1250 0,1250 –0,8750 –1,8750 1,5000 0,5000

Изгибающие моменты x/l

Влияние G

Влияние Р max (+)

min (–)

0,0 0,5 0,833 1,0 1,147 1,20 1,50 1,79 1,835

0,0 +0,1697 –0,0503 –0,1607 –0,0781 –0,0500 +0,1161 +0,0134 –0,0362

0,0 0,2098 0,0168 0,0201 0,0048 0,0250 0,1830 0,0458 0,082

0,0 0,0402 0,0670 0,1808 0,0830 0,0750 0,0670 0,0592 0,0644

2,0

–0,1072

0,0536

0,1607

72

Влияние G

Влияние Р max (+)

min (–)

1,3125 0,6250 0,2250 0,0625 1,8125 1,0325

0,1875 0,5000 1,1000 1,9375 0,3125 0,5300

Поперечные силы Участки

Влияние G

Влияние Р max (+)

min (–)

I

0,3393

0,4196

0,0804

II

–0,6607

0,0201

0,7410

III

0,5536

0,6540

0,1004

IV

–0,4464

0,1607

0,6071

73

МОМЕНТЫ И ПОПЕРЕЧНЫЕ СИЛЫ НЕРАЗРЕЗАННЫХ БАЛОК С РАВНЫМИ ПРОЛЕТАМИ ПРИ РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ НАГРУЗКЕ

M = kpl2 è Q = k1pl. Двухпролетные балки

74

75

Трехпролетные балки

76

Четырехпролетные балки

77

Пятипролетные балки

2.2.3. РАСЧЕТ МНОГОПРОЛЕТНЫХ НЕРАЗРЕЗНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ И БАЛОК С УЧЕТОМ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ При эксплуатационных нагрузках в железобетонных конструкциях развива ются деформации ползучести бетона, в растянутой зоне образуются трещины, а в сжатой зоне развиваются неупругие деформации, возрастающие с ростом нагрузки. Вследствие этих процессов происходит перераспределение внутрен них усилий, т. е. изменение соотношений усилий в различных сечениях с ростом нагрузки. В связи с этим расчет многопролетных неразрезных железобетонных плит и балок следует производить с учетом перераспределения усилий. При расчете неразрезных плит, входящих, например, в состав монолитных ребристых перекрытий (рис. 2.13), при отношении сторон плиты l 1/l 2 >3 они рассматриваются как балочные (в отличие от плит, опертых по контуру, когда l1/l 2 <3). В этом случае вырезается полоса шириной в 1 мм и плита рассмат ривается как неразрезная, опорами которой служат балки.

Плита

Стена Второсте пенные балки

Главная балка (ригель)

Колонна

Главные балки (ригели) Колонна

Стена

Второстепенные балки Puc. 2.13. Монолитное железобетонное перекрытие с балочными плитами

Крайними опорами могут служить стены. Расчетный пролет плиты принима ют равным расстоянию в свету между балками, а при опирании на наружные стены — расстоянию от оси опоры на стене до грани балки. При пролетах плиты, отличающихся не более чем на 20%, плиты можно рассматривать как равнопролетные. В этом случае значения изгибающих моментов Ì и попереч ных сил Q от суммарной постоянной и временной нагрузки q=q+V принимают ся по данным, приведенным на рис. 2.14. В плитах, окаймленных по контуру монолитно связанными с ними балками, изгибающие моменты под влиянием распоров в предельном равновесии умень шаются. Поэтому в сечениях средних пролетов и на средних опорах указанные на рис. 2.14 значения моментов при h/£ ≥ 1/30 уменьшаются на 20%. 78

При расчете многопролетных неразрезных второстепенных балок, входя щих в состав монолитных железобетонных плоских перекрытий или нераз резных ригелей сборных плоских перекрытий, расчетный пролет в средних пролетах принимается равным расстоянию в свету между гранями главных балок или гранями консолей колонн (в сборных перекрытиях). Для крайних пролетов при опирании на стены расчетный пролет измеряется от оси опоры на стене (рис. 2.15).

Pис. 2.14. К расчету неразрезных многопролетных плит

Рис. 2.15. Построение огибающей эпюры моментов неразрезных железобетонных балок при расчете с учетом перераспределения усилий 79

Таблица 2.3 Значение коэффициентов β для определения ординат отрицательных моментов в средних пролетах балок в зависимости от соотношения нагрузки

V/g

Номера точек 5

6

7

8

9

10

11

12

0,5

–0,0715

–0,010

+0,022

+0,024

–0,004

–0,0625

–0,003

+0,028

1

–0,0715

–0,120

+0,016

+0,009

–0,014

–0,0625

–0,013

+0,013

1,5

–0,0715

–0,26

–0,003

+0,000

–0,020

–0,0625

–0,019

–0,004

2

–0,0715

–0,030

–0,009

–0,006

–0,024

–0,0625

–0,023

–0,003

2,5

–0,0715

–0,033

–0,012

–0,009

–0,027

–0,0625

–0,025

–0,006

3

–0,0715

–0,035

–0,016

–0,014

–0,029

–0,0625

–0,028

–0,01

3,5

–0,0715

–0,037

–0,019

–0,017

–0,031

–0,0625

–0,029

–0,013

4

–0,0715

–0,038

–0,021

–0,018

–0,032

–0,0625

–0,03

–0,015

4,5

–0,0715

–0,039

–0,022

–0,020

–0,033

–0,0625

–0,032

–0,016

5

–0,0715

–0,040

–0,024

–0,021

–0,034

–0,0625

–0,033

–0,018

Огибающая эпюра моментов строится для двух схем загружения: полная нагрузка q+V в нечетных пролетах и условная нагрузка q+1/4V в четных; полная нагрузка q+V в четных пролетах и условная нагрузка q+1/4V в нечет ных. Условная нагрузка вводится для учета влияния на изгибающие моменты главных балок или консолей колонн (сборных перекрытиях), создающих пре пятствия свободному повороту опор рассчитываемых балок. Построение огибающей эпюры изгибающих моментов для неразрезанных железобетонных балок, рассчитанных с учетом перераспределения усилий, производят в соответствии с рис. 2.15. Моменты во всех сечениях балок определяются по формуле:

M = β (q + V )l2 ,

где q+V — полная постоянная и временная равномерно распределенная нагрузка. Коэффициент р принимают: для определения положительных моментов по рис. 2.15 для определения отрицательных моментов по табл. 2.3. Поперечные силы в нарезных балках принимают от нагрузки q=q+V на крайней свободной опоре Q=0,4q l ; на первой промежуточной опоре слева Q=0,6q l; на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах Q=0,5q l. 80

2.2.4. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНИКА ОДНОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ Железобетонные каркасы одноэтажных зданий (промышленных, сельско хозяйственных и др.) состоят из колонн и стропильных балок, ферм и арок, а в необходимых случаях — из подкрановых и обвязочных балок и т. п. Все основные нагрузки в таких зданиях передаются на каркас, а стены являются самонесущими. В некоторых случаях применяют конструктивные схемы зда ний с неполным каркасом, в которых вместо крайних рядов колонн предусмат ривают несущие стены (обычно с пилястрами). Железобетонные каркасы зданий следует проектировать из сборных типо вых элементов. Пролеты таких зданий унифицированы и равны 6, 12, 18, 24, 30, 36 м, а шаг колонн равен 6 и 12 м. Следует отдавать предпочтение укрупненным сеткам колонн 12×24, 12×30 м и т. д. В зданиях с мостовыми кранами применяют колонны прямоугольного сече ния и двухветвевые с консолями для подкрановых балок. В бескрановых зданиях применяют колонны прямоугольного сечения без консолей. Железобетонные колонны жестко заделывают в фундаменты ста канного типа. На колонны поверху опирают ригели каркаса, представляющие собой стропильную балку, ферму или арку. Ригели соединяют с колоннами во время монтажа при помощи гаек и анкерных болтов, выпущенных из колонн. По окончании монтажа стальные закладные детали ригелей приваривают к закладным деталям колонн. Такой узел изза его малой жесткости рассматри вается как шарнирный. Для создания температурного шва ригель соединяют с колонной при помощи подвижной (катковой) опоры. По стропильным конструкциям укладывают железобетонные панели проле том 6 или 12 м. Железобетонные панели при помощи сварки закладных деталей в местах опирания на ригель, а также благодаря замоноличиванию швов между панелями образуют жесткую в своей плоскости диафрагму, которая совместно с другими конструкциями (подкрановыми и обвязочными балками, связями) обеспечивает пространственную жесткость и устойчивость всего здания. В покрытиях одноэтажных зданий применяют также тонкостенные железо бетонные конструкции: длинные и короткие цилиндрические оболочки, обо лочки двоякой кривизны и др. Железобетонные подкрановые балки проектируют таврового сечения про летом 6 и 12 м с предварительным напряжением (применение обычного желе зобетона допускается только при пролете 6 м и кранах легкого режима работы грузоподъемностью до 20 т). На подкрановую балку передается вертикальная и горизонтальная нагрузка (от поперечных тормозных усилий крана). Поэто му, чтобы увеличить жесткость балки в горизонтальном направлении, необхо димо увеличить сечение полки. Тавровая форма поперечного сечения облег чает также крепление рельсового пути к подкрановой балке. Подкрановые балки рассчитывают на нагрузку от двух кранов, собственной массы и массы кранового пути. Вертикальную и горизонтальную крановые нагрузки вводят с коэффициентом динамичности 1,2. 81

Подкрановые балки опирают на консоли колонн. Соединение их с колонна ми и друг с другом приваркой стыковых накладок к закладным деталям. Узлы соединения подкрановых балок обычно имеют значительно меньшую жест кость, чем сами подкрановые балки, поэтому балки рассчитывают как свобод но опорные однопролетные. Для стенового заполнения каркаса здания применяют наиболее индустри альные виды стеновых конструкций — железобетонные стеновые панели длиной, равной шагу колонн, т. е. 6 и 12 м. В отапливаемых зданиях применяют утепленные панели, которые могут быть двухслойными (железобетонная реб ристая панель с заполнением из легкого пористого бетона) или однослойными из легкого железобетона, армопенобетона и др. Панели крепят к колоннам болтами или сваркой закладных деталей. Техникоэкономический анализ показывает, что одноэтажные здания со сборными железобетонными каркасами экономичнее зданий со стальными каркасами. Так, при сетке колонн 6×24 м расход стали на 1 м2 площади здания только благодаря замене стальных ферм предварительно напряженными же лезобетонными снижается в 2,5 раза. Укрупнением сетки колонн достигается снижение трудовых затрат и эконо мия производственной площади. Расчетная схема одноэтажного каркаса из сборных железобетонных эле ментов в поперечном направлении представляет собой раму с шарнирным соединением ригелей с колоннами (рис. 2.16а). Заделка колонн в фундаменты стаканного типа считается жесткой. Ригель рамы, имеющий очень большую жесткость (момент инерции), считается абсолютно жестким. На раму передаются следующие нагрузки: постоянная — снеговая, ветро вая и крановая. В особых случаях могут действовать также сейсмические силы (при землетрясениях) и др. Все вертикальные нагрузки вводят в расчет с их фактическими эксцентри ситетами относительно центров тяжести сечений колонн. Ветровую распреде ленную нагрузку, действующую на конструкции, расположенные выше уровня верха строек, при расчете рамы заменяют равнодействующими Wa (положи тельное, активное давление) и Wn (отрицательное, пассивное давление). В пределах высоты стойки ветровая нагрузка, передаваемая на колонну от стен, прикладывается в виде распределенной нагрузки — положительной qa и отрицательной qn. Вертикальные нагрузки от крана, складывающиеся из массы моста крана, массы тележки и массы груза, передаются на подкрановую балку через колеса крана. Наибольшее давление на одно колесо крана Ðmàõ возникает при наиболее близком к колонне положении тележки с грузом; при этом на противополож ной стороне крана давление на колесо равно минимальному значению Pmin. Значение Ðmàõ приводится в стандартах на краны. При расчете рамы исходят из предположения, что в здании одновременно находятся два мостовых крана. Максимальную вертикальную нагрузку на стойку определяют от двух кранов, расположенных по отношению к раме невыгоднейшим образом (рис. 1.16б). 82

Введенная связь

Рис. 2.16. Расчетная схема одноэтажного каркасного здания из сборных железобетонных элементов: а — поперечная рама; б — элемент продольного разреза; в — основная система метода перемещений. 83

Построив линии влияния опорных реакций однопролетных подкрановых ба лок, вычисляем:

Dmax = Ðmax (ó1+1+ó2 + ó3 ); Dmin = Ðmin (ó1+1+ó2 + ó3 ). Коэффициент надежности по нагрузке γ1, для вертикальных и горизонталь ных крановых нагрузок принимается равным 1,1. Горизонтальная сила, возникающая при поперечном торможении тележки крана T1 , целиком передается на один рельсовый путь. Она может действовать как в одну, так и в другую сторону. Горизонтальная сила распределяется поровну между колесами крана, стоящими на одном рельсовом пути. При гибком подвесе груза

T1=0,05(Q + g), при жестком подвесе изза появления дополнительных инерционных сил

T1=0,l(Q + g), где Q — грузоподъемность крана; g — масса тележки крана. Наибольшую поперечную тормозящую силу, передающуюся на стойку по перечной рамы (на уровне верха подкрановой балки), вычисляют по тем же линиям (рис. 2.16б):

Ò = Ò1(ó1 + 1+ó2 + ó3 ). Статический расчет рамы на каждый вид нагрузки производят отдельно, с тем чтобы для каждого расчетного сечения можно было выбрать наиболее невыгодные сочетания усилий. Рамы рассматриваемого типа наиболее удобно рассчитывать методом пе ремещений, каноническое уравнение которого

Cïð r11Δ1+R1p = 0, где r11 и R1p — реакции в введенной связи основной системы соответствен но от единичного смещения стоек и от действия внешней нагрузки; Δ1 — горизонтальное перемещение верхних концов стоек. При расчете рам на вертикальные нагрузки, кроме однопролетных рам при крановой нагрузке, перемещение Δ1 практически можно принять равным нулю. В этом случае каждая колонна рассматривается отдельно как стойка с несме щаемой опорой вверху. При действии нагрузок одновременно на все поперечные рамы здания (например, ветровой нагрузки, массы покрытия и др.) все рамы получают одинаковые горизонтальные перемещения; поэтому каждую плоскую раму следует рассматривать с учетом смещения Δ1. 84

При крановой нагрузке в основном загружается одна плоская рама, осталь ные, препятствуя смещению загруженной рамы (благодаря жесткому покры тию и связям), вовлекают в пространственную работу каркас здания. Для расчета следует выбрать вторую раму блока (считая от торца или деформаци онного шва), так как она оказывается в наиболее невыгодных условиях. Пространственную работу каркаса учитывают введением в каноническое урав нение коэффициента Ñпр, значения которого равны для второй рамы блока при шаге колонн 6 м — Ñпр= 4, а при шаге колонн 12 м — Ñпр = 3,4. При введении связи по верху колонны (рис. 2.16в) рама разбивается на отдельные стойки с верхними шарнирными и нижними жесткими опорами. Для определения реакций во введенной связи таких стоек следует использовать формулы, приведенные в таблице 2.4. Реакция в введенной связи r11 системы от смещения Δ1 =1 равна сумме реакций RΔ от смещения каждой стойки. Расчет на каждый вид нагружения рамы производится отдельно, что позволяет для любого сечения стойки рас сматривать неблагоприятные сочетания нагрузок и получать экстремальные значения усилий. Для каждого вида нагрузки определяется реакция R1p, как сумма реакций R от загружения каждой стойки. Определив из канонического уравнения при каждом виде нагрузки соот ветствующие значения перемещений Δ1, вычисляются упругие реакции для каждой стойки заданной системы по формуле Rel = RΔ•Δ1 + R, где R — реакция от рассматриваемой нагрузки, приложенной к данной стойке. После опреде ления упругих реакций Rel система становится статически определяемой — вид эпюр моментов для ступенчатых колонн при различных нагрузках показан на рис. 2.17.

Рис. 2.17. Эпюры моментов в ступенчатых колоннах при различных нагрузках 85

Таблица 2.4 Формулы для расчета двухветвевых (А) и ступенчатых (Б) колонн

Rϕ =

3EB I B l (1 + k + k1 )

k⎞ ⎛ 3M ⎜1 + ⎟ α⎠ ⎝ R= 2l (1 + k + k1 )

RΔ =

3EB I B l3 (1 + k + k1 )

R=

R=

3M (1 − α 2 ) 2l (1 + k + k1 )

2

T (1 − α + k1 ) R= 1 + k + k1

86

R=

3M η(2 − η) 2l (1 + k + k1 )

3 pl [1 + αk + 1,33(1 + α) k1 ] 8 (1 + k + k1 )

R= =

pl ⎡⎣3(1 + αk ) − (3 + α)(1 − α) 2 + k1 ⎤⎦ 8 (1 + k + k1 )

Обозначения к таблице 2.4.: α = a/I; Ê = α3 (JH /JB — 1); Ê1 = (1 — α3) JH / 8n2J; JH = ÀÑ2/2; À — площадь сечения ветви; n — число панелей двухветвевой колонны. Остальные обозначения — в таблице 2.4 (А). Б. Формулы для расчета сплошных колонн (Б). При определении реакции R сплошных колонн следует в формулах, приве денных выше для двухветвевых колонн, принять Ê1=Î, а момент инерции JH нижней подкрановой части колонны определять как для сплошного сечения.

2.2.5. РАСЧЕТ ДВУХВЕТВЕВЫХ КОЛОНН Рамы каркасных зданий со стойками в виде двухветвевых колонн рассчиты ваются, как указано в предыдущем разделе. Для определения реакций во ввведенной связи r11 и R1p используются формулы, приведенные в таблице 2.4. После определения перемещения D1, и упругих реакций Rel строятся эпюры M, Q и N, передающиеся на сечения колонны, ось которой проходит через центры тяжести сечений. Пример построения таких эпюр при воздействии крановой нагрузки приведен на рисунке 2.18а. На эти усилия проверяются сечения, которые на участке длиной Íb являются прямоугольными, а на участке длиной Íн — двухветвевыми. Кроме того, необходимо проверить элементы двухвет вевой части колонны на местный изгиб отдельных ветвей и распорок. Продольное усилие в ветвях Nb = N/2 ± ηM/c, где ñ — расстояние между ветвями колонны, а η — коэффициент продольного изгиба, зависящий от приведенной гибкости нижнего (двухветвевого) участка колонны λ n, связан ной с гибкостью всего сечения λH и отдельной ветви λ следующим образом:

λn2 = λÍ2 + λ 2 или H Í2 / rn2 = H Í2 / rÍ2 + S 2 / r 2 . Радиус инерции всего сече rÍ2 = J Í2 / AH = c 2 / 4 , а одной ветви — r2 = h2/12, где S — расстояние между распорками, равное Íí /n (n — число панелей); h — высота сечения ния

ветви; Àí — площадь сечения двух ветвей колонны. Подставляя выражение радиусов кривизны в выражение приведенной гибкости, получим

Íí2 /rn2 = 4Íí2/ñ2 + 12 Í2/n2h2, откуда

rn2 = ñ2/4 (1 + 3c2/n2h2). Коэффициент продольного изгиба

η=

1 , 1 − N / N cr 87

где

⎡ ⎢ ⎛r ⎞ 1 N cr = 12,8 Eb bh ⎜ n ⎟ ⎢ ⎝ l 0 ⎠ ⎢ ϕl ⎢ ⎢⎣ 2

⎤ ⎛ ⎞ ⎥ ⎜ ⎟ ⎜ 0,11 + 0,1⎟ + αμ ⎥ . δe ⎥ ⎜ ⎟ ⎥ ⎜ 0,1 + ϕ ⎟ p ⎥⎦ ⎝ ⎠

Входящие в это выражение характеристики определяются так, как показа но в 3.2.5. Для определения моментов и поперечных сил в ветвях колонны проведем разрез по середине каждой панели. Поперечная сила Q в этом сечении распре деляется между обеими ветвями поровну, т. е. на каждую ветвь действует поперечная сила, равная Q/2. Моменты по концам ветвей будут равны QS/4,

Puc. 2.18. К расчету двухветвевых колонн 88

а по концам распорок — сумме моментов в примыкающих ветвях, т. е. QS/2. Поперечные силы в распорках равны QS/c.

2.2.6. ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ РАМ МНОГОЭТАЖНЫХ КАРКАСНЫХ ЗДАНИЙ Многоэтажные каркасные здания, как правило, представляют собой систе му плоских рам с жесткими узлами, расположенных с определенным шагом и связанных между собой плоскими перекрытиями. Вертикальные постоянные и временные нагрузки, а также горизонтальные ветровые нагрузки приложены одновременно ко всем рамам здания, поэтому каждую плоскую раму можно рассчитывать в отдельности на нагрузку, прило женную к данной раме. Поскольку рама статически неопределима, для ее расчета необходимо предварительно задаться размерами сечений стоек и ригалей, определить их жесткость или задаться отношением жесткостей элементов рамы. Многоэтажные рамы каркасных зданий имеют обычно регулярную расчет ную схему с равными пролетами и одинаковой нагрузкой по ярусам. При расчете на вертикальную симметричную нагрузку такие рамы (рис. 2.19) можно расчленить на трехпролетные рамы трех типов: верхнюю высотой Í/2, равной расстоянию от нулевой точки эпюры моментов стоек до верхнего ригеля; среднюю высотой Í, равной расстоянию между нулевыми точками эпюры моментов смежных стоек, и нижнюю высотой 1,5Í, равной расстоянию от нулевой точки эпюры моментов стоек второго яруса до заделки стоек первого яруса. Расположение нулевых точек эпюры моментов посередине стоек связано с тем, что узлы стоек, расположенные на одной вертикали, имеют примерно равные углы поворота. Если число пролетов рамы больше трех, то можно ограничиться расчетом трехпролетных рам, приняв моменты в средних пролетах многопролетной рамы такими же, как в трехпролетной. Расчет образовавшихся трехпролетных рам целесообразно выполнять методом перемещений, приняв за неизвестные углы поворота узлов.

Pиc. 2.19. К приближенному расчету рам на симметрическую вертикальную нагрузку: а — заданная рамная система; б — приведенные расчетные схемы; 89

При симметричной раме и вертикальной нагрузке линейными перемещени ями можно пренебречь, а углы поворота симметрично расположенных узлов принять одинаковыми по величине и противоположными по знаку. Тогда для каждой рамы придется решать лишь два канонических уравнения с двумя неизвестными углами поворота. При указанных ниже условиях расчет рассматриваемых трехпролетных рам можно производить с помощью таблиц 2.5. и 2.6. В этом случае высоты этажей принимаются равными, а сечения стоек во всех этажах постоянными. Ригели рамы на крайних опорах рассматриваются в двух случаях: 1) шар нирно опертые; 2) жестко соединенные с колоннами. Опорные моменты ригелий Ì = (αg + βV)l2; здесь значение коэффици ентов α и β зависит от схемы загружения ригеля постоянной нагрузкой g и временной V, а также от отношения погонных жесткостей ригеля и стойки

Ê = Blcol/lBcol, где B, I — жесткость и пролет ригеля; Âcol, Icol — жесткость и длина стойки (высота этажа). Пролетные моменты ригелей и поперечные силы определяются по значе нию опорных моментов ригелей и нагрузкам соответствующих загружений. Изгибающие моменты стоек определяют по разности абсолютных значе ний опорных моментов ригелей в узле DМ, которая распределяется между стойками, примыкающими к узлу снизу и сверху, в средних этажах поровну Ì = 0,5 DÌ, в первом этаже Ì = 0,4 DÌ, в верхнем этаже Ì = DÌ. При этом для определения изгибающих моментов стоек вычисляют опорные моменты ригелей для первого этажа при значении Ê, увеличенном в 1,2 раза, а для верхнего этажа — при значении Ê, увеличенном в 2 раза. Расчет многоэтажных рам на горизонтальную нагрузку приближенно можно выполнять следу ющим образом. Распре деленнную горизонталь ную нагрузку заменяют сосредоточенными сила ми, приложенными к уз лам рам (рис. 2.20). Ну левые точки эпюры мо ментов стоек всех эта жей, кроме первого, рас пологаются посередине стоек, а в первом этаже на расстоянии 2/3 высо ты стойки от места их за Рис. 2.20. К приближенному расчету рам щемления. на горизонтальные нагрузки 90

Таблица 2.5 Ригели рамы, шарнирно опертые на крайние опоры

91

Таблица 2.6 Ригели рамы на крайних опорах, жестко соединенные с колоннами

92

Проведя сечение по серединам всех стоек последнего яруса из уравнения проекций на нормаль к стойкам, получим:

Q1 = W1 , где Q1= Q11 – Q12 – Q1i +... +Q1ï , где Q11 ,Q12 ,Q1i — поперечные силы по середине соответственно в первой, второй, iвой стойке; n — количество стоек в каждом ярусе. При разрезе стоек предпоследнего яруса получим:

Q2 = W1 – W2 ,где Q2=Q21 – Q22 – Q2i+... + Q2n . Подобным образом получают значения поперечных сил в стойках осталь ных ярусов. Поперечные силы Q1 ,Q2 , ...Qk ...Qm (где m — количество ярусов) распре деляются между стойками каждого яруса пропорционально жесткостям Bki. Таким образом, поперечные силы в стойках kгo яруса составят:

Qk1 = Qk

Bk1

n

∑B 1

ki

; Qk 2 = Qk

Bk 2

n

∑B 1

; Qki = Qk

ki

Bki

n

∑B 1

,

ki

n

где

∑B 1

ki

— сумма жесткостей всех n стоек kгo яруса.

Крайние стойки рамы, имеющие меньшее, чем средние, защемление в узле, воспринимают меньшие поперечные силы, что учитывается условным снижени ем их жесткости путем умножения на коэффициент, меньший единицы. Этот коэффициент для первого этажа принимается равным 0,9, а для всех остальных этажей в зависимости от отношения погонных жесткостеи ригеля (ip = Âр / l) и крайней стойки (ic = Âc /Í). При ip /ic = 4 жесткость крайних стоек снижается умножением на 0,79, при iр /ie = 1 — на 0,62, при iр /ie = 0,5 — на 0,56. По значениям поперечных сил определяются изгибающие моменты стоек. В стойках всех этажей, кроме первого, Ì = Qki•H/2, в верхнем сечении стоек первого этажа Ì = Qmi • Í/3, в нижнем — Ì = 2Qmi • Í/3. Опорные моменты ригелей определяются из условия равновесия узлов — суммарный момент в ригелях равен и противоположен по направлению сум марному моменту примыкающих стоек. В крайних стойках опорный момент ригеля равен сумме моментов стоек Ìр = Ìсн+ Ìсв, а в средних — суммарный момент стоек распределяется между левым и правым моментами ригеля про порционально погонным жесткостям левого и правого ригеля, т. е.

M pë = ( M ñí + M ñâ ) iðë / (iðë + iðï ) è M pï = ( M ñí + M ñâ ) iðï / (iðë + iðï ).

93

2.2.7. РАСЧЕТ ДВУСКАТНЫХ СТРОПИЛЬНЫХ БАЛОК Балки покрытия рассчитываются как свободно лежащие. Наиболее «опас ным» является сечение, расположенное на расстоянии õ от опоры (рис. 2.21). Для железобетонных балок рабочая высота балки в этом сечении

hox = hon +

2 x ( h − hon ) l

−a,

где à — расстояние равнодействующей усилиям в арматуре растянутой зоны до нижней грани балки (à ≈ 0,06 ... 0,08h).

Рис. 2.21. К расчету двускатных балок

Изгибающий момент в сечении на расстоянии х от опоры

Mx =

qx (l − x ) 2

,

где q — равномерно распределенная погонная нагрузка, приложенная к балке. Площадь сечения растянутой арматуры в рассматриваемом сечении балки

Asx =

qx (l − x ) Mx = , Rs ξhox 2 Rs ξhox

где ξ — значение относительного плеча внутренней пары, принимаемое по таблице 3.26. Для определения положения «опасного» сечения приравнивают нулю про изводную dAsx /dx = 0. 94

При этом учитывая слабую зависимость ξ от As можно принять ξ = const. Выражение производной получится в виде квадратного уравнения, из кото рого находят õ. Его значение находится в пределах 0,35...0,4 l . Для балок с высотой сечения h = l/12 и уклоном верхнего пояса 1:12 расчетное сечение находится на расстоянии õ = 0,37 l. Двускатные балки имеют по длине переменную жесткость и кривизну. Эпюра кривизны имеет вид, показанный на рисунке 2.21. Для определения прогиба балки определяют кривизну в четырех указанных сечениях. Прогиб посередине балки

1 1 1⎞ l2 ⎛ 1 f = + 6 + 12 + 8 ⎟ . ⎜ 216 ⎝ ron r1 r2 r3 ⎠ 2.2.8. РАСЧЕТ ФЕРМ К фермам относятся плоские геометрические системы, состоящие из пря мых стержней, связанных между собой шарнирами. Если внешняя нагрузка приложена только к узлам, то в стержнях возникают исключительно продоль ные усилия (осевое сжатие или растяжение). При внеузловой нагрузке после дняя разлагается на узлы и вызывает дополнительные усилия изгиба в данном стержне. Фермы должны быть геометрически неизменяемыми, т. е. не должны иметь свободных перемещений (перемещений, не связанных с деформациями стерж ней). Простейшим примером геометрически неизменяемой системы является шарнирный треугольник, а изменяемой системы — четырехугольник. Фермы, состоящие их шарнирных треугольников (рис. 2.22а), называ ются простыми, в отличие от сложных ферм с пересекающимися стержня ми (рис. 2.22б).

Рис. 2.22. К расчету ферм

95

B каждом узле фермы все силы проходят через одну точку, поэтому условия их равновесия сводятся к двум уравнениям ΣÕ = 0 и ΣY = 0. При числе узлов в ферме Ê таких уравнений можно записать 2Ê, с помощью которых определяют ся не только усилия в m стержнях, но и три опорных реакции Ra, RB и Í. Если соблюдается условие m = 2Ê–3, то ферма является статически опре делимой относительно внутренних усилий. При m > 2Ê — 3 ферма статически неопределима, в этом случае одних уравнений статики для определения внут ренних усилий недостаточно. Если же m < 2Ê — 3, то ферма геометрически изменяема, требуется ввести дополнительные стержни для обеспечения гео метрической неизменяемости. Опорные реакции балочных ферм с двумя шарнирными опорами, из которых одна подвижная, определяются так же, как для балок со сплошной стенкой. Внутренние усилия в стержнях статически определимых ферм могут быть определены различными методами. Метод вырезания узлов состоит в последовательном вырезании узлов фермы, в котором сходятся стержни с количеством неизвестных усилий не более двух. Составляя для каждого вырезанного узла уравнения равновесия, находят неизвестные усилия. Например, для фермы на рисунке 2.22а, после вычисления опорных реакций определение усилий в стержнях начинают с узла 1, в котором сходятся неизвестные усилия N1–2 и N1–4. Составим уравнение проекций всех сил на вертикаль Ra – N1–2 • sin α = 0, откуда N1–2 = Ra/sin α. Положительный знак усилия N1–2 указывает на то, что направление усилия на схеме узла было принято правильным. Если бы знак оказался отрицательным, направление стрел ки следовало бы изменить на обратное. После определения направления усилия знак усилия принимается положительным (растяжение), если стрелка направле на от узла, и отрицательным (сжатие), если она направлена к узлу. Для определения усилия N1–4 составляется уравнение проекций на гори зонтальную ось: Í + N1–4 – N1–2 • cos α = 0; откуда определяется N1–4. Далее можно перейти к узлу 2, поскольку в нем теперь сходятся два неизве стных усилия N2–3 и N2–4. Составив уравнение проекций на ось, перпендикуляр ную направлению усилия N2–4 получим уравнение с одним неизвестным из которого определяется усилие N2–3 = N1–2 • cos γ/ cos β. Усилие же N2–4 определяется из уравнения проекций на ось направленную вдоль усилия N2–4. Далее переходят последовательно к остальным узлам (3, 4, 5 и др.). Метод рассечения состоит в определении усилий в стержнях ферм из условий равновесия отсеченной части фермы. Сечением полностью отделяется любая часть фермы от остальной, но так, чтобы сечение пересекало не более трех стержней. К рассматриваемой части фермы прикладываются все внешние нагрузки, включая опорные реакции, и внутренние усилия в пересеченных стержнях фермы. Последние удобно определять из уравнения моментов (спо соб Риттера) относительно точки пересечения двух стержней с неизвестными усилиями. В этом случае в уравнении равновесия окажется только одно неизве стное усилие из трех. Например, для определения усилий N5–4, N4–7 и N3–5 фермы, изображенной на рисунке 2.22а, проводится сечение, пересекающее 96

стержни 3–5, 4–5 и 4–7. Для определения усилия N3–5 составляется уравне ние моментов относительно точки 4, в которой сходятся два других неизвест ных усилия N5–4 и N4–7, поэтому в уравнение моментов они не войдут. Усилие N3–5 определяется из следующего уравнения: N3–5 • Z – Ra • à = 0, где Z и à — плечи соответствующих сил. Аналогичным образом из уравнения моментов относительно точек 5 и «С» определяются усилия N4–7 и N5–4. В ряде случаев для отсеченной части фермы удобнее составление уравне ний проекций, например при определении усилий в стержнях решетки ферм с параллельными поясами. Определение усилий в статически определимых фермах может быть произ ведено также и графическими методами, например с помощью построения диаграммы Кремона. Расчет сегментных ферм может быть произведен с помощью таблицы 2.7, а треугольных — по таблице 2.8. В этих таблицах усилия в элементах даны от нагрузки q = 1 и Ð = 1 при загружении левого полупролета. Если нагрузка действует на весь пролет, то усилия получают алгебраическим сложением усилий в данном стержне от загружений левого и правого полупролетов.

2.2.9. РАСЧЕТ АРОК

Характерной особенностью арок является наличие распора Í — горизон тальных составляющих опорных реакций даже при действии только вертикаль ных сил. Наличие распора требует устройства неподвижных опор (рис. 2.23а, б) или затяжки (рис. 2.23в). Арки могут быть статически определимыми (трехшар нирные арки — рис. 2.23а) или статически неопределимыми — двухшарнирны ми (рис. 2.23б, в), бесшарнирными (рис. 2.23г) и др.

Рис. 2.23. К расчету арок 97

98 -0,575 -0,396 -0,396 -0,296 — — +0,515 +0,270 — -0,134 +0,135 — — 0 — 0,75 0,25

-0,519 -0,377 -0,308 — — — +0,475 +0,280 — -0,126 +0,126 — — — — 0,75 0,25

RA RB

0,75 0,25

-0,556 -0,445 -0,305 -0,271 — — +0,494 +0,371 +0,240 -0,085 +0,095 -0,103 +0,095 — —

Усилия в элементах

O1 O2 O3 O4 О5 O6 U1 U2 U3 D1 D2 D3 D4 V1 V2

Элементы

Множитель q l

0,75 0,25

-0,583 -0,492 -0,469 -0,281 -0,264 -0,247 +0,500 +0,374 +0,214 -0,040 +0,125 -0,132 +0,074 -0,067 -0,060

Усилия в элементах сегментных ферм при h= l /6

Таблица 2.7

99

1 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 О8 U1 U2 U3 U4

Элементы

1/4 2 -2,237 -1,119 -1,119 -1,119 — — — — +2,00 +2,00 +1,00 +1,00

1/5 3 -2,693 -1,346 -1,346 -1,346 — — — — +2,500 +2,500 +1,250 +1,250

Усилия в элементах при h/l 1/4 1/5 4 5 -3,915 -4,712 -2,797 -3,365 -1,678 -2,019 -1,678 -2,019 -1,678 -2,019 -1,678 -2,019 — — — — +3,500 +4,375 +3,500 +4,375 +2,500 +3,125 +1,500 +1,875

Множитель Р

1/4 6 -5,593 -4,474 -3,355 -2,237 -2,237 -2,237 -2,237 -2,237 +5,00 +5,00 +4,00 +3,00

1/5 7 -6,731 -4,903 -3,555 -2,693 -2,693 -2,693 -2,693 -2,693 +6,250 +6,250 +5,000 +3,750

Таблица 2.8 Усилия в элементах треугольных ферм

100 1,50 0,50

1,50 0,50

RA RB

2,25 0,75

4 +1,500 +1,500 — — 0 +0,500 +1,000 0 0 — — -1,119 -1,545 0 0 — — 2,25 0,75

5 +1,875 +1,875 — — 0 +0,500 +1,000 0 0 — — -1,346 -1,600 0 0 — — 3,00 1,00

6 +2,000 +2,000 +2,000 +2,000 0 +0,500 +1,000 +1,000 0 0 0 -1,119 -1,545 -1,807 0 0 0 3,00 1,00

7 +2,500 +2,500 +2,500 +2,500 0 +0,500 +1,000 +1,000 0 0 0 -1,346 -1,600 -1,953 0 0 0

Примечания. 1. При нагрузке справа усилия в симметричных элементах меняются; при нагрузке по всему пролету усилия в элементах равны сумме усилий от обоих видов загружения. 2. При нагрузке Ðн, приложенных к нижним узлам, усилия в поясах и раскосах не меняются; в стойках к усилиям, указанным в таблицах, следует добавлять + Ðн.

3 — — — — 0 +0,500 0 — — — — -1,346 0 — — — —

2 — — — — 0 +0,500 0 — — — — -1,119 0 — — — —

1 U5 U6 U7 U8 V1 V2 V3 v4 v5 v6 v7 D1 D2 D3 D4 D5 D6

Окончание табл. 2.8

Расчет статически определимых трехшарнирных арок начинают с опреде ления опорных реакций. В общем случае, когда пяты расположены на разных уровнях (рис. 2.23д), вертикальные составляющие опорных реакций опреде ляются из уравнений моментов относительно опорных шарниров.

Pb 1 1 + P2 b2 ; l Pa 1 1 + P2 a2 . Rbl − Pa 1 1 − P2 a2 = 0 , îòêóäà Rb = l Ra l − Pb 1 1 − P2 b2 = 0 , îòêóäà Ra =

Составляющие опорных реакций Zа и Zb, действующие по линии, соединя ющей пятовые шарниры, определяются из уравнений моментов относительно промежуточного шарнира S от сил, приложенных к левой или правой арке:

Ra d1 − PC 1 1 ; h R d − PC Z b h + P2C2 − Rb d 2 = 0 , îòêóäà Zb = b 2 2 2 . h Z a h + PC 1 1 − Ra d1 = 0, îòêóäà Z a =

Горизонтальные опорные реакции:

H a = Z a cos α è H b = Z b cos α . При действии на арку только вертикальных сил (рис. 2.23е) опорные реак ции Ra и Rb будут такими же как в соответствующей простой балке. В этом случае Z = Za = Zb = M0 /h; H = Íа = Íb = Ì0 /f , где Ì0 — момент в сечении простой балки, расположенной на одной вертикали с промежуточным шарни ром арки. В приведенном примере Ì0 = Ra•d1 – P1C1. Двухшарнирные арки с шарнирно неподвижными опорами (рис. 2.23б) или с затяжкой (рис. 2.23в) представляют собой статически неопределимые системы с одной лишней связью. Их расчет производится методом сил — отбрасывается связь, воспринимающая распор, затем из канонического урав нения определяется усилие, действующее в отброшенной связи, после чего вычисляются все остальные усилия. При арке постоянного сечения по всей длине, очерченной по квадратной параболе, и при наличии затяжки величина распора определяется по следую щим формулам (рис. 2.24): а) при сосредоточенной нагрузке

H = 0, 625

ql K (c − 2c 3 + c 4 ) ; f

где ñ = à / l; 101

K=

1 ; 15 1+ ⎛J EJ ⎞ 8f 2⎜ + ⎟ ⎝ A E3 A3 ⎠

Å и Å3 — модули упругости материала арки и затяжки; À и À3 — площади сечения арки и затяжки; J — момент инерции сечения арки; б) при равномерно распределенной нагрузке на участке длинной à

H = 0, 0625

ql 2 K (5c 2 − 5c 4 + 2c 5 ) ; f

в) при равномерно распределенной нагрузке на всем пролете (à = l; Ñ = 1)

H = 0,125

ql 2 K. f

Рис. 2.24. К определению усилий в двухшарнирных арках

В двухшарнирных арках с неподвижными опорами коэффициент Ê можно принимать равным единице. Определение внутренних усилий в сечениях как двухшарнирных, так и трехшарнирных арок определяется по следующим формулам: изгибающий момент Ìõ продольное усилие Nõ поперечное усилие Q

= Ì0 – Íó;

= Q0 sinϕx + Hcosϕx;

= Q0 cosϕx — Hsinϕx,

где Ì0 и Q0 — изгибающий момент и поперечное усилие в соответствующей простой балке. 102

РАЗДЕЛ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГЛАВА 3.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 3.1.1. РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ Предельными называются такие состояния, при превышении которых конст рукция перестает удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям. Предельные состояния подразделяют на две группы: первая — по потере несущей способности или непригодности к эксплуатации; вторая — по непри годности к нормальной эксплуатации, осуществляемой в соответствии с техно логическими или бытовыми требованиями. Расчет по первой группе предельных состояний должен предотвратить разрушение конструкции (расчет на прочность), потерю устойчивости формы конструкции (расчет на продольный изгиб, устойчивость тонкостенных конст рукций и т. п.) или ее положения (расчет на опрокидывание или скольжение подпорных стен, на всплытие подземных или подводных сооружений и др.), усталостное разрушение (расчет на выносливость конструкций при воздей ствии многократно повторяющейся нагрузки), разрушение при совместном воздействии силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (попеременное замораживание — оттаивание, увлажнение — высушивание, действие агрессивной среды). Расчет по второй группе предельных состояний должен исключить чрез мерные деформации (прогибы, углы поворота) и колебания конструкций, образование трещин, недопустимую ширину их раскрытия, а также невозмож ность закрытия трещин (при необходимости выполнения этого условия). Метод расчета по предельным состояниям состоит в недопущении превыше ния предельных состояний при эксплуатации в течение всего срока службы конструкций, а также в стадии их изготовления, транспортирования и монтажа или возведения при наименьших затратах труда, материалов, денежных средств. При расчете по методу предельных состояний надежность конструкции обеспечивается путем учета возможных отклонений в неблагоприятную сторо ну действительных нагрузок или воздействий, а также характеристик матери алов от среднестатистических значений. Учет указанных возможных отклоне ний, а также действительных условий эксплуатации конструкций производят на основе вероятностностатистических методов, обеспечивающих требуе мую надежность конструкций в зависимости от степени опасности того или иного предельного состояния. 103

Расчетная несущая способность определяется в зависимости от системы коэффициентов: надежности по нагрузке, учитывающих изменчивость нагру зок или воздействий; вариационных коэффициентов, учитывающих изменчи вость прочности материалов; коэффициентов безопасности; коэффициентов условий работы материалов и конструкций в целом и др. С помощью соответ ствующих коэффициентов по среднестатистическим значениям нагрузок или характеристик материалов определяются их расчетные (или нормативные) величины, вводимые в расчет. Введением системы указанных коэффициентов обеспечивается высокий уровень надежности (0,997) при расчете конструкций по несущей способности. При расчете конструкций по второй группе предельных состояний, учиты вая, что их наступление, как правило, не ведет к столь опасным последствиям, как при исчерпании несущей способности, уровень обеспеченности принят более низким (0,95). Это находит свое выражение в том, что за исключением расчета по образованию трещин, во всех остальных случаях нагрузки вводятся без коэффициентов надежности по нагрузке. Кроме того, механические характеристики материалов принимаются повы шенными — равными расчетным сопротивлениям для предельных состояний второй группы. Последние численно равны нормативным сопротивлениям, поскольку в расчетах по второй группе предельных состояний коэффициенты безопасно сти приняты равными единице. Не учитываются, как правило, и коэффициенты условий работы.

3.1.2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ Действующие на здания и сооружения нагрузки и воздействия принимают ся по СНиП 2.–1.07–85. Они подразделяются на постоянные и временные (рис. 3.1). В свою очередь временные нагрузки, которые в отдельные периоды строительства и эксплуатации сооружений могут отсутствовать, в зависимости от продолжительности их действия подразделяются на длительные, кратко8 временные и особые. К постоянным нагрузкам относятся вес строительных конструкций, вес и давление грунтов, воздействие предварительного напряжения. К временным длительным нагрузкам относятся: вес стационарного оборудования (станков, емкостей, транспортеров и др.); вес жидкостей и твердых тел, заполняющих оборудование в процессе его эксплуатации; давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах; нагрузка на перекрытия в складских помещения, холодильниках, зерно хранилищах, архивах, библиотеках, а также в помещениях жилых и обще ственных зданий, где преобладает вес оборудования и материалов; темпе ратурные технологические и климатические воздействия; воздействия усад ки, ползучести бетона, а также неравномерных деформаций грунтов осно ваний; нагрузка от людей, животных, оборудования на перекрытиях жи лых, общественных и сельскохозяйственных зданий с пониженными нор мативными значениями, приведенными в таблице 3.1; нагрузка от одного 104

НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОСТОЯННЫЕ

ВРЕМЕННЫЕ

ДЛИТЕЛЬНЫЕ

Вес строи тельных конструк ций; вес и давление грунтов; воздействие предвари тельного напряжения и другие

Вес оборудова ния; давление газов, жидких и сыпучих тел; нагрузка от одного крана с коэффициен том 0,5 или 0,7; 35% нагрузки на перекрытия общественных и административ ных зданий и др.

КРАТКОВРЕМЕННЫЕ

Вес людей, нагрузка от кранов, тельферов, временного оборудова ния, снего, ветра и др.

ОСОБЫЕ

Сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки при авариях, неравномер ной просадки грунтов при замачивании и др.

Рис. 3.1. Классификация нагрузок и воздействий

мостового или подвесного крана, умноженная на коэффициенты 0,5 для групп режимов работы кранов 4К–6К; 0,6 — для группы режима работы кранов 7К; 0,7 — для группы режима работы кранов 8К (группы режимов работы кранов принимаются по ГОСТ 25546–82); вес снегового покрова, умноженный на коэффициент — 0,3... 0,6 в зависимости от географического района строительства. К кратковременным нагрузкам относятся вес людей, нагрузки от по движного подъемнотранспортного оборудования (кранов, тельферов и т. п.), нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий, снеговые и ветровые нагрузки и др. К особым нагрузкам относятся сейсмические и взрывные воздействия, нагрузки, вызываемые аварийными нарушениями технологического процес са, неравномерными деформациями просадочных грунтов при их замачива нии и др. Основными характеристиками нагрузок их воздействий являются их норма8 тивные величины, установленные нормами проектирования СНиП 2.01.07–85. Приведем численные значения некоторых нормативных нагрузок. Из таб лицы 3.1 видно, что значения нормативных, равномерно распределенных нагрузок на перекрытия и лестницы зданий и помещений различного назначе ния колеблются в широких пределах от 1,5 до 5 кН/м2 и более. 105

Таблица 3.1 Нормативные, равномерно распределенные нагрузки на перекрытия и лестницы зданий

Нормативные значения нагрузок, кПа (кН/м2)

Назначение зданий или помещений

полное

пониженное

Квартиры, палаты больниц и санаториев, спальные помещения школ-интернатов

1,5

0,3

Служебные помещения организаций и учреждений, классные помещения школ, бытовые помещения предприятий и общественных зданий и сооружений

2,0

0,7

Обеденные залы кафе, столовых, ресторанов

3,0

1,0

Залы зрительные, концертные, спортивные

4,0

1,4

Сельскохозяйственные помещения для мелкого скота для крупного скота

2,0 5,0

0,7 1,8

Книгохранилища, архивы

5,0

5,0

Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия S = S0μ, где μ — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие. Нормативная снеговая нагрузка S0 на 1 м2 горизонтальной поверхности земли принимается равной от 0,5 до 2,5 кПа в зависимости от района строи тельства. Схемы распределения снеговой нагрузки и значения μ следует принимать в соответствии с приложением 3. Ветровая нагрузка на здания и сооружения передается в виде нормального давления We, приложенного к их внешней поверхности, сил трения Wf, направленных по касательной к внешней поверх ности, и нормального давления Wf, приложенного к внутренним поверхностям зданий с проницаемыми ограждениями или открываемыми проемами. Ветро вую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной состав ляющих. Последнюю можно не учитывать при расчете многоэтажных зданий высотой до 40 м и одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении высоты к пролету менее 1,5. Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высо те Z над поверхностью земли определяется по формуле

Wm = W0KC, где W0 — нормативное значение ветрового давления, принимаемого в зависимости от ветрового района равным 0,17... 0,85 кПа; 106

Ê — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высо те Z, для открытых местностей при увеличении Z с 10 до 300 м коэффициент Ê возрастает с 1 до 2,75; Ñ — аэродинамический коэффициент, знак и значения которого зависят от профиля здания или сооружения, формы в плане, соотношения размеров и т. п.; их значения приводятся в приложении 4 СНиП 2.01.07–85. Расчетные значения нагрузки определяются умножением нормативных значений нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке γf, учитываю щие возможное отклонение нагрузок в неблагоприятную сторону. Значения этих коэффициентов зависят от характера нагрузок — с увеличением степени их изменчивости значения коэффициентов γf возрастают. Так, коэффициент γf, для веса строительных конструкций из металла принимается равным 1,05, из бетона плотностью более 1600 кг/м3, железобетона, камня и дерева — 1,1, для ветровой нагрузки — 1,4, а для снеговой нагрузки 1,4... 1,6. При расчете конст рукций на устойчивость положения, против опрокидывания, скольжения или всплытия неблагоприятным является возможность уменьшения веса, поэтому в этих случаях к весу конструкций и грунтов вводится коэффициент γf= 0,9. Расчет конструкций по второй группе предельных состояний, за некоторым исключением (например, при расчете железобетонных элементов по образова нию трещин) производится при коэффициенте надежности по нагрузке γf =1. При проектировании конструкций необходимо учитывать также коэффи8 циент надежности по назначению γn, значение которого устанавливается в зависимости от класса ответственности здания или сооружения. На этот коэф фициент следует умножать значения нагрузок или делить значения несущей способности, допустимые значения прогибов и ширины раскрытия трещин. Для зданий и сооружений I класса ответственности (имеющие большое народ нохозяйственное значение, например, главные корпуса ТЭС, АЭС, телевизи онные башни, крытые стадионы и рынки, здания театров, музеев, учебных заведений и др.) коэффициент γn=1. Ко II классу относятся здания и сооруже ния промышленного, сельскохозяйственного и гражданского строительства, не входящие в I и III классы. В этих случаях коэффициент γn=0,95. Для III класса зданий и сооружений, к которому относятся одноэтажные жилые дома, скла ды, временные постройки и т. п., коэффициент γn = 0,9. Здания и сооружения обычно подвергаются одновременному действию различных нагрузок, поэтому при их расчете следует учитывать наиболее неблагоприятные сочетания этих нагрузок или вызываемых ими усилий. Соче тания устанавливаются исходя из реально возможных вариантов одновремен ного действия различных нагрузок. При этом считается маловероятным, чтобы все учитываемые в расчете кратковременные нагрузки одновременно дости гали расчетных значений. Поэтому значения кратковременных нагрузок, вво димых в состав некоторых сочетаний, умножаются на коэффициент сочета8 ний ψ < 1. Нормами установлены следующие сочетания нагрузок и воздействий: основные, в которые входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки; 107

особые, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковре менных и одной из особых нагрузок. Временные нагрузки с двумя нормативными значениями (полным и пони женным — см. например, табл. 3.1) следует включать в сочетания как длитель ные при пониженном значении нагрузки, или как кратковременные — при полном. При учете сочетаний, включающих постоянные и не менее двух временных нагрузок, расчетные значения последних следует умножать на коэффициенты сочетаний, равные: в основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0,95, для кратковре менных ψ2=0,9; в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ1=0.95; для кратковремен ных ψ2=0,8. Следует отметить, что при расчете конструкций по неупругой схеме с учетом перераспределения внутренних усилий на коэффициенты надежности по нагрузке γf и по назначению γn, а также на коэффициенты сочетаний ψ необходимо умножать не внешние нагрузки, а внутренние усилия, которые в этих случаях находятся в нелинейной зависимости от нагрузок. При подсчете нагрузок, который выполняют, как правило, в табличной форме (табл. 3.2), определяют как их нормативные значения, так и расчетные. Временные и полные нагрузки должны быть подразделены на длительно действующие и кратковременные. Таблица 3.2 Определение нагрузок (форма таблицы)

Нормативная нагрузка

Вид нагрузки Постоянная: q1 q2 qn Временная длительная: P1 P2 Pn Кратковременная: S1 S2 Sn

108

Коэффициент надежности по нагрузке

Расчетная нагрузка

n

n

n

i =1

i =1

i =1

Полная нагрузка: ∑ qi + ∑ pi + ∑ si . Длительно действующая (постоянная и временная длительная): n

n

i =1

i =1

∑ qi + ∑ pi . n

Кратковременная:

∑s . i =1

i

В таблице 3.3 приводятся справочные данные по нормативным нагрузкам от собственного веса наиболее часто встречающихся строительных материа лов и конструкций. Таблица 3.3 Нормативная нагрузка от собственного веса строительных конструкций и материалов

Строительные конструкции и материалы Покрытия Защитный слой из гравия по мастике Кровля из рулонных материалов (3–4 слоя) Асфальтовая или цементная стяжка Утеплитель: пенобетон (р = 500 кг/м3) пенопласт (р = 50 кг/м3) Пароизоляция обмазочная или из 1 слоя рубероида Профилированный стальной настил Волнистые листы: асбестоцементные стальные Плоский стальной настил Полы Бетонный То же, при наличии бетонной стяжки Асфальтобетонный То же, при наличии бетонной стяжки Дощатый по деревянным лагам из брусков То же, со звукоизоляционным слоем из шлака То же, со звукоизоляционным слоем из песка

Толщина, мм

Вес, кН/м2

15–20 20 80–160 60–120

0,3...0,4 0,15...0,2 0,35 0,4...0,8 0,03...0,06

-

0,05

0,8–1

3–4

0,13...0,16 0,2 0,12...0,21 0,24...0,32

20 — 30 50–65 25–50 55–65 110 110 110

0,48–0,72 1,20–1,56 0,52–1,05 1,25–1,90 0.35 0,8 1,20

1–1,75

109

Вес железобетонных подкрановых балок пролетом 6 м составляет: при грузоподъемности кранов до 10 т (h=800 мм) — 36 кН, до 30 т (h=1000 мм) — 42 кН. При пролете железобетонных подкрановых балок 12 м их вес равен: для кранов грузоподъемностью до 10 т (h=1200 мм) — 79кН, до 20 т (h=1200 мм) — 96кН, до 30 т (п=1400 мм) — 115кН. Вес металлических конструкций ориентировочно равен (в кН на м2 пола): каркаса фонаря (включая остекление) — 0,15... 0,2; связей покрытия — 0,04... 0,06; стропильных ферм пролетом 24... 36 м — 0,1... 0,4; подстропильных ферм — 0,05... 0,1; колонн высотой около 20 м — 0,3... 0,7. Вес стальных подкрановых балок составляет (в кН на погонный метр балки): при пролете балки lо= 6 м и грузоподъемности крана Q=30... 200 т — 2,5... 3,5; при lо =12 м и Q=30... 80 т — 4,0–5,0; при lо =12 м и Q=100... 200 т — 5,5–6,5 т. Приведем ориентировочные веса клееных несущих деревянных конст8 рукций (кН) при расчетной нагрузке 4.5–9Н/м балки прямоугольного сечения постоянной высоты при пролете 6 м — 1,15..1,60; то же при пролете 9 м — 2,35... 3,50; то же, при пролете 12 м — 4,6... 6,8, балки двускатные прямоуголь ного сечения при пролете 9 м — 2,25... 3,38; то же, при пролете 12 м — 4,25... 7,60; фермы треугольного очертания со стальным нижним поясом при пролете 12 м — 3,2... 4,35; то же при пролете 18 м — 4,5... 9; рамы гнутоклеенные прямоугольного сечения при высоте стоек 3,6 м и пролете 18 м — 1,2... 1,64; то же, при пролете 24 м — 2,14... 3,44. В предварительных расчетах нагрузки от веса деревянных конструкций можно определять по формуле

gÑ . Â. = ( g + p ) /(100 / K Ñ . Â.l − 1), где g и ð — соответственно постоянная и временная нагрузки; ÊC.В. —коэфиициент собственного веса; размерность нагрузки от веса кон струкций такая же, как и внешней эксплуатационной нагрузки. Значения коэфициента ÊC.В. принимаются равными: для дощатоклееных балок пролетом 6... 30 м — ÊC.В. = 4... 6; для клеефанерных балок пролетом 6... 15 м — ÊC.В. = 3... 4, для дощатоклееных арок пролетом 15... 100 м — ÊC.В.= = 2... 4, для клееных трехшарнирных рам пролетом 12... 24 м — ÊC.В. = 7... 9; для ферм пролетом 12... 36 м — ÊC.В.= 3... 6. Нагрузки от мостовых кранов зависят от их грузоподъемности, пролета, собственного веса и др. параметров. В стандартах на краны приводятся габа риты крана, расстояние между колесами крана, вес тележки крана, макси мальное и минимальное вертикальное давление на колеса мостового крана, поперечная тормозная сила на колесо крана и др. данные. Нагрузки от кранов определяют в зависимости от групп режимов их работы, вида привода и способа подвеса груза. Группа режимов работы кранов устанавливаются по таблице 3.4 в зависи мости от класса использования и класса нагружения, в соответствии с ГОСТ 110

25546–82. Класс использования зависит от общего количчества циклов рабо ты крана за срок его службы. Так, при классе использования С0 число циклов составляет до 1,6•104, при С2 — от 3,2•104 до 6,3•104, при С4 — от 1,25•105 до 2,5•105 и так далее до С9 — свыше 4•106 циклов. Класс нагружения устанавли вается в зависимости от коэффициента нагружения, определяемого по фор муле 3 K p = ∑ ⎡(Q1 / Qíîì ) Ñ1 ⎤ ÑÒ , ⎣ ⎦

где q1 — масса груза, перемещаемого краном с числом циклов ÑI; Qнoм— номинальная грузоподъемность крана; ÑТ — число циклов работы крана за срок его службы, ÑТ=ΣC1. При Êр ≤ 0,063 класс нагружения составляет Q0, при 0,063 < Êр ≤ 0,125 — Qt, при 0,125 < Êр ≤ 0,25 —Q2, при 0,25 ≤ Êр < 0,5 — Q3, при 0,5 < Êр < 1 — Q4. Таблица 3.4 Группа режимов работы кранов

Если исходные данные для определения класса нагружения и коэффициен та использования отсутствуют, группу режима допускается устанавливать по приложению к ГОСТ 25546–82. В таблице 3.5 приводится примерный перечень мостовых и подвесных кранов разных групп режимов работы. В таблицах 3.6 и 3.7 приводятся данные о мостовых кранах грузоподъемно стью 20; 32 и 16 т., а на рисунке 3.2 — их габаритные схемы.

111

Таблица 3.5 Группы режимов работы кранов

Краны Ручные всех видов С приводными подвесными талями, в том числе навесными захватами

Группы режимов работы

1К-3К

С лебедочными грузовыми тележками, в том числе с навесными захватами

С лебедочными грузовыми тележками, в том числе с навесными захватами 4К–6К С грейферами двухканатного типа, магнитно-грейферные Магнитные Закалочные, ковочные, штыревые, литейные С грейферами двухканатного типа, магнитно-грейферные

7К

С лебедочными грузовыми тележками, в том числе с навесными захватами Траверсные, мульдогрейферные, мульдозавалочные, для раздевания слитков, копровые, ваграночные, колодцевые

С грейферами двухканатного типа, магнитно-грейферные 112

Любые Ремонтные и перегрузочные работы ограниченной интенсивности Машинные залы электростанций, монтажные работы, перегрузочные работы ограниченной интенсивности Перегрузочные работы средней интенсивности, технологические работы в механических цехах, склады готовых изделий предприятий строительных материалов, склады металлосбыта. Смешанные склады, работа с разнообразными грузами Склады полуфабрикатов, работа с разнообразными грузами Цехи металлургических предприятий Склады насыпных грузов и металлолома с однородными грузами (при работе в одну или две смены) Технологические краны при круглосуточной работе

Цехи металлургических предприятий 8К

Магнитные

Условия использования

Цехи и склады металлургических предприятий, крупные металлобазы с однородными грузами Склады насыпных грузов и металлолома с однородными грузами (при круглосуточной работе)

113

Рис. 3.2. Габариты мостовых кранов грузоподъемностью 20 и 32 т (а) и 16 т (б)

114 Таблица 3.6 Данные о мостовых кранах (извлечение из ТУ 24.09.404.83)

115

Примечания к таблице 3.6: 1. В массу крана включена масса тележки. 2. Буквенные обозначения размеров даны на рисунке 3.2а.

Окончание табл. 3.6

Табл. 3.7 Данные о мостовых кранах (извлечение из ТУ 24.09.404.83)

Примечания к таблице 3.7. 1. В массу крана включена масса тележки. 2. Буквенные обозначения размеров даны на рисунке 3.2а; значения раз меров — на рисунке 3.2б; Н1 = 935 мм.

116

3.1.3. МЕЖДУНАРОДНЫЕ УСЛОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В НОРМАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В действующих нормах проектирования строительных конструкций приня та новая система буквенных обозначений. Она основана на введенном в 1984 г. в качестве государственного стандарта СТ СЭВ 1565–79 «Нормативно техническая документация в строительстве. Буквенные обозначения», кото рый соответствует международному стандарту № 3898 «Обозначения и основ ные символы» Международной организации по стандартизации (ИСО). Новые буквенные обозначения основаны на следующих правилах. Основной знак обозначается прописной или строчной буквами латинского и греческого алфавита. При необходимости основной знак снабжается одним или несколькими индексами. Последние могут быть буквенными и цифровыми. Буквенные индексы состоят из одной, двух или трех букв, которые пред ставляют собой сокращения соответствующих терминов (преимущественно английских слов). Двух и трехбуквенные индексы используются в тех случаях, когда од нобуквенные могут иметь различную трактовку. Цифровые индексы приняты арабскими, располагаются после буквенных. Обозначения величин латинскими буквами прописными F — внешняя сила; М — изгибающий момент; Т — крутящий момент; N — продольное усилие; Q — поперечная сила; Р — сила предварительного напря жения; R — сопротивление (напряжения); Е — модуль упругости; G — модуль сдвига; В — класс бетона; D — марка бетона по плотности; F — марка бетона по морозостой кости; W — марка бетона по водонепро ницаемости; А — площадь сечения; S — статический момент;

строчными J — момент инерции; W — момент сопротивления а — расстояние, размер; b — ширина; h — высота; х — высота сжатой зоны сечения; t — толщина; z — плечо внутренней пары; l — пролет элемента; s — расстояние между хомутами; е — эксцентриситет; r — радиус, ядровое расстояние; i — радиус инерции сечения; n — количество чеголибо; f — прогиб; x, y, z — координаты;

117

Индексы однобуквенные b — бетон; с — сжатие; f — полка балки; n — нормативный; р — напрягаемый; s — арматура (сталь); t — растяжение; u — предельный; v — объем; w — стенка балки; у — предел текучести; l — длительный

двухбуквенные сr — критический; ef — эффективный; el — упругий; an — анкер

трехбуквенные ext — наружный; int — внутренний; red — приведенный; tot — суммарный; con — контролируемый; ехр — экспериментальный; cir — кольцевой; сrс — трещина; inc — наклонный; sup — опора; cut — срез

Основные обозначения, применяемые при расчете бетонных и железобетонных конструкций 1. Характеристика бетона R — среднестатистическая кубиковая прочность бетона; Rn — нормативная кубиковая прочность бетона; Rbn — нормативная призменная прочность бетона; Rb, Rbser — расчетные значения призменной прочности бетона для предель ных состояний соответственно первой и второй групп; Rbt,n — нормативное сопротивление бетона осевому растяжению; Rbt,Rbtser — расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для пре дельных состояний соответственно первой и второй групп; Rbt,c — расчетное сопротивление бетона растяжению при изгибе; Rb,loc — расчетное сопротивление бетона смятию; Rb,sh — при срезе; R°crc,Rcrc — напряжения, соответствующие нижней и верхней границам мик ротрещинообразования; Rbp — передаточная прочность бетона; Еb — начальный модуль упругости бетона; Gb — модуль сдвига бетона. 2. Характеристики арматуры Rsn — нормативное сопротивление арматуры растяжению; Rs,Rser — расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп; Rsw — расчетное сопротивление поперечной арматуры; Rsc — расчетное сопротивление арматуры сжатию; Es — модуль упругости арматуры. 118

3. Напряжения σb — сжимающие напряжения в бетоне; σb1 — растягивающие напряжения в бетоне; σbp — сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия; σσ — напряжения в арматуре; σσp — предварительные напряжения в арматуре; σel, σ0,02 — физический и условный предел упругости; σy, σ0,2 — физический и условный предел текучести; σu — временное сопротивление. 4. Деформации εb — бетона при сжатии; εbt — бетона при осевом растяжении; εel — упругие; εрl — пластические (ползучесть); εsl — усадочные; εu — предельные; εs — арматуры. 5. Коэффициенты μ — армирования; γsp — точности натяжения арматуры; γbc(bt) — надежности по сжатому (растянутому) бетону; γs — надежности по арматуре; γf — надежности по нагрузке; γN — надежности по назначению здания или сооружения; γbi — условий работы бетона; γsi— условий работы арматуры; ν — поперечной деформации бетона (Пуассона); ρ — асимметрии цикла напряжений при многократно повторенном нагружении; α — отношение модуля упругости арматуры к модулю упругости бетона. 6. Геометрические характеристики А —площадь всего бетона в поперечном сечении; Аb— площадь сечения сжатой зоны бетона; Abt— площадь сечения растянутой зоны бетона; As, As’ — площади сечения арматуры S и S’; Asp; Asp’ — площади сечния предварительно напряженной арматуры Sp и Sp’ (когда требуется ее отделять от ненапрягаемой); Asw— площадь сечения хомутов; As,inc — площадь сечения отогнутых стержней; Аrеd — площадь приведенного сечения; J — момент инерции сечения бетона относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения; 119

Jrеd — момент инерции приведенного сечения относительно той же оси Js — момент инерции площади сечения арматуры относительно оси, прохо дящей через центр тяжести сечения элемента; Wred — момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растя нутого волокна, определенный как для упругого материала; Wpl — то же, но определенный с учетом неупругой работы бетона; r — радиус кривизны элемента; eo,tot — эксцентриситет равнодействующей продольных усилий относи тельно оси, проходящей через центр тяжести приведенного сечения. Основные обозначения, применяемые при расчете металлических конструкций 1. Расчетные характеристики Ry — расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по пре делу текучести; Ru — расчетное сопротивление стали растяжению, сжатию, изгибу по вре менному сопротивлению; Rs — расчетное сопротивление стали сдвигу; Rp — расчетное сопротивление стали смятию торцевой поверхности (при наличии пригонки); Rba — расчетное сопротивление растяжению фундаментальных болтов; Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочных болтов; Rbs — расчетное сопротивление срезу болтов; Rwf — расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по метал лу шва; Rwy — расчетное сопротивление стыковых сварных соединений сжатию, растяжению и изгибу по пределу текучести; Rwz — расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по метал лу границы сплавления. 2. Усилия и напряжения Qfie — условная поперечная сила для соединительных элементов; Qc — условная поперечная сила, приходящаяся на систему планок, распо ложенных в одной плоскости; σx; σy — нормальные напряжения, параллельные осям соответственно X–Х, Y–Y; τху— касательные напряжения. 3. Коэффициенты С — коэффициенты для расчета на прочность с учетом развития пластичес ких деформаций при изгибе; 120

βf, βz— коэффициенты для расчета углового шва соответственно по метал лу границы сплавления; γb — коэффициенты условий работы соединения; γc — коэффициент условий работы; γm — коэффициент надежности по материалу; η — коэффициент влияния формы; ϕ — коэффициент снижения расчетных сопротивлений при внецентренном сжатии; ϕ(x, y) — коэффициент продольного изгиба. 4. Геометрические характеристики ld — длина раскоса; lef — расчетная условная длина; lw — длина сварного шва; lx; Iy — расчетные длины элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно X–Х, Y–Y; kf — катет углового шва; tf — толщина полки (пояса); tw — толщина стенки; hcf — расчетная высота стенки; hw — высота стенки; bef — расчетная ширина; bf — ширина полки (пояса); Ad — площадь сечения раскоса; Аf — площадь сечения пояса; Aw — площадь сечения стенки; Аwf — площадь сечения по металлу углового шва; Аwz — площадь сечения по металлу границы сплавления; imin — наименьший радиус инерции сечения; ix; iy — радиусы инерции сечения относительно осей соответственно X–Х, Y–Y; Jx; Jy — моменты инерции сечения брутто относительно осей соответствен но X–Х, Y–Y; Wx; Wy — моменты сопротивления сечения брутто относительно осей соот ветственно X–Х, Y–Y;

λ — гибкость (λ = I ef / i ); ⎯λ — условная гибкость (λ = λ Ry / E ); λef — приведенная гибкость стержня сквозного сечения; ⎯λ ef — приведенная гибкость стержня (условная) сквозного сечения

(λ ef = λef Ry / E ); 121

⎯λw — условная гибкость стенки λw =

h t

Ry E

;

λх; λу — расчетные гибкости элемента в плоскостях, перпендикулярных осям соответственно X–Х, Y–Y; m — относительный эксцентриситет; mef — приведенный относительный эксцентриситет (mef =mm).

3.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 3.2.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Приводимые в данной главе сведения относятся к бетонным и железобе тонным элементам из тяжелого и легкого бетонов, проектирование и расчет которых производится на основе СНиП 2.03.01–84* и разработанных в их развитие пособий. К трещиностойкости конструкций (или их частей) предъявляются требова ния соответствующих категорий в зависимости от условий, в которых они работают, и от вида применяемой арматуры: а) 1я категория — не допускается образование трещин; б) 2я категория — допускается ограниченное по ширине непродолжитель ное раскрытие трещин асгс1 при условии обеспечения их последующего надеж ного закрытия (зажатия); в) 3я категория — допускается ограниченное по ширине непродолжитель ное асгс1 и продолжительное асгс2 раскрытие трещин. Под непродолжительным раскрытием трещин понимается их раскрытие при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагру зок, а под продолжительным — только постоянных и длительных нагрузок. Категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций, а также значения предельно допустимой ширины раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды приведены: для ограничения проницаемости конструк ций — в таблице 3.8, для обеспечения сохранности арматуры — в таблице 3.9. Эксплуатационные нагрузки, учитываемые при расчете железобетонных конструкций по образованию трещин, принимаются с таким же коэффициен том уf, как при расчете прочности. Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным и наклонным к продольной оси элемента. Прогибы элементов железобетонных конструкций не должны превышать предельно допустимых значений, указанных в таблице 3.10. При расчете прочности бетонных и железобетонных элементов на дей ствие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание слу чайный эксцентриситет еа, обусловленный не учтенными в расчете фактора ми. Эксцентриситет еа в любом случае принимается не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смеще 122

ния, и 1/30 высоты сечения. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное смещение элементов, зависящее от вида конструкций, способа монтажа и т. п. Таблица 3.8

Условия работы конструкций

Категория требований к трещиностойкости железобетонных конструкций и предельно допустимая ширина acrc1 и аcrc2 раскрытия трещин, мм, обеспечивающие ограничение проницаемости конструкций

1. Элементы, воспринимающие давление жидкостей и газов при сечении полностью растянутом частично сжатом

1-я категория, 3-я категория, аcrc1 = 0,3; аcrc2 = 0,2

2. Элементы, воспринимающие давление сыпучих тел

3-я категория acrc1= 0,3; acrc2=0,2

Таблица 3.9 Категория требований к трещиностойкости железобетонных конструкций и предельно допустимая ширина аcrc1 и аcrc2, мм раскрытия трещин, обеспечивающие сохранность арматуры Стержневой классов A-I А-II A-III, А-IIIв и A-IV проволочной классов B-I и Вр-I

Стержневой классов A-V и A-VI проволочной классов В-II Вр-II, К-7 и К-19 при диаметре проволоки 3 5 мм и более

Проволочной классов B-II Вр-II и К-7 при диаметре проволоки 3 мм и менее

1. В закрытом помещении

3-я категория аcrc1 = 0,4; аcrc2 = 0,3

3-я категория аcrc1 =0,3; аcrc2 = 0,2

3-я категория аcrc1 = 0,2; аcrc2 = 0,1

2. На открытом воздухе а также в грунте выше или ниже уровня грунтовых вод

3 -я категория аcrc1 =0,4; аcrc2 = 0,3

3-я категория аcrc1 =0,2

2-я категория аcrc1 =0,1

3. В грунте при переменном уровне грунтовых вод

3-я категория аcrc1 =0,3; аcrc2 = 0,2

2-я категория аcrc1 =0,2

2-я категория аcrc1= 0,1

Условия эксплуатации конструкций

123

Таблица 3.10 Предельно допустимые прогибы

Элементы конструкций 1. Подкрановые балки при кранах: ручных электрических 2. Перекрытия с плоским потолком и элементы покрытия (кроме указанных в поз. 4 при пролетах, м: l<6 6 ≤ l ≤ 7,5 l >7,5 3. Перекрытия с ребристым потолком и элементы лестниц при пролетах, м: l<5 5 ≤ l ≤ 10 l >10 4. Элементы покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения при пролетах, м: l<6 6 ≤ l ≤ 10 l >10 5. Навесные стеновые панели (при расчете из плоскости) при пролетах, м:

l<6 6 ≤ l ≤ 7,5 l > 7,5

l/500 l/600 l/200 3 см

l/250 l/200 2,5см

l/400 l/150 4 см

l/250

l/200 3 см

l/250

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцент риситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сече ния åо принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее åа. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет åо находится как сумма эксцентриситетов — оп ределяемого из статического расчета конструкции и случайного. Предварительные напряжения σsp, а также σsp’ соответственно в напрягае мой арматуре S и S’ следует назначать с учетом допустимых отклонений Ð значения предварительного напряжения таким образом, чтобы для стержне вой и проволочной арматуры выполнялись условия:

σ sp + P ≤ Rs ,ser ; σ sp − P ≥ 0,3Rs , ser . Значение Ð при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,05 σsp, а при электротермическом и электротермомеханическом способах определяется по формуле

P = 30 + где Ð — в МПа; 124

360 , l

l — длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м Значения напряжений σcon1 и σ’соn1 соответственно в напрягаемой арматуре S и S’, контролируемые по окончании натяжения на упоры, принимаются равными σsp и σsp’ за вычетом потерь от деформации анкеров арматуры. Значения напряжений в напрягаемой арматуре S и S’ , контролируемые в месте приложения натяжного усилия при натяжении арматуры на затвер девший бетон, принимаются равными соответственно σсоn2 и σ’соn2, опреде ляемыми из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений σ и σ’ по формулам:

PeopYsp ⎞ ⎛ P σ con 2 = σ sp − α ⎜ + ⎟; A J red ⎝ red ⎠ Pe Y ′ ⎞ ⎛ P σ ′con 2 = σ ′sp − α ⎜ − op sp ⎟ , J red ⎠ ⎝ Ared где σsp и σsp’ определяются без учета потерь предварительного напря жения; Ð, åор — определяются при значениях σsp и σsp’ с учетом первых потерь предварительного напряжения; Ysp, Y’sp — обозначения даны на рис. 3.3

α=

Es . Eb

При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры. При натяжении арматуры на упоры следует учитывать: а) первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры об огибаю щие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арматуры на формы); от быстро натекающей ползучести бетона; б) вторые потери — от усадки и ползучести бетона. При натяжении арматуры на бетон следует учитывать: а) первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность бетона конструкции; б) вторые потери — от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползу чести бетона, смятия под витками арматуры, деформации стыков между бло ками (для конструкций, состоящих из блоков). Потери предварительного напряжения арматуры следует определять по таблице 3.11, при этом суммарную величину потерь при проектировании кон струкций необходимо принимать не менее 100 МПа. 125

Для конструкций, предназначенных для эксплуатации при влажности воз духа ниже 40%, потери должны быть увеличены на 25%, за исключением конструкций из тяжелого и мелкозернистого бетонов, предназначенных для эксплуатации в климатическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01–82 и не Защищенных от солнечной радиации, для которых указанные потери увеличи ваются на 50%. Значения предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры γsp, определяемым по формуле

γ sp = 1 ± 0,1. Знак «плюс» принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (т. е. на данной стадии работы конструкции или на рассматривае мом участке предварительное напряжение снижает несущую способность, спо собствует образованию трещин и т. п.), знак «минус» — при благоприятном. Усилие предварительного обжатия Ð и эксцентриситет его приложения åор относительно центра тяжести приведенного сечения (рис. 3.3) определяются по формулам

P = σ sp ⋅ Asp + σ ′sp ⋅ A′sp − σ s ⋅ As − σ ′s ⋅ A′s ; eop =

σ sp AspYsp + σ s AsYs − σ sp AspYsp − σ s AsYs P

,

где σs,σ’s — напряжения в ненапрягаемой арматуре соответственно S и S’, вызванные усадкой и ползучестью бетона.

ЛИНИЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПРИВЕДЕННОГО СЕЧЕНИЯ

Рис. 3.3. Схема усилий предварительного напряжения в арматуре в поперечном сечении железобетонного элемента 126

При криволинейной напрягаемой арматуре значения σsр и σsр’ умножают соответственно на cosΘ и cosΘ’, где Θ и Θ’ — углы наклона оси арматуры к продольной оси элемента (для рассматриваемого сечения). Напряжения σsp и σsp’ принимают: а) в стадии обжатия бетона — с учетом первых потерь; б) в стадии эксплуатации элемента — с учетом первых и вторых потерь. Напряжения σs и σs’ принимают численно равными: в стадии обжатия бетона — потерям напряжений от быстронатекающей ползучести (по поз. 6 табл. 3.11); в стадии эксплуатации элемента — сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона (по поз. 6, 8 и 9 табл. 3.11). Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия σbp не должны превышать значений (в долях от передаточной прочности бетона Rbp):

σ bp ≤ 0, 6...0,85 Rbp .

Для предварительно напряженных элементов из тяжелого, мелкозернис того и легкого бетонов класс бетона, в котором расположена напряженная арматура, следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкерных устройств не ниже указанного в таблице 3.13. Примечания: 1. Потери предварительного напряжения в напрягаемой арма туре S’ определяются так же, как в арматуре S. 2. Для самонапряженных конструкций потери от усадки и ползучести бето на определяются по опытным данным. Передаточная прочность бетона Rbp назначается не менее 11 Мпа, а при стержневой арматуре класса AVI, арматурных канатах классов К–7 и К19, а также проволочной арматуре без высаженных головок — не менее 15,5 МПа. Передаточная прочность, кроме того, должна составлять не менее 50% приня того класса бетона.

3.2.2. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА Нормативными сопротивлениями бетона являются сопротивление осевому сжатию призм (призменная прочность) Rbn и сопротивление осевому растяже нию Rbtn. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой Rb, Rbt и второй Rb,ser, Rbt, ser групп определяются делением нормативных сопротивле ний на соответствующие коэффициенты надежности по бетону при сжатии γbc или растяжении γbt. Нормативные сопротивления бетона Rbn и Rbtn и расчетные сопротивления бетона Rb, Rbt, Rb,ser, Rbt, ser (c округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены в таблице 3.14. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой груп пы Rb и Rbt снижаются (или повышаются) путем умножения на коэффициенты 127

128

2. Температурный перепад (разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона)

б) стержневой при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения арматуры: в) проволочной г) стержневой

1. Релаксация напряжений арматуры: при механическом способе натяжения арматуры: а) проволочной

1

Факторы, вызывающие потери предварительного напряжения арматуры

Для бетона классов В15-В40 1,25 Δt Для бетона класса В45 и выше 1,0 Δt, где Δt — разность между температурой нагреваемой арматуры и неподвижных упоров (вне зоны нагрева), воспринимающих усилие натяжения, °С. При отсутствии точных данных принимается Δt = 65°С. При подтягивании напрягаемой арматуры в процессе термообработки на величину, компенсирующую потери от температурного перепада, последние принимаются равными нулю

0,03σsp Здесь σsp принимается без учета потерь, МПа. Если вычисленные значения потерь окажутся отрицательными, их следует принимать равными нулю

— —

— —

—

0,1σsp – 20 0,05σsp

—

⎛ ⎞ σ sp − 0,1⎟ σ sp ⎜⎜ 0, 22 ⎟ Rs ,ser ⎝ ⎠

Значения потерь предварительного напряжения, МПа, при натяжении арматуры на упоры на бетон 2 3 А. Первые потери

Таблица 3.11

129

б) об огибающие приспособления

а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций

4. Трение арматуры:

1 3. Деформации анкеров расположенных у натяжных устройств

Δl1 + Δl2 Es , l

Δl Es , l

⎞ ⎟, ⎠

где е — основание натуральных логарифмов; δ— коэффициент, принимаемый равным 0,25; θ— суммарный угол поворота оси арматуры, рад; σsp — принимается без учета потерь

1 ⎛ σ sp ⎜1 − δθ ⎝ e

—

⎞ ⎟, ⎠

—

где е — основание натуральных логарифмов; ω, δ — коэффициенты определяемые по табл. 4.12; х — длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения м; θ — суммарный угол поворота оси арматуры рад; σsp — принимается без учета потерь

1 ⎛ σ sp ⎜ 1 − ω x +δθ ⎝ e

где Δl - обжатие опресованных шайб, смятие высаженгде Δl1 — обжатие шайб или прокладок, расных головок и т. п., принимаемое равным 2 мм; смещение положенных между анкерами и бетоном стержней в инвентарных зажимах определяемое по формуэлемента, принимаемое равным 1 мм; ле: l = 1,25 + 0,15d; Δl2 — деформация анкеров стаканного d — диаметр стержня, мм; типа, колодок с пробками, анкерных гаек и захватов принимаемая равной 1 мм; Δl — длина натягиваемого стержня (расстояние между l — длина натягиваемого стержня наружными гранями упоров формы или стенда), мм (элемента) мм При электротермическом способе натяжения потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются, так как они учтены при определении значения полного удлинения арматуры

3

2

Продолжение табл. 3.11

130

Δl Es , l

n −1 , 2n n −1 , 4n

40 Rbp

σ bp ïðè Rbp

σ bp

⎛ σ bp ⎞ σ bp ≤ α ; 40α + 85 β ⎜ − α ⎟ ïðè > α; ⎜ Rbp ⎟ R bp ⎝ ⎠

где n — число групп стержней, натягиваемых неодновременно; Δl — сближение упоров по линии действия усилия Р, определяемое из расчета деформации формы; l — расстояние между наружными гранями упоров. При отсутствии данных о технологии изготовления и конструкции формы потери от ее деформации принимаются равными 30 МПа. При электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры

η=

при натяжении арматуры намоточной машиной электротермомеханическим способом (50% усилия создается грузом)

η=

где η — коэффициент, определяемый по формулам: при натяжении арматуры домкратом

η

2

где α и β — коэффициенты, принимаемые = 0,25 + 0 025Rbp, но не более 0,8; β = 5,25 – 0,185 Rbp, но не более 2,5 и не менее 1,1; σbp — определяются на уровне центров тяжести продольной арматуры S и S’ с учетом потерь по поз. 1–5 настоящей таблицы. Для легкого бетона при передаточной прочности 11 МПа и ниже вместо множителя 40 принимается множитель 60. б) подвергнутого Потери вычисляются по формулам поз. 6а настоящей таблицы с умножением полученного тепловой обработке результата на коэффициент, равный 0,85

6. Быстронатекающая ползучесть для бетона: а) естественного твердения

5. Деформация стальной формы при изготовлении предварительно напряжен ных железобетонных конструкций

1

—

—

3

Продолжение табл. 3.11

131

легкого при мелком заполнителе: ж) плотном з) пористом

е) В

д) Б

г) А

а) В35 и ниже б) В40 в) В45 и выше мелкозернистого групп:

8. Усадка бетона тяжелого классов

б) стержневой

1 Б Вторые потери 7. Релаксация напряженной арматуры: а) проволочной

35 40 40

50 70

45 60

Потери определяются по поз. 8а, б настоящей таблицы с умножением на коэффициент, равный 1,3 Потери определяются по поз. 8а, настоящей таблицы с умножением на коэффициент, равный 1,5 Потери определяются по поз. 8а настоящей таблицы как для тяжелого бетона естественного твердения

40 50 60

Бетон естествен- Бетон подвергнутый тепловой обраного твердения ботке при атмосферном давлении

—

—

2

40 50

40

50

40

30 35 40

Независимо от условий твердения бетона

(см пояснения к поз. 1 настоящей таблицы)

⎛ ⎞ σ sp − 0,1⎟ σ sp ⎜⎜ 0, 22 ⎟ Rs ,ser ⎝ ⎠ 0,1σ sp − 20

3

Продолжение табл. 3.11

132

150α Rbp

σ bp ïðè Rbp

σ bp

⎛σ ⎞ σ ≤ 0, 75 , 150α ⎜ bp − 0,375 ⎟ ïðè bp ≤ 0, 75 , ⎜ Rbp ⎟ Rbp ⎝ ⎠

3

—

—

где n — число швов конструкции и оснастки по длине натягиваемой арматуры; Δl — обжатие стыка принимаемое равным для стыков заполненных бетоном — 0,3 мм; пристыковании насухо — 0,5 мм; l — длина натягиваемой арматуры, мм

nΔl Es , l

70 – 0,22dext где dext — наружный диаметр конструкции, см

Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,3 Потери вычисляются по формулам поз . 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,5 Потери вычисляются по формулам поз. 9а настоящей таблицы при α = 0,85 Потери вычисляются по формулам поз . 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,2

где σbp — то же что в поз. 6, но с учетом потерь по поз. 1–6 настоящей таблицы; α — коэффициент принимаемый равным для бетона естественного твердения — 1,00; подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении — 0,85

2

Примечания. 1. Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре S’ определяются так же, как в арматуре S. 2. Для самонапряженных конструкций потери от усадки и ползучести бетона определяются по опытным данным.

11. Деформация обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков)

10. Смятие бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре конструкции до 3 м)

В в) легкого при пористом мелком заполнителе

Б

А

б) мелкозернистого групп

9. Ползучесть бетона: а) тяжелого и легкого при плотном мелком заполнителе

1

Окончание табл. 3.11

Таблица 3.12

Таблица 3.13

133

условий работы бетона γbi, учитывающие особенности свойств бетона, дли тельность действия, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции, способ ее изготовления, размеры сечения и т. п. Значе ния коэффициентов условий работы γbi приведены в таблице 3.15. Значения начального модуля упругости бетона Åb при сжатии и растяжении принимаются по таблице 3.18. Для не защищенных от солнечной радиации конструкций, предназначенных для работы в климатическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01–82, значения Åb, указанные в таблице 3.18, следует умножать на коэффициент 0,85. Таблица 3.14 Нормативные и расчетные сопротивления бетона, МПа

134

Таблица 3.15

Факторы, обуславливающие введение коэффициента условий работы бетона

Коэффициент условий работы бетона условное обозначение

числовое значение

2

3

1. Многократно повторяющаяся нагрузка

γb1

См. табл. З.16

2. Длительность действия нагрузки: а) при учете постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, кроме нагрузок непродолжительного действия, суммарная длительность действия которых за период эксплуатации мала (например, крановые нагрузки, нагрузки от транспортных средств; ветровые нагрузки; нагрузки, возникающие при изготовлении, транспортировании и возведении и т. п.), а также при учете особых нагрузок, вызванных деформациями просадочных, набухающих, вечномерзлых и подобных грунтов для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов естественного твердения и подвергнутых тепловой обработке:

γb2

1

в условиях эксплуатации конструкций, благоприятных для нарастания прочности бетона (например, под водой, во влажном грунте или при влажности воздуха окружающей среды свыше 75%)

1,00

в остальных случаях

0,90

для ячеистого и поризованного бетонов независимо от условий эксплуатации

0,85

б) при учете в рассматриваемом сочетании кратковременных нагрузок (непродолжительного действия) или особых нагрузок1, не указанных в поз. 2а, для всех видов бетона

1,10

3. Бетонирование в вертикальном положении (высота слоя бетонирования свыше 1,5 м) для бетона: тяжелого, мелкозернистого, легкого ячеистого и поризованного

γb3 0,85 0,80

1 При введении дополнительного коэффициента условий работы, связанного с учетом особых нагрузок согласно указаниям соответствующих нормативных докумен тов (например, при учете сейсмических нагрузок), принимается γb2=1,0.

135

Окончание табл. 3.15

1

2

3

4. Влияние двухосного сложного напряженного состояния «сжатие-растяжение» на прочность бетона

γb4

См. 3.28

5. Бетонирование монолитных бетонных столбов и железобетонных колонн с наибольшим размером сечения менее 30 см

γb5

0,85

6. Попеременное замораживание и оттаивание

γb6

См. табл. 3.17

γb7

0,85

7. Эксплуатация не защищенных от солнечной радиации конструкций в климатическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01–82 8. Стадия предварительного обжатия конструкций: а) с проволочной арматурой: для легкого бетона для остальных видов бетона б) со стержневой арматурой: для легкого бетона для остальных видов бетона 9. Бетонные конструкции 10. Бетонные конструкции из высокопрочного бетона при учете коэффициента γb9

γb8 1,25 1,10 1,35 1,20

γb9

0,9

γb10

(0,3+w)≤1 (значение w см. 3.25)

11. Влажность ячеистого бетона,% 10 и менее св. 25 св.10, но менее 25

γb11

12. Бетон для замоноличивания стыков сборных элементов при толщине шва менее 1/5 наименьшего размера сечения элемента и менее 10 см

γb12

1,00 0,85 По интерполяции 1,15

Примечания: 1. Коэффициенты условий работы бетона по поз. 1.2.6.7.9 и 11 должны учитываться при определении расчетных сопротивлений Rb и Rbt, по поз. 4 — при определении Rbt, ser, а по остальным позициям — только при определении R. 2. Для конструкций, находящихся под действием многократно повторяющейся нагрузки, коэффициент γb2 учитывается при расчете по прочности, a γb1 — при расчете на выносливость и по образованию трещин. 3. При расчете конструкций в стадии предварительного обжатия коэффициент γb2, не учитывается. 4. Коэффициенты условий работы бетона вводятся независимо друг от друга, но при этом их произведение должно быть не менее 0,45. 136

Коэффициент линейной температурной деформации αbt при изменении температуры от минус 40 до плюс 50°С в зависимости от вида бетона принима ется равным: для тяжелого, мелкозернистого бетонов и легкого бетона при мелком плотном заполнителе — 1•10–5°С–1; для легкого бетона при мелком пористом заполнителе –0,7•10–5°С–1; для ячеистого и поризованного бетонов –0,8•10–5°С–1. Начальный коэффициент поперечной деформации бетона ν (коэффициент Пуассона) принимается равным 0,2 для всех видов бетона, а модуль сдвига G — равным 0,4 соответствующих значений Еb , указанных в таблице 3.18. Таблица 3.16

Таблица 3.17

Примечания: 1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно указаниям п. 1.8. СНиП 2.03.01–84. 2. При превышении марки бетона по морозостойкости по сравнению с требуемой коэффициенты настоящей таблицы могут быть увеличены на 0,05 соответственно каждой ступени превышения, однако не могут быть больше единицы. 137

В таблице 3.16

ρ=

σ b , min σ b , max

, ãгде σb, min, σb, max —соответственно наимень

шее и наибольшее напряжения в бетоне в пределах цикла изменения нагрузки. Таблица 3.18 Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении Еb •10–3 МПа

Бетон

Класс бетона по прочности на сжатие В3,5

В5

В10 В20 В30 В40 В50 В60

Тяжелый: естественного твердения

9,5

13,0 18,0 27,0 32,5 36,0 39,0 40,0

при тепловой обработке

8,5

11,5 16,0 24,0 29,0 32,5 35,0 36,0

при автоклавной обработке

7,0

9,8 13,5 20,0 24,5 27,0 29,0 30,0

800

4,5

5,0

—

—

—

—

—

—

1200

6,7

7,6

9,5

—

—

—

—

—

1600

9,0

10,0 12,5 15,5 17,5

—

—

—

2000

—

—

—

Легкий при плотности Д, кг/м3

—

16,0 19,5 22,0 23,5

3.2.3. НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМАТУРЫ В качестве напрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует преимущественно применять: а) стержневую арматуру класса AIII; б) арматурную проволоку диаметром 3–5 мм класса BpI (в сварных сетках и каркасах); допускается применять: в) стержневую арматуру классов АII и AI — для поперечной арматуры, а также в качестве продольной, если другие виды ненапрягаемой арматуры не могут быть использованы; г) термомеханически упроченную стержневую арматуру класса АтIVC — для продольной арматуры сварных каркасов и сеток; д) стержневую арматуру классов AV, АVI, а также горячекатанную класса AIV — только для продольной рабочей арматуры вязаных каркасов и сеток. Арматура классов AV и AVI в конструкциях без предварительного напря жения может применяться как сжатая, а в предварительно напряженных — как сжатая и растянутая. Ненапрягаемую арматуру классов AIII, BpI, AII и АI рекомендуется при менять в виде сварных каркасов и сварных сеток. 138

В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железо бетонных элементов. — при длине до 12 м включительно следует преимущественно применять: а) термически и термомеханически упрочненную арматуру классов АтVI и АтV; допускается применять: б) арматурную проволоку классов BII, ВрII и арматурные канаты классов К–7 и К–19; в) горячекатанную арматуру классов AVI, AV, AIV, г) стержневую арматуру класса АIIIв; — при длине свыше 12 м следует преимущественно применять: д) арматурную проволоку классов ВII, ВрII и арматурные канаты классов К–7 и К–19; е) горячекатанную арматуру классов AVI и AV; допускается применять: ж) горячекатанную и термомеханически упроченную арматуру классов AIV, АтIVC и АIIIв. Примечание. Для армирования предварительно напряженных конструкций из лег кого бетона классов В7,5В12,5 следует преимущественно применять стержневую арматуру класса AIV.

В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных элемен тов, находящихся: — под давлением газов, жидкостей и сыпучих тел следует преимуществен но применять: а) арматурную проволоку классов ВII, ВрII и арматурные канаты классов К–7 и К–9; б) стержневую арматуру классов AV и AIVв; допускается применять: в) стержневую арматуру классов AIV и АIIIв; — под воздействием агрессивной среды следует преимущественно приме нять горячекатанную арматуру класса AIV и термомеханически упроченную арматуру классов АтVIK, AтVCK, АтVIK. При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей должны учитываться темпе ратурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения со гласно обязательным приложениям 1 и 2 СНиП 2.03.01–84*. За нормативные сопротивления арматуры Rsn принимаются наименьшие контролируемые значения: для стержневой арматуры, высокопрочной прово локи и арматурных канатов — предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относитель ному удлинению 0,2%); для обыкновенной арматурной проволоки — напря жения, равного 0,75 временного сопротивления разрыву, определяемого как отношение разрывного усилия к номинальной площади сечения. Указанные контролируемые характеристики арматуры принимаются в со ответствии с государственными стандартами или техническими условиями на 139

арматурную сталь и гарантируются с вероятностью не менее 0,95. Расчетные сопротивления арматуры растяжению Rs для предельных состо яний первой и второй групп определяются делением нормативных сопротивле ний на γs коэффициент надежности по арматуре. Нормативные и расчетные сопротивления стержневой и проволочной ар матуры приводятся в таблицах 3.19 и 3.20. При расчете конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов, для которых расчетное сопротивление бетона принято с учетом коэффициента условий работы γb2 = 0,9, допускается при соблюдении соответствующих конст руктивных требований принимать значения Rsc МПа, равными для арматуры: AIV, АтIVK ............................................................. 450 АтIVC, AV и АтV, AVI и АтVI .............................. 500 ВII, ВрII, К–7, К–19 ............................................... 500 При отсутствии сцепления арматуры с бетоном принимается значение Rsc = 0. Таблица 3.19 Нормативные и расчетные сопротивления стержневой арматуры (МПа)

Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы снижаются (или повышаются) путем умножения на соответствующие коэффициенты условий работы γsl, учитывающие либо опасность усталостно го разрушения, неравномерное распределение напряжений в сечении, усло вия анкеровки, низкую прочность окружающего бетона и т. п., либо работу арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, изменение свойств стали в связи с условиями изготовления и т. д. Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний второй группы Rs, ser вводят в расчет с γs =1,0. 140

Таблица 3.20 Нормативные и расчетные сопротивления проволочной арматуры (МПа)

Расчетные сопротивления поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) Rsw снижаются по сравнению с Rs путем умножения на коэффициен ты условий работы γs1 и γs2: а) независимо от вида и класса арматуры — на коэффициент γs1–0,8, учитывающий неравномерность распределения напряжений в арматуре по длине рассматриваемого сечения; б) для стержневой арматуры класса АIII диаметром менее 1/3 диаметра продольных стержней и для проволочной арматуры класса Вр–1 в сварных каркасах — на коэффициент γs2 = 0,9, учитывающий возможность хрупкого разрушения сварного соединения. Расчетные сопротивления растяжению поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) Rsw с учетом указанных коэффициентов условий работы γs1 и γs2 приведены в таблице 3.19 и 3.20. 141

Кроме того, расчетные сопротивления Rs , Rsc , Rsw в соответствующих слу чаях следует умножать на коэффициенты условий работы арматуры согласно таблицам 3.21–3.23. Длину зоны передачи напряжений λр для напрягаемой арматуры без анке ров следует определять по формуле

⎛ σ sp ⎞ I p = ⎜ω p + λp ⎟ d , ⎜ ⎟ Rbp ⎝ ⎠ где ωр и λр принимаются по таблице 3.24. К значению Rbp при необходимости вводятся коэффициенты условий рабо ты бетона, кроме γb2. Величина σsp в формуле принимается равной: при расчете элементов по прочности — большему из значений Rs и σsр; при расчете элементов по трещиностойкости — значению σsр. Здесь σsр принимается с учетом первых потерь Табл.2.21 Коэффициенты условий работы арматуры

Факторы, обусловливающие введение Характеристика коэффициента арматуры условий работы арматуры

Класс арматуры

Условное обозначение

Числовое значение

1

2

3

4

5

Многократно повторяющаяся нагрузка

Продольная и поперечная

Независимо от класса

γs3

См. табл. 3.22

Наличие сварных соединений при многократном повторении нагрузки

Продольная и поперечная при наличии сварных соединений арматуры

A-I, A-II, A-III, A-IV, A-V

γs4

См.табл. 3.23

γs5

lх/l р lх / lan lх — расстояние от начала зоны передачи напряжений до рассматриваемого сечения lp, lan — соответственно длина зоны напряжений и зоны анкеровки арматуры

Зона передачи напряПродольная жений для арматуры напрягаемая Про- Независимо без анкеров и зона дольная ненапря- от класса анкеровки ненапрягагаемая емой арматуры

142

Окончание табл. 3.21 1

2

3

4

5

Работа высокопрочной арматуры при напряжениях выше условного предела текучести

Продольная растянутая

A-IV, A-V, A-Vl, B-II, Bp-ll, K–7, К–19

γs6

Вычисляется по формуле приведенной ниже

Элементы из легкого бетона класса В 7,5 и ниже

Поперечная

A-I, Bp-l

γs7

0,8

Таблица 3.22 Коэффициенты условий работы арматуры γ s3 при многократно8повторном нагружении

Примечание: При расчете изгибаемых элементов из тяжелого бетона с ненапрягаемой арматурой для продольной арматуры принимается:

143

ïðè 0 ≤

M min ≤ 0, 20 M max

ïðè 0, 20 ≤ ïðè

M min ≤ 0, 75 M max

M min > 0, 75 M max

ρ s = 0,30; ρ s = 0,15 + 0,8 ρs =

M min ; M max

M min , M max

где Ìmin, Ìmax — соответственно меньший и наибольший изгибающие мо менты в расчетном сечении элемента в пределах цикла изменения нагрузки. Таблица 3.23

Примечание: Группы сварных соединений, приведенные в настоящей таб лице, принимаются по приложению 3 СНиП 2.03.01–84*.

144

Таблица 3.24

Вид и класс арматуры

Диаметр арматуры, мм

Коэффициенты для определения длины зоны передачи напряжений lр напрягаемой арматуры, применяемой без анкеров

ωp

λp

1 Стержневая периодического профиля независимо от класса

Независимо от диаметра

0,25

10

2. Высокопрочная арматурная проволока периодического профиля класса Вр-II

5

1,40

40

4

1,40

50

3

1.40

60

15

1,00

25

12

1,10

25

9

1,25

30

6

1,40

40

14

1,00

25

3. Арматурные канаты классов: К–7

К–19

Примечание: Для элементов из легкого бетона классов В7,5–В12,5 значе ния ω и λp увеличиваются в 1,4 раза против приведенных в настоящей таблице. При мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для стержневой арма туры периодического профиля значения ωp и λp, увеличиваются в 1,25 раза. При диаметре стержней свыше 18 мм мгновенная передача усилий не допуска ется. Для стержневой арматуры периодического профиля всех классов значе ние lp принимается не менее 15 d. Начало зоны передачи напряжений при мгновенной передаче усилия обжа тия на бетон для проволочной арматуры (за исключением высокопрочной проволоки класса ВрII с внутренними анкерами по длине заделки) принимает ся на расстоянии 0,25 lp от торца элемента. Длина зоны анкеровки арматуры определяется по формуле

⎛ ⎞ R lan = ⎜ ω an s + Δλan ⎟ d , Rb ⎝ ⎠ 145

но не менее

lan = Δλan d ,

где значения wan, Δλan и λan, а также допускаемые минимальные значения lan определяются по табл. 3.25. Таблица 3.25

Коэффициенты для определения анкеровки ненапрягаемой арматуры

Условия работы ненапрягаемой арматуры

периодического профиля

λan λan, мм

wan

Δλan

0,70

11

20

б) Сжатой или растянутой 0.50 в сжатом бетоне

8

гладкой

λan λan, мм

wan

Δλan

250

1,20

11

20

250

12

200

0,80

8

15

200

не менее

не менее

1. Заделка арматуры: а) растянутой в растянутом бетоне

2. Стыки арматуры в нахлестку: а) в растянутом бетоне

0,90

11

20

250

1,55

11

20

250

б) в сжатом бетоне

0.65

8

15

200

1,00

8

15

200

При расчете по прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой классов AIV, AV, AVI, ВII, BpII, K–7, К–19 при соблюдении условия ξ<ξR расчетное сопротивление арматуры должно быть умножено на коэффициент γs6, определяемый по формуле

⎛ ξ ⎞ γ s 6 = η − (η − 1) ⎜ 2 − 1⎟ ≤ η , ⎝ ξR ⎠ где η — коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов: AIV ..................................................................... 1,20 AV, BII, BpII, К–7 и К–19 ................................ 1,15 АVI ..................................................................... 1,10. Для случая центрального растяжения, а также внецентренного растяжения продольной силой, расположенной между равнодействующими усилий в ар матуре, значение γs6 принимается равным η. При наличии сварных стыков в зоне элемента с изгибающими моментами, превышающими 0,9 Ìmах (где Mmах — максимальный расчетный момент), зна чение коэффициента γs6 для арматуры классов AIV и AV принимается не более 1,10, а класса АVI — не более 1,05. 146

Коэффициент γs6 не следует учитывать для элементов: рассчитываемых на действие многократно повторяющейся нагрузки; армированных высокопрочной проволокой, расположенной вплотную (без зазора); эксплуатируемых в агрессивной среде. Значения модуля упругости арматуры принимаются равными: для арматуры классов АI и AII — Es=21•104 МПа; AIII — 20•104МПа; AIV, AVI — 19•104МПа; АШв — 18•104МПа; ВИ,ВрИ — 20•104МПа; К–7, К–19 — 18•104МПа; BpI — 7•104МПа.

3.2.4. РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Бетонные элементы применяются в конструкциях, работающих на сжатие при эксцентриситетах продольной силы, не превышающих следующих значений: а) в зависимости от сочетания нагрузок: при основном сочетании 0,9У при особом сочетании 0,95У б) в зависимости от вида и класса бетона: для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов класса выше 7.5 У–1 для других видов и классов бетона У–2 (здесь У — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона, см). Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов (рис. 3.4а) должен про изводиться из условия

N ≤ α Rb Ab , где Аb — площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения равнодействующей внешних сил. Для элементов прямоугольного сечения Аb определяется по формуле

⎛ 2e η ⎞ Ab = bh ⎜1 − o ⎟ . h ⎠ ⎝ Вненцентренно сжатые бетонные элементы, в которых появление трещин не допукается по условиям эксплуатации, кроме того, должны быть проверены с учетом, сопротивления бетона растянутой зоны (рис. 3.4 б) из условия

N≤

α RbtW pl eoη − r

.

Для элементов прямоугольного сечения это условие имеет вид

N≤

1, 75α Rbt bh . 6eoη −ϕ h 147

Рис. 3.4. К расчету прочности бетонного элемента: а — без учета сопротивления бетона растянутой зоны; б — с учетом сопротивления бетона растянутой зоны

В приведенных формулах: α — коэффициент, принимаемый равным для бетона; тяжелого, мелкозернистого, легкого поризованного 1,00 ячеистого автоклавного 0,85 ячеистого неавтоклавного 0,75 η — коэффициент, учитывающий влияние прогиба на значение эксцентриси тета ео и определяемый по формулам, приведенным в 3.2.5 при ϕр = 1 и Js = 0; Wpl — момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона.

W pl = γ Wred , где Wred — момент сопротивления приведенного сечения для того же во локна, определяемый как для упругого тела; γ — коэффициент, определяемый по таблице 38 Пособия [3.12]. Для прямоугольного сечения Wpl = bh2/3,5. r — ядровое расстояние, определяемое, как указано в 3.2.5.

148

3.2.5. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, следует произво дить в зависимости от соотношений между значением относительной высоты сжатой зоны бетона ξ = x/ho, определяемой из условий равновесия и гранич ным значением относительной высоты сжатой зоны бетона ξR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения равного расчетному сопротивлению Rs с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры, за ис ключением коэффициента γs6. Значение ξR определяется по формуле

ξR =

ω , σ sR ⎛ ω ⎞ 1+ 1− σ sc, u ⎜⎝ 1,1 ⎟⎠

где ω — характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

ω = α − 0, 008Rb ,

здесь α — коэффициент, принимаемый равным для бетона: тяжелого 0,85; легкого, ячеистого и поризованного 0,80. Для тяжелого, легкого и поризованного бетонов, подвергнутых автоклав ной обработке, коэффициент и снижается на 0,05; Rb — в МПа; σsR— напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры классов. AI, AII, AIII σsR=Rsσsp AIIIв, BpI AIV, AV, AVI σsR=Rs+400σspΔσsp; BII, BpII, K–7 и К–19 σsp=Rs +400σsp, здесь Rs — расчетное сопротивление арматуры растяжению с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры γsi, за исключе нием γs6; σsp — принимается при коэффициенте γsp<1,0; Δσsp — для арматуры классов AIV, AV и AVI определяются по формуле Δσsp = 1500σsp/Rs— 1200 ≥ 0, для других классов арматуры Δσsp = 0; σsp— предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое при γb2 ≥ 1,0 равным 400 МПа, а для элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов, если учитывается коэффициент γb2<1,0 — равным 500 МПа При расчете элементов в стадии обжатия значений γsc,u принимается равным 330 МПа. 149

Значения ξR, определяемые по приведенной формуле для элементов из ячеистого бетона, принимать не более 0,6. Изгибаемые элементы прямоугольного сечения с ненапрягаемой арматурой

Рис. 3.5. К расчету прочности прямоугольных сечений, нормальных к продольной оси железобетонных изгибаемых элементов

При первом случае расчета, когда ξ=x/h0≤ξR, расчет производится из условий равновесия

M ≤ Rbbx ( h0 − 0,5 x ) + Rc As ′ ( h0 − a′ ) ; Rs As − Rsc As ′ = Rbbx . Для сечений с одиночным армированием, т. е. при As’=0, эти условия примут вид

M ≤ Rbbx ( h0 − 0,5 x ) ; Rs As = Rbbx . Уравнения моментов в ряде задач удобнее взять относительно оси, прохо дящей через точку приложения равнодействующей усилий сжатой зоны

M ≤ Rs As ( h0 − 0,5 x ). Изгибаемые элементы таврового и двутаврового сечений Расчет сечений, имеющих полку в сжатой зоне, при ξ=x/h0 ≤ ξR должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны: а) если граница проходит в полке, т. е. соблюдается условие

Rs As ≤ Rbb f ′h f ′ + Rsc A′, 150

расчет производится, как для прямоугольного сечения шириной bf’ ; б) если граница проходит в ребре (рис. 3.6 б), т. е. указанное условие не соблюдается, расчет производится из условия

M ≤ Rbbx( h0 − 0,5 x ) + Rb (b f ′ − b)h f ′( h0 − 0,5h f ′) + Rsc A при этом высота сжатой зоны бетона х определяется из формулы

Rs As − Rsc A′ = Rb bx + Rb (b f ′ − b) h f ′. Значение bf’ , вводимое в расчет, принимается из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента и не более: а) при наличии поперечных ребер или при hf’ ≥ 0,1h –1/2 расстояния в свету между продольными ребрами: б) при отсутствии поперечных ребер или при расстояниях между ними, больших, чем расстояния между продольными ребрами если hf’<0,1h–6hf’; в) при консольных свесах полки: при hf’>0,1h ................................................. 6hf’ при 0,05h ≤ hf’< 0,1h .................................... 3hf’ при hf’<0,05h ............................................... свесы не учитываются

Рис. 3.6. К расчету прочности тавровых сечений, нормальных к продольной оси железобетонных изгибаемых элементов

Изгибаемые элементы с предварительно растянутой арматурой При первом случае расчета, когда ξ ≤ ξR, условия равновесия для эле ментов прямоугольного сечения принимают вид (рис. 3.7)

M ≤ Rb bx( h0 − 0,5 x) + Rsc As ′(h0 − a′) + σ sc As ′(h0 − a′); Rb bx + Rsc As ′ + σ sc As ′ = γ s 6 Rs As ′. 151

В этих уравнениях

σ sc = σ sc , u − σ sp ′ ≤ Rsc ,

где σsp’ вводится с коэффициентом точности натяжения арматуры γsp =1,1.

Puc. 3.7. К расчету прочности нормальных к продольной оси сечений изгибаемых предварительно напряженных элементов

Второй случай расчета прочности нормальных сечений изгибаемых элементов При ξ>ξR напряжения в арматуре растянутой зоны σs
σs =

σ sc , u ⎛ ω ⎞ − 1⎟ + σ sp , ω ⎜⎝ ξ ⎠ 1− 1,1

где β = 0,5σsp/Rs + 0,4 ≥ 0,8 для арматуры классов AIV, AV и AVI, а для классов BII, ВрII и К–19 коэффициент β=0,8. При σs>βRs зависимость напряжений от ξ имеет вид

⎡ ξ −ξ ⎤ σ s = ⎢ β + (1 − β ) el i ⎥ Rs , ξ el − ξ R ⎦ ⎣ где

ω ; σ s , el ⎛ ω ⎞ 1+ 1− σ sc , u ⎜⎝ 1,1 ⎟⎠ σ s , el = β Rs − σ sp .

ξ el =

152

При ξ>ξR напряжения в арматуре растянутой зоны не достигают расчетных сопротивлений, поэтому в двух уравнениях равновесия оказываются три неиз вестных. В этом случае в качестве дополнительного уравнения следует исполь зовать одну из приведенных зависимостей σs = f(ξ) — первую при σs ≤ βRs, вторую при σs >βRs. Для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов АI, АII, AIII и ВрI при ξ>ξR допускается производить расчет только по уравнениям равновесия, принимая ξ=ξR. Внецентренно сжатые элементы Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов следует производить при ξ=x/h0 ≤ ξR (рис. 3.8) из условия

Ne ≤ Rbbx( h0 − 0,5 x) + Rsc As ′(h0 − a′); при этом высота сжатой зоны определяется из формулы

N + Rs As + Rsc As ′ = Rb bx.

Если требуется определить усилие N, то уравнение моментов целесообраз нее составлять относительно оси, проходящей через точку приложения неиз вестного усилия N

Rbbx(e − h0 + 0,5 x ) + Rsc As ′e′ − Rsc As e = 0 .

Рис. 3.8. К расчету прочности нормальных к продольной оси сечений внецентренно сжатых железобетонных элементов

При втором случае расчета, т. е. при ξ>ξR, в указанные уравнения следует вместо Rs поставить σs. Поскольку последнее неизвестно, следует привлечь дополнительное уравнение, связывающее напряжение с высотой сжатой зоны ξ. Эти выражения приведены в предыдущем пункте. При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструкций по деформированной схеме. 153

Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схе ме, учитывая при гибкости l0/i>14 влияние прогиба элемента на его прочность путем умножения е0 на коэффициент η, значение которого определяется по формуле

η=

1 , N 1− N cr

где

⎡ ⎢ 6, 4 Eb ⎢ J N cr = 2 l0 ⎢ ϕ l ⎢ ⎣⎢

⎤ ⎛ ⎞ ⎥ ⎜ ⎟ ⎜ 0,11 + 0,1⎟ + α J s ⎥ ; δe ⎥ ⎜ ⎟ ⎥ ⎜ 0,1 + ϕ ⎟ p ⎝ ⎠ ⎦⎥

l0 — расчетная длина элемента, принимаемая равной: а) для колонн много этажных зданий при числе пролетов не менее двух и соединениях ригелей и колонн, рассчитываемых как жесткие, при конструкциях перекрытий: сборных ..............................................Н монолитных ........................................0,7Н, где Н — высота этажа (расстояние между центрами узлов); б) для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия), а также для эстакад — по таблице 3.27; в) для элементов ферм и арок — по таблице 3.28 δе — коэффициент, принимаемый равным l0/h, но не менее δe, min = 0,5– –0,01l0/h–0,01Rb. ϕl — коэффициент, учитывающий влияние ползучести бетона на прогиб элемента, определяется по формуле

ϕl = 1 + β M l / M ≤ 1 + β ;

Ì и Ìl — момент относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей в арматуре As (для бетонного элемента относительно гра ни, более удаленной от силы N) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок. Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от полной нагрузки и от сумм постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки, то при абсолют ном значении эксцентриситета полной нагрузки, превышающем 0,1h, прини мают ϕl =1,0; если это условие не удовлетворяется, значение ϕl принимают равным ϕl = ϕl1 + 10(1ϕl1), где ϕl1, определяют по формуле ϕl1 =1 + βÌl/Ì, принимая Ì равным произведению продольной силы N от действия постоян ных, длительных и кратковременных нагрузок на расстояние от центра тяже 154

сти до растянутой или наименее сжатой от действия постоянных и длительных нагрузок грани сечения. β — коэффициент, равный для тяжелого бетона — 1,0, для легкого бетона при исскуственных пористых заполнителях — 1,5, при естественных пористых заполнителях — 2,5. ϕр — коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента; при равномерном обжатии сечения напряга емой арматурой ϕр определяется по формуле

ϕ p = 1 + 12

σ bp e0 , Rb h

здесь σbp определяется при коэффициенте γsp <1,0; Rb — принимается без учета коэффициентов условий работы бетона; в этой формуле значение l0/h принимается не более 1,5;

α=Es /Eb . Подбор сечения арматуры производится из следующих соображений. Во внецентренно сжатых элементах, в отличие от изгибаемых, значение высоты сжатой зоны сечения зависит не только от армирования (As и As’), но и от относительного эксцентриситета продольного усилия При е η>0,3h0 элемент целесообразно запроектировать так, чтобы имел место первый случай расчета (ξ ≤ ξR), а при е0 η ≤ 0,3h0 — второй случай (ξ>ξR). При первом случае расчета из уравнений равновесия получим

As ′ =

Ne − Rb bx( h0 − 0,5 x) , ãäå e = e0η + 0,5(h0 − a′); Rsc (h0 − a′) As =

Rb R N ξ bh0 + sc As ′ − . Rs Rs Rs

В этих двух выражениях три неизвестных — As, As’ и ξ. Если задаться условием, обеспечивающим достижение минимального расхода арматуры (As+As’)min, то задача становится определимой. Доказано, что поставленная цель достигается при

x=

Rs (h0 − a′) + a′ . Если принять R =R и s sc Rs + Rsc

α’=0,1h0, то ξ=0,55. Тогда As ′ =

Ne − 0, 4 Rbbh02 , As определяется по приве Rsc (h0 − a′)

денной выше формуле при ξ = 0,55. Если 0 < ξ < 2а’, то сжатую арматуру в расчете не учитывают. При ξ<0 не учитывают работу сжатого бетона. 155

156 Таблица 3.26

157

Примечание. При наличии связей до верха колонн в зданиях с мостовыми кранами расчетная длина надкра новой части колонн в плоскости оси продольного ряда колонн принимается равной Н2.

Обозначения, принятые в таблице 3.26: Н — полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстро пильной, распорки) в соответствующей плоскости; Н1 — высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки; Н2 — высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции в соответству ющей плоскости.

Окончание табл. 3.26

При втором случае расчета, когда e0η<0,3h0 или ξ > ξR в первом приближе нии значение As’ можно найти, приняв ξ = ξR т. е. по формуле

As ′ =

Ne − α R Rbbh02 . Rsc ( h0 − a′)

Далее задача решается, как при заданной сжатой арматуре путем совмес тного решения уравнений равновесия (в которых вместо Rs подставляется σs) и одного из двух ранее приведенных уравнений, связывающих σs и ξ. Таблица 3.27

Обозначения, принятые в таблице 3.27: l — длина элемента между центрами примыкающих узлов, а для верхнего пояса фермы при расчете из плоскости фермы — расстояние между точками его закрепления; L — длина арки вдоль ее геометрической оси; при расчете из плоских арок — длина арки между точками ее закрепления из плоскости арки; h1 — высота сечения верхнего пояса, b1,b2 — ширина сечения соответственно верхнего пояса и стойки (раскоса) фермы. 158

Центрально растянутые элементы При расчете прочности усилие передается на всю растянутую арматуру, пересекающуюся проверяемым сечением. Условие прочности имеет вид

N ≤ Rs As , tot ,

где As, tot— площадь сечения всей пересекаемой продольной арматуры. Внецентренно растянутые элементы прямоугольного сечения Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов дол жен производиться в зависимости от положения продольной силы: а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре As и As’ — из условий:

Ne ≤ Rs As ′(h0 − a′) , Ne′ ≤ Rs As (h0 − a′) ; б) если продольная сила N приложена за пределами расстояний между равнодействующими усилий в арматуре (pис. 3.9б) — из условия

Ne ≤ Rb bx( h0 − 0,5 x) + Rsc As ′( h0 − a′) , при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

Rs As − Rs As ′ − Ν = Rb bx .

Если при решении последнего уравнения получится x>ξRh0, то принимается x=ξRh0.

3.2.6. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ СЕЧЕНИЙ, НАКЛОННЫХ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ЭЛЕМЕНТА Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям должен произ водиться для обеспечения прочности: на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами; на действие поперечной силы по наклонной трещине; на действие изгибающего момента по наклонной трещине. Расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы для обес печения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами дол жен производиться из условия

Q ≤ 0,3ϕ w1ϕ b1 Rbbh0 .

Коэффициент ϕw1, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продоль ной оси элемента, определяется по формуле:

ϕ w1 = 1 + 5αμ w , 159

Рис. 3.9. К расчету прочности нормальных к продольной оси сечений внецентренно растянутых железобетонных элементов

но не более 1,3, где

α=

Es A , μ w = sw . Eb bs

Коэффициент ϕb1 определяется по формуле

ϕ b1 = 1 − β Rb ,

где β — коэффициент, принимаемый равным для бетона: тяжелого, мелкозернистого и ячеистого ........................ 0,01; легкого ............................................................................. 0,02. Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой (рис. 3.10) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной тре щине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

Q ≤ Qb + Qsw + Qs , inc .

160

Поперечная сила Q в условии определяется от внешней нагрузки, располо женной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения. Поперечное усилие Qb воспринимаемое бетоном, определяется по формуле

Qb =

(

)

ϕb1 1 + ϕ f + ϕ n Rbt bh02 C

,

где Ñ —длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на про дольную ось элемента. Коэффициент ϕb2, учитывающий влияние вида бетона, принимается рав ным для бетона: тяжелого и ячеистого ...................................................... 2,0; мелкозернистого ............................................................. 1,7;

Рис. 3.10. Схема усилий в наклонном сечении при расчете по прочности на действие поперечной силы (а) и изгибающего момента (б) 161

легкого при марке по средней плотности: D 1900 и более ................................................................. 1,9; D 1800 и менее при мелком заполнителе: плотном ......................................................................... 1,75; пористом ....................................................................... 1,50. Коэффициент ϕf, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутав ровых элементах, определяется по формуле

ϕ f = 0, 75

(b

f

)

− b hf bh0

,

но не более 0,5. При этом bf’ принимается не более b+3hf’, а поперечная арматура должна быть заанкерена в полке. Коэффициент ϕn, учитывающий влияние продольных сил, определяется по формулам; при действии продольных сжимающих сил

ϕ n = 0,1

N , Rbt bh0

но не более 0,5; для предварительно напряженных элементов в формулу вместо N подстав ляется усилие предварительного обжатия Ð; положительное влияние продоль ных сжимающих сил не учитывается, если они создают изгибающие моменты, одинаковые по знаку с моментами от действия пеперечной нагрузки; при действии продольных растягивающих сил

ϕ n = 0, 2

N , Rbt bh0

но не более 0,8 по абсолютной величине. Значение 1+ ϕf+ ϕn во всех случаях принимается не более 1,5. Значение Qb, принимается не менее ϕbз(1+ϕf+ϕn)Rb,bh0 Коэффициент ϕbз принимается рав ным для бетона: тяжелого и ячеистого ...................................................... 0,6; мелкозернистого ............................................................. 0,5; легкого при марке по средней плотности: D 1900 и более ................................................................. 0,5; D 1800 и менее ................................................................. 0,4. При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть также обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами, между опорой и отгибом и между отгибами. Поперечные усилия Qsw и Qs,inc определяются как сумма проекций на нор маль к продольной оси элемента предельных усилий соответственно в хомутах и отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину. 162

Длина Ñ0 проекции опасной наклонной трещины на продольную ось эле мента определяется из минимума выражения Qb+ Qsw+ Qs, inc, где в значении Qb вместо Ñ представляется Ñ0; полученное значение Ñ0 принимается не более 2h0 и не более значения Ñ, а также не менее h0, если Ñ > h0. Для элементов с поперечной арматурой в виде хомутов, нормальных к продольной оси элемента и имеющих постоянный шаг в пределах рассматри ваемого наклонного сечения, значение С0 соответствует минимуму выражения Qsw +Qs, inc, определяемому по формуле

C0 =

(

)

ϕ b 2 1 + ϕ n + ϕ f Rbt bh02 qsw

,

где qsw — усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле

qsw =

Rsw ⋅ Asw . S

Для таких элементов поперечное усилие Qsw определяется по формуле

Qsw = qsw ⋅ C0 . При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету, должно удовлетво ряться условие

qsw ≥

(

)

ϕ b 3 1 + ϕ n + ϕ f Rbt b 2

.

В общем случае расчета наклонных сечений по поперечной силе задаются рядом наклонных сечений при различных значениях Ñ, не превышающих расстояния от опоры до сечения с максимальным изгибающим моментом и не более (ϕb2/ϕbз)h0. При действии на элемент сосредоточенных сил значения Ñ принимаются равными расстояниям от опоры до линий действия сил. Расчет железобетонных элементов без поперечной арматуры на дей ствие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

Q≤

ϕ b 4 (1 + ϕ n ) Rbt bh02 , C

где правая часть условия принимается не более 25 Rbtbh0 и не менее

ϕb3(1+ϕn)Rbtbh0.

Коэффициент ϕb4 принимается равным для бетона: тяжелого и ячеистого ...................................................... 1,5; мелкозернистого ............................................................. 1,2; 163

легкого при марке по средней плотности: D 1900 и более .............................................................. 1,2; D 1800 и менее .............................................................. 1,0. Коэффициенты (ϕb3 и ϕn а также значения Q и Ñ в условии определяются так же, как при наличии поперечной арматуры. Расчет наклонных сечений на действие изгибающего момента (рис. 3.10б) должен производиться из условия

M ≤ Rs As Z s + ∑ Rsw Asw Z sw + ∑ Rsw As ,inc Z s ,inc , где Ì — момент от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равно действующей усилий Nb в сжатой зоне: Rs AsZs, ΣRsw AswZsw, ΣRsw As, incZs, inc — сумма моментов относительно той же оси от усилий соответственно в продольной арматуре, хомутах и отгибах, пересекающих растянутую зону наклонного сечения; Zs, Zsw, Zs, inc — расстояние от плоскостей расположения соответственно продольной арматуры, хомутов и отгибов до указанной оси. Высота сжатой зоны наклонного сечения, измеренная по нормали к про дольной оси элемента, определяется из условия равновесия проекций усилий в бетоне сжатой зоны и в арматуре, пересекающей наклонное сечение, на продольную ось элемента. При наличии в элементе отгибов в числитель выра жения для х добавляется величина ΣRsw As,inccosθ, (где θ — угол наклона отгибов к продольной оси элемента). Величину Zs, допускается принимать равной h0–0,5х, но, при учете сжатой арматуры не более h0–a’. Величина ΣRsw AswZsw при хомутах постоянной интенсивности определяет ся по формуле

∑ Rsw Asw Z sw = 0,5qswc

2

где qsw — усилие в хомутах на единицу длины; ñ — длина проекции наклонного сечения на продольную ось элемента, измеренная между точками приложения равнодействующих усилий в растяну той арматуре и в сжатой зоне. Для свободно опертых балок невыгоднейшее наклонное сечение начинает ся от грани опоры и имеет длину проекции с для балок с постоянной высотой сечения, равную:

c=

Q − Fi − Rsw As ,inc sin θ qsw + q

,

где Q — поперечная сила в опорном сечении; Fi, q — нагрузки соответственно сосредоточенная и равномерно распреде ленная в пределах наклонного сечения; 164

As, inc — площадь сечения отгибов, пересекающих наклонное сечение; θ — угол наклона отгибов к продольной оси элемента. Если значение с, определенное с учетом сосредоточенной силы Fi будет меньше расстояния от грани опоры до силы Fi, а определенное без учета силы Fi — больше этого расстояния, за значение с следует принимать расстояние до силы Fi. Если в пределах длины с хомуты изменяют свою интенсивность с qsw1 у начала наклонного сечения на qsw2 значение с определяется при qsw=qsw2 и при уменьшении числителя на величину (qsw1qsw2)lf (где lf —длина участка с интен сивностью хомутов qsw1). Расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах обрыва или отгиба продольной арматуры, а также у грани крайней свободной опоры балок и у свободного конца консолей при отсутствии у продольной арматуры специальных анкеров. Кроме того расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах резкого измерения конфигурации элементов (подрезок, узлов и т. п.). Расчет наклонных сечений на действие момента может не производиться при выполнении условий Qmax ≤ Rbtbh0,

Q ≤ 0,8ϕ b 4 Rbt bh02 / c

и при с ≤ 0,8сmах. Для обеспечения прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента в элементах постоянной высоты с хомутами продольные растянутые стержни, обрываемые в пролете, должны заводиться за точку теоретического обрыва (т. е. за нормальное сечение, в котором внешний момент становится равным несущей способности сечения без учета обрываемых стержней) на длину не менее величины w, определяемой по формуле

w=

Q − Rsw As ,inc sin θ 2qsw

+ 5d ,

где Q — поперечная сила в нормальном сечении, проходящем через точку теоретического обрыва. Для элементов без поперечной арматуры значение w принимается равным 10d, при этом место теоретического обрыва должно находиться на участке элемента, на котором выполняется условие Q ≤ 0,8ϕb4 Rbtbh02/c при значении Ñ не более 0,8Ñmах. При соблюдении этих условий прочность наклонного сечения IIII (рис. 3.11а), проходящего через центр сжатой зоны нормального сечения II, будет не ниже прочности последнего. При отгибании стержня (рис. 3.11б) это имеет место, если начало отгиба в растянутой зоне распологается на расстоянии не менее h0/2 от нормального сечения, в котором отгибаемый стержень используется полностью (сечение IIIIII), а конец отгиба — не ближе того нормального сечения, в котором он не требуется по расчету (сечение IVIV). На рисунке 3.11б конец отгиба расположен в сечении VV, которое не ближе сечения IV IV, т. е. требуемое условие удовлетворено. 165

а)

б)

Рис. 3.11. Построение эпюры материалов (арматуры) и установление мест обрывов (а) или отгибов (б) арматуры 166

3.2.7. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ КОРОТКИХ КОНСОЛЕЙ

а) Расчетная наклонная полоса бетона

б)

Рис. 3.12. Расчетные схемы для коротких консолей при действии поперечной силы (а) и при шарнирном опирании балки, расположенной вдоль вылета консоли (б) 167

Расчет коротких консолей колонн l1 ≤ 0,9h0 (рис. 3.12) на действие попереч ной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой должен производиться из условия

Q ≤ 0,8Rbblsup sin 2 θ(1+ 5αμ w ), в котором правая часть принимается не более 3,5 Rbtbh0 и не менее 2,5 Rbtbh0; lsup — длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета консоли; θ — угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали

⎛ 2 h02 ⎞ ⎜ sin θ = 2 2 ⎟ ; h0 + l1 ⎠ ⎝ α = Es / Eb

μw =

Asw — коэффициент армирования хомутами, расположенными по bsw

высоте консоли; здесь Sw — расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним. При расчете учитываются хомуты горизонтальные и наклонные под углом не более 45° к горизонтали. Напряжение сжатия в местах передачи нагрузок на консоль не должно превышать Rb,loc расчетного сопротивления бетона смятию (см. п. 3.39 СНиП 2.03.01–84*). Для коротких консолей, входящих в жесткий узел рамной конструкции с замоноличиванием стыка, значение lsup принимается равным вылету консоли l1, если при этом выполняются условия M/Q ≥ 0,3 м и lsup/l1 ≥ 2/3 (где М и Q — соответственно момент, растягивающий верхнюю грань ригеля, и поперечная сила в нормальном сечении ригеля по краю консоли). В этом случае правая часть условия прочности принимается не более 5 Rbtbh0. При шарнирном опирании на короткую консоль сборной балки, идущей вдоль вылета консоли, при отсутствии специальных выступающих закладных деталей, фиксирующих площадку опирания (рис. 3.12 б), значение lsup прини мается равным 2/3 длины фактической площадки опирания. При шарнирном опирании балки на консоль колонны продольная арматура консоли проверяется из условия

Q

l1 ≤ Rs As , h0

где l1, h0 —см. рисунок 3.12 б. При этом продольная арматура консоли должна быть доведена до свобод ного конца консоли и иметь надлежащую анкеровку. 168

При жестком соединении ригеля и колонны с замоноличиванием стыка и привариванием нижней арматуры ригеля к арматуре консоли через закладные детали продольная арматура консоли проверяется из условия

Q

l1 − N s ≤ Rs As , h0

где Ns — горизонтальное усилие, действующее на верх консоли от ригеля, равное:

Ns =

M + Qlsup / 2 h0b

и принимаемое не более 1,4kflwRwf+0,3Q (где kf и lw — соответственно высота и длина углового шва приваривания закладных деталей ригеля и консоли; Rwf — расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, определяемое согласно СНиП 11–23–81, при электродах Э42 Rwf=180MПa; 0,3 — коэффициент трения стали по стали), а также не более RsbAsb (где Rsb и Asb — соответственно расчетное сопротивление и площадь сечения верхней арматуры ригеля); M, Q — соответственно изгибающий момент и поперечная сила в нормаль ном сечении ригеля по краю консоли; если момент М растягивает нижнюю грань ригеля, значение М учитывает со знаком «минус»; lsup — фактическая длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета кон соли; hob — рабочая высота ригеля.

3.2.8. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН При осевом действии усилий расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси производится из условия

N ≤ N crc = Rbt , ser ( A + 2α As ) + P. В остальных случаях трещиностойкость нормальных сечений проверяется по условию

M r ≤ M crc , где Mr — момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассмат риваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и прохо дящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещи нообразование которой проверяется; Mсrс — момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемый по формуле:

M crc = Rbt , serW pl ± M rp , 169

здесь Мrp — момент усилия Р относительно той же оси, что и для определе ния Мr; знак момента определяется направлением вращения («плюс»— когда направления вращения моментов Мrp и Mr противоположны: «минус» — когда направления совпадают).

Рис. 3.13. Схема усилий и эпюра напряжений при расчете по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента: а — при изгибе; б — при внецентренном сжатии; в — при внецентренном растяжении; 1 — ядровая точка; 2 — центр тяжести приведенного сечения 170

Значение Mr определяется по формулам: для изгибаемых моментов элементов (рис. 3.13 а)

Mr = Ì; для внецентренно сжатых элементов (рис. 3.13 б)

Mr=N(e0 – r); для внецентренно растянутых элементов (рис. 3.13 в)

Mr=N(e0 + r). Значения Mr определяются: при расчете по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от действия внешних нагрузок, по формуле

Mrp=Ð(å0 + r); при расчете по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от действия усилия предварительного обжатия по формуле

Mrp=Ð(å0 – r). В этих формулах r — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой про веряется. Значение r определяется для элементов, внецентренно сжатых, изгибае мых, предварительно напряженных, а также для внецентренно растянутых, если удовлетворяется условие N ≤ Р по формуле

r =ϕ

Wred ; Ared

внецентренно растянутых, при N >P по формуле

r =ϕ

W pl

A + 2α ( As + As ′ )

;

изгибаемых, выполняемых без предварительного напряжения арматуры, по формуле

r=

Wred . Ared

В приведенных формулах:

ϕ = 1, 6 −

σb , Rb ,ser

но принимается не менее 0,7 и не более 1,0; 171

здесь σb — максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешней нагруз ки и усилия предварительного напряжения, вычисляемое как для упругого тела по приведенному сечению. Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна (с учетом неупругих деформаций растянутого бетона) Wp1, определя ется по формуле

W pl =

2( J b 0 + α J s 0 + α J s′ 0 ) + Sb 0 . h−x

Положение нулевой линии определяется из условия

Sb′ 0 + α S s 0 − α S s 0 =

( h − x ) Abt . 2

В приведенных формулах: Jb0 — момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительно нулевой линии; Jso, Jso’ — момент инерции площади сечения арматуры As и As’ относительно нулевой линии; S bo,S bo’ — статические моменты площадей сечения арматуры соответствен но As и As’ относительно нулевой линии. Аb1 — площадь сечения растянутой зоны бетона. Wrec — момент сопротив ления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна, определяе мый как для упругих материалов; Ared — площадь приведенного сечения. Пластический момент сопротивления Wpl допускается определять по фор муле

W pl = γ Wred , где γ для прямоугольных и тавровых сечений равно 1,75, а для других форм сечений приводятся в таблице 38 Пособия [3.12]. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, производится из условия

σ mt ≤ γ b 4Wbt ,ser ,

где γb4— коэффициент условий работы бетона, определяемый по формуле

γ b4 =

1 − σ mc / Wb ,ser 0, 2 + α B

,

но не более 1,0; здесь α — коэффициент, принимаемый равным для бетона: тяжелого .......................................................................... 0,01; мелкозернистого, легкого и ячеистого ........................... 0,02; В — класс бетона по прочности на сжатие, МПа. 172

Значение αВ следует принимать не менее 0,3. Значение главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне определяются по формуле

σ mt ( mc ) =

σ x +σ y 2

2

⎛σ x +σ y ⎞ 2 ± ⎜ ⎟ + τ õó , 2 ⎠ ⎝

где σх — нормальное напряжение в бетоне на площадке, перпендикуляр ной продольной оси элемента, от внешней нагрузки и усилия предварительно го обжатия; σy — нормальное напряжение в бетоне на площадке, параллельной про дольной оси элемента, от местного действия опорных реакций, соредоточен ных сил и распределенной нагрузки, а также усилия обжатия вследствие предварительного напряжения хомутов и отогнутых стержней; τXY — касательное напряжение в бетоне от внешней нагрузки и усилия обжатия вследствие предварительного напряжения отогнутых стержней. Напряжения σх, σy и τXY определяются как для упругого тела. При этом σх и σy подставляется в формулу для определения главных напряжений со знаком «плюс», если они растягивающие, и со знаком «минус», если сжимающие. Значения σх, σy и τXY от предварительного напряжения и местного действия опорных реакций и сосредоточенных сил могут быть определены согласно п. 4.9 части второй Пособия [3.12]. Проверка трещиностойкости наклонных сечений производится в центре тяжести приведенного сечения и в местах примыкания сжатых полок к стенке таврового или двутаврового сечений.

3.2.9. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО РАСКРЫТИЮ И ЗАКРЫТИЮ ТРЕЩИН Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, асrс, мм, следует определять по формуле

acrc = δϕ1η

σx 20(3,5 − 100μ ) 3 d , Es

где δ — коэффициент, принимаемый равным для элементов изгибаемых и внецентренно сжатых ............................... 1,0; растянутых ....................................................................... 1,2; ϕl — коэффициент, принимаемый равным при учете: кратковременных нагрузок и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок ................ 1,0; многократно повторяющейся нагрузки, а также продолжительного дей ствия постоянных нагрузок для конструкций из бетона: тяжелого: естественной влажности ϕl = 1,6–1,5μ в водонасыщенном состоянии ........................................ 1,2; 173

при попеременном водонасыщении и высушивании ...... 1,75; легкого и поризованного ................................................. не менее 1,5; ячеистого ......................................................................... 2,50; значение ϕl для мелкозернистого, легкого, поризованного и ячеистого бетонов в водонасыщенном состоянии умножают на коэффициент 0,8, а при переменном водонасыщении и высушивании — на коэффициент 1,2; η — коэффициент, принимаемый равным: при стержневой арматуре периодического профиля ............... 1,0; стержневой арматуре гладкой .................................................. 1,3; проволочной арматуре периодического профиля и канатах ... 1,2; гладкой арматуре ...................................................................... 1,4; μ — коэффициент армирования сечения, принимаемый равным отноше нию площади сечения арматуры S к площади сечения бетона (при рабочей высоте h0 и без учета сжатых свесов полок), но не более 0,02; d — диаметр арматуры, мм. Напряжения в растянутой арматуре (или приращение напряжения) σs дол жны определяться по формулам для элементов: центральнорастянутых

σx =

N −P ; As

изгибаемых

σx =

(

M − P Z − esp As Z

);

внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых при e0, tot>0,8h0

σx =

(

N ( es ± Z ) − P Z − esp As Z

).

Для внецентренно растянутых элементов при e0, tot<0,8h0 значение as опре деляется принимая Z =Zs (где Zs — расстояние между центрами тяжести арматуры S и S ’). Для элементов, выполняемых без предварительного напряжения армату ры, значение усилия предварительного обжатия Р допускается принимать равным нулю. В последней формуле знак «плюс» принимается при внецентренном растя жении, а знак «минус» — при внецентренном сжатии. При расположении растягивающей продольной силы N между центрами тяжести арматуры S и S ’ значение es принимается со знаком «минус». Z — расстояние от центра тяжести площади сечения арматуры S до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне сечения над трещиной, определяемое согласно указаниям 3.2.10. 174

При расположении растянутой арматуры в несколько рядов по высоте сечения в изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растяну тых элементах при e0, tot>0,8h0 напряжения σs должны умножаться на коэффи циент δn, равный:

δn =

h − x − d2 , h − x − d1

где x = ξh0 — значение ξ определяется по формуле, приведенной в 3.2.10; d1, d2 — расстояния от центра тяжести площади сечения соответственно всей арматуры S и крайнего ряда стержней до наиболее растянутого волокна бетона. Значения σs+σsp, а при многократной растянутой арматуре δnσs+σsp не должны превышать Rs,ser . Ширина раскрытия трещин, наклонных к продольной оси элемента, при армировании хомутами, нормальными к продольной оси, должна определять ся по формуле

acrc = ϕ l

0, 6σ sw d wη , dw Es + 0,15 Eb (1 + 2αμ w ) d0

где ϕl для тяжелого бетона естественной влажности принимается равным 1,5, а в других случаях таким же, как в расчете ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента; η — то же, что при расчете раскрытия нормальных трещин; dw — диаметр хомутов;

α = Es / Eb ; μ w = Asw / bs ; σ sw = (Q − Qb1 ) S / Asw h0 ≤ Rs ,ser ; Qb1 = 0,8ϕ b 4 (1 + ϕ n ) Rbt ,ser bh02 c , где ϕb4, ϕn и ñ — см. 3.2.6. При определении ширины непродолжительного àсгс1 (от суммарного воз действия кратковременных и длительно действующих нагрузок) и продолжи тельного àсгс2 (от длительно действующих нагрузок) раскрытия как нормаль ных к продольной оси элемента, так и наклонных трещин, следует иметь в виду следующие указания. Для элементов 2й категории трещиностойкости ширина раскрытия трещин определяется только от суммарного кратковременного действия всех нагру зок при ϕl = 1, т. е. только àсгс1 (рис. 3.14), так как при длительном действии нагрузок раскрытие трещин не допускается. Для элементов 3й категории трещиностойкости следует определять шири ну раскрытия трещин àсгс1 и àсгс2. Продолжительное раскрытие трещин àсгс2 175

определяется от длительно действующей нагрузки при коэффициенте ϕl >1. Ширина непродолжительного раскрытия трещин определяется как сумма ширины продолжительного раскрытия и приращения ширины раскрытия от действия кратковременных нагрузок (определяемого при ϕl =1), т. е.

àñãñ1 = àñãñ2 + à’ñãñ1 – à’ñãñ2 , где à’сгс1 и à’сгс2 — ширина раскрытия трещин от кратковременного дей ствия соответственно всей нагрузки и длительно действующей (pис. 3.14). Для обеспечения надежного закрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, при действии постоянных и длительных нагрузок должны со блюдаться следующие требования: а) в напрягаемой арматуре S от действия постоянных, длительных и крат ковременных нагрузок не должны возникать необратимые деформации, что обеспечивается соблюдением условия.

σsp + σs ≤ 0,8Rs,ser где σs — приращение напряжения в напрягаемой арматуре S от действия внешних нагрузок, определяемое по приведенным выше формулам;

Рис. 3.14. К определению ширины раскрытия трещин при продолжительно и кратковременно действующих нагрузках

б) сечение элемента с трещиной в растянутой зоне от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок должно оставаться обжатым при действии постоянных и длительных нагрузок с нормальным напряжением сжа тия σb на растягиваемой внешними нагрузками грани элемента не менее 176

0,5 МПа, при этом величина σb определяется как для упругого тела от действия внешних нагрузок и усилия предварительного обжатия по формуле

σb =

P (eop + r ) − M r Wred

≥ 0,5ÌÏà ,

где M r — момент внешних сил относительно ядровой точки, равный Mr = M+N(e0 – r) (pис. 3.15);

r = Wred /Ared

Рис. 3.15. К расчету по закрытию трещин

Для обеспечения надежного закрытия трещин, наклонных к продольной оси элемента, оба главных напряжения в бетоне, определяемые на уровне центра тяжести приведенного сечения при действии постоянных и длительных нагрузок, должны быть сжимающими и по величине не менее 0,5 МПа. Указанное требование обеспечивается с помощью предварительно напря женной поперечной арматуры (хомутов или отогнутых стержней).

3.2.10. РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ Деформации (прогибы, углы поворота) элементов железобетонных конст рукций следует вычислять по формулам строительной механики, определяя входящие в них значения кривизны согласно указаниям, приведенным ниже. Величина кривизны и деформаций железобетонных элементов отсчитыва ется от их начального состояния, при наличии предварительного напряже ния — от состояния до обжатия. На участках, где не образуются нормальные к продольной оси трещины, полная величина кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов должна определяться по формуле

1 ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎛ 1⎞ = ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ −⎜ ⎟ −⎜ ⎟ , r ⎝ r ⎠1 ⎝ r ⎠2 ⎝ r ⎠3 ⎝ r ⎠4 177

где

⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ , ⎜ ⎟ — кривизна соответственно от кратковременных и от ⎝ r ⎠1 ⎝ r ⎠2

постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Ð), определя емая по формулам:

M ⎛1⎞ ; ⎜ ⎟ = ⎝ r ⎠1 ϕ b1 Eb J red M ϕb 2 ⎛1⎞ . ⎜ ⎟ = ⎝ r ⎠ 2 ϕ b1 Eb J red

Здесь Ì — момент от соответствующей внешней нагрузки (кратковремен ной, длительной) относительно оси, нормальной к плоскости действия изгиба ющего момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;

ϕb1 — коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона и принимаемый для бетонов: тяжелого, мелкозернистого, легкого при плотном мелком заполнителе, а также ячеистоко (для двухслойных предварительно напряженных конструкций из ячеистого и тяжелого бетонов) .......................................................................... 0,85; легкого при пористом мелком заполнителе, поризованного .......... 0,70; ϕb2—коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бето на на деформации элемента без трещин и принимаемый равным для элемен тов из тяжелого и легкого бетона: при непродолжительном действии нагруз ки — 1, при продолжительном — 2 (если влажность среды W = 40–75%) и 3 (если W < 40%);

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна, обусловленная выгибом элемента от кратковременного ⎝ r ⎠3 действия усилия предварительного обжатия Ð и определяемая по формуле

Peop ⎛1⎞ ; ⎜ ⎟ = ⎝ r ⎠3 ϕ b1 Eb J red ⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна, обусловленная приращением выгиба элемента вслед ⎝ r ⎠4 ствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия и определяемая по формуле ′ ⎛ 1 ⎞ εb − εb , = ⎜ ⎟ h0 ⎝ r ⎠4

178

здесь εb, εb’— относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползучестью от усилия предварительного обжатия и определяемые соответ ственно на уровне центра тяжести растянутой продольной арматуры и крайне го сжатого волокна бетона по формулам:

εb =

σb σ′ ; ε b′ = b . Ex Ex

Значение σb принимается численно равным сумме потерь предварительно го напряжения от усадки и ползучести бетона по поз. 6, 8 и 9 табл. 3.11, для арматуры растянутой зоны, а σb’ — тоже для напрягаемой арматуры, если бы она имелась на уровне крайнего сжатого волокна бетона. При этом сумма

Peopϕ b 2 ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ принимается не менее . ϕ b1Eb J red ⎝ r ⎠3 ⎝ r ⎠ 4

Для элементов без предварительного напряжения значения кривизны

⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ и ⎜ ⎟ допускается принимать равным нулю. ⎝ r ⎠3 ⎝ r ⎠ 4 На участках, где образуются нормальные трещины в растянутой зоне, но при действии рассматриваемой нагрузки обеспечено их закрытие, значения кривизны

⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ , ⎜ ⎟ и ⎜ ⎟ увеличиваются на 20%. ⎝ r ⎠1 ⎝ r ⎠2 ⎝ r ⎠3

На участках, где в растянутой зоне образуются нормальные к продольной оси элемента трещины, кривизна изгибаемых, внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых при e0,tot>0,8h0 элементов прямоугольного, таврового и двутаврового (коробчатого) сечений должна определяться по формуле

⎤ Ntot ψ s ψb 1 M ⎡ ψs , = + ⎢ ⎥− r h0 Z ⎢⎣ Es As (ϕ f + ξ )bh0 Ebυ ⎥⎦ h0 Es As

где Ì — момент относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести площади сечения арматуры S, от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, и от усилия предварительного сжатия Ð; ψb — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения де формаций крайнего сжатого волокна бетона по длине участка с трещинами и принимаемый равным: для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов класса выше В7,5 .... 0,9; для мелкозернистого, поризованного и ячеистого бетонов класса В7,5 и ниже ................................................................................. 0,7; для конструкций, рассчитываемых на действие многократно повторяющейся нагрузки, независимо от вида и класса бетона .......... 1,0; 179

ξ — относительная высота сжатой зоны бетона; υ — коэффициент, характеризующий упругопластическое состояние бе тона сжатой зоны и принимаемый равным для элементов из тяжелого и легкого бетона: при непродолжительном действии нагрузки 0,45; при продолжитель ном 0,15 (при W = 40–75%); 0,10 (при W<40%); Ntot — равнодействующая продольной силы N и усилия предварительного обжатия Ð (при внецентренном растяжении сила N принимается со знаком «минус»). Значение ξ вычисляется по формуле

ξ=

1, 5 + ϕ f 1 , ± 1 + 5(δ + λ ) es ,tot β+ 11, 5 ±5 10μα h0

но принимается не более 1,0. Для второго слагаемого правой части этой формулы верхние знаки прини маются при сжимающем, а нижние — при растягивающем усилии Ntot. β — коэффициент принимаемый равным для бетона: тяжелого и легкого .......................................................... 1,8; мелкозернистого ............................................................. 1,6; ячеистого и поризованного ............................................. 1,4.

δ=

M ; bh Rb,ser 2 0

h ⎞ ⎛ λ = ϕ f ⎜1 − f ⎟ ; ⎝ 2h0 ⎠ α ′ b′f − b h′f + As 2ν ϕf = ; bh0

(

)

es,tot— эксцентриситет силы Ntot относительно центра тяжести площади сечния арматуры S; соответствует моменту Ì и определяется по формуле

es,tot = M/Ntot . Значение Z вычисляется по формуле

⎡ h′f ⎤ ϕ f +ξ 2 ⎥ ⎢ h ⎥. Z = h0 ⎢1 − 0 ⎢ 2(ϕ f + ξ ) ⎥ ⎢ ⎥ ⎢⎣ ⎥⎦ 180

Для внецентренно сжатых элементов значение Ζ должно приниматься не более 0,97es,tot. Для элементов прямоугольного сечения и таврового с полкой в растянутой зоне в формулы вместо hf’ подставляются значения 2а’ или hf’=0 соответствен но при наличии или отсутствии арматуры S’. Расчет сечений, имеющих полку в сжатой зоне при ξ
ψ s = 1, 25 − ϕlsϕ m −

1 − ϕ m2 , (3, 5 − 1,84ϕ m )es ,tot / h0

но не более 1,0, при этом следует принимать

es ,tot h0

≥

1, 2 . ϕ ls

Для изгибаемых элементов, выполняемых без предварительного напряже ния арматуры, последний член в правой части этой формулы допускается принимать равным нулю. Здесь: ϕls — коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагруз ки и принимаемый равным: при продолжительном действии нагрузки ....................................... 0,8; при непродолжительном — при гладком профиле арматуры ............ 1; при периодическом ........................................................................... 1,1;

ϕm =

Rbt ,serW pl ± M r m M rp

,

но не более 1,0. Мr,Мrp — см. 3.2.8, при этом за положительные принимаются моменты, вызывающие растяжение в арматуре S. Полная кривизна 1/r для участка с трещинами в растянутой зоне, посколь ку принцип независимости действия сил в железобетонном элементе с трещи нами несправедлив, должна определяться по формуле

1 ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎛ 1⎞ = ⎜ ⎟ −⎜ ⎟ +⎜ ⎟ −⎜ ⎟ , r ⎝ r ⎠1 ⎝ r ⎠2 ⎝ r ⎠3 ⎝ r ⎠4 где

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки; ⎝ r ⎠1 181

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна от непродолжительного действия постоянных и длитель ⎝ r ⎠2 ных нагрузок;

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна от продолжительного действия постоянных и длитель ⎝ r ⎠3 ных нагрузок;

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — то же, что при расчете элемента без трещин. ⎝ r ⎠4 Кривизны

⎛1⎞ ⎛1⎞ ⎜ ⎟ и ⎜ ⎟ вычисляются при значениях ψs и υ, отвечающих ⎝ r ⎠1 ⎝ r ⎠2

непродолжительному действию нагрузки, а (1/r)3 при υ и ψs, отвечающих продолжительному действию нагрузки. Если значения (1/r)2 и (1/r)3 оказыва ются отрицательными, то они принимаются равными нулю. Определение прогибов Прогиб fm, обусловеленный деформацией изгиба, определяется по формуле l

⎛1⎞ f m = ∫ M x ⎜ ⎟ dx , ⎝ r ⎠x 0

где⎯Ìx — изгибающий момент в сечении õ от действия единичной силы, приложенной по направлению искомого перемещения элемента в сечении x по длине пролета, для которого определяется прогиб;

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — полная кривизна элемента в сечении x от нагрузки, при которой ⎝ r ⎠x определяется прогиб. Для изгибаемых элементов постоянного сечения без предварительного на пряжения арматуры, имеющих трещины, на каждом участке, в пределах которо го изгибающий момент не меняет знака, кривизну допукается вычислять для наиболее напряженного сечения, принимая ее для остальных сечений такого участка изменяющейся пропорционально значениям изгибающего момента. Для элементов постоянного сечения, работающих как свободно опертые или консольные балки, прогиб от действия изгибаемого момента можно опре делить также по приближенной формуле

⎛1⎞ f m = ⎜ ⎟ ρ ml 2 , ⎝ r ⎠m 182

где

⎛1⎞ ⎜ ⎟ — кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом; ⎝ r ⎠m ρm— коэффициент, значения которого приводятся в таблице 3.28. При нагружении элемента несколькими видами нагрузок, коэффициент

ρm =

ρ m1M 1 + ρ m 2 M 2 + ... . M 1 + M 2 ...

где ρm1 и Ì1; ρm2 и Ì2 и т. д. — соответственно коэффициент и наиболь ший момент для каждой схемы нагружения. Для высоких балок при отношении h/l>1/10 следует учитывать также прогиб, обусловленный сдвигом fq и определяемый согласно указаниям п. 4.32 и 4.33 СНиП 2.03.01–84*. При этом полный прогиб f = fm+ fq

3.2.11. ПРАВИЛА КОНСТРУИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Толщина монолитных плит должна приниматься не менее, мм: для покрытий ...................................................................................... 40 междуэтажных перекрытий жилых и общественных зданий ............ 50 для междуэтажных перекрытий производственных зданий ............. 60 для плит из легкого бетона класса В 7,5 и ниже во всех случаях .... 70 Размеры сечений внецентренно сжатых элементов должны принимать ся такими, чтобы их гибкость l0/i в любом направлении, как правило, не превышала: для железобетонных элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов .................................................. 200 для колонн, являющихся элементами зданий .................................... 120 для бетонных элементов из тяжелого, мелкозернистого, легкого и поризованного бетонов ...................................................... 90 для бетонных и железобетонных элементов из ячеистого бетона .... 70 Защитный слой бетона для продольной рабочей арматуры (ненапрягаемой и напрягаемой, натягиваемой на упоры) должен быть, как правило не менее диаметра стержня или каната и не менее, мм: в плитах и стенках толщиной, мм: до 100 включительно ....................................................... 10 свыше100 ......................................................................... 15 в балках и ребрах высотой, мм: менее 250 ......................................................................... 15 250 и более ...................................................................... 20 в колоннах ....................................................................... 20 в фундаментах: сборных ........................................................................... 30 183

монолитных при наличии бетонной подготовки ..................... 35 монолитных при отсутствии бетонной подготовки ................ 70 Таблица 3.28

В однослойных конструкциях из легкого и поризованного бетонов класса В7,5 и ниже толщина защитного слоя должна составлять не менее 20 мм, а для наружных стеновых панелей (без фактурного слоя) — не менее 25 мм. В однослойных конструкциях из ячеистого бетона толщина защитного слоя во всех случаях принимается не менее 25 мм. Толщина защитного слоя бетона для поперечной, распределительной и конструктивной арматуры должна приниматься не менее диаметра указанной арматуры и не менее, мм: при высоте сечения элемента менее 250 мм .................. 10 равной 250 мм и более .................................................... 15 В элементах из легкого и поризованного бетонов классов В7,5 и ниже из ячеистого бетона независимо от высоты сечения толщина защитного слоя бетона для поперечной арматуры принимается не менее 15 мм. 184

Толщина защитного слоя бетона у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений должна составлять не менее: для стержневой арматуры классов АIV, AIIIa ............... 2d для стержневой арматуры классов АV, АVI ................. 3d для арматурных канатов .................................................. 2d (где d — в мм). Кроме того, толщина защитного слоя бетона на указанном участке длины элемента должна быть не менее 40 мм — для стержневой арматуры всех классов, и не менее 20 мм — для арматурных канатов. В элементах с напрягаемой продольной арматурой, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах, расстояние от поверхности элемента до поверхно сти канала должно приниматься не менее 40 мм и не менее ширины канала; указанное расстояние до боковых граней элемента должно быть, кроме того, не менее половины высоты канала. При расположении напрягаемой арматуры в пазах или снаружи сечения элемента толщина защитного слоя бетона, образуемого последующим торк ретированием или иным способом, должна приниматься не менее 20 мм. Для возможности свободной укладки в форму цельных арматурных стерж ней, сеток или каркасов, идущих по всей длине или ширине изделия, концы этих стержней должны отстоять от грани элемента при соответствующем размере изделия до 9 м — на 10 мм, до 12 м — на 15 мм, свыше 12 м — на 20 мм. Расстояния в свету между отдельными стержнями продольной нена прягаемой арматуры либо напрягаемой арматуры, натягиваемой на упоры, а также между продольными стержнями соседних плоских сварных каркасов должны приниматься не менее наибольшего диаметра стержней, а также: а) если стержни при бетонировании занимают горизонтальное или наклонное положение — не менее: для нижней арматуры 25 мм, для верхней — 30 мм; при расположении нижней арматуры более чем в два ряда по высоте расстояние между стержнями в горизонтальном направлении (кроме стержней двух нижних рядов) должно быть не менее 50 мм; б) если стержни при бетонировании занимают вертикальное положение — не менее 50 мм. При стесненных условиях допускается располагать стержни арматуры по парно (без зазора между ними). В элементах с напрягаемой арматурой, натягиваемой на бетон (за исключе нием непрерывно армированных конструкций), расстояние в свету между каналами для арматуры должно быть, как правило, не менее диаметра канала и во всяком случае не менее 50 мм. Анкеровка ненапрягаемой арматуры при периодическом профиле обес печивается самим профилем арматуры, а при гладком профиле — устрой ством по концам стержней крюков или приваркой поперечной арматуры. Продольные стержни должны быть заведены за нормальное к продольной оси 185

сечение элемента, в котором они учитываются с полным расчетным сопротив лением, на длину не менее lan (см. 3.2.3. и табл. 3.25). При невозможности выполнения указанных требований должны быть при няты меры по анкеровке продольных стержней для обеспечения их работы с полным расчетным сопротивлением в рассматриваемом сечении (постановка косвенной арматуры, приварка к концам стержней анкерующих пластин или закладных деталей, отгиб анкерующих стержней (рис. 3.16). При этом величи на lan должна быть не менее 10d. Для обеспечения анкеровки всех продольных стержней арматуры, заводи мых за грань опоры на крайних свободных опорах изгибаемых элементов, должны выполняться следующие требования (рис. 3.17): а) если поперечная арматура по расчету не требуется, длина запуска растя нутых стержней за внутреннюю грань свободной опоры должна составлять не менее 5d; б) если она требуется, то длина запуска стержней за внутреннюю грань свободной опоры должна быть не менее 10d.

Дополнительные хомуты, препятствующие разгибанию стержня Puc. 3.16. Анкеровка арматуры путем отгиба

Рис. 3.17. Анкеровка арматуры на свободной опоре изгибаемых элементов: а — в плитах; б — в балках

186

Площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах должна приниматься не менее указанной в таблице 3.29. Таблица 3.29

Примечание. Минимальная площадь сечения арматуры, приведенная в настоящей таблице, относится к площади сечения бетона, равной произведе нию ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутав рового) сечения на рабочую высоту сечения h0. В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в цент ральнорастянутых элементах, указанная величина минимального армирова ния относится к полной площади сечения бетона. Армирование элементов. В линейных внецентренно сжатых элементах расстояние между осями стержней продольной арматуры должно принимать ся в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба, не более 400 мм, а в направлении плоскости изгиба — не более 500 мм. При расстояниях между осями рабочих стержней в направлении плоскости изгиба свыше 500 мм надлежит ставить конструктивную арматуру диаметром 187

не менее 12 мм, чтобы между продольными стержнями было не более 400 мм (pис. 3.18).

Рис. 3.18. Расположение арматуры в линейных железобетонных элементах: а — сварные каркасы; б — вязаные; 1 — соединительные стержни; 2 — плоские сварные каркасы; 3 — хомуты; 4 — промежуточный плоский сварной каркас; 5 — шпилька.

В балках шириной свыше 150 мм число продольных рабочих стержней, заводимых за грань опоры, должно быть не менее двух. В ребрах сборных панелей, настилов, часторебристых перекрытий и т. п. шириной 150 мм и менее допускается доведение до опоры одного продольного рабочего стержня. В плитах расстояния между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должны превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту. При армировании неразрезных плит сварными рулонными сетками допус кается вблизи промежуточных опор все нижние стержни переводить в верх нюю зону. Расстояния между осями рабочих стержней в средней части пролета плиты и над опорой (вверху) должны быть не более 200 мм при толщине плиты до 150 мм и не более 1,5h при толщине плиты свыше 150 мм, где h — толщина плиты. 188

В изгибаемых элементах при высоте сечения свыше 700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояния ми между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона, имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине — половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм. У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура, должна предусматриваться также поперечная армату ра, охватывающая крайние продольные стержни. При этом расстояния между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должны быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины грани элемента. Во внецентренно сжатых элементах с центрально расположенной напряга емой продольной арматурой (например, в сваях) постановка поперечной ар матуры не требуется, если сопротивление действию поперечных сил обеспечи вается одним бетоном. Поперечную арматуру допускается не ставить у граней тонких ребер изги баемых элементов (шириной 150 мм и меньше), по ширине которых распола гается лишь один продольный стержень или сварной каркас. Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в сжатой зоне изгибаемых элементов при наличии учитываемой в расчете сжатой продоль ной арматуры хомуты должны ставиться на расстоянии: в конструкциях из тяжелого мелкозернистого, легкого и поризованного бетонов: при Rsc ≤ 400МПа — не более 500 мм и не более: при вязаных каркасах – 15d, сварных — 20d; при Rsc ≥ 450 МПа — не более 400 мм и не более: при вязаных каркасах — 12d, сварных — 15d; в конструкциях из ячеистого бетона при сварных каркасах — не более 500 мм и не более 40d (где d — наименьший диаметр сжатых продольных стержней, мм). При этом конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать закреп ление сжатых стержней от их бокового выпучивания в любом направлении. Расстояние между хомутами внецентренно сжатых элементов в местах стыкования рабочей арматуры внахлестку без сварки должно составлять не более 10d. Если насыщение элемента требуемой по расчету сжатой продольной арма турой S’ составляет свыше 1,5%, а также если все сечение элемента сжато и общее насыщение арматурой S и S’ свыше 3%, расстояние между хомутами должно быть не более 10d и не более 300 мм. Конструкция вязаных хомутов во внецентренно сжатых элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) распо лагались в местах перегиба хомутов, а эти перегибы — на расстоянии не более 400 мм по ширине грани элемента. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом. 189

При армировании внецентренно сжатых элементов плоскими сварными каркасами два крайних каркаса (расположенные у противоположных граней) должны быть соединены друг с другом для образования пространственного каркаса. Для этого у граней элемента, нормальных к плоскости каркасов, должны ставиться поперечные стержни, привариваемые контактной сваркой к угловым продольным стержням каркасов, или шпильки, связывающие эти стержни, на тех же расстояниях, что и поперечные стержни плоских каркасов. Если крайние плоские каркасы имеют промежуточные продольные стерж ни, то они не реже чем через один и не реже чем через 400 мм по ширине грани элемента должны связываться с продольными стержнями шпильками, распо ложенными у противоположной грани. Шпильки допускается не ставить при ширине данной грани элемента не более 500 мм и числе продольных стержней у грани не более четырех. Во внецентренно сжатых элементах с учитываемым в расчете косвенным армированием в виде сварных сеток (из арматуры классов AI, AII и AIII диаметром не более 14 мм и класса BpI) или в виде ненапрягаемой спиральной либо кольцевой арматуры должны быть приняты: размер ячеек сетки — не менее 45 мм, но не более 1/4 меньшей стороны сечения элемента и не более 100 мм; диаметр навивки спиралей или диаметр колец — не менее 200 мм; шаг сеток — не менее 60 мм, но не более 1/3 меньшей стороны сечения элемента и не более 150 мм; шаг навивки спиралей или шаг колец — не менее 40 мм, но не более 1/5 диаметра сечения элемента и не более 100 мм. Сетки и спирали (кольца) должны охватывать всю рабочую продольную арматуру. При усилении концевых участков внецентренно сжатых элементов сварные сетки косвенного армирования должны устанавливаться у торца в количестве не менее четырех сеток на длине (считая от торца элемента) не менее 20d, если продольная арматура выполняется из гладких стержней, и не менее 10d — из стержней периодического профиля. Диаметр хомутов в вязаных каркасах внецентренно сжатых линейных эле ментов должен приниматься не менее 0,25d и не менее 5 мм, где d — наиболь ший диаметр продольных стержней. Диаметр хомутов в вязаных каркасах изгибаемых элементов должен при ниматься не менее, мм: при высоте сечения элемента, равной или менее 800 мм ............................................................. 5 то же, свыше 800мм ......................................................... 8. Соотношение диаметров поперечных и продольных стержней в сварных каркасах и сварных сетках устанавливается из условиях сварки по соответ ствующим нормативным документам. В балочных конструкциях высотой свыше 150 мм, а также в многопустот ных плитах (или аналогичных часторебристых конструкциях) высотой свыше 300 мм должна устанавливаться поперечная арматура. 190

Поперечная арматура в балочных и плитных конструкциях устанавлива ется: на приопорных участках, равных при равномерно распределенной нагруз ке 1/4 пролета, а при сосредоточенных нагрузках — расстоянию от опоры до ближайшего груза, но не менее 1/4 пролета, с шагом: при высоте сечения элемента h, равной или менее 450 мм ............................................ не более h/2 и не более 150 мм то же, свыше 450 мм ................................................... не более h/3 и не более 500 мм, на остальной части пролета при высоте сечения элемента h свыше 300 мм устанавливается поперечная арматура с шагом не более 3/4 h и не более 500 мм. Поперечное армирование коротких консолей колонн выполняется гори зонтальными или наклонными под углом 45° хомутами. Шаг хомутов должен быть не более h/4 и не более 150 мм (где h — высота консоли). В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми с надежной анкеровкой по концам, а при сварных каркасах все поперечные стержни обоих направлений должны быть приварены к угло вым продольным стержням, образуя замкнутый контур. При этом должна быть обеспечена равнопрочность соединений и хомутов. Косвенное армирование препятствует поперечному расширению бетона, благодаря чему увеличивается прочность бетона при продольном сжатии. Косвенное армирование применяется в виде поперечных сварных сеток (рис. 3.19) или спиралей (колец) (рис. 3.20).

Рис. 3.19. Косвенное армирование в виде пакета поперечных сварных сеток

Для косвенного армирования следует применять арматурную сталь клас сов АI, АII, AIII и АтIIIC диаметром не более 14 мм и сталь класса Вр–1. Косвенное армирование может применяться по всей длине сжатых эле ментов (колонн, свай) или как местное армирование в местах стыков колонн, в местах воздействия ударов на сваю и др. Кроме того, косвенное армирова ние в виде сеток применяется при местном сжатии (смятии). 191

В колоннах и сваях сетки и спирали (кольца) должны охватывать всю рабочую продольную арматуру. При применении косвенного армирования сварными сетками должны со блюдаться следующие условия:

Рис. 3.20. Спиральное косвенное армирование

а) площади сечения стержней сетки на единицу длины в одном и другом направлении не должны различаться более чем в 1,5 раза. б) шаг сеток (расстояние между сетками в осях стержней одного направле ния) следует принимать не менее 60 мм, но не более 1/3 меньшей стороны сечения элемента и не более 150 мм; в) размеры ячеек сеток в свету должны назначаться не менее 45 мм, но не более 1/4 меньшей стороны сечения элемента и не более 100 мм. Первая сварная сетка располагается на расстоянии 15–20 мм от нагружен ной поверхности элемента. При применении косвенного армирования в виде спирали или колец долж ны соблюдаться следующие условия: а) спирали и кольца в плане должны быть круглыми; б) шаг навивки спиралей или шаг колец должен быть не менее 40 мм, но не более 1/5 диаметра элемента и не более 100 мм; в) диаметр навивки спиралей или колец следует принимать не менее 200 мм. Сварные соединения арматуры следует осуществлять в соответствии с таблице 3.30, в которой указаны способы сварки арматуры различных классов. Сварные соединения стержневой арматуры с плоскими элементами сорто вого проката, в частности с закладными элементами, производятся согласно таблице 3.31. Стыки стержней рабочей арматуры внахлестку не рекомендуется рас полагать в растянутой зоне изгибаемых и внецентренно растянутых элемен тов в местах полного использования арматуры. Такие стыки не допускаются в линейных элементах, сечение которых полностью растянуто (например, в затяжках арок), а также во всех случаях применения стержневой арматуры класса АIV и выше. 192

Таблица 3.30 Основные типы сварных соединений арматуры

193

Продолжение табл. 3.30

194

Продолжение табл. 3.30

195

Продолжение табл. 3.30

196

Окончание табл. 3.30

197

Табл. 3.31 Основные типы сварных соединений стержневой арматуры с плоскими элементами сортового проката

198

Продолжение табл. 3.31

199

Окончание табл. 3.31

Стыки растянутой или сжатой рабочей арматуры, а также сварных сеток и каркасов в рабочем направлении должны иметь длину перепуска (нахлестки) l не менее величины lап. Стыки сварных сеток и каркасов, а также растянутых стержней вязаных каркасов и сеток внахлестку без сварки должны, как правило, располагаться вразбежку. При этом площадь сечения рабочих стержней, стыкуемых в одном месте или на расстоянии менее длины перепуска l, должна составлять не более 50% общей площади сечения растянутой арматуры — при стержнях периоди ческого профиля, и не более 25% — при гладких стержнях. Стыкование отдельных стержней, сварных сеток и каркасов без разбежки допускается при конструктивном армировании (без расчета), а также на тех участках, где арматура используется не более чем на 50%. Стыки сварных сеток в направлении рабочей арматуры из гладкой горя чекатанной стали класса АI должны выполняться таким образом, чтобы в каждой из стыкуемых в растянутой зоне сеток на длине нахлестки располага лось не менее двух поперечных стержней, приваренных ко всем продольным стержням сеток (рис. 3.21). 200

Рис. 3.21. Стыки сварных сеток внахлестку (без сварки) в направлении рабочей арматуры гладкого профиля: а — при поперечных стержнях, расположенных в одной плоскости; б, в — то же в разных плоскостях

Такие же типы стыков применяются и для стыкования внахлестку сварных каркасов с односторонним расположением рабочих стержней из всех видов арматуры. Стыки сварных сеток в направлении рабочей арматуры классов АII и AIII выполняются без поперечных стержней в пределах стыка в одной или обеих стыкуемых сетках (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Стыки сварных сеток внахлестку (без сварки) в направлении рабочей арматуры периодического профиля: а — без поперечных стержней в одной из сеток; б — то же в обеих сетках 201

Стыки сварных сеток в нерабочем направлении выполняются внахлестку с перепуском (считая между крайними рабочими стержнями сетки): при диаметре распределительной поперечной арматуры до 4 мм включ .................................................................. на 50 мм; то же, свыше 4 мм ............................................................ на 100 мм. При диаметре рабочей арматуры 16 мм и более сварные сетки в нерабочем направлении допускается укладывать впритык друг к другу, перекрывая стык специальными стыковыми сетками, укладываемыми с перепусками в каждую сторону не менее 15d распределительной арматуры и не менее 100 мм. Закладные детали должны быть заанкерены в бетоне с помощью анкерных стержней или приварены к рабочей арматуре элементов. Закладные детали с анкерами должны, как правило, состоять из отдель ных пластин (уголков или фасонной стали) с приваренными к ним втавр или внахлестку анкерными стержнями преимущественно из арматуры классов AII, AIII. Длина анкерных стержней закладных деталей при действии на них растягивающих сил должна быть не менее величины l ап. Длина анкерных стержней может быть уменьшена при условии приварки на концах стержней анкерных пластин или устройства высаженных горячим способом анкерных головок диаметром не менее 2d — для арматуры клас сов AI и АII, и не менее 3d — для арматуры класса АIII. В этих случаях длина анкерного стержня определяется расчетом на выкалывание и смятие бетона и принимается не менее 10d (где d — диаметр анкера, мм).

3.2.12. СОРТАМЕНТ АРМАТУРЫ И АРМАТУРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Область применения арматурных сталей различных классов в зависимости от условий эксплуатации и характера нагрузок приводится в таблице 3.32. В этой же таблице указаны диаметры выпускаемой арматуры каждого класса. Сортаменты стержневой и проволочной арматуры приводятся в таблице 3.33, а канатной — в таблице 3.34. Для армирования железобетонных элементов, как правило, применяют сварные сетки и каркасы. Параметры широких сварных сеток, изготовляемых на серийно выпускае мых многоэлектродных машинах, приводятся в таблице 3.35, узких сеток — в таблице 3.36. В целях сокращения числа переналадок многоэлектродных машин реко мендуется при проектировании унифицировать шаги арматуры, главным обра зом продольной, для железобетонных изделий данной серии или каталога. Сварные сетки, конструктивные параметры которых не позволяют изготов лять их на многоэлектродных машинах, следует проектировать, ориентируясь на технологические возможности одноточечных сварочных машин. Приваривание дополнительных стержней может производиться кон тактной сваркой, а также электродуговой сваркой продольными швами (рис. 3.23).

202

203

Стержневая горячекатаная гладкая, ГОСТ 5781–82 и ГОСТ 380–71

1

6–40 6–40 6–40 6–40 6–18

ВСтЗсп2

ВСтЗпс2

ВСтЗкп2

ВСтЗГпс2

6–40

СтЗпсЗ

СтЗкпЗ

6–40

СтЗспЗ

A-I

4

+

+

+

+

+

+

+

5

+

+

+

+

+

+

+

6

+

–

+

+

–

+

+

7

+

–

–

+

–

–

+

8

+ +

+1

+

+

+

–

–

+

–

–

+

+ +

10

1

+

+

+

+

+

+

+

11

+

–

+

+

–

–

–

12

+

–

–

+

–

–

–

13

+1

–

–

+

–

–

–

14

на открытом воздухе и в в отап- неотапливаемых зданиях при расчетной температуре, °С ливаемых ниже ниже ниже здани- до –30 –30 –40 –55 ях вкл. до –40 до –55 до –70 вкл. вкл. вкл.

Динамической и многократно повторяющейся

9

Диана открытом воздухе и в метр неотапливаемых зданиях при армату- в отапрасчетной температуре, °С ры, мм ливаниже ниже ниже емых –40 –55 зданиях до –30 –30 вкл. до –40 до –55 до –70 вкл. вкл. вкл.

3

Марка стали

2

Вид арматуры и Класс документы, армарегламентитуры рующие ее качество

Статической

Условия эксплуатации конструкции при нагрузке

Таблица 3.32 Основные виды арматурной стали и область ее применения в железобетонных конструкциях (в зависимости от характера действующих нагрузок и расчетной температуры)

204 +

10–22 10–22 10–22

20Х2ГСР 22Х2Г2ТАЮ 22Х2Г2Р

A-VI

10–22 10–32

10–18

80С 20ХГ2Ц

10–22

23Х2Г2Т

A-IV

Стержневая горячекатаная периодического профиля, ГОСТ 5781–82

БСт5пс БСт5сп

A-V

Ат-lll

Стержневая термомеханически упроченная периодического профиля, ГОСТ 10884–81

6–22

+

10–40 32Г2Рпс

+

6–8

+

+

+

+

+

+

+

+

+

6–40

35ГС 25Г2С

+

A-III

10–32

10ГТ

+

Ас-II

40–80

18–40 18Г2С

+

10–16

ВСт5сп2

+

10–40

ВСт5пс2

А-II

5

Стержневая горячекатаная периодического профиля, ГОСТ 5781 –82

4

3

2

1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

6

+

+

+

+

+

–

+

+

+

+

+

+

+

–

+

+

7

–

– –

1

1

2

2

+2

+2

+

+2

+2 +

+

+: +

+

+

+

+

– +2

–

+

+

+2

+

+

+

.+1

+ +

+

+

+

+

+

+

+

1

+

+

+

–

+ +

–

+

+

–

+

1

10

+1

1

1

+

9

8

–

+

+

+

+

+

–

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

–

+

1

+

1

+

+

–

+

+

1

+

+

+

+

1

12 1

+

11

+2

+

2

+2

+

+2

–

–

–

+1

+

–

+

+

–

–

–

13

–

–

–

+2

–

–

–

–

–

–

–

+

+1

–

–

–

14

Продолжение табл. 3.32

205

10–18

08Г2С

—

—

Bp-l

В-II Вр-II

Обыкновенная арматурная проволока периодического профиля, ГОСТ 6727–80

Высокопрочная арматурная проволока, ГОСТ 7348–81

20ХГС2

3–8

3–5

10–16

10–28

20ГС2

АтVIK

10–28

20ГС

Ат-IV

10–28

08Г2С 10–28

10–28

10ГС2

20ХГС2

10–28 10–28

20ГС 20ГС2

АтVСК

Ат-V

10–18

20ХГС2

Стержневая термически упроченная периодического профиля, ГОСТ 10884–81

10–18

10ГС2

ATIVK

10–28

25Г2С

АтIVC

4

Стержневая термически упроченная периодического профиля, ГОСТ 10884–81

3

2

1

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

5

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

6

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

7

+

+

+

+

+

–

—

—

+2 +

— —

+

—

—

—

—

—

+2

+

+

+

+

+

+

+

2

2

+

9

8

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

10

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

11

+

+

+

+

+2

+2

+

+

+

+

+

+

+

+

12

+

+

+

+

—

—

+

+

+

+

+

+

+

+

2

13

+

+

—

—

—

—

+

—

—

—

—

—

—

14

Продолжение табл. 3.32

206

A-lllB

B-I

Стержневая, упроченная вытяжкой, периодического профиля

Обыкновенная арматурная проволока гладкая, ГОСТ 6727–80 +

+

+ +

+

+

+

6

+

+

+

5

+

—

+

+

+

7

+

—

+

+

8

+

—

+

+

+

9

+

+

+

+

+

10

+

—

+

+

+

11

+

—

+

+

12

+

—

+

+

13

+

—

+

+

14

Примечания. 1. В таблице знак «+» означает «допускается», а знак «–» — «не допускается». 2. Расчетная температура принимается согласно указаниям п. 1.8. СНиП 2.03.01–84*. 3. В данной таблице нагрузки следует относить к динамическим, если доля этих нагрузок при расчете конструкций по прочности превышает 0,1 статической нагрузки; к многократно повторяющимся нагрузкам — нагрузки, при которых коэффициент условий работы арматуры γs3 < 1,0. 4. Область применения горячекатаной и термомеханически упроченной арматуры диаметров, больших, чем указано в таблице, следует принимать при соответствующем обосновании аналогично установленной в настоя щей таблице для арматурной стали соответствующих классов и марок.

2

3–5

20–40

35ГС —

20–40

14

6–15

4

25Г2С

—

—

3

Допускается применять только в вязаных каркасах и сетках. Следует применять только в виде целых стержней мерной длины.

К–19

Арматурные канаты, ТУ 14–4–22–71

1

К–7

2

Арматурные канаты, ГОСТ 13840–68

1

Окончание табл. 3.32

207

7,1

12,6

19,6

28,3

38,5

50,3

78,5

113,1

153,9

3

4

5

6

7

8

10

12

14

308

226

157

101

77

57

39,3

25,1

14,1

462

339

236

151

115

85

58,9

37,7

21,2

616

452

314

201

154

113

78,5

50,2

28,3

796

565

393

251

192

141

98,2

62,8

35,3

923

679

471

302

231

170

117,8

75,4

42,4

1077

792

550

352

269

198

137,5

87,9

49,5

1231

905

628

402

308

226

157,1

100,5

56,5

1385

1018

707

453

346

254

176,7

113

63,6

1,208

0,888

0,617

0,395

0,302

0,222

0,154

0,099

0,055

—

—

—

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

—

+

—

—

—

Расчетная площадь поперечного сечения стержневой арматуры Диаметры для и проволоки, мм2, при числе стержней НомиТеоретинальный ческая стерждиаметр, масса провоневой 1 2 3 4 5 6 7 8 9 мм 1 м, кг локи арматуры

Таблица 3.33 Сортамент арматуры

208

201,1

254,5

314,2

380,1

490,9

615,8

804,3

1017,9

1256,6

16

18

20

22

25

28

32

36

40

2513

2036

1609

1232

982

760

628

509

402

3

3770

3054

2413

1847

1473

1140

942

763

603

4

5027

4072

3217

2463

1963

1520

1256

1018

804

5

6283

5089

4021

3079

2454

1900

1571

1272

1005

6

7540

6107

4826

3695

2945

2281

1885

1527

1206

7

8796

7125

5630

4310

3436

2661

2199

1781

1407

8

9161

7238

5542

4418

3421

2827

2290

1810

10

10053 11310

8143

6434

4926

3927

3041

2513

2036

1608

9

9,865

7,99

6,31

4,83

3,84

2,984

2,466

1,998

1,578

11

—

—

—

—

—

—

—

—

—

12

+

+

+

+

+

+

+

+

+

13

Примечания. 1. Номинальный диаметр стержней для арматуры периодического профиля соответствует номинальному диаметру равновеликих по площади поперечного сечения гладких стержней. 2. Знак «+» определяет наличие диаметра в сортаменте; диапазоны диаметров для различных классов стержневой арматуры и проволоки приведены в таблице 3.32. 3. Для проволоки класса BpI теоретическая масса 1 м при диаметрах 3; 4 и 5 мм принимается соответственно равной 0,052; 0,092 и 0,144 кг.

2

1

Окончание табл. 3.33

209

1,014

1,116

15

14,2

0,714

12

0,402

9

128,7

141,6

90,6

51

22,7

1

257,4

283,2

181,2

102

45,4

2

386,1

424,8

271,8

153

68,1

3

514,8

566,4

362,4

204

90,8

4

643,5

708

453

255

113,5

5

772,2

849,6

543,6

306

136,2

6

900,9

991,2

634,2

357

158,9

7

1029,6

1132,8

724,8

408

181,6

8

1158,3

1274,4

815,4

459

204,3

9

Расчетная площадь поперечного сечения арматурных канатов, мм2, при их числе

Примечание. Номинальный диаметр арматурного каната соответствует диаметру окружности, описанной вокруг его сечения.

К–19

К–7

0,173

6

НомиТеоретичесКласс нальный кая масса, каната диаметр, 1 м, 1 кг мм

Таблица 3.34

Таблица 3.35 Параметры широких сварных сеток, изготовляемых на многоэлектродных машинах

легких

тяжелых

1

2

3

Данные для сеток

Диаметры стержней, мм продольных D

От 3 до 12

От 14 до 32

поперечных d

От 3 до 10

От 6 до 14

Шаги стержней, мм: продольных v

100, 200, 300

поперечных s: постоянный шаг

Любой от 100 до 300

два разных шага для сетки-ленты а) больший

Любой от140 до 300

6) меньший

Любой от 60 до 220

4 Рекомендуется в сетке один диаметр. Допускаются разные диаметры, отличающиеся не более чем в 2 раза. Каждая пара стержней, считая от края, должна быть одинакового диаметра. Должны применяться стержни одного диаметра

Для легких сеток допускается чередование шагов. Возможно применение шагов, 100; 200; 300; превышающих указанные, но 600 кратных 100 мм. При ширине сетки, не кратной 100 мм, остаток следует размещать с одной стороны (см. эскиз к таблице, тип II). Тип III может — применяться по согласованию с заводом-изготовителем. — Сетка-лента1 изготовляется при диаметрах продольных стержней D< 8 мм. Минимальная разность между величиной большего и меньшего шагов в одной сетке 80 мм; меньший шаг (менее 100 мм) назначается в качестве доборного, а также в местах разрезки сетки-ленты 200

Минимальная длина концов стержней (расстояние от торца стержня до оси крайнего пересекаемого стержня), мм:

Для сеток, изготовляемых из продольной разрезкой ленты, k>50 мм. Для сетки-ленты с от 30 до 150 мм

поперечных k

20

25, но не менее D

продольных с

25

25

210

Дополнительные указания

Окончание табл. 3.35 1

2

3

4

Максимальная длина сетки L, м

12

9, но не более длины нестыкованых стержней

Все продольные стержни следует принимать одинаковой длины в пределах одной сетки. По согласованию с заводом-изготоввителем допускается увеличивать L до 12 м

Ширина сетки, мм: А От 800 до 3800

От 1050 до 3050

В (в осях крайних продольных стержней)

От 1160 до 3750

От 1000 до 3000

Все поперечные стержни следует принимать одинаковой длины в пределах одной сетки

Наибольшее число продольных стержней

36

16

Число стержней рекомендуется принимать четным

211

Табл. 3.36 Параметры узких сварных сеток, изготовляемых на многоэлектродных машинах 1

Данные для сеток тяжелых типа легких 2

I

II

3

4

Диаметры стержней,мм: продольных D

От 3 до 8

От 10 до 25

От 12 до 40

поперечных d

От 3 до 8

От 4 До 12

От 6 до 14

Шаги стержней, мм: продольных v

От 50 до 390

От 75 до 725

От 1000 до 1400

поперечных s:

От 100 до 500

От 100 до 400

До 600 (кратно 50)

Наибольшее число различных шагов между поперечными стержнями

3

2

2

Минимальная длина концов стержней (расстояние от торца стержня до оси крайнего пересекаемого стержня), мм: поперечных k

15

20

25, но не менее D

продольных с

25

25

25

212

Дополнительные указания 5 В одной сетке допускаются продольные стержни разных диаметров. Рекомендуется не более двух, отличающихся не более чем в два раза. В сетке должны применяться поперечные стержни одного диаметра Для тяжелых сеток типа I допускается один шаг у края сетки не менее 50 мм Для тяжелых сеток типа II: при d ≤ 8 мм s ≥ 100; при d = 10 мм s ≥150; при d ≥12 мм s ≥ 200; s — s' ≥ 50 —

Для легких сеток-лент расстояние от торца продольного до оси поперечного стержня рекомендуется принимать равным половине шага поперечных стержней

Окончание табл. 3.36 1 Максимальная длина сетки L, м

2

3

4

7,2

12

18

Ширина сетки, мм,

5

—

А

От 80 до 420

От 90 до 775

От 140 до 1450

В (в осях между крайними продольными стержнями)

От 50 до 390

От 50 до 725

От 100 до 1400

Число продольных стержней

От 2 До 4

От2До 6

От 2 до 8

—

Примечание. Параметры, указанные для тяжелых сеток типа I, могут быть приняты также для сеток из стержней диаметром от 3 до 8 мм включ.

213

Рис. 3.23. Приваривание дополнительного продольного стержня к сварной сетке: а — исходная сетка; б — приваривание дополнительного стержня 2 точечной сваркой; в — то же электродуговой сваркой продольными швами 3 к основному стержню 1

Арматуру железобетонных элементов (линейных в особенности) следует проектировать преимущественно в виде пространственных каркасов.

ГЛАВА 3.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 3.3.1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Кирпич, камни и растворы для каменных и армокаменных конструкций, а также бетоны для изготовления камней и крупных блоков должны удовлетво рять требованиям соответствующих марок: а) камней — по пределу прочности на сжатие (а кирпича — на сжатие с учетом его прочности при изгибе) — 4,7,10,15,25,35,50 (камни малой прочно сти — легкие бетонные и природные камни); 75,100,125,150,200 (средней прочности — кирпич, керамические, бетонные и природные камни); 250, 300, 400, 500, 600, 800,1000 (высокой прочности — кирпич, природные и бетонные камни); 214

б) бетонов — по пределу прочности на сжатие: тяжелого — М50, М75, М100, М150, М200, М250, МЗОО, М350, М400; на пористых заполнителях — М25, М35, М50, М75, М100, М150 М200, М250, М300, М350, M400; ячеистого — М15, М25, М35, М50, М75, М100, М150; крупнопористого —М15, М25, М35, М50, М75, М100; поризованного — М150, М200, М250, М300, М400. Допускается применение в качестве утеплителей бетонов, пределы прочности которых на сжатие 0,7 МПа и 1,0 МПа, а для вкладышей и плит — не менее 1,0 МПа; в) растворов по пределу прочности на сжатие —4,10,25,50,75,100,150,200; г) каменных материалов по морозостойкости — Мрз10, Мрз25, Мрз35, Мрз50, Мрз75, Мрз100, Мрз150, Мрз200, Мрз300. Для бетонов марки по морозостойкости те же, кроме Мрз10. Для армирования каменных конструкций в соответствии с главой СНиП 2.01.03–84* следует применять: для сетчатого армирования — арматуру классов АI и ВрI; для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей — арматуру классов AI, AII и BpI. Для закладных деталей и соединительных накладок следует применять сталь в соответствии с главой СНиП по проектированию стальных конструкций.

3.3.2. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ КЛАДОК Расчетные сопротивления R сжатию кладки из кирпича всех видов и из керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами шириной до 12 мм при высоте ряда кладки 50–150 мм на тяжелых растворах приведены в таблице 3.37. Расчетные сопротивления сжатию виброкирпичных кладок, кладки из крупных бетонных блоков, природного камня при высоте ряда кладки 500– 1000 мм, а также кладок из бетонных и природных камней и других видов кладки приводятся в СНиП 11–22–81. Табличные значения расчетных сопро тивлений кладки сжатию следует умножать на коэффициенты условий работы γс, значения которых приводятся в указанных СНиП. Расчетные сопротивления кладки из сплошных камней на цементноизвес тковых, цементноглиняных и известковых растворах осевому растяжению Rt, растяжению при изгибе Rtb и главным растягивающим напряжениям при изги бе Rtw, срезу Rsq при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам, приведены в таблице 3.38. Расчетные сопротивления кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению Rt, растяжению при изгибе Rtb, срезу Rsq и главным растягивающим напряжениям Rtw при изгибе при расчете кладки по перевязоч ному сечению, проходящему по кирпичу или камню, приведены в таблице 3.39. Расчетные сопротивления арматуры Rs, принимаемые в соответствии со СНиП 2.03.01–84*, следует умножать в зависимости от вида армирования конструкций на коэффициенты условий работы γcs, приведенные в таблице 3.40. 215

216

3,6(36)

3,2(32)

2,6(26)

—

—

—

—

—

250

200

150

125

100

75

50

35

—

—

—

2,0(20)

2,2(22)

2,4(24)

3,0(30)

3,3(33)

3,6(36)

150

—

—

1,5(15)

1,8(18)

2,0(20)

2,2(22)

2,7(27)

3,0(30)

3,3(33)

100

0,9(9)

1,1(11)

1,4(14)

1,7(17)

1,9(19)

2,0(20)

2,5(25)

2,8(28)

3,0(30)

75

0,8(8)

1,0(10)

1,3(13)

1,5(15)

1,7(17)

1,8(18)

2,2(22)

2,5(25)

2,8(28)

50

0,7(7)

0,9(9)

1,1(11)

1,3(13)

1,4(14)

1,5(15)

1,8(18)

2,2(22)

2,5(25)

25

0,6(6)

0,7(7)

0,9(9)

1,0(10)

1,2(12)

1,3(13)

1,6(16)

1,9(19)

2,2(22)

10

0,45(4,5)

0,6(6)

0,7(7)

0,9(9)

1,1(11)

1,2(12)

1,4(14)

1,6(16)

1,8(18)

4

0,4(4)

0 5(5)

0,6(6)

0,8(8)

0,9(9)

1 0(10)

1.3(13)

1,5(15)

1,7(17)

0,2(2)

0,25(2,5)

0,35(3,5)

0,5(5)

0,6(6)

0,7(7)

0,8(8)

1,0(10)

1.3(13)

1,5(15)

нулевой

При прочности раствора

Примечание. Расчетные сопротивления кладки на растворах марок от 4 до 50 следует уменьшать, применяя понижающие коэффициенты: 0,85 — для кладки на жестких цементных растворах (без добавок извести или глины), легких и известковых растворах в период до 3 мес; 0,9 — для кладки на цементных растворах (без извести или глины) с органическими пластификаторами. Уменьшать расчетное сопротивление сжатию не требуется для кладки высшего качества — растворный шов выполняется под рамку с выравниванием и уплотнением раствора рейкой. В проекте указывается марка раствора для обычной кладки и для кладки повышенного качества.

3,9(39)

300

200

Расчетные сопротивления R, МПа (кгс/см2) сжатию кладки из кирпича всех видов и керамических камней со щелевидными вертикальными Марка пустотами шириной до 12 мм при высоте ряда кладки 50–150 мм на кирпича тяжелых растворах при марке раствора или камня

Таблица 3.37

217

б) для бутовой кладки

а) для кладки из камней правильной формы

2. По перевязанному сечению (рис. 2):

1 По неперевязанному сечению для кладки всех видов (нормальное сцепление; рис. 1)

2 Rt

1

Обозначения

Таблица 3.38

Рис. 3. Растяжение кладки при изгибе по перевязанному сечению

0,12(1,2)

0,16(1,6)

0,08(0,8)

3

50 и выше

0,08(0,8)

0,11(1,1)

0,05(0,5)

4

25

0,04(0,4)

0,05(0,5)

0,03(0,3)

5

10

при марке раствора

0,02(0,2)

0,02(0,2)

0,01(0,1)

6

4

2

0,01(0,1)

0,01(0,1)

0,005(0,05)

7

при прочности раствора 0,2(2)

Расчетные сопротивления R, МПа (кгс/см ), кладки из сплошных камней на цементно-известковых, цементно-глиняных и известковых растворах осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете сечений кладки, проходящих по горизонтальным и вертикальным швам

Рис.2. Растяжение кладки по перевязанному сечению

А. Осевое растяжение

Вид напряженного состояния

Рис. 1. Растяжение кладки по неперевязанному сечению

218 0,24(2,4)

6. По перевязанному сечению для бутовой кладки 0,16(1,6)

0,11(1,1)

0,12(1,2)

0,16(1,6)

0,08(0,8)

4

0,08(0,8)

0,05(0,5)

0,06(0,6)

0,08(0,8)

0,04(0,4)

5

0,04(0,4)

0,02(0,2)

0,03(0,3)

0,04(0,4)

0,02(0,2)

6

0,02(0,2)

0,01(0,1)

-

0,015(0,15)

0,02(0,2)

0,01(0,1)

7

Примечания. 1. Расчетные сопротивления отнесены по всему сечению разрыва или среза кладки, перпенди кулярному или параллельному (при срезе) направлению усилия. 2. Расчетные сопротивления кладки следует принимать с коэффициентами: для кирпичной кладки с вибрированием на вибростолах, при расчете на особые воздействия— 1,4; для вибрированной кирпичной кладки из глиняного кирпича пластического прессования, а также для обычной кладки из дырчатого и щелевого кирпича и пустотелых бетонных камней — 1,25; для невибрированной кирпичной кладки на жестких цементных растворах без добавки глины или извести — 0,75; для кладки из полнотелого и пустотелого силикатного кирпича — 0,7, а из силикатного кирпича, изготовлен ного с применением мелких (барханных) песков — по экспериментальным данным; для зимней кладки, выполняемой способом замораживания, — по таблице 33 СНиП 11–22–81. При расчете по раскрытию трещин расчетные сопротивления растяжению при изгибе Rtb для всех видов кладки следует принимать без учета коэффициентов, указанных в настоящем примечании. 3. При отношении глубины перевязки кирпича (камня) правильной формы к высоте ряда кладки менее единицы расчетные сопротивления кладки осевому растяжению и растяжению при изгибе по перевязанным сечениям принимаются умноженнными на значения отношения глубины перевязки к высоте ряда.

0,16(1,6)

5. По неперевязанному сечению для кладки всех видов (касательное сцепление) -

0,18(1,8)

б) для бутовой кладки

В. Срез

0,25(2,5)

0,12(1,2)

3

а) для кладки из камней правильной формы Rsq

(Rtw)

3. По неперевязанному сечению для кладки всех видов и по косой штрабе (главные растягивающие напряжения при изгибе)

4. По перевязанному сечению (рис. 3):

2 Rtb

1

Б. Растяжение при изгибе

Окончание табл. 3.38

219

Rt

Rsq

150

100

75

1,0(10)

0,4(4)

0,2(2)

0,8(8) 0,65(6,5) 0,55(5,5)

0,3(3) 0,25(2,5)

0,25(2,5) 0,2(2) 0,18(1,8) 0,13(1,3)

200

0,4(4)

25

15

10

0,3(3)

0,2(2)

0,1(1)

0,14(1,4) 0,09(0,9)

0,07(0,7) 0,05(0,5)

0,08(0,8) 0,06(0,6) 0,05(0,5) 0,03(0,3)

35

0,16(1,6) 0,12(1,2)

0,1(1)

50

Примечания. 1. Расчетные сопротивления осевому растяжению Rt, растяжению при изгибе Rtb и главным растягивающим напряжениям Rtw отнесены ко всему сечению разрыва кладки. 2. Расчетные сопротивления срезу по перевязанному сечению Rsq отнесены только к площади сечения кирпича или камня (площади сечения нетто) за вычетом площади сечения вертикальных швов.

3. Срез

2. Растяжение при изгибе и RtbRtw главные растягивающие напряжения

1. Осевое растяжение

Вид напря- Обоженного знасостояния чение

Расчетные сопротивления R, МПа (кг/см2), кладки из кирпича и камней правильной формы осевому растяжению, растяжению при изгибе, срезу и главным растягивающим напряжениям при изгибе при расчете кладки по перевязанному сечению, проходящему по кирпичу или камню при марке камня

Таблица 3.39

Таблица 3.40

Вид армирования конструкций

Коэффициенты условий работы γcs для арматуры классов A-I

А-II

Bp-l

0,75

—

0,6

1

1

1

б) то же, сжатая

0,85

0,7

0,6

в) отогнутая арматура и хомуты

0,8

0,8

0,6

а) на растворе марки 25 и выше

0,9

0,9

0,8

б) на растворе марки 10 и ниже

0,5

0,5

0,6

1. Сетчатое армирование 2. Продольная арматура в кладке: а) продольная арматура растянутая

3. Анкеры и связи в кладке:

Примечания. 1. При применении других видов арматурных сталей расчет ные сопротивления, приведенные в главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, принимаются не выше, чем для арматуры классов AII или соответственно BpI. 2. При расчете зимней кладки, выполненной способом замораживания, расчетные сопротивления арматуры при сетчатом армировании следует при нимать с дополнительным коэффициентом условий работы γcs1, приведенным в таблице 33 СНиП 2.03.01.–84*. Модуль упругости (начальный модуль деформации) кладки Е0 при кратков ременной нагрузке должен приниматься равным: для неармированной кладки

E0 = α Ru ; для кладки с продольным армированием

E0 = α Rsku ,

где α — упругая характеристика кладки, принимается по таблице 3.41.

220

Таблица 3.41 Упругая характеристика Вид кладки

при марках раствора

при прочности раствора 0,0(2) нулевой

25–200

10

4

1. Из крупных блоков, изготовленных из тяжелого и крупнопористого бетона на тяжелых заполнителях и из тяжелого природного камня (γ ≥1800 кг/м3)

1500

1000

750

750

500

2. Из камней, изготовленных из тяжелого бетона, тяжелых природных камней и бута

1500

1000

750

500

350

3. Из крупных блоков, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, крупнопористого бетона на легких заполнителях, плотного силикатного бетона и из легкого природного камня

1000

750

500

500

350

А

750

750

500

500

350

Б

500

500

350

350

350

А

750

500

350

350

200

Б

500

350

200

200

200

6. Из керамических камней

1200

1000

750

500

350

7. Из кирпича глиняного пластического прессования, полнотелого и пустотелого, из пустотелых силикатных камней, из камней, изготовленных из бетона на пористых заполнителях и поризованного, из легких природных камней

1000

750

500

350

200

8. Из кирпича силикатного полнотелого и пустотелого

750

500

350

350

200

9. Из кирпича глиняного полусухого прессования, полнотелого и пустотелого

500

500

350

350

200

4. Из крупных блоков, изготовленных из ячеистых бетонов вида:

5. Из камней из ячеистых бетонов вида:

Примечания. 1. При определении коэффициентов продольного изгиба для элементов с гибкостью l0/i ≤ 28 или отношением l0/h ≤ 8 допускается прини мать величины упругой характеристики кладки из кирпича всех видов, как из кирпича пластического прессования. 2. Приведенные значения упругой характеристики α для кирпичной кладки распространяются на виброкирпичные панели и блоки. 221

3. Упругая характеристика бутобетона принимается равной α = 2000. 4. Для кладки на легких растворах значения упругой характеристики α следует принимать с коэффициентом 0,7. 5. Упругие характеристики кладки из природных камней допускается уточ нять по специальным указаниям, составленным на основе результатов экспе риментальных исследований и утвержденным в установленном порядке. Модуль упругости кладки с сетчатым армированием принимается таким же, как для неармированной кладки. Для кладки с продольным армированием упругую характеристику следует принимать такой же, как для неармированной кладки. Ru — временное сопротивление (средний предел прочности) сжатию клад ки, определяемое по формуле

Ru = kR , где k = 2 для кладок любых видов, за исключением кладок из ячеистобетон ных блоков; для последних k =2,25. Упругую характеристику кладки с сетчатым армированием следует опреде лять по формуле

α sk = α

Ru . Rsku

В приведенных формулах Rsku — временное сопротивление (средний пре дел прочности) сжатию армированной кладки из кирпича или камней по высоте ряда не более 150 мм, определяемое по формулам: для кладки с продольной арматурой

Rsku = kR +

Rsn μ ; 100

для кладки с сетчатой арматурой

Rsku = kR +

2 Rsn μ , 100

где μ — процент армирования кладки; для кладки с продольной арматурой

μ=

As 100 , Ak

где As и Ak — соответственно площади сечения арматуры и кладки; Rsn — нормативное сопротивление арматуры в армированной кладке, при нимаемое для сталей классов АI и AII в соответствии со СНиП 2.03.01–84*. 222

Для кладки с сетчатой арматурой μ — процент армирования по объему, равный

μ=

Vs 100 , Vk

где Vs и Vk — соответственно объемы арматуры и кладки; при сетках с квадратными ячейками (рис. 3.28) из арматуры сечением Ast, стороной ячейки с и расстоянием между сетками по высоте S получим μ = 2Аst•100/сs. Модуль деформаций кладки Е должен приниматься: а) при расчете конструкций по прочности кладки для определения усилий в кладке, рассматриваемой в предельном состоянии сжатия при условии, что деформации кладки определяются совместной работой с элементами конст рукций из других материалов (для определения усилий в затяжках сводов, в слоях сжатых многослойных сечений, усилий, вызываемых температурными деформациями, при расчете кладки над ранбалками или под распределитель ными поясами) по формуле

Å = 0,5Å0 , где Е0 — модуль упругости (начальный модуль деформаций) кладки; б) при определении деформаций кладки от продольных или поперечных сил, усилий в статически неопределимых рамных системах, в которых элемен ты конструкций из кладки работают совместно с элементами из других мате риалов, периода колебаний каменных конструкций, жесткости конструкций по формуле

Å = 0,8Å0 . Относительная деформация кладки с учетом ползучести определяется по формуле

ε =ν

σ , E0

где σ — напряжение, при котором определяется s; ν — коэффициент, учитывающий влияние ползучести кладки; ν = 1,8 — для кладки из керамических камней с вертикальными щелевид ными пустотами (высота камня 138 мм); ν = 2,2 — для кладки из глиняного кирпича пластического и полусухого прессования; ν = 2,8 — для кладки из крупных блоков или камней, изготовленных из тяжелого бетона; ν = 3,0 — для кладки из силикатного кирпича и камней, полнотелых и пустотелых, а также из камней, изготовленных из бетона на пористых запол нителях или поризованного, и силикатных крупных блоков; 223

ν = 3,5 — для кладки из мелких и крупных блоков, изготовленных из автоклавного ячеистого бетона вида А. Модуль упругости кладки Å0 при постоянной и длительной нагрузке, с учетом ползучести, следует уменьшить путем деления его на коэффициент ползучести ν. Модуль сдвига кладки следует принимать равным G = 0,4 Å0, где Å0 — модуль упругости при сжатии. Величины коэффициентов линейного расширения кладки принимаются равными αt•105 град–1 для кладки: из глиняного кирпича — 0,5; из силикатного кирпича, бетонных блоков, бутобетона — 1,0; из природного камня и ячеисто бетонных блоков — 0,8. Коэффициенты трения кладки по кладке или бетону равны 0,6–0,7; стали по кладке или бетону — 0,4; кладки или бетона по песку или гравию — 0,5; то же по глине — 0,4. 3.3.3. РАСЧЕТ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ Расчет элементов неармированных каменных конструкций при централь ном сжатии производится по формуле

N ≤ mgϕ RA , где À — расчетная продольная сила; R — расчетное сопротивление сжатию кладки; À — площадь сечения элемента; mg — коэффициент учитывающий влияние длительной нагрузки и опре деляемый по формуле, приведенной для внецентренного сжатых элементов при å0g = 0. При меньшем размере прямоугольного поперечного сечения элементов h ≥ 30 см (или с меньшим радиусом инерции элементов любого сечения 1 ≥ 8,7 см) коэффициент mg следует принимать равным единице. Коэффициент продольного изгиба ϕ принимается по рисунке 3.43. в зави симости от упругой характеристики кладки α и гибкости элемента l1 = l0/i или lh = l0/h (для прямоугольных сечений), где i — наименьший радиус инерции сечения; h — меньший размер сечения; l0 — расчетная длина элемента, при нимаемая в зависимости от условий опирания согласно рисунке 3.24. Расчет ные значения ϕ и mg, принимаются постоянными только на участках, пока занных на рисунке 3.24, на остальных они принимаются по линейной интерполяции между расчетными значениями и 1. В месте пересечения продольной и поперечной стен, при условии их надеж ного взаимного соединения, коэффициенты ϕ и mg, разрешается принимать равными 1. На расстоянии Í от пересечения стен коэффициенты ϕ и mg принимаются расчетными. Для промежуточных вертикальных участков коэф фициенты ϕ и mg принимаются по интерполяции. 224

Рис. 3.24. Коэффициенты ϕ и mg по высоте сжатых стен и столбов: а — l0=Н; σ—l0=1,5Н (для однопролетных зданий); l0=1,25Н (для многопролетных); в — l0=2Н

В стенах, ослабленных проемами, при расчете простенков коэффициент ϕ принимается по гибкости стены. Для узких простенков, ширина которых меньше толщины стены, произво дится также расчет простенка в плоскости стены, при этом расчетная высота простенка принимается равной высоте проема. Для ступенчатых стен и столбов, верхняя часть которых имеет меньшее поперечное сечение, коэффициенты γ и mg определяются: а) при опирании стен (столбов) на неподвижные шарнирные опоры — по высоте l0 = Í и наименьшему сечению, расположенному в средней трети высоты Í; б) при упругой верхней опоре или при ее отсутствии — по расчетной высоте l0 и сечению у нижней опоры, а при расчете верхнего участка стены (столба) высотой Í1 — по расчетной высоте l01 и поперечному сечению этого участка; l01 — определяется так же, как l0, но при Í = Ít. Расчет внецентренно сжатых неармированных элементов каменных конструкций следует производить по формуле

N ≤ mgϕ1 RAc w ,

где Àс — площадь сжатой части сечения при прямоугольной эпюре напря жений (рис. 3.25), определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения расчетной продольной силы N. Положение границы пло щади Àc определяется из условия равенства нулю статического момента этой площади относительно ее центра тяжести. Для прямоугольного сечения:

⎛ 2e ⎞ Ac = A ⎜1 − 0 ⎟ , h ⎠ ⎝ ϕ + ϕc . ϕ1 = 2 225

Таблица 3.43. Коэффициенты продольного изгиба ϕ каменной кладки

Гибкость

Упругая характеристика кладки

λh

λi

1500

1000

500

350

200

100

4

14

1

1

0,98

0,94

0,90

0,82

8

28

0,95

0,92

0,85

0,80

0,70

0,54

12

42

0,88

0,84

0,72

0,64

0,51

0,34

16

56

0,81

0,74

0,59

0,50

0,37

0,23

22

76

0,69

0,61

0,43

0,35

0,24

—

30

104

0,53

0,45

0,32

0,25

0,17

—

38

132

0,36

0,31

0,21

0,17

0,12

—

46

160

0,21

0,18

0,13

0,10

0,07

—

54

187

0,13

0,12

0,08

0,06

0,04

—

Центр тяжести сечения Рис. 3.25. К расчету внецентренно сжатых элементов каменных конструкций 226

В формулах: R — расчетное сопротивление кладки сжатию; À — площадь сечения элемента; h — высота сечения в плоскости действия изгибающего момента; å0 — эксцентриситет расчетной силы N относительно центра тяжести сече ния; ϕ — коэффициент продольного изгиба для всего сечения в плоскости действия изгибающего момента, определяемый по расчетной высоте элемента l0 по таблице 3.42. ϕс— коэффициент продольного изгиба для сжатой части сечения, опреде ляемый по фактической высоте элемента Í по таблице 3.42 в плоскости действия изгибающего момента при отношении:

λhc =

H hc

λic =

H , hi

или гибкости

где hc и ic — высота и радиус инерции сжатой части поперечного сечения Àс в плоскости действия изгибающего момента. Для прямоугольного сечения hc = h — 2å0. Для таврового сечения (при å0 > 0,45у) допускается приближенно прини мать Àс = 2(ó–å0)b и hс = 2( ó –å0), где ó — расстояние от центра тяжести сечения элемента до его края в сторону эксцентриситета, b — ширина сжатой полки или толщина стенки таврового сечения в зависимости от направления эксцентриситета. При знакопеременной эпюре изгибающего момента по вы соте элемента (рис. 3.25) расчет по прочности следует производить в сечениях с максимальными изгибающими моментами различных знаков. Коэффициент продольного изгиба ϕс следует определять по высоте части элемента в преде лах однозначной эпюры изгибающего момента при отношениях или гибкостях

λh1c =

H1 H èëè λi1c = 1 hc1 hi1

λh2c =

H2 H èëè λi2c = 2 , hc2 hi2

и

где Í1 и Í2 — высоты частей элемента с однозначной эпюрой изгибающего момента; hc1; ic1 и hc2; ic2 — высоты и радиусы инерции сжатой части элементов в сечениях с максимальными изгибающими моментами; 227

mg — коэффициент, определяемый по формуле

mg = 1 − η

N g ⎛ 1, 2eog ⎞ ⎜1 + ⎟, N ⎝ h ⎠

åog, — эксцентриситет от действия длительных нагрузок. При h >30 или i >8,7 коэффициент mg, принимается равным 1. w — коэффициент, определяемый для прямоугольных сечений по формуле

w = 1 + eo / h ≤ 1, 45 ;

при сечениях произвольной формы в эту формулу вместо h подставляется 2ó. Для кладки из камней и крупных блоков, изготовленных из ячеистых и крупнопористых бетонов, а также из природных камней, w = 1. Таблица 3.43 Значения коэффициента η

Гибкость

λh

λi

Вид кладки Из глиняного кирпича и керамических камней, из бетонных и природных камней

Из силикатного кирпича, камней и блоков из легкого бетона

при проценте продольного армирования 0,1 и менее

0,3 и более

0,1 и менее

0,3 и более

≤10

≤35

0

0

0

0

12

42

0,04

0,03

0,05

0,03

14

49

0,08

0,07

0,09

0,08

18

63

0,15

0,13

0,19

0,15

22

76

0,24

0,20

0,29

0,22

26

90

0,31

0,26

0,38

0,30

Примечание. Для неармированной кладки значения h принимаются, как при армировании, — 0,1% и менее. При 0,1< m<0,3% коэффициент h опре деляется интерполяцией. При расчете несущих и самонесущих стен толщиной 25 см и менее следует учитывать случайный эксцентриситет å0, который должен суммироваться с эксцентриситетом продольной силы. Величину случайного эксцентриситета следует принимать равной: для несущих стен — 2 см; для самонесущих стен, а также для отдельных слоев трехслойных несущих стен — 1 см; для перегородок и ненесущих стен, а также заполнений фахверковых стен случайный эксцентриситет допускается не учитывать. 228

Наибольшая величина эксцентриситета (с учетом случайного) во внецент ренно сжатых конструкциях без продольной арматуры в растянутой зоне не должна превышать для основных сочетаний нагрузок — 0,9ó, для особых 0,95ó; в стенах толщиной 25 см и менее; для основных сочетаний нагрузок — 0,8ó, для особых — 0,85ó, при этом расстояние от точки приложения силы до более сжатого края сечения для несущих стен и столбов должно быть не менее 2 см. Элементы, работающие на внецентренное сжатие, должны быть проверены расчетом на центральное сжатие в плоскости, перпендикулярной к плоскости действия изгибающего момента в тех случаях, когда ширина их поперечного сечения b
Центр тяжести сечения

Рис. 3.26. Расчетная схема при косом внецентренном сжатии

В случаях сложного по форме сечения для упрощения расчета допускается принимать прямоугольную часть сечения без учета участков, усложняющих его форму. Величины w, γ1 и mg определяются дважды: а) при высоте сечения h или радиусе инерции ih и эксцентриситете eh в направлении h; б) при высоте сечения b или радиусе инерции ib и эксцентриситете åb в направлении b. За расчетную несущую способность принимается меньшая из двух величин, вычесленных по формуле при двух значениях w, ϕ1 и mg. 229

Расчет сечений на смятие при распределении нагрузки на части площади сечения следует производить по формуле:

N c ≤ ψ dRc Ac , где Nc — продольная сжимающая сила от местной нагрузки; Rc — расчетное сопротивление кладки на смятие; Àc — площадь смятия, на которую передается нагрузка; d =1,5–0,5ψ — для кирпичной и виброкирпичной кладки, а также кладки из сплошных камней или блоков, изготавливаемых из тяжелого и легкого бетонов; d =1 — для кладки из пустотелых бетонных камней или сплошных камней и блоков из крупнопористого и ячеистого бетона; ψ — коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки. При равномерном распределении давления ψ = 1, при треугольной эпюре давления ψ = 0,5. Если под опорами изгибаемых элементов не требуется установка распреде лительных плит, то допускается принимать ψd = 0,75 — для кладок из матери алов, указанных в поз. 1 и 2 таблице 3.44 и ψ = 0,5 — для кладок из материа лов, указанных в поз. 3 этой таблицы. Таблица 3.44 Значения коэффициента ξ 1

Для нагрузок по схемам рис. 3.27 а, в, в1, д, ж Материал кладки

рис. 3.27 б, г, е, з

местная нагрузка

сумма местной и основной нагрузок

2

2

1

1,2

2. Керамические камни с щелевыми пустотами; дырчатый кирпич. бутобетон

1,5

2

1

1,2

3. Пустотелые бетонные камни и блоки; сплошные камни и блоки из бетона М35; камни и блоки из ячеистого и природного камня

1,2

1,5

1

1

1. Полнотелый кирпич; сплошные камни и крупные блоки из бетона на пористых заполнителях М50 и выше

сумма местная местной и нагрузка основной нагрузок

Примечание. Для кладок всех видов на неотвердевшем растворе или на замороженном растворе в период его оттаивания при зимней кладке, выпол ненной способом замораживания, принимаются значения ξ1 указанные в поз. 3 настоящей таблицы. 230

Расчетное сопротивление кладки на смятие Rc следует определять по формуле

Rc = ξ R ;

ξ=

A ≤ ξ1 , Ac

где À — расчетная площадь сечения; ξ1 — коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения нагрузки, определяется по таблице 3.45. При одновременном действии местной (опорные реакции балок, прогонов, перекрытий и т. п.) и основной нагрузок (вес вышележащей кладки и нагрузка, передающаяся на эту кладку) расчет производится раздельно на местную нагрузку и на сумму местной и основной нагрузок, при этом принимаются различные значения ξ1 согласно таблице 3.45. При расчете на сумму местной и основной нагрузок разрешается учитывать только ту часть местной нагрузки, которая будет приложена до загружения площади смятия основной нагрузкой. Расчетная площадь сечения À определяется по следующим правилам: а) при площади смятия, включающей всю толщину стены, в расчетную площадь смятия включаются участки длиной не более толщины стены в каж дую сторону от границы местной нагрузки (см. рис. 3.27а); б) при площади смятия, расположенной на краю стены по всей ее толщине, расчетная площадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной и основной нагрузки принимается также расчетная площадь, указанная на ри сунке 3.27 б пунктиром; в) при опирании на стену концов прогонов и балок в расчетную площадь смятия включается площадь сечения стены шириной, равной глубине задел ки опорного участка прогона или балки и длиной не более расстояния между осями двух соседних пролетов между балками (рис. 3.27в); если расстояние между балками превышает двойную толщину стены, длина расчетной площа ди сечения определяется как сумма ширины балки bс и удвоенной толщины стены h (рис. 3.27 в1); г) при смятии под краевой нагрузкой, приложенной к угловому участку стены, расчетная площадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной и основной нагрузки принимается расчетная площадь, ограниченная на рисунке 3.27г пунктиром; д) при площади смятия, расположенной на части длины и ширины сечения, расчетная площадь принимается согласно рисунку 3.27д. Если площадь смя тия расположена вблизи от края сечения, то при расчете на сумму местной и основной нагрузки принимается расчетная площадь сечения, не меньшая, чем определяемая по рисунку 3.27г, при приложении той же нагрузки к угловому участку стены; е) при площади смятия, расположенной в пределах пилястры, расчетная площадь равна площади смятия, а при расчете на сумму местной и основной 231

Рис. 3.27. Определение расчетных площадей сечений при местном сжатии (смятии)

нагрузки принимается расчетная площадь, ограниченная на рисунке 3.27е пунктиром; ж) при площади смятия, расположенной в пределах пилястры и части стены или простенка, увеличение расчетной площади по сравнению с площадью смя тия следует учитывать только для нагрузки, равнодействующая которой прило жена в пределах полки (стены) или же в пределах ребра (пилястры) с эксцентри 232

ситетом å0 > 1/6 L в сторону стены (где L — длина площади смятия, å0 — эксцентриситет по отношению к оси площади смятия). В этих случаях в расчет ную площадь сечения включается, кроме площади смятия, часть площади сече ния полки шириной Ñ, равной глубине заделки опорной плиты в кладку стены, и длиной в каждую сторону от края плиты не более толщины стены (рис. 3.27ж); з) если сечение имеет сложную форму, не допускается учитывать при определении расчетной площади сечения участки, связь которых с загружен ным участком недостаточна для перераспределения давления (участки 1 и 2 на рис. 3.27з). Во всех случаях, приведенных на рис. 3.27, в расчетную площадь сечения À включается площадь смятия Àc. Расчет изгибаемых неармированных элементов следует производить по формуле

M ≤ RtbW , где Ì — расчетный изгибающий момент; W — момент сопротивления сечения кладки при упругой ее работе; Rtb— расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по перевя занному сечению (см. табл. 3.39–3.40). Расчет изгибаемых неармированных элементов на поперечную силу следу ет производить по формуле

Q ≤ Rtwbz , где

Rtw — расчетное сопротивление кладки главным растягивающим напряже ниям при изгибе (табл. 3.40); b — ширина сечения; z — плечо внутренней пары сил, для прямоугольного сечения

z=

2 . 3

Проектирование элементов каменных конструкций, работающих на изгиб по неперевязанному сечению, не допускается. Расчет элементов неармированных каменных конструкций на проч8 ность при осевом растяжении следует производить по формуле

N ≤ Rt An , где N — расчетная осевая сила при растяжении; Rt — расчетное сопротивление кладки растяжению, принимаемое по таблицам 3.39–3.40 по перевязанному сечению; Àn — расчетная площадь сечения нетто. Проектирование элементов каменных конструкций, работающих на осевое растяжение по неперевязанному сечению, не допускается. 233

Расчет неармированной кладки на срез по горизонтальным неперевя занным швам для бутовой кладки следует производить по формуле

(

)

Q ≤ Rsq + 0,8nμσ 0 A , где Rs — расчетное сопротивление срезу (см. табл. 3.39); μ — коэффициент трения по шву кладки, принимаемый для кладки из кирпича и камней правильной формы равным 0,7; σ0 — среднее напряжение сжатия при наименьшей расчетной нагрузке, определяемой с коэффициентом надежности по нагрузке 0,9; n — коэффициент, принимаемый равным 1,0 для кладки из полнотелого кирпича и камней с вертикальными пустотами, а также для кладки из рваного бутового камня; À — расчетная площадь сечения. Расчет кладки на срез по перевязанному сечению (по кирпичу или камню) следует производить без учета обжатия (2й член формулы). При внецентренном сжатии с эксцентриситетами, выходящими за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений å0 > 0,17h), в расчетную площадь сечения включается только площадь сжатой части сечения Àс.

3.3.4. РАСЧЕТ АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ Расчет элементов с сетчатым армированием (рис. 3.28) при центральном сжатии следует производить по формуле

N ≤ mgϕ Rsk A , где N — расчетная продольная сила; Rsk ≤ 2R — расчетное сопротивление при центральном сжатии, определяе мое для армированной кладки из кирпича всех видов и керамических камней со щелевидными вертикальными пустотами по формуле

Rsk = R +

2 μ Rs , 100

при прочности раствора менее 2,5 МПа при проверке прочности кладки в процессе ее возведения по формуле

Rsk 1 = R1 +

2μ Rs R1 . ⋅ 100 R25

При прочности раствора более 2,5 МПа (25 кг/см2) отношение R1/R25 принимается равным 1. Rt — расчетное сопротивление сжатию неармированной кладки в рассмат риваемый срок твердения раствора; 234

Puc. 3.28. Сетчатое армирование каменных конструкций: 1 — арматурная сетка; 2 — выпуск арматурной сетки для контроля ее укладки; а — расположение сеток в кладке; б — сетка с квадратными ячейками; в — сетка с прямоугольными ячейками

R25 — расчетное сопротивление кладки при марке раствора 25;

μ=

Vs 100 — процент армирования по объему, Vk

для сеток с квадратными ячейками из арматуры сечением Ast с размером ячейки Ñ при расстоянии между сетками по высоте S.

μs =

Ast , CS

mg — коэффициент, определяемый, как для неармированной кладки; Vs и Vk — соответственно объемы арматуры и кладки; ϕ — коэффициент продольного изгиба, определяемый по таблице 3.42 для λh или λi при упругой характеристике кладки с сетчатым армированием αsk. Процент армирования кладки сетчатой арматуры при центральном сжатии не должен превышать определяемого по формуле

μ = 50

R ≥ 0,1%. Rs 235

Элементы с сетчатым армированием выполняются на растворах марки не ниже 50 при высоте ряда кладки не более 150 мм. Расчет внецентренно сжатых элементов с сетчатым армированием при малых эксцентриситетах, не выходящих за пределы ядра сечения (для пря моугольного сечения å0 < 0,17h), следует производить по формуле

N ≤ mgϕ1 Rskb Ac w или для прямоугольного сечения

⎛ 2e ⎞ N ≤ mgϕ1 Rskb A ⎜1 − 0 ⎟ w , h ⎠ ⎝ где

Rskb ≤ 2R — расчетное сопротивление армированной кладки при внецент ренном сжатии, определяемое при марке раствора 50 и выше по формуле

Rskb = R +

2 μ Rs 100

⎛ 2e0 ⎞ ⎜1 − ⎟, y ⎠ ⎝

а при марке раствора менее 25 (при проверке прочности кладки в процессе ее возведения) по формуле

Rskb = R1 +

2μ Rs R1 ⎛ 2e0 ⎞ ⋅ ⎜1 − ⎟. 100 R25 ⎝ y ⎠

Остальные величины имеют те же значения, что при неармированной кладке. При эксцентриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (для прямоу гольных сечений å0 >0,17h), а также при λh >15 или λi >53 применять сетчатое армирование не следует. Процент армирования кладки сетчатой арматурой при внецентренном сжа тии не должен превышать определяемого по формуле

μ=

50 R ≥ 0,1%. ⎛ 2e0 ⎞ ⎜1 − y ⎟ Rs ⎝ ⎠

3.3.5. РАСЧЕТ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ Расчет каменных и армокаменных конструкций по предельным состояниям второй группы следует производить на воздействие нормативных нагрузок при основных их сочетаниях. Расчет внецентренно сжатых неармированных эле ментов по раскрытию трещин при å0 > 0,7 должен производиться на воздей ствие расчетных нагрузок. 236

Расчет по раскрытию трещин (швов кладки) внецентренно сжатых неармиро ванных каменных конструкций следует производить при å0 > 0,7ó по формуле

N≤

γ r Rtb A , A(h − y )e0 −1 J

где J — момент инерции сечения в плоскости действия изгибающего момента; ó — расстояние от центра тяжести сечения до сжатого его края; Rtb — расчетное сопротивление кладки растяжению при изгибе по непере вязанному сечению; γr — коэффициент условий работы кладки при расчете по раскрытию трещин, принимаемый при сроке службы 50 лет и при отсутствии штукатурки или отделки равным 2. Конструкции, в которых по условиям эксплуатации не может быть допуще но появление трещин в штукатурных и других покрытиях, должны быть проверены на деформации растянутых поверхностей. Эти деформации для неармированной кладки следует определять при нормативных нагрузках, которые будут приложены после нанесения штукатурных или других покры тий. Они не должны превышать величин относительных деформаций eu, принимаемых в зависимости от вида штукатурки или покрытия равными (0,5...1,0)•10 –4 . Расчет по деформациям растянутых поверхностей каменных конструкций из неармированной кладки следует производить по формулам: при осевом растяжении

N ≤ EAε u ; при изгибе

M=

EJ ε u ; h− y

при внецентренном сжатии

N≤

EJ ε u , A(h − y )e0 −1 J

при внецентренном растяжении

N≤

EJ ε u . A(h − y )e0 +1 J 237

В этих формулах N и Ì — продольная сила и момент от нормативных нагрузок, которые будут приложены после нанесения на поверхность кладки штукатурных или плиточных покрытий; (h–y) — расстояние от центра тяжести сечения кладки до наиболее удален ной растянутой грани покрытия; J — момент инерции сечения; Å — модуль деформаций кладки.

3.3.6. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Неармированные кладки из каменных материалов в зависимости от вида кладки, а также прочности камней и растворов подразделяются на четыре группы. К первой группе кладок относятся сплошная кладка из кирпича или камней марки 50 и выше на растворе марки 10 и выше; крупные блоки из кирпича или камней на растворе марки 25 и выше; облегченные кладки на растворе марки 50 и выше; бутобетон на бетоне класса не ниже В7,5. Ко второй группе кладок относятся сплошная кладка из кирпича или камней марки 50 и выше на растворе марки 4, то же марко 35 и 25 на растворе марки 10 и выше; облегченные кладки на растворе марки 25; кладка из постелистого бута на растворе марки 25 и выше и рваного бута на растворе марки 50 и выше; бутобетон на бетоне класса не ниже В5. К третьей группе кладок относятся сплошная кладка из кирпича или камней марок 35 и 25 на растворе марки 4; то же — марок 15; 10 и 7 на любом растворе; кладка из грунтоблоков и сырцового кирпича на известковом растворе; облег ченная кладка из кирпича или бетонных камней с перевязкой тычковыми рядами или скобами на растворе марки 10 и с заполнением засыпкой; кладка из постелистого бута на растворе марок 10 и 4 или рваного бута на растворе марок 25 и 10; бутобетон на бетоне класса В3,5. К четвертой группе кладок относятся сплошная кладка из кирпича или камней марки 4 на любом растворе; кладка из грунтоблоков и сырцового кирпича на глиняном растворе; кладка из постелистого бута на глиняном растворе; кладка из рваного бута на растворе марки 4. Каменные стены в зависимости от конструктивной схемы здания подразде ляются на: несущие, воспринимающие кроме нагрузок от собственного веса и ветра также нагрузки от покрытий, перекрытий, кранов и т. п.; самонесущие, воспринимающие нагрузку только от собственного веса стен всех вышележащих этажей зданий и ветровую нагрузку; не несущие (в том числе навесные), воспринимающие только нагрузку отсобственного веса и ветра в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м; при большей высоте этажа эти стены относятся к самонесущим; 238

перегородки — внутренние стены, воспринимающие только нагрузки от собственного веса и ветра (при открытых оконных проемах) в пределах одного этажа, при высоте его не более 6 м; при большей высоте этажа стены этого типа условно относятся к самонесущим. В зданиях с самонесущими и не несущими наружными стенами нагрузки от покрытий, перекрытий и т. п. передаются на каркас или поперечные конструк ции зданий. Каменные стены и столбы зданий при расчете на горизонтальные нагрузки, внецентренное и центральное сжатие следует принимать опертыми в горизон тальном направлении на междуэтажные перекрытия, покрытия и поперечные стены. Эти опоры делятся на жесткие (несмещаемые) и упругие. За жесткие опоры следует принимать: а) поперечные каменные и бетонные стены толщиной не менее 12 см, железобетонные толщиной не менее 6 см, контрфорсы, поперечные рамы с жесткими узлами, участки поперечных стен и другие конструкции, рассчитан ные на восприятие горизонтальной нагрузки; б) покрытия и междуэтажные перекрытия при расстоянии между попереч ными, жесткими конструкциями не более указанных в таблице 3.45; в) ветровые пояса, фермы, ветровые связи и железобетонные обвязки, рассчитанные по прочности и по деформациям на восприятие горизонтальной нагрузки, передающейся от стен. За упругие опоры следует принимать покрытия и междуэтажные перекры тия при расстояниях между поперечными жесткими конструкциями, превыша ющих указанные в таблице 3.46 при отсутствии ветровых связей, указанных в подпункте «в». Таблица 3.45

Тип покрытий и перекрытий

Расстояние между поперечными жесткими конструкциями, при группе кладки, м I

II

III

IV

А. Железобетонные сборные замоноличенные (см. прим. 2) и монолитные

54

42

30

—

Б. Из сборных железобетонных настилов (см. прим. 3) и из железобетонных или стальных балок с настилом из плит или камней

42

36

24

—

В. Деревянные

30

24

18

12

Примечания. 1. Указанные в табл. 3.46 предельные расстояния должны быть уменьшены в следующих случаях: а) при скоростных напорах ветра 70, 85 и 100 кг/м — соответственно на 15, 20 и 25%; 239

б) при высоте здания 22–32 м — на 10%; 33–48 м — на 20%; более 48 м — на 25%; в) для узких зданий при ширине b не менее двойной высоты этажа Í — пропорционально отношению b/2Í. 2. В сборных замоноличенных перекрытиях типа А стыки между плитами должны быть усилены для передачи через них растягивающих усилий (путем сварки выпусков арматуры, прокладки в швах дополнительной арматуры с заливкой швов раствором марки не ниже 100 — при плитах из тяжелого бетона, и марки не ниже 50 — при плитах из легкого бетона или другими способами замоноличивания). 3. В перекрытиях типа Б швы между плитами или камнями, а также между элементами заполнения и балками должны быть тщательно заполнены раство ром марки не ниже 50. 4. Перекрытия типа В должны иметь двойной деревянный настил или настил, накат и подшивку. Стены и столбы, не имеющие связи с перекрытиями (при устройстве катко вых опор и т. п.), следует рассчитывать как свободно стоящие. При упругих опорах производится расчет рамной системы, стойками кото рой являются стены и столбы (железобетонные, кирпичные и др.), а ригеля ми — перекрытия и покрытия. При этом следует принимать, что стойки жестко защемлены в опорных сечениях. При статических расчетах рам жесткость стен или столбов, выполненных из кирпичной или каменной кладки, допускается определять при модуле упруго сти кладки Å = 0,8Å0 и моменте инерции сечения без учета раскрытия швов, а перекрытия следует принимать как жесткие ригели (распорки), шарнирно связанные со стенами. В стенах с пилястрами или без пилястра ширину стены при расчете следует принимать: а) если конструкция покрытия обеспечивает равномерную передачу давле ния по всей длине опирания его о стену, равной ширине между проемами, а в стенах без проемов равной ширине участка стены между осями пролетов; б) если боковое давление от стены на покрытие передается в местах опирания на стены ферм или прогонов, то стена с пилястрой рассматривается как стойка рамы с постоянным по высоте сечением, при этом ширина полки принимается равной 1/3Н в каждую сторону от края пилястры, но не более 6h и ширины стены между проемами (Н — высота стены от уровня заделки, h — толщина стены). При отсутствии пилястр и передаче на стены сосредоточен ных нагрузок ширина участка 1/3Н принимается в каждую сторону от края распределительной плиты, установленной под опорами ферм или прогонов. Стены и столбы, имеющие в плоскостях междуэтажных перекрытий опоры, рассматриваемые как жесткие, рассчитываются на внецентренную нагрузку как вертикальные неразрезанные балки. Допускается стены или столбы считать расчлененными по высоте на одно пролетные балки с расположением опорных шарниров в плоскостях опирания 240

перекрытий. При этом нагрузку от верхних этажей следует принимать прило женной в центре тяжести сечения стены или столба вышележащего этажа; нагрузки в пределах рассчитываемого этажа принимают приложенными с фактическими эксцентриситетами относительно центра тяжести сечения сте ны или столба с учетом изменения сечения в пределах этажа и ослабления горизонтальными и наклонными бороздами. При отсутствии специальных опор, фиксирущих положение опорного давления, допускается принимать расстояние от точки приложения опорной реакции прогонов, балок или настила до внутренней грани стены или опор ной плиты равным одной трети глубины заделки, но не более 7 см. Изгибающие моменты от ветровой нагрузки следует определять в пределах каждого этажа для балки с заделанными концами, за исключением верхнего этажа, в котором верхняя опора принимается шарнирной. При расчете стен (или их отдельных вертикальных участков) на вертикаль ные и горизонтальные нагрузки должны быть проверены: а) горизонтальные сечения на сжатие или внецентренное сжатие; б) наклонные сечения на главные растягивающие напряжения при изгибе в плоскости стены; в) раскрытие трещин от вертикальной нагрузки разнонагруженных связан ных между собой стен или разной жесткости смежных участков стен. Отношение β = H/h (где Í — высота этажа, h — толщина стены или меньшая сторона прямоугольного сечения столба) для стен без проемов, несущих нагрузки от перекрытий или покрытий, при свободной длине стены l ≤ 2,5Í не должно превышать величин, приведенных в таблице 3.47 (для кладки из каменных материалов правильной формы). Для стен с пилястрами и столбов сложного сечения вместо h принимается условная толщина hred = 3,5i, где i = J / A . Для столбов круглого и много угольного сечения, вписанного в окружность, hred = 0,85d, где d — диаметр сечения столба. При высоте этажа Í большей свободной длины стены l отношения l/h не должно превышать значения 1,2β по таблице 3.46. Таблица 3.46

Марка раствора

Отношение β при группе кладки 1

2

3

4

50 и выше

25

22

—

—

25

22

20

17

—

10

20

17

15

14

4

—

15

14

13

241

Отношения β для стен и перегородок при условиях, отличающихся от указанных выше, следует принимать с поправочными коэффициентами Ê, приведенными в СНиП 11–22–81. Предельные отношения β для столбов из кирпича и камней правильной формы принимаются по таблице 3.46 с понижающим коэффициентом k, рав ным 0,75; 0,7; 0,65 и 0,6 при меньшем размере поперечного сечения столба, соответственно равным 90 и более; 70... 89; 50... 69 и менее 50 см. Если стены, перегородки или столбы не закреплены в верхнем сечении, значения β следует снижать на 30%. Сетчатое армирование горизонтальных швов кладки допускается приме нять только в случаях, когда повышение марок кирпича, камней и растворов не обеспечивает требуемой прочности кладки и площадь поперечного сечения элемента не может быть увеличена. Количество сетчатой арматуры, учитываемой в расчете столбов и простен ков, должно составлять не менее 0,1% объема кладки. Арматурные сетки следует укладывать не реже, чем через пять рядов кирпичной кладки из обыкновенного кирпича, через четыре ряда кладки из утолщенного кирпича и через три ряда кладки из керамических камней. Диаметр сетчатой арматуры должен быть не менее 3 мм. Диаметр арматуры в горизонтальных швах кладки должен быть не более: — при пересечении арматуры в швах — 6 мм; — без пересечения арматуры в швах — 8 мм. Расстояние между стержнями сетки должно быть не более 12 и не менее 3 см. Швы кладки армокаменных конструкций должны иметь толщину, превыша ющую диаметр арматуры не менее чем на 4 мм. Температурно8усадочные швы в стенах каменных зданий должны устра иваться в местах возможной концентрации температурных и усадочных де формаций, которые могут вызвать недопустимые по условиям эксплуатации разрывы кладки, трещины, перекосы и сдвиги кладки по швам (по концам протяженных армированных и стальных включений, а также в местах значи тельного ослабления стен отверстиями или проемами). Расстояния между температурноусадочными швами должны устанавливаться расчетом. Максимальные расстояния между температурноусадочными швами, кото рые допускается принимать для неармированных наружных стен без расчета: а) для надземных каменных и крупноблочных стен отапливаемых зданий при длине армированных бетонных и стальных включений (перемычки, балки и т. п.) не более 3,5 м и ширине простенков не менее 0,8 м — по таблице 3.48, при длине включений более 3,5 м участки кладки по концам включений долж ны проверяться расчетом по прочности и раскрытию трещин; б) то же, для стен из бутобетона — по таблице 3.47 как для кладки из бетонных камней на растворах марки 50 с коэффициентом 0,5; в) то же, для многослойных стен — по таблице 3.47 для материала основ ного конструктивного слоя стен; г) для стен неотапливаемых каменных зданий и сооружений для условий, указанных в п. «а» — по таблице 3.48 с умножением на коэффициенты: 242

для закрытых зданий и сооружений — 0,7; для открытых сооружений — 0,6; д) для каменных и крупноблочных стен подземных сооружений и фунда ментов зданий, расположенных в зоне сезонного промерзания грунта, — по таблице 3.47 с увеличением в два раза; для стен, расположенных ниже грани цы сезонного промерзания грунта, а также в зоне вечной мерзлоты, — без ограничения длины. Расстояние между температурными швами (м) Осадочные швы в стенах должны быть предусмотрены во всех случаях, когда возможна неравномерная осадка основания здания или сооружения. Деформационные и осадочные швы следует проектировать со шпунтом или четвертью заполненными упругими прокладками, исключающими возмож ность продувания швов. Выполнение зимней кладки из кирпича, камней правильной формы и крупных блоков следует осуществлять одним из следующих способов: а) применять растворы марки не ниже 50 с противоморозными химически ми добавками, не вызывающими коррозии материалов кладки (поташ, нитрит натрия, смешанные добавки, комплексные добавки НКМ) твердеющими на морозе без обогрева; б) способом замораживания на обыкновенных растворах марки не ниже 10 без химических добавок. При этом элементы конструкций должны иметь достаточную прочность и устойчивость как в период их первого оттаивания (при наименьшей прочности свежеоттаявшего раствора), так и в последующий период эксплуатации зданий. Высота каменных конструкций, возводимых способом замораживания, не должна превышать 15 м. Допускается выполне ние способом замораживания фундаментов малоэтажных зданий (до трех этажей включительно) из постелистого камня, укладываемого «в распор» со стенками траншей на растворах марки не ниже 25; в) способом замораживания на обыкновенных растворах марки не ниже 50 без химических добавок с обогревом возводимых конструкций в течение времени, за которое кладка достигает несущей способности, достаточной для нагружения вышележащими конструкциями зданий. Расчетные сопротивления сжатию кладки, выполнявшейся с противомо розными химическими добавками, принимаются равными расчетным сопро тивлениям летней кладки, если каменная кладка будет выполняться при сред несуточной температуре наружного воздуха до минус 15°С и с понижающим коэффициентом 0,9, если кладка будет выполняться при температуре ниже минус 15°С. Расчетные сопротивления сжатию кладки, выполнявшейся способом замо раживания и способом замораживания с обогревом возведенных конструк ций, на растворах без противоморозных добавок в законченном здании, после оттаивания и твердения раствора при положительных температурах, следует принимать с понижающими коэффициентами; для кирпичной и каменной кладки при среднесуточной температуре на ружного воздуха, при которой выполнялась кладка, до минус 15°С — 0,9 и до 243

минус 30°С — 0,8, для кладки из крупных блоков расчетные сопротивления не снижаются. Расчет несущей способности конструкций, возводимых способом замора живания на обыкновенных растворах (без противоморозных добавок), дол жен проводиться: в стадии оттаивания при расчетной прочности оттаивающего раствора 0,2 МПа (2 кгс/см2) при растворе на портландцементе и толщине стен и столбов 38 см и более; при нулевой прочности оттаивающего раствора и растворе на шлакопортландцементе или пуццолановом цементе независимо от толщины стен и столбов, а также при растворе на портландцементе, если толщина стен и столбов менее 38 см. При расчете в стадии оттаивания должно учитываться влияние пониженного сцепления с камнем и арматурой введением в расчетные формулы дополнитель ных коэффициентов условий работы γc, и γcs1, приведенных в СНиП 11–22–81. Возведение кладки на обыкновенных растворах способом замораживания не допускается для конструкций: а) из бутобетона и рваного бута; б) подвергающихся в стадии оттаивания вибрации или значительным дина мическим нагрузкам; в) подвергающихся в стадии оттаивания поперечным нагрузкам, величина которых превышает 10% от продольных; г) с эксцентриситетами в стадии оттаивания, превышающими 0,25ó для конструкций, не имеющих верхней опоры, и 0,7ó при наличии верхней опоры; д) с отношением высот стен (столбов) к их толщинам, превышающим в стадии оттаивания значения β, установленные для кладок IV группы. Для конструкций, не имеющих верхней опоры, предельные отношения следует уменьшить в два раза и принимать не более β = 6. В случаях превыше ния предельно допустимой гибкости конструкции при их возведении следует усилить временными креплениями, обеспечивающими их устойчивость в пери од оттаивания. Таблица 3.47

Вид кладки из глиняного кирпича, из силикатного кирпича, Средняя темпера- керамических и природ- бетонных камней, круптура наружного ных камней, крупных ных блоков из силикатвоздуха наиболее блоков из бетона или ного бетона и силикатхолодной пятиглиняного кирпича ного кирпича дневки на растворах марок 50 и более

25 и менее

50 и более

25 и менее

минус 40°С и ниже

50

60

35

40

минус 30°С

70

90

50

60

минус 20°С и выше

100

120

70

80

244

РАЗДЕЛ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ, ДЕРЕВЯННЫХ И ПЛАСТМАССОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГЛАВА 4.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ При проектировании металлических конструкций следует соблюдать нор мы СНиП по проектированию стальных конструкций, алюминиевых конструк ций, по защите строительных конструкций от коррозии и противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений.

4.1.1. СТАЛЬ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ Применяемая в строительных конструкциях сталь разделяется на три группы: — малоуглеродистые стали обычной прочности с минимальным пределом текучести sт=185 МПа и временным сопротивлением sв=365 МПа; — стали повышенной прочности с пределом текучести от 295 до 390 МПа и временным сопротивлением от 430 до 540 МПа; — стали высокой прочности с пределом текучести от 440 до 750 МПа и более и временным сопротивлением от 590 до 850 МПа и более. Основные физические характеристики: плотность r, кг/м3 — 7850; модуль упругости Е, МПа (кг/см2) — 2,06•105(2,1•106); модуль сдвига G, МПа (кг/см2) — 0,78•105(0,81•106); коэффициент поперечной деформации (Пуассона) n — 0,3; коэффициент линейного расширения a, °С–1 — 0,12.10–4. Температура плавления чистого железа равна 1535 °С. Сталь представляет собой сплав железа с углеродом кристаллического строения, кристаллы обычно неправильной формы и носят название зерен (кристаллитов). Для улучшения структуры стали применяют два вида температурной обра ботки: нагрев до температуры 900–950 °С и охлаждение на воздухе — норма лизация и термическое улучшение, включающее нагрев до температуры 890– 950 °С с последующим различным по скорости резким охлаждением — закал ка; нагрев и выдержка при температуре 550–700 °С — отпуск. 245

Химический состав стали существенно влияет на ее физикомеханические свойства, при этом одни химические элементы являются легирующими, повы шающими свойства стали, другие — вредными. В таблице 4.1 приведены сравнительные данные о влиянии отдельных химических элементов (но не их композиций) на характеристики стали. В обозначении марки наличие цифры после буквы свидетельствует о про центном содержании данного химического элемента в составе стали в целых единицах, а ее отсутствие — о том, что его содержание не превышает 1,5%. Нормы основного химического сотава в процентах для некоторых марок стали приведены в таблице 4.2. По способу выплавки сталь разделяется на мартеновскую, кислородно конвертерную, электросталь и сталь из железа прямого восстановления. По степени раскисления сталь делят на кипящую, полуспокойную и спокойную. При выплавке стали из передельного чугуна выделяется газ (СО и СО 2), вызывающий кипение металла, продолжающееся в разливоч ном ковше и в изложницах до затвердения слитка. Такая сталь называется кипящей. Выделение газообразных продуктов реакции окисления углеро да в изложнице при кристализации слитка кипящей стали приводит к резкой его неоднородности по содержанию углерода, серы и фосфора, называе мого ликвацией. Спокойная сталь раскисляется в сталеплавильном агрегате, а также в ковше при выпуске из печи с помощью раскислителей: марганца, кремния, алюминия, иногда кальция или титана. Эти элементы более активно соеди няются с кислородом, чем углерод, поэтому окисление углерода прекра щается и сталь перестает кипеть. Без выделения газообразных продуктов окисления слитки спокойной стали гораздо однороднее по химическому составу, то же относится и к прокату. Применение раскислителей, увеличе ние времени плавки, увеличение обрези делает спокойную сталь значи тельно дороже кипящей. Компромиссный вариант между качеством спокойной и дешевизной кипя щей стали — полуспокойная сталь, получаемая либо частичным раскислени ем, либо химическим закупориванием в бутылочных изложницах с массивной верхней частью путем введения раскислителя в головную часть слитка после окончания разливки. Подавляющее большинство низколегированных сталей повышенной и вы сокой прочности выплавляются спокойными. Выбор стали для стальных конструкций зданий и сооружений произво дится в зависимости от их назначения и условий эксплуатации. По этим признакам строительные стальные конструкции разделены на восемь групп (см. например, Металлические конструкции /Справочник проектировщи ка. — 2е изд./Под ред. Н. П. Мельникова. — М.: Стройиздат, 1980. — 776 с.). В СНиП по проектированию стальных конструкций эти восемь групп объеди нены в четыре. В таблице 4.3 представлены стали, которые следует приме нять для соответствующих групп конструкций. 246

247

+

––

++

–

+

–

0

0

+

Предел текучести

Относит. удлинение

Твердость

Ударная вязкость

Усталостная прочность

Свариваемость

Стойкость против коррозии

Хладоломкость

Красноломкость

+

0

–

–

0

+

–

+

+

С

Si

0

0

+

0

0

–

+

–

+

+

Г

Мn

0

+

+

–

0

+

+

+

П

Р

Фосфор

+

0

0

0

0

–

–

0

–

–

S

Сера

0

–

+

0

0

+

+

0

+

+

Н

Ni

Никель

0

–

+

0

0

+

+

0

+

+

X

Сг

Хром

0

–

++

–

0

0

0

0

+

+

Д

Сu

Медь

0

0

+

+

++

0

+

–

+

+

Ф

V

–

0

+

+

++

0

+

–

+

+

М

Мо

0

0

0

+

0

–

+

0

+

+

Т

Ti

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Ю

AI

АлюВанаМолибден Титан миний дий

Таблица 4.1

Примечание. (+) — повышает; (++) — значительно повышает; (—) — снижает; (— —) — значительно сни жает; (0) — не сказывается.

++

С

Угле- Крем- Маррод ний ганец

Временное сопротивлен.

Обозначение в марке стали

Обозначение в периодической таблице

Химический элемент

Характеристики стали

248 ≤0,30 (±0,05) ≤0,30

≤0,30

(±0,02)

(±0,10)

(±0,05)

—

—

(±0,05) (±0,05)

≤0,30

(±0,05)

—

—

≤0,08 —

≤0,08 —

≤0,08 —

10

Мышьяк

— —

— —

—

12

Другие элементы

0,07–0,15 Молибден (+0,02) М –0,01 0,15–0,25 (±0,02)

— (+0,02)

—

—

—

11

Ванадий

Примечание. В скобках приведены допускаемые отклонения по химическому составу в процентах, в первой колонке в скобках — обозначение стали по ГОСТ 27772–88.

(С590)

0,4–0,7

12Г2СМФ 0,09–0,15 1,3–1,7

—

≤0,30 ≤0,30 (±0,05) (±0,05)

0,5–0,8 (±0,05)

1,3–1,7 (±0,10)

<0,12 (±0,02)

—

09Г2С (С345)

≤0,30 —

≤0,30 —

9

≤0,30 —

≤0,30 —

≤0,30 —

8

≤0,30 —

7

Медь

≤0,30 —

6

Никель

ВСт3сп6 0,14–0,22 0,40–0,65 0,12–0,30 ≤0,04 ≤0,05 (С255) (–0,02) (+0,05) (+0,03) (+0,006) (+0,005) –0,02

5

Хром

≤0,30 —

ВСт3кп2 0,14–0,22 0,30–0,60 (С235) (–0,03) (+0,05)

≤0,07 —

4

Сера

ВСт3пс6 0,14–0,22 0,40–0,65 0,05–0,17 ≤0,04 ≤0,05 (С245) (–0,02) (+0,05) (+0,03) (+0,006) (+0,005) (–0,02)

3

Фосфор

≤0,30 —

2

Углерод Марганец Кремний

≤0,04 ≤0,05 (+0,006) (+0,006)

1

Марка стали

Таблица 4.2

Таблица 4.3 Категория стали для климатического района (t,°C) Сталь

ГОСТ или ТУ

II4(–30>t≥–40); II5и др.(t≥–30)

I2, II2 и II3 (–40>t≥–50)

I1 (–50>t≥–65)

1 2 3 4 5 Группа 1. Сварные конструкции либо их элементы, работающие в особо тяжелых условиях или подвергающиеся непосредственному воздействию динамических вибрационных или подвижных нагрузок С 255 + С 285 + С 345 3 3 4а) С 375 ГОСТ 3 3 4а) С390 27772–88 + + +б) С390К + + +б) С440 + +б) +в) Группа 2. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке, а также конструкции и их элементы группы 1 при отсутствии сварных соединений и балки подвесных путей из двутавров по ГОСТ 19425–74* и ТУ 14–2–427–80 при наличии сварных монтажных соединений (фермы; ригели рам и т. п.) С 245 +г) С 255 + С 275 +г) С 285 + С 345 1 3 4а, д) С 345К ГОСТ + С 375 27772–88 1 3 4а, д) С 390 + + +б) С 390К + + +б) С 440 + + +в) С 590 + С 590К + + 2e) ВСт3кп ГОСТ 10705–80*, 2e) t ≤ 4 мм группа В, табл.1 ВСт3пс то же 2e) t ≤ 5,5 мм ВСт3пс то же 6 t =6–10 мм 16Г2АФ ТУ 14–3–567–76 + + + t =6–9 мм Группа 3. Сварные конструкции либо их элементы, работающие при статической нагрузке, а также конструкции и их элементы группы 2 при отсутствии сварных соединений (колонны; стойки; опорные плиты...) С 235 + е, и) С 245 + С 255 + +ж) ГОСТ 27772–88 С 275 + С 285 + +ж)

249

Продолжение табл. 4.3 1 С 345 С 345К С 375 С 390 С390К С 440 С 590 С 590К ВСт3кп t≤4 мм ВСт3кп t = 4,5–10 мм ВСт3пс t= 5–1 5 мм

ВСт3пс t≤5,5 мм ВСт3пс t = 6–10 мм ВСт3сп t = 5–15 мм ВСт3сп t=6–10 мм 16Г2АФ 1=6–9 мм

2

ГОСТ 27772–88

ГОСТ 10705–80* группа В, табл.1 то же

ГОСТ 10706–76*, группа В, с доп. требованиями по п. 1.6. ГОСТ 10705–80*. группа В, табл.1 то же ГОСТ 10706–76*. с доп. требованиями по п. 1.6. ГОСТ 10705–80*. группа В, табл.1 ТУ 14–3–567–76

3

4

5

1 + 1 + + + + 2е)

1 + 1 + + + + 2е)

2 или 3 2 или 3 + + + + -

2е)

-

-

4

-

-

2е)

2е)

-

6

-

-

-

4

-

-

5

-

+

+

+

Группа 4. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений, а также конструкции группы 3 при отсутствии сварных соединений (связи; элементы фахверка; второстепенные элементы сооружений и т. п.) С 235 С 245 С 255 С 275 С 285 ВСт3кп t≤4 мм ВСт3кп t=4,5–10 мм 1 ВСт3пс t=5–15 мм

250

ГОСТ 27772–88 ГОСТ 10705–80*, группа В, табл. 1 То же 2 ГОСТ 10706–76*, группа В, с доп. требованиями по п. 1.6

+ 2е)

+ + + + 2е)

+ + + + 2е)

2е)

-

-

3 4

4 4

5 -

Окончание табл. 4.3 1 ВСт3пс t≤5,5 мм ВСт3пс t=6–10 мм

2 ГОСТ 10705–80*, группа В, табл.1 то же -

3 2е)

4 2е)

5 2е)

6

6

-

Обозначения, принятые в таблице 4.3: а) фасонный прокат t ≤11 мм, а при согласовании с изготовителем — до 20 мм; листовой — всех толщин; б) требования по ограничению углеродного эквивалента по ГОСТ 27772–88 для t > 20 мм; в) то же, для всех толщин; г) для района II4 и для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуатиру емых при температуре наружного воздуха, применять прокат t ≤10 мм; д) при толщине проката t <11 мм допускается применять сталь категории 3; е) кроме опор ВЛ, ОРУ и КС; ж) прокат t ≤10 мм и с учетом требований расчета на хрупкое разрушение; и) кроме района II4 для неотапливаемых зданий и конструкций, эксплуати руемых при температуре наружного воздуха. Знак «+» означает, что данную сталь следует применять; знак «–» означает, что данную сталь применять не следует в указанном климатическом районе. В обозначении стали по ГОСТ 27772–88 буква С означает, что сталь стро ительная, цифры условно обозначают предел текучести проката, буква К — вариант химического состава.

4.1.2. СОРТАМЕНТЫ ПРОФИЛЕЙ СТАЛЬНОГО ПРОКАТА Унифицированный сортамент горячекатаных и гнутых профилей проката включает следующие виды проката: заготовки; прокат круглый; прокат квад ратный; прокат шестигранный; прокат полосовой; уголки равнополочные и неравнополочные; двутавры; швеллеры; фасонные профили отраслевого и специального назначения; гнутые профили проката общего и специального назначения; профили гофрированные; профили высокой жесткости с перио дически повторяющимися гофрами. Кроме указанных выше применяются в строительстве сортаменты листо вой и широкополосной универсальной стали. Для уменьшения объемов работ на заводах металлоконструкций, а также с целью более широкого использования экономичных профилей введены со кращенные сортаменты, обязательные к применению при проектировании стальных конструкций. Эти сортаменты (табл. 4.4–4.10) составлены на основе анализа типовых конструкций массового строительства и статистических данных о потребляе мости профилей общего назначения. 251

Сталь прокатная угловая

С 345–1

С 345–3

С 345–4

С 345–3

9

10

11

12

13

+

+

+

+

+

5,5

1,8

4,80

+

+

+

+

+

7,0

2,3

6,13

С 275

8

С 255

7

С 245

6

С 235

Номер профиля

С 285

Сталь по ГОСТ 27772–88

1

2

3

4

5

50x50x5

+

+

63x63x5

+

+

70x70x5

+

+

R, мм

r, мм

А, см2

+

+

+

+

+

8,0

2,7

6,86

75x75x6

+

+

+

+

+

+

+

9,0

3,0

8,78

80x80x6

+

+

+

+

+

+

+

9,0

3

9,38

90x90x6

+

+

+

+

+

+

+

+

10,0

3,3

10,61

90x90x7

+

+

+

+

+

+

+

+

10,0

3,3

12,28

100x100x7

+

+

+

+

+

+

+

+

12,0

4,0

13,75

100x100x8

+

+

+

+

+

+

+

+

12,0

4,0

15,60

110x110x8

+

+

+

+

+

+

+

+

12,0

4,0

17,20

125x125x8

+

+

+

+

+

+

+

+

14,0

4,6

19,69

125x125x9

+

+

+

+

+

+

+

+

14,0

4,6

22,0

140x140x9

+

+

+

+

+

+

+

+

14,0

4,6

24,72

140x140x10

+

+

+

+

+

+

+

+

14,0

4,6

27,33

160x160x10

+

+

+

+

+

16,0

5,3

31,43

252

+

Таблица 4.4

равнополочная по ГОСТ 8509–93 Справочные величины для осей Х0-Х0

Х-Х Jx, см4 Wx, см3 ix, см3

Jху,см4

Z0, см

G, кг/м

Jх0mах, iх0mах, Jy0min, i min, Wy0, см3 y0 4 см4 см см4 см

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

11,20

3,13

1,53

17,77

1,92

4,63

2,30

0,98

6,57

1,42

377

23,10

5,05

1,94

36,80

2,44

9,52

3,87

1,25

13,70 1,74

4,81

31,94

6,27

2,16

50,67

2,72

13,22

4,92

1,39

18,7

1,90

5,38

46,57

8,57

2,30

73,67

2,90

19,28

6,62

1,48

27,30 2,06

6,89

56,97

9,80

2,47

90,40

3,11

29,54

7,60

1,58

33,40 2,19

7,36

82,10

12,49

2,78

130,0

3,50

33,97

9,88

1,79

48,10 2,43

8,33

94,30

9,64

14,45

2,77

149,67

3,49

38,94

11,15

1,78

55,40 2,47

130,59 17,90

3,08

207,01

3,89

54,16

14,13

1,98

76,40 2,71 10,79

147,19 20,30

3,07

233,46

3,87

60,92

15,66

1,98

86,30 2,75 12,25

198,17 24,77

3,39

314,51

4,28

81,83

19,29

2,18 116,00 3,00 13,50

294,36 32,20

3,87

466,76

4,87 121,98

25,67

2,49 172,00 3,36 15,46

327,48 36,00

3,86

520,00

4,86 135,88

28,26

2,48 192,00 3,40 17,30

465,72 45,55

4,34

739,42

5,47 192,03

35,92

2,79 274,00 3,78 19,41

512,29 50,32

4,33

813,62

5,46 210,96

39,05

2,78 301,00 3,82 21,45

774,24 66,19

4,96

1229,10

6,25 319,38

52,52

3,19 455,00 4,30 24,67

253

1

2

3

4

5

6

7

160x160x11

+

+

+

+

+

160х160х16

+

+

+

+

+

180x180x11

+

+

+

+

+

180x180x12

+

+

+

+

+

8

9

10

+ +

11

12

13

16,0

5,3

34,42

16,0

5,3

49,07

16,0

5,3

38,80

16,0

5,3

42,19

200x200x12

+

18,0

6,0

47,10

200x200x14

+

18,0

6,0

54,60

200x200x25

+

18,0

6,0

94,29

200x200x30

+

18,0

6,0

111,54

220x220x16

+

21,0

7,0

68,58

250x250x16

+

24,0

8,0

78,40

250x250x20

+

24,0

8,0

96,96

Знак «+» означает, что данный профиль применяется из указанной стали

Сталь прокатная угловая

Справочные

C 235

C 245

C 275

C345–3

C 345–4

C 375–3

Сталь по ГОСТ 27772–88

1

2

3

4

5

6

7

50x32x4

+

Номер профиля

75x50x5

+

+

+

100x63x8

+

+

+

125x80x8

t-

+

+

+

125x80x10

+

+

+

+

254

Х-Х R, мм r, мм А, см2 Jx, см4

wx,см3

iх, см

8

9

10

11

12

13

5,5

1,8

3,17

7,98

2,38

1,59

8,0

2,7

6,11

34,81

6,81

2,39

10,0

3,3

12,57 126,96

19,1

3,18

+

11,0

3,7

15,98 255,62

30,26

4,00

+

11,0

3,7

19,70 311,61

37,27

3,98

+

Окончание табл. 4.4 14 844,21

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

72,44 4,95 1340,06 6,24 347,77

56,53

3,18 496,00 4,35

27,02

1175,19 102,64 4,89 1865,73 6,17 484,64

75,92

3,14 690,00 4,55

38,52

1216.44 92,47

5.6 1933,10 7,06 499 78

72,86

3,59 716,00 4,85

30,47

1316,62 100,41 5,59 2092,78 7,04 540 45

78,15

3,58 776,00 4,89

33,12

1822,78 124,61 6,22 2896,16 7,84

98,68

3,99 1073,00 5,37

36,97

111,50 3,97 1236,00 5,46

42.80

74940

2097,00 144,17 6,20 3333,00 7,81 861,00

3466,21 245,59 6,06 5494,04 7,63 1438,38 172,68 3,91 2028,00 5,89

74,02

4019,60 288,57 6,00 6351,06 7,55 1698,16 193,06 3,89 2332,00 6,07

87,56

3175,44 198,71 6,80 5045,37 8,58 1305,52 153,34 4,36 1869,00 6,02

53,83

4717,10 258,43 7,76 7492,10 9,78 1942,03 203,45 4,98 2775,00 6,75

61,55

5764,84 318,76 7,71 9159,73 9,72 2370,01 242,52 4,94 3395,00 6,91

76,11

по ГОСТ 27772–88.

Таблица 4.5

неравнополочная ГОСТ 8510–86*

величины для осей

u-u

У-У Jy, см4 Wy, см3

iу см

JИmin, WИ, см3 см4

iymin, см

14

15

16

17

18

19

2,56

1,05

0,90

1,52

0,88

0,69

x 0, см 20

Угол накло- G, y0, см Jxy, см4 на оси кг/м tgα 21

0,76 1,65

22

23

24

2,59

0,401

2,4

12,47

3,25

1,43

7,24

2,73

1,09

1,17 2,39

12,00

0,436

4,79

39,21

8,17

1,77

23,38

6,82

1,36

1,50 3,32

40,50

0,391

9,87

80,95

13,47

2,28

48,82

11,25

1,75

1,84 4,05

84,10

0,406 12,58

100,47

16,52

2,26

59,33

13,74

1,74

1,92 4,14 102,00 0,404 15,47 255

Балки двутавровые для

Номер профиля

Сталь по ГОСТ 27772–88 h, мм b, мм S, мм t, мм R, мм r, мм A, см2 С 255

С 345–3

1

2

3

4

5

6

24М

+

+

270

110

8,2

30М

+

+

300

130

36М

+

+

360

45М

+

+

450

7

8

9

10

14,0 10,5

4,0

48,7

9,0

15,0 12,0

6,0

64,0

130

9,5

16,0 14,0

6,0

73,8

150

10,5 18,0 16,0

7,0

98,8

Балки двутавровые

256

C 275

3

4

16

+

C 345–4

C 255

2

C 345–3

C 245

1

C 285

Сталь по ГОСТ 27772–88 Номер профиля

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

+

+

160

81

5,0

7,8

8,5

3,5

20,2

+

h, мм b, мм S,мм t, мм R, мм r, мм А, см2

18

+

+

+

+

180

90

5,1

8,1

9,0

3,5

23,4

20

+

+

+

+

200

100

5,2

8,4

9,5

4,0

26,8

Таблица 4.6

подвесных путей по ГОСТ 19425874*

Справочные величины для осей Х-Х

У-У

G, кг/м

Номер профиля

Jx, см4

Wx, см3

iх, см

sx, см3

Jy, см4

Wy, см3

iу, см

11

12

13

14

15

16

17

18

19

4640

387

9,75

223

276

50,2

2,38

38,3

24М

9500

633

12,2

364

480

73,9

2,74

50,2

30М

15340

852

14,4

493

518

79,7

2,65

57,9

36М

31900

1420

18,0

821

892

119,0

3,00

77,6

45М

Таблица 4.7

по ГОСТ 8239–89

Справочные величины для осей Х-Х

У-У

G, кг/м

Номер профиля

Jx, см4

Wx, см3

ix, см

Sx, см3

Jy, см4

Wy,см3

iy, см

15

16

17

18

19

20

21

22

23

873

109,0

6,57

62,3

58,6

14,5

1,70

15,9

16

1290

143,0

7,42

81,4

82,6

18,4

1,88

18,4

18

1840

184,0

8,28

104,0

115,0

23,1

2,07

21,0

20 257

Двутавры с параллельными гранями полок

258

С 245

С 255

С 285

С 345–1

С 345–3

С 345–4

С 375–3

1 10Б1 12Б1 14Б1 16Б1 18Б1 23Б1 26Б1 30Б1 35Б1 35Б2 40Б1 40Б2 45Б1 45Б2 50Б1 50Б2 55Б1 55Б2 60Б1 60Б2

С 235

Сталь по ГОСТ 27772–88 Номер профиля

2 + + +

3 + + + + + + + + + +

4

5

6

7

8

9

+ +

+ + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + +

+ + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + +

+ + + + + + + + + + +

+

h, мм

b, мм

S, мм

t, мм

r, мм

10 100,0 117,6 137,4 157 177 230 258 296 346 349 392 396 443 447 492 496 543 547 593 597

11 55 64 73 82 91 110 120 140 155 155 165 165 180 180 200 200 220 220 230 230

12 4,1 3,8 3,8 4,0 4,3 5,6 5,8 5,8 6,2 6,5 7,0 7,5 7,8 8,4 8,8 9,2 9,5 10,0 10,5 11,0

13 5,7 5,1 5,6 5,9 6,5 9,0 8,5 8,5 8,5 10,0 9,5 11,5 11,0 13,0 12,0 14,0 13,5 15,5 15,5 17,5

14 7,0 7,0 7,0 9,0 9,0 12,0 12,0 15,0 18 18 21 21 21 21 21 21 24 24 24 24

Таблица 4.8

типа Б, Ш, К и ДБ по ГОСТ 26020–83 Справочник величины для осей А, см2

15 10,32 11,03 13,39 16,18 19,58 32,91 35,62 41,92 49,53 55,17 61,25 69,72 76,23 85,96 92,98 102,80 113,37 124,75 135,26 147,3

X-X

G, Номер кг/м профиля

У-У

Jx, см4

wx,см3

iх, см

sx,см3

Jy, см4

Wy см3

iу, см

16 171 257 435 689 1063 2996 4024 6328 10060 11550 15750 18530 24940 28870 37160 42390 55680 62790 78780 87640

17 34,2 43,8 63,3 87,8 120,1 260,5 312,0 427,0 581,7 662,2 803,6 935,7 1125,8 1291,9 1511 1709 2051 2296 2656 2936

18 4,07 4,83 5,7 6,53 7,37 9,54 10,69 12,29 14,25 14,47 19,03 16,3 18,09 18,32 19,99 20,30 22,16 22,43 24,13 24,39

19 19,7 24,9 35,8 49,5 67,7 147, 176, 240. 328, 373, 456, 529, 639, 732, 860, 970, 1165 1302 1512 1669

20 15,9 22,4 36,4 54,4 81,9 200,3 245,6 390,0 529,6 622,9 714,9 865,0 1073,7 1269 1606 1873 2404 2760 3154 3561

21 5,8 7,0 10,0 13,3 18,0 36,4 40,9 55,7 68,3 80,4 86,7 104,8 119,3 141,0 160,6 187,3 218,6 250,9 274,3 309,6

22 1,24 1,42 1,65 1,83 2,04 2,47 2,63 3,05 3,27 3,36 3,42 3,52 3,75 3,84 4,16 4,27 4,61 4,70 4,83 4,92

23 8,1 8,7 10,5 12,7 15,4 25,8 28,0 32,9 38,9 43,3 48,1 54,7 59,8 67,5 73,0 80,7 89,0 97,9 106,2 115,6

24 10Б1 12Б1 14Б1 16Б1 18Б1 23Б1 26Б1 30Б1 35Б1 35Б2 40Б1 40Б2 45Б1 45Б2 50Б1 50Б2 55Б1 55Б2 60Б1 60Б2

259

1

2

3

4

5

70Б1

+

+

70Б2

+

80Б1 90Б1

6

7

3

9

10

11

12

13

14

+

691

260

12,0

15,5

24

+

+

697

260

12.5

18,5

24

+

+

+

791

280

13,5

17,0

26

+

+

+

893

300

15,0

18,5

30

100Б1

+

990

320

16,0

21,0

30

100Б2

+

998

320

17,0

25,0

30

100БЗ

+

1006

320

18,0

29,0

30

100Б4

+

1013

320

19,5

32,5

30

Широкополочные двутавры Ш 20Ш1

+

+

+

+

+

+

193

150

6,0

9,0

13

23Ш1

+

+

+

+

+

+

226

155

6,5

10,0

14

+

26Ш1

+

+

+

+

26Ш2

+

+

+

+

+

251

180

7,0

10,0

16

+

255

180

7,5

12,0

16

30Ш1

+

+

+

+

+

+

291

200

8,0

11,0

18,0

30Ш2

+

+

+

+

+

+

295

200

8,5

13,0

18

+

30ШЗ

+

+

+

+

+

+

299

200

9,0

15,0

18

35Ш1

+

+

+

+

+

+

338

250

9,5

12,5

20

35Ш2

+

+

+

+

+

+

341

250

10,0

14,0

20

35ШЗ

+

+

+

+

+

+

345

250

10,5

16,0

20

40Ш1

+

+

+

+

+

+

388

300

9,5

14,0

22

40Ш2

+

+

+

+

+

+

392

300

11,5

16,0

22

+

+

+

396

300

12,5

18,0

22

484

300

11

15,0

26

40ШЗ 50Ш1

+

50Ш2

+

489

300

14,5

17,5

26

50ШЗ

+

495

300

15,5

20,5

26

50Ш4

+

501

300

16,5

23,5

26

60Ш1

+

580

320

12,0

17,0

28

60Ш2

+

587

320

16,0

20,5

28

60ШЗ

+

595

320

18,0

24,5

28

260

Продолжение табл. 4.8 15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

164,7

125930

3645

27,65

2095

4556

350,5

5,26

129,3

70Б1

183,6

145912

4187

28,19

2393

5437

418,2

5,44

144,2

70Б2

203,2

199500

5044

31,33

2917

6244

446,0

5,54

159,5

80Б1

247,1

304400

6817

35,09

3964

8365

557,6

5,82

194,0

90Б1

293,82

446000

9011

38,96

5234

11520

719,9

6,26

230,6

100Б

328,9

516400 10550 39,62

5980

13710

856,9

6,46

258,2

100Б

364,0

587700 11680 40,18

6736

15900

993,9

6,61

285,7

100Б

400,6

655400 12940 40,45

7470

17830

1114,3

6,67

314,5

100Б

38,95

2680

275

8,26

153

507

67,6

3,61

30,6

20Ш1

46,08

4260

377

9,62

210

622

80,2

3,67

36,2

23Ш1

54,87

6225

496

10,70

276

974

108,2

4,23

42,7

26Ш1

62,73

7429

583

10,88

325

1168

129,8

4,31

49,2

26Ш2

68,31

10400

715

12,34

398

1470

147,0

4,64

53,6

30Ш1

77,65

12200

827

12,53

462

1737

173,7

4,73

61,0

30Ш2

87,0

14040

939

12,70

526

2004

200,4

4,80

68,3

30ШЗ

95,67

19790

1 171

14,38

651

3260

261

5,84

75,1

35Ш1

104,74

22070

1295

14,52

721

3650

292

5,90

82,2

35Ш2

116,30

25140

1458

14,70

813

4170

334

5,99

91,3

35ШЗ

122,4

34360

1771

16,76

976

6306

420

7,18

96,1

40Ш1

141,6

39700

2025

16,75

1125

7209

418

7,14

111,1

40Ш2

157,2

44740

2260

16,87

1259

8111

541

7,18

123,4

40ШЗ

145,7

60930

2518

20,45

1403

6762

451

6,81

114,4

50Ш1

176,6

72530

2967

20,26

1676

7900

526

6,69

138,7

50Ш2

199,2

84200

3402

20,56

1923

9250

617

6,81

156,4

50ШЗ

221,7

96150

3838

20,82

2173

10600

707

6,92

174,1

50Ш4

181,1

107300

3701

24,35

2068

9302

581

7,17

142,1

60Ш1

225,3

131800

4490

24,19

2544

11230

702

7,06

176,9

60Ш2

261,8

156900

5273

24,48

2997

13420

839

7,16

205,5

60ШЗ

261

1

2

3

А

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

60Ш4

+

603

320

20,0

28,5

28

70Ш1

+

683

320

13,5

19 0

30

70Ш2

+

691

320

15

23,0

30

70ШЗ

+

700

320

18,0

27,5

30

70Ш4

+

708

320

20,5

31,5

30

70Ш5

+

718

320

23,0

36,5

30

195

200

6,5

10

13

198

200

7,0

11,5

13

227

240

7,0

10,5

14

Колонные двутавры К 20К1

+

+

+

+

20К2

+

+

+

23К1

+

+

+

23К2

+

+

+

230

240

8,0

12,0

14

26К1

+

+

+

+

255

260

8,0

12,0

16

26К2

+

+

+

+

258

260

9,0

13,5

16

26КЗ

+

+

+

+

262

260

10,0

15,5

16

30К1

+

+

+

+

296

300

9,0

13,5

18

30К2

+

+

+

+

300

300

10,0

15,5

18

30КЗ

+

+

+

304

300

11,5

17,5

18

35К1

+

+

+

343

350

10,0

15,0

20

35К2

+

+

+

348

350

11,0

17,5

20

40К1

+

+

+

393

400

11,0

16,5

22

40К2

+

+

+

400

400

13

20,0

22

40КЗ

+

+

+

409

400

16,0

24,5

22

40К4

+

419

400

19,0

29,5

22

40К5

+

431

400

25,0

35,5

22

+

Двутавры дополнительные ДБ 35ДБ1

+

+

349

127

5,8

8,5

15

40ДБ1

+

+

399

139

6,2

9,0

15

45ДБ1

+

+

450

152

7,4

11,0

15

45ДБ2

+

+

450

180

7,6

13,3

18

262

Окончание табл. 4.8 15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

298,34

182500

6055

24,73

3455

15620

976

7,23

234,2

60Ш4

216,4

172000

5036

28,19

2843

10400

650

6,93

169,9

70Ш1

251,7

205500

5949

28,58

3360

12590

787

7,07

197,6

70Ш2

299,8

247100

7059

28,72

4017

15070

942

7,09

235,4

70ШЗ

341,6

284400

8033

28,85

4598

17270

1079

7,11

268,1

70Ш4

389,7

330600

9210

29,13

5298

20020

1251

7,17

305,9

70Ш5

52,82

3820

392

8,5

216

1334

133

5,03

41,5

20К1

59,70

4422

447

8,61

247

1534

153

5,07

46,9

20К2

66,51

6589

580

9,95

318

2421

202

6,03

52,2

23К1

75,77

7601

661

10,02

365

2766

231

6,04

59,5

23К2

83,08

10300

809

11,14

445

3517

271

6,51

65,2

26К1

93,19

11700

907

11,21

501

3957

304

6,52

73,2

26К2

105,90

13560

1035

11,32

576

4544

349

6,55

83,1

26КЗ

108,00

18110

1223

12,95

672

6079

405

7,50

84,8

30К1

122,70

20930

1395

13,06

771

6980

465

7,54

96,3

30К2

138,72

23910

1573

13,12

874

7881

525

7,54

108,9

30КЗ

139,70

31610

1843

15,04

1010

10720

613

8,76

109,7

35К1

160,40

37090

2132

15,21

1173

12510

715

8,83

125,9

35К2

175,80

52400

2664

17,26

1457

17610

880

10,00 138,0

40К1

210,96

64140

3207

17,44

1767

21350

1067 10,06 165,6

40К2

257,80

80040

3914

17,62

2180

26150

1307 10,07 202,3

40КЗ

308,6

98340

4694

17,85

2642

31500

1575 10,10 242,2

40К4

371,00

121570

5642

18,10

3217

37910

1896 10,11 291,2

40К5

42,78

8540

489,4

14,13

279,4

291,5

45,9

2,61

33,6

35ДБ1

50,58

13050

654,2

16,06

374,5

404,4

58,2

2,83

39,7

40ДБ1

67,05

21810

969,2

18,04

556,8

646,2

85,0

3,10

52,6

45ДБ1

82,80

28840

1280,0

18,7

722,0

1300,0

144,0

3,96

65,0

45ДБ2

263

Сталь горячекатаная

264

С 285

С 345–1

С 345–3

С 345–4

С 375–3

6

7

8

9

10

1

2

3

4

11

12

13

14

15

8

+

+

+

80

40

4,5

7,4

6,5

10

+

+

+

100

46

4,5

7,6

7,0

12

+

+

+

120

52

4,8

7,8

7,5

14

+

С 235

С 255

5

С 245

Номер профиля

С 275

Сталь по ГОСТ 27772–88

+

+

h, мм b,мм S, мм t, мм

R,мм

+

+

+

+

140

58

4,9

8,1

8,0

16

+

+

+

+

+

+

+

+

160

64

5,0

8,4

8,5

18

+

+

+

+

+

+

+

+

180

70

5,1

8,7

9,0

20

+

+

+

+

+

+

+

+

200

76

5,2

9,0

9,5

22

+

+

+

+

220

82

5,4

9,5

10,0

24

+

+

+

+

240

90

5,6

10,0

10,5

27

+

+

+

+

270

95

6,0

10,5

11,0

30

+

+

+

+

300

100

6,5

11,0

12,0

40

+

+

+

+

400

115

8

13,5

15,0

Таблица 4.9

швеллеры по ГОСТ 8240–89

Справочные величины для осей r, мм

А, см2

Х-Х

G, Номер Z0, см кг/м профиля

У-У

Jx, см4 Wx,см3 iх, см sx,см3 Jy, см4 Wy см3 iу, см 16

17

18

19

20

21

22

23

2,5

8,98

89,4

22,4

3,16

13,3

12,8

4,75

1,19 1,31 7,05

24

25

26

27 8

3,0 10,90 174,0

34,8

3,99

20,4

20,4

6,46

1,37 1,44 8,59

10

3,0 13,30 304,0

50,6

4,78

29,6

31,2

8,52

1,53 1,54 10,4

12

3,0 15,60 491,0

70,2

5,60

40,8

45,4

11,0

1,70 1,67 12,3

14

3,5 18,10 747,0

93,4

6,42

54,1

63,3

13,8

1,87 1,80 14,2

16

3,5 20,70 ‘1090,0 121,0

7,24

69,8

86,0

17,0

2,04 1,94 16,3

18

4,0 23,40 1520,0 152,0

8,07

87,8

113,0

20,5

2,20 2,07 18,4

20

4,0 26,70 2110,0 192,0

8,89

110,0 151,0

25,1

2,37 2,21 21,0

22

4,0 30,60 2900,0 242,0

9,73

139,0 208,0

31,6

2,60 2,42 24,0

24

4,5 35,20 4160,0 308,0 10,90 178,0 262,0

37,3

2,73 2,47 27,7

27

5,0 40,50 5810,0 387,0 12,00 224,0 327,0

43,6

2,84 2,52 31,8

30

6,0 61,50 15220,0 761,0 15,70 444,0 642,0

73,4

3,23 2,75 48,3

40 265

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Швеллеры с параллельными 8

+

+

+

80

40

4,5

7,4

10

+

+

+

12

+

+

+

14

+

+

+

6,5

100

46

4,5

7,6

7,0

120

52

4,8

7,8

7,5

+

+

+

+

140

58

4,9

8,1

8,0

64

5,0

8,4

8,5

16

+

+

+

+

+

+

+

+

160

18

+

+

+

+

+

+

+

+

180

70

5,1

8,7

9,0

20

+

+

+

+

+

+

+

+

200

76

5,2

9,0

9,5

22

+

+

+

+

220

82

5,4

9,5

10,0

24

+

+

+

+

240

90

5,6

10

10,5

В проекты следует включать швеллеры с параллельными гранями полок и указанием, где в случае их отсутствия они могут быть заменены на швеллеры того же номера с уклоном граней полок.

266

Окончание табл. 4.9 16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

89,8

22,5

3,16

13,3

13,9

5,31

1,24

1,38

7,05

8

гранями полок 3,5

8,98

4,0

10,90

175,0

34,9

3,99

20,5

22,6

7,37

1,44

1,53

8,59

10

4,5

13,30

305,0

50,8

4,79

29,7

34,9

9,84

1,62

1,66

10,4

12

4,5

15,6

493

70,4

5,61

40,9

51,5

12,9

1,81

1,82

12,3

14

5,0

18,1

750

93,8

6,44

54,3

72,8

16,4

2,00

1,97

14,2

16

5,0

20,7

1090

121,0

7,26

70,0

100,0

20,6

2,20

2,14

16,3

18

5,5

23,4

1530

153

8,08

88

134

25,2

2,39

2,30

18,4

20

6,0

26,7

2120

193

8,90

111

178

31,0

2,58

2,47

21,0

22

6,0

30,6

2910

243

9,75

139

248

39,5

2,85

2,72

24,0

24

267

Таблица 4.10 Прокат листовой горячекатаный (ГОСТ 19903–74)*

1000×2500

1250×2500

-

-

-

-

-

0,40

1,1

2,3

3,0

3,2

3,5

3,8

4,5

4,7

-

-

-

0,45

1,3

2,6

3,3

3,5

4,0

4,2

5,0

5,3

-

-

-

0,50

1,4

2,8

3,7

4,0

4,4

4,7

5,6

5,9

7,85

-

-

0,55

1,6

3,1

4,0

4,4

4,9

5,2

6,1

6,5

8,6

-

-

0,63

1,8

3,6

4,7

5,0

5,6

5,9

7,0

7,4

9,8

-

-

0,70

2,0

4,0

5,2

5,5

6,2

6,6

7,8

8,2

11,0

13,7

17,2

0,75

2,15

4,25

5,6

5,9

6,65

7,05

8,35

9,05

11,8

14,7

18,4

0,80

2,3

4,5

6,0

6,3

7,1

7,5

8,9

9,9

12,6

15,7

19,6

0,90

-

-

-

7,1

8,0

8,5

10,6

10,6

14,1

18,4

22,1

1,0

-

-

-

7,9

8,8

9,4

11,2

11,8

15,7

19,6

24,5

1,12

-

-

-

8,9

9,8

10,6

12,5

13,2

17,6

22,0

27,5

-

-

9,9

11,0

11,8

13,9

14,7

19,6

24,5

30,7

750×2000

-

710×2000

-

600×2000

2,8

750×1500

-

710×1420

-

670×1420

-

510×1420

0,35

Толщина листа, мм

510×710

1000×2000

Ширина и длина листа, мм

Вес листа, кг (теоретический)

1,25 1,40

-

-

-

11,1

12,4

13,2

15,6

16,5

22,0

27,4

34,3

1,50

-

-

-

11,9

13,3

14,2

16,6

17,7

23,6

29,4

36,7

1,60

-

-

-

12,7

14,1

15,1

17,8

18,8

25,1

-

39,2

1,8

-

-

-

14,3

15,9

17,0

20,1

21,2

28,3

-

44,1

2,0

-

-

-

15,8

17,7

18,8

22,3

23,6

31,4

-

49,1

268

Таблица 4.10a Прокат листовой горячекатаный по ГОСТ 19903–74*

С 440

С 390

С 345 –К

С 345 –4

С 345 –3

С 255

Толщина листа, мм

С 245

№ п/п

С 235

Сталь по ГОСТ 27772–88

Масса, кг/м2

1

2,5

+

+

19,63

2

3,+

+

+

23,55

3

4

+

+

+

*

31,40

4

5

+

+

+

+

35,33

5

6

+

+

+

+

+

6

8

+

+

+

+

+

+

+

62,80

7

10

+

+

+

+

+

+

78,50

8

12

+

+

+

+

+

+

94,20

47,10

9

14

+

+

+

+

+

+

109,90

10

16

+

+

+

+

+

+

125,60

11

18

+

+

+

+

+

+

141,30

12

20

+

+

+

+

+

+

157,00

13

22

+

+

+

+

+

172,70

14

25

+

+

+

+

+

196,25

15

28

+

+

+

+

219,80

16

30

+

+

+

+

235,50

17

32

+

+

+

+

251,20

18

36

+

+

+

+

282,60

19

40

+

+

+

+

314,00

20

45

+

+

+

+

353,30

+

+

392,50

21

50

+

+

22

60

+

+

471,00

23

80

+

+

628,00

24

100

+

+

785,00

25

120

+

+

942,0

26

140

+

+

1256,00 269

4.1.3. СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ Все соединения строительных металлоконструкций могут быть условно разделены на две группы: заводские и монтажные. Как в заводских условиях, так и на монтаже применяются следующие виды соединений: сварные, заклепочные, болтовые (в т. ч. на высокопрочных болтах) и клееметаллические (клеесварные, клеезаклепочные, клееболтовые). В послед нее время получили распространение монтажные соединения на дюбелях. При проектировании всех видов соединений необходимо руководствовать ся общими принципами рационального проектирования, такими как удобство изготовления, легкость сборки, доступность для контроля, минимум концент раторов и эксцентриситетов и др. Сварные соединения Основным видом соединений металлических конструкций является сварка. При производстве строительных конструкций применяется преимущественно электродуговая сварка, регламентированная следующими стандартами: ГОСТ 5264–80 — ручная электродуговая сварка; ГОСТ 8713–79 — автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом; ГОСТ 11533–75 — автоматическая и полуавтоматическая сварка под флю сом (под острым и тупым углами); ГОСТ 11534–75* — ручная электродуговая сварка (под острым и тупым углами); ГОСТ 14771–76* — электродуговая сварка в защитных газах; ГОСТ 14776–79 — швы сварных соединений электрозаклепочные; ГОСТ 14806–80 — дуговая сварка алюминия и алюминиевых сплавов; ГОСТ 15164–78 — электрошлаковая сварка; ГОСТ 15878–79 — соединения сварные, выполняемые контактной элект росваркой; ГОСТ 16037–80* — швы сварных соединений стальных трубопроводов. Стандартами на электродуговую сварку предусмотрены следующие виды сварных соединений: стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные. Швы сварных соединений разделяют также: по месту выполнения — на заводские и монтажные; по расположению швов относительно усилий — на фланговые (параллельные усилиям) и лобовые (перпендикулярные усилиям); по степени проплавления — на швы с полным проплавлением и с неполным (частичным проплавлением); по положению швов в пространстве во время сварки — на нижние, вертикальные, потолочные, горизонтальные и в лодочку (рис. 4.1а, б, в, г и д соответственно). Выбор способа сварки определяется формой изделия, стремлением к высокой производительности процесса, возможностью его выполнения. Могут быть рекомендованы следующие способы сварки: автоматическая сварка под флюсом — для поясных швов балок, колонн и других элементов длиной более 3 м, а также стыковых швов длиной более 500 мм; полуавтома тическая сварка в среде углекислого газа — для сварки швов меньшей длины; 270

Рис. 4.1. Положение сварных швов в пространстве: а — нижнее; б — вертикальное; в — потолочное; г — горизонтальное; д — в лодочку

ручная сварка — для сварных швов, когда применение более производитель ных способов сварки невозможно. Большое влияние на качество сварочных швов оказывает геометрия сва риваемых деталей (углы скоса кромок, притупление, зазор между сваривае мыми элементами). При всех видах сварки типы швов сварных соединений и конструктивные элементы выполняют согласно соответствующим ГОСТам (см. выше). Наиболее часто применяемые типы сварных швов соединений: — швы стыковых соединений с отбортовкой, без скоса кромок, Vобраз ные; Кобразные; Хобразные; Uобразные; — швы угловых соединений с отбортовкой, без скоса кромок, со скосом одной кромки, с двумя скосами одной кромки, со скосом двух кромок; — швы тавровых соединений без скоса кромок, с одним скосом кромки, с двумя скосами одной кромки; — швы соединений внахлестку без скоса кромок, с круглым отверстием; с удлиненным отверстием. Форма подготовленных кромок по каждому виду соединений принимается согласно ГОСТу для определенных толщин металла, имеет буквенноциф ровые знаки типа шва. Например, шов углового соединения под тупым (отличным от 90 или 180°) углом, без скоса кромок, двусторонний, выполняемый автоматической свар кой под слоем флюса, имеет обозначение ГОСТ 11533–75 — У2–А. Согласно ГОСТу стыковые соединения обозначаются буквой С, угловые — У, тавро вые — Т и нахлесточные — Н; цифра после буквы обозначает вариант соеди нения. Далее в обозначении шва, через дефис, идет обозначение способа сварки по стандарту, например А — автоматическая. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений на черте жах устанавливают ГОСТ 2.312–72 и ГОСТ 21.107–28 (табл. 7). 271

Расчет стыковых сварных соединений на центральное растяжение или сжатие следует производить по формуле

N /(tlw ) ≤ Rwyγ c ,

где t — наименьшая толщина свариваемых элементов; lw — расчетная длина шва, равная полной его длине, уменьшенной на 2t, или полной его длине при выводе концов шва за пределы стыка. При расчете конструкций, эксплуатация которых возможна и после дости жения металлом предела текучести вместо R следует принимать Rwu/gu. Расчет стыковых швов на срез производится по формуле

N /(tlw ) ≤ Rwsγ c ,

где t и lw — см. выше. При выполнении стыкового шва косым, когда шов по отношению к усилию расположен не перпендикулярно, а под углом α, в шве возникают нормальные

σ w = N sin α /(tlw ) и касательные

τ w = N cos α /(tlw ) напряжения. В этом случае расчет ведется по формулам

σ w2 + 3τ w2 ≤ 1,15 Rwyγ c ; τ w ≤ Rwsγ c . При действии изгибающего момента на стыковое соединение расчет ведет ся по формуле

σ w = M / Ww ≤ Rwyγ c , 2

где Ww = tl w /6 В общем случае, когда стыковое сварное соединение работает одновре менно на нормальные напряжения и срез, расчет ведется по формуле 2 2 2 σ wx + σ wy − σ wxσ wy + 3τ wxy ≤ 1,15 Rwyγ c .

Сварные соединения с угловыми швами при действии продольной и попереч ной сил следует рассчитывать на срез (условный) по двум сечениям (рис. 4.2): по металлу шва (сечение 1)

N /( β l kl lw ) ≤ Rwf γ wsγ c ; по металлу границы сплавления (сечение 2)

N /( β z kl lw ) ≤ Rwzγ wzγ c ,

где lw — расчетная длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм; 272

βf и βZ — коэффициенты, принимаемые при сварке элементов с пределом γWf

текучести до 530 МПа — по таблице 4.11; с пределом текучести свыше 530 МПа βf =0,7 и βZ = 1; и γWZ — коэффициенты условий работы шва, равные 1 во всех случаях, кроме конструкций, возводимых в климатических районах I1, I2, II2 и II3, для которых γWf = 0,85, только если нормативное сопротив ление металла шва Rwun = 410 МПа; а γWZ = 0,85 — для всех сталей (Rwun от 410 до 835 МПа).

Рис. 4.2. Угловой шов: 1 — сечение по металлу шва; 2 — сечение по границе сплавления

Рекомендации по выбору электродов и сварочной проволоки представле ны в таблице 4.12. Расчетные сопротивления сварных соединений следует принимать по табли це 4.13. Таблица 4.11

Вид сварки при диаметре сварочной проволоки d, мм

Положение

Значение βF и βz при катетах шва, мм 3–8

9–12 14–16

18 и более

В лодочку

βf

1,1

0,7

βz

1,15

1,0

Нижнее

βf

1,1

0,9

0,7

βz

1,15

1,05

1,0

В лодочку

βf

0,9

βz

1,05

Нижнее, горизонтальное, вертикальное

βf

0,9

βz

1,05

Автоматическая при d=3–5

Автоматическая и полуавтоматическая при d=1,4–2

Коэффициент

Ручная; полуавтоматическая, проволокой сплошного сече- Все положения при d<1,4 или порошкония шва вой проволокой

0,8

0,7 1,0

0,8

0,7 1,0

βf

0,7

βz

1,0 273

Таблица 4.12 Материалы для сварки Группы конструкций в климатических районах

1

под флюсом Стали Марки флюсов ГОСТ 9087–81* 2

Покрытые электродами типов по ГОСТ 9467–75*

сварочной проволоки (ГОСТ 2246–70*)

3

4

АН–348–А

Св–08А,

Э42

АН–60

Св–08ГА

Э46

С345, С375

АН–47,

Св–10НМА

С345Т, С375Т, С390,

АН–43

Св–10Г22

АН–17-М

Св–08ГА2

АН –348–А1

Св-ЮГА2

С235, С245, 2,3 и 4 — С255, во всех районах, С275, С285, 20 кроме ВСт3кп, I1, I2,II3 ВСт3пс, ВСт3сп

С390Т, С390К, С440, 16Г2АФ, 09Г2С С345К

274

В углекислом газе (ГОСТ8050–85) или в его смеси с аргоном (ГОСТ 10157–79*)

5

6

Э50 Св–08Г2С

АН–348-А

СВ–08Х1 ДЮ

СВ–08ХГ2 СДЮ

Э50А3

Окончание табл. 4.12 1

2

3

4

1— во всех районах; 2, 3 и 4 — в районах I1, I2, II2 и II3

С235, С245, С255, С275, С285, 20 ВСт3кп, ВСт3пс, ВСт3сп

АН–348-А

Св–08А, СВ–08ГА

С345, С345Т, С375, С375Т, 09Г2С

АН–47, АН–43, АН –348-А1

Св-ЮНМА, Св–10Г22, Св–08ГА2, Св–10ГА2,

С390, С390Т, С390К, С440, 16Г2АФ

АН –47, АН–17М, АН–348–А1

Св–10НМА, СВ–10Г21, Св–08ГА2 Cв–10га2

С345К

АН–348-А

СВ–08Х1ДЮ

С590, С590К, С590 КШ

АН–17-М

5

6

Э242А, Э46А

Св–08Г2С Э50А

Э50А

Св–08ХГ2СДЮ

Св–10ХГ2СМА, Св–08ХН2Г–МЮ Св–08ХГСМА, Св-ЮНМА Св–08Г2С

Э50А3

Э60, Э70

Примечание. 1. Применение флюса АН–348–А требует проведения дополнительного контроля механических свойств металла шва при сварке соединений элемен тов всех толщин для конструкций в климатических районах I1, I2, II2 и II3 и толщин свыше 32 мм — в остальных климатических районах. 2. Не применять в сочетании с флюсом АН–43. 3. Применять только электроды марок 03С–18 и КД–11.

275

276

С угловыми швами

Стыковые

Сварные соединения

Срез (условный)

Сдвиг

Растяжение и изгиб при всех видах сварки

Сжатие Растяжение и изгиб при всех видах сварки с физическим контролем качества швов

По металлу границы сплавления

По металлу шва

Rwz

Rwf

Rws

Rwy

Rwv

По временному сопротивлению

По пределу текучести

Rwy

По пределу текучести

Напряженное состояние

Условное обозначение

Rwz =0,45Run

Rwf = 0,55Rwun/γwm

Rws = Rs

Rwy = 0,85Ry

Rwv = Ru

Rwy = Ry

Расчетные сопротивления сварных соединений

Таблица 4.13

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения швов (рис. 4.3), сле дует производить по двум сечениям по формулам: по металлу шва

Μ y ≤ Rwf γ wf γ c ; J fx по металлу границы сплавления

Μ y ≤ Rwzγ wzγ c . J zx

Рис. 4.3

Расчет сварных соединений с угловыми швами на действие момента в плоскости этих швов (рис. 4.4) следует производить по двум сечениям по формулам: пo металлу шва

Μ J fx + J fy

x 2 + y 2 ≤ Rwf γ wf γ c ;

по металлу границы сплавления

Μ J zx + J zy

x 2 + y 2 ≤ Rwzγ wzγ c .

Здесь и выше Jfx и Jfy — моменты инерции расчетного сечения по металлу шва относитель но главных осей; 277

Jzx и Jzy — то же, по металлу границы сплавления; õ и ó — координаты точки наиболее удаленной от центра тяжести расчет ного сечения швов, относительно главных осей этого сечения.

Рис. 4.4

При расчете сварных соединений с угловыми швами на одновременное действие продольной и поперечной сил и момента должны быть выполнены условия

τ f ≤ Rwf γ wf γ c è τ z ≤ Rwzγ wzγ c , где τf и τz, — напряжения в расчетном сечении соответственно по металлу шва и по металлу границы сплавления, равные геометрическим суммам напря жений, вызываемых продольной и поперечной силами и моментом. Размеры и форму сварных угловых швов следует принимать с учетом следующих условий: а) катеты угловых швов Kf должны быть не более 1,2 наименьшей толщины соединяемых элементов; б) катеты угловых швов Kf следует принимать по расчету, но не менее указанных в таблице 4.14; в) расчетная длина углового сварного шва должна быть не менее 4Kf и не менее 40 мм; г) расчетная длина флангового шва должна быть не более 85βf Kf, за исключением швов, в которых усилие действует на всем протяжении шва; д) размер нахлестки должен быть не менее 5 толщин наиболее тонкого из свариваемых элементов. При проектировании сварных соединений металлических конструкций массу наплавленного металла можно определять по данным таблицы 4.15. 278

Таблица 4.14

Вид соединения

Вид сварки

Минимальные катеты швов Кf, мм, при толщине более толстого из свариваемых элементов, t, мм

Предел текучести стали, МПа (кгс/см2)

4–5 6–10 11–16 17–22 23–22 33–40 41–80

Ручная Тавровые с двухсторонними швами нахлесточное и угловое Автоматическая и полуавтоматическая

Ручная Тавровое с односторонниАвтоматичесми швами кая и полуавтоматическая

До 430 (4400)

4

5

6

7

8

9

10

Св430 (4400) до 530 (5400)

5

6

7

8

9

10

12

До 430 (4400)

3

4

5

6

7

8

9

Св.430 (4400) до 530 (5400)

4

5

6

7

8

9

10

До 380 (3900)

5

6

7

8

9

10

12

4

5

6

7

8

9

10

279

Таблица 4.15 Ориентировочная масса наплавленного металла сварных швов

Тип соединения

Толщи- Масса на ме- наплавталла ленно(катет го металла, шва), кг/м мм

8 10 12 14 16 18

16 18 20 22 24 26 28 30 32 36 40 50

0,38 0,60 0,79 1,02 1,26 1,58

0,95 1,11 1,34 1,53 1,77 1,99 2,26 2,51 2,97 3,62 4,30 6,28

Тип соединения

Толщи- Масса на ме- наплавталла ленно(катет го металла, шва), кг/м мм

12 14 16 18 20

0,98 1,12 1,34 1,52 2,24

6 8 10

0,43 0,63 0,94

8 10 12 14 16 20

0,40 0,73 0,92 1,22 1,52 2,33

22 24 26 28 30 32

1,68 1,92 2,23 2,53 2,82 3,39

В таблице 4.15.1 представлены варианты труднодоступных для ручной сварки мест, встречающихся в практике изготовления металлоконструкций.

280

Таблица 4.15.1 Доступность мест наложения швов при ручной сварке (все размеры, мм)

Эскиз

Требования

b ≥ H–2c

c

a

≤ 400 > 400

≤ 2c ≤ 600

Для приварки ребер а ≤ с Недоступный при сварке участок шва as emin = b + 10

b

h

> 400 250–400 ≤ 250 ≤ 400

≥ 250 < 250

m ≤ 800

=h

= 0,63b bh 400

Сварка возможна при h ≥ 250 мм 281

Болтовые соединения и соединения на высокопрочных болтах Конструкции и размеры болтов, гаек, шайб определены следующими стан дартами: ГОСТ 7796–70* — Болты с шестигранной головкой (нормальной точности) Конструкция и размеры. ГОСТ 7798–70* — Болты с шестигранной головкой (нормальной точности) Конструкция и размеры. ГОСТ 7805–70* — Болты с шестигранной головкой (повышенной точности). Конструкция и размеры. ГОСТ 15589–70* — Болты с шестиггранной головкой (грубой точности). Конструкция и размеры. ГОСТ 15591–70* — Болты с шестигранной уменьшенной головкой (грубой точности). Конструкция и размеры. ГОСТ 5915–70* — Гайки шестигранные класса точности В. Конструкция и размеры. ГОСТ 11371–78* — Шайбы. Размеры. ГОСТ 10906–78* — Шайбы косые. ГОСТ 6402–70* — Шайбы пружинные. Для высокопрочных ГОСТ 22353–77* — Болты высокопрочные класса точности В. Конструкция и размеры. ГОСТ 22354–77* — Гайки высокопрочные класса точности В. Конструкция и размеры. ГОСТ 22355–77* — Шайбы класса точности С к высокопрочным болтам. Конструкция и размеры. Для фундаментных болтов ГОСТ 24379.1–80* — Болты фундаментные. Конструкция и размеры. ГОСТ 10605–72* — Гайки шестигранные с диаметром резьбы свыше 48 мм (нормальной точности). Конструкция и размеры. Монтажные соединения, выполняемые с применением болтов, могут быть следующих видов: — фрикционные, в которых сдвигающие усилия воспринимаются только силами трения, действующими на контактных поверхностях соединяемых элементов в результате предварительного натяжения высокопрочных болтов; — на болтах без контролируемого натяжения, в которых сдвигающие усилия воспринимаются только сопротивлением смятию элементов и срезу болтов; — фрикционносрезные на высокопрочных болтах, в которых учитывается вся совокупность сопротивлений сдвига — трение, смятие и срез; 282

— болтозаклепочные, применяемые при ремонте клепаных конструкций, в которых снижение несущей способности в результате замены дефектных закле пок предварительно затянутыми высокопрочными болтами с зазором 1 мм компенсируется силами трения; — болтосварные, применяемые при усилении конструкций с фрикционны ми и сварными соединениями посредством приварки деталей или постановки высокопрочных болтов с предварительным натяжением, в которых сдвигаю щие усилия воспринимаются одновременно трением и сварными швами; — болтоклеевые, в которых сдвигающие усилия воспринимаются силами сцепления клеевой пленки в результате предварительного натяжения болтов; — фланцевые, в которых предварительно затянутые высокопрочные болты работают на растяжение при жестких фланцах или на растяжение с изгибом при гибких фланцах. Фрикционные и соединения, работающие на срез и смятие или растяжение, проектируются в соответствии со СНиП П–23–81* «Стальные конструкции. Нормы проектирования» и дополняющими его нормативными документами. Другие виды соединений стальных конструкций на высокопрочных болтах, перечисленные выше, могут быть запроектированы в опытном порядке в соот ветствии со специальными техническими условиями или рекомендациями. Для сокращения числа применяемых болтов, рекомендуемых СНиП II–23– 81* в соединениях, можно руководствоваться положениями об области при менения монтажных соединений на болтах классов прочности 5.8, 8.8; 10.9 и высокопрочных в стальных строительных конструкциях промышленных зда ний (табл. 4.16). Таблица 4.16 Области применения монтажных соединений Типы соединений

Области применения соединений

1

2

В конструкциях, работающих в ыособо сложных условиях и рассчитываемых на выносливость: неразрезные подкрановые балки; подкрановые балки и подкраново-подстропильные фермы, колонны с фрезерованными Фрикционные сое- торцами; балки перекрытий техдинения на высоко- нологических и рабочих площадок, стыки балок между собой; прочных болтах тормозные конструкции; узлы горизонтальных и вертикальных связей по поясам стропильных ферм; стыки растянутых поясов стропильных ферм на накладках; узлы крепления вертикальных связей по колоннам;

Разность номинальных диаметров отверстий и болтов, мм 3 3 для болтов М 24 — 4

283

Окончание табл. 4.16 1

2

3 3; для болтов М 24 — 4

Фланцевые соединения на высокопрочных болтах с контролируемым натяжением

В конструкциях с кранами среднего и легкого режимов работы, воспринимающих статические; многократно действующие подвижные, вибрационные нагрузки; стыки поясов стропильных ферм; стыки колонн; узлы крепления вертикальных связей по колоннам*); стыки балок между собой; рамные соединения ригелей с колоннами

Соединения на болтах классов прочности 5.8; 8.8; 10.9, работающих на срез и растяжение без контролируемого натяжения

В конструкциях, воспринимающих статические нагрузки: узлы крепления горизонтальных и вертикальных связей по поясам стропильных ферм для зданий с кранами легкого и среднего режимов работы

3

узлы крепления путей подвесного транспорта и монорельсов

3

узлы крепления элементов

3

фахверка, узлы крепления балок перекрытий, технологических и рабочих площадок

3

узлы крепления прогонов, элементов фонарных конструкций

3

разрезных подкрановых между собой и к колоннам

3

балок

узлы крепления стропильных ферм к колоннам и подстропильным фермам, а также подстропильных ферм к колоннам при условии передачи вертикального опорного давления через столик

3

стыки балок, поясов стропильных ферм на накладках

2

*) Допускается применение фрикционных соединений на высокопрочных болтах.

284

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, следует определять по формулам: на срез

Nb = Rbsγ b Ans ; на смятие

Nb = Rbpγ b d Σt ; на растяжение

Nb = Rbt Abn .

Здесь Rbs, Rbp, Rbt, — расчетные сопротивления болтовых соединений (см. табл. 4.17); d — наружный диаметр стержня болта; À = πd 2/4 — расчетная площадь сечения стержня болта; Abn — площадь сечения болта нетто; для болтов с метрической резьбой значения Abn (в табл. 4.18); Σt — наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении; nS — число расчетных срезов одного болта; γb — коэффициент условий работы соедине ний (в табл. 4.19). Количество n болтов в соединении при действии продольной силы N следу ет определять по формуле

n≥

N , γ c N min

где Nmin — меньшее из значений, вычисленных по вышеприведенным фор мулам. При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на болты следует принимать пропорцио нально расстояниям от центра тяжести соединения (болтового поля) до рас сматриваемого болта. То же и при расчете на действие момента фланцевого соединения. Болты, работающие одновременно на срез и растяжение, следует прове рять отдельно на срез и растяжение. Болты, работающие на срез от одновременного действия продольной силы и момента, следует проверять на равнодействующее усилие. В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные проме жуточные элементы, а также в креплениях с односторонней накладкой коли чество болтов должно быть увеличено против расчета на 10%. При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей количество болтов, прикрепляющих одну из полок коротыша, должно быть увеличено против расчета на 50% (см. рис 4.5). Соединения на высокопрочных болтах следует рассчитывать в предполо жении передачи действующих в стыках и прикреплениях усилий через трение, возникающее по соприкасающимся плоскостям соединяемых элементов от натяжения высокопрочных болтов. При этом распределение продольной силы между болтами следует принимать равномерным. 285

Рис. 4.5

Расчетное усилие Qbh, которое может быть воспринято каждой поверхнос тью трения соединяемых элементов, стянутых одним высокопрочным болтом, следует определять по формуле

Qbh =

Rbhγ b Abn μ , γh

где Rbh — расчетное сопротивление растяжению высокопрочного болта (табл. 4.20); μ — коэффициент трения, принимаемый по таблице 4.21; γh — коэффициент надежности, принимаемый по таблице 4.21; Àbn — площадь сечения болта нетто, определяемая по таблице 4.18; γb — коэффициент условий работы соединения зависящий от количества болтов, необходимых для восприятия расчетного усилия и принимаемый рав ным 0,8 при n < 5, 0,9 при 5 ≤ n < 10; 1,0 при n ≥ 10. Количество п высокопрочных болтов в соединении при действии продоль ной силы следует определять по формуле:

n≥

N , Qbh kγ c

где Ê — количество поверхностей (плоскостей) трения соединяемых эле ментов. Натяжение высокопрочного болта следует производить осевым усилием Ð = Rbh•Àbn. Расчет на прочность соединяемых элементов, ослабленных отверстиями под высокопрочные болты, следует выполнять с учетом того, что половина усилия, приходящегося на каждый болт, в рассматриваемом сечении уже передана силами трения. При этом проверку ослабленных сечений следует производить: при динамических нагрузках — по площади сечения Àn, при статических нагрузках — по площади сечения брутто À при Àn ≥ 0,85А, либо по условной площади Àс=1,18Àn при Àn < 0,85À. 286

Таблица 4.17 Расчетные сопротивления одноболтовых соединений Напряженное состояние

Условное обозначение

срезу и растяжению болтов классов 4.6; 5.6; 6.6

4.8; 5 8

8.8; 10.9

смятию соединяемых элементов из стали с пределом текучести до 440 МПа (4500 кгс/см2)

Срез

Rbs

Rbs = =0,38Rbun

Rbs = =0,4Rbun

Rbs = =0,4Rbun

—

Растяжение

Rbt

Rbt = =0,42Rbun

Rbt = =0,4Rbun

Rbt = =0,5RRbun

—

Rbp

—

Смятие а) болты класса точности А

Rbp = (0,6+410Run/E)Run

б) болты класса точности ВиС

Rbp =(0,6+340Run/E)Run

Примечание. Допускается применять высокопрочные болты без регулиру емого натяжения из стали марки 40Х «Селект», при этом расчетные сопротив ления Rbs и Rbt следует определять, как для болтов класса 10.9, а расчетное сопротивление Rbp — как для класса точности В и С. Таблица 4.18

мм Ав Авn

16

18*

20

22*

24

27*

30

36

42

48

2

201 2,54 3,14 3,80 4,52 5,72 7,06 10,17 13,85 18,09

2

1,57 1,92 2,45 3,03 3,52 459

см см

560

8,16

11,20 14,72

*Болты указанных диаметров применять не рекомендуется. 287

Таблица 4.19

Коэффициент условий работы соединения γb

Характеристика соединения 1. Многоболтовое в расчетах на срез и смятие при болтах: класса точности А классов точности В и С, высокопрочных, с нерегулируемым натяжением

0,9

2. Одноболтовое и многоболтовое в расчете на смятие при а = 1,5d и b = 2d в элементах конструкций из стали с пределом текучести, МПа (кгс/см2): до 285 (2900) св. 285 (2900) до 380 (3900)

0,8 0,75

1,0

Обозначения, принятые в таблице 4.19: а — расстояние вдоль усилия от края элемента до центра ближайшего отвер стия; b — то же, между центрами отверстий; d — диаметр отверстий для болта. Примечания. 1. Коэффициенты, установленные в позициях 1 и 2, следует учитывать одновременно. 2. При значениях расстояний а и b, промежуточных между указанными в поз. 2 и в таблице 4.22, коэффициент γb. следует опреде лять линейной интерполяцией.

Класс прочности болтов 1

Высокопрочные

Временное сопротивление Номинальный диаметр (наименьшее) резьбы,мм Rbun,МПа (кгс/мм2) 2 3

4

5

1100(110)

770(77)

-

1350(135)

945(95)

-

950(95)

665(67)

-

1200(120)

840(84)

-

750(75)

525(53)

-

1100(110)

770(77)

-

от 16 до 27

Высокопрочные

30**

Высокопрочные

36

288

Таблица 4.20 Механические свойства болтов Расчетное сопротивление растяжению болтов Марка стали по ГОСТ 4543–71* Rbh, МПа Rbt, МПа (кгс/мм2) (кгс/мм2) 6 40Х; 40Х «Селект»* 40Х-ПВ «Селект»* 40ХН-ПВ 30Х3МФ; 30Х2НМФА 40Х «Селект»* 30Х3МФ; 35Х2АФ 40Х «Селект»* 30Х3МФ

Окончание табл. 4.20 1

2

Высокопрочные

3

4

5

6

650(65)

455(46)

-

40Х «Селект»*

1000(100)

700(70)

-

30Х3МФ

600(60)

420(42)

-

40Х «Селект»*

900(90)

630(63)

-

30Х3МФ

42

Высокопрочные

48

10.9

16, 20, 22**, 24, 27

1000(100)

-

400(40)

40Х

8.8

16, 20, 24

800(80)

-

320(33)

35Х

5.8

10,12, 16,20, 24

500(50)

-

200(20)

20; Ст.3;сп3

*Применяется сталь с пределами содержания углерода от 0,37 до 0,42%. **Применять не рекомендуется. Таблица 4.21

Способ обработки (очистки) соединяемых поверхностей

Способ регулирования натяжения болтов

Коэффициент трения μ

1

2

1. Дробеметный или дробеструйный двух поверхностей без консервации 2. То же, с консервацией (металлизацией распылением цинка или аллюминия)

Коэффициент γh при нагрузке и при разности номинальных диаметров отверстий и болтов δ, мм динамической и при δ =3–6; статической и при δ = 5–6

динамической и при δ = 1; статической и при δ = 1–4

3

4

5

По М “α

0,58 0,58

1,35 1,20

1,12 1,02

“М “α

0,50 0,50

1,35 1,20

1,12 1,02

289

Окончание табл. 4.21

1

2

3

4

5

“М

0,50

135

1,12

“α

0,50

12

1,02

4. Газоплазменной двух поверхностей без консервации

“М

0,42

1,35

1,12

“α

0,42

1,20

1,02

5. Стальными щетками двух поверхностей без консервации

“М

0,35

1,35

1,17

“α

0,35

1,25

1,06

3. Дробью одной поверхности с консервацией полимерным клеем и посыпкой корборундовым порошком, стальными щетками без консервации другой поверхности

6. Без обработки

“М

0,25

1,70

1,30

“α

0,25

1,50

1,20

Примечания. 1. Способ регулирования натяжения болтов по М означает регулирование по моменту закручивания, а по α — по углу поворота гайки. 2. Допускаются другие способы обработки соединяемых поверхностей, обеспечивающие значения коэффициентов трения μ не ниже указанных в таблице. Болты (в том числе высокопрочные) следует размещать в соответствии с таблице 4.22. Под гайки болтов следует устанавливать круглые шайбы, а для высокопрочных шайбы устанавливаются и под головки болтов. Геометричес кие размеры высокопрочных болтов, гаек и шайб приведены в таблице 4.23, а болтов, гаек и шайб общего применения — в таблице 4.24. Рекомендуемые риски для размещения отверстий в соответствии с таблице 4.22 приведены в таблице 22а. Таблица 4.22

Характеристика расстояния 1 1. Расстояния между центрами болтов в любом направлении: а) минимальное б) максимальное в крайних рядах при отсутствии окаймляющих уголков при растяжении и сжатии

Расстояния при размещении болтов 2 2,5 d* 8 d или 12 t

в) максимальное в средних рядах, а также в крайних рядахпри наличии окаймляющих уголков: при растяжении; при сжатии 290

16 d или 24 t 12 d или 18 t

1 2. Расстояние от центра болта до края элемента: а) минимальное вдоль усилия

Окончание табл. 4.22 2

б) то же, поперек усилия: при обрезных кромках

2d 1,5 d

при прокатных кромках

1,2 d

в) максимальное

4 d или 8 t

г) минимальное для высокопрочных болтов при любой кромке и любом направлении усилия

1,3 d

*В соединяемых элементах из сталей с пределом текучести свыше 380 МПа (3900 кгс/см2) минимальное расстояние между болтами следует принимать равным 3d. Обозначения, принятые в таблице 4.22: d — диаметр отверстия для болта; t — толщина наиболее тонкого наружного элемента. Таблица 4.22a Риски отверстий в прокатных профилях Уголки стальные горячекатаные равнополочные по ГОСТ 850993 уголки стальные горячекатаные неравнополочные по ГОСТ 851086* Размещение отверстий

b, мм 50 56 63 70 75 80 90 100* 110 125

а, мм

Однорядное расположение d, мм не более для болтов по ГОСТ 7798–70*

22353–77

30

15

—

35 40

19

—

45

23

—

28

28

50 60 75

291

Продолжение табл. 4.22a

Двухрядное расположение Риски b, мм 125* 140 160* 180 200** 220 250**

Порядок расположения отверстий Шахматный Рядовой Шахматный Рядовой Шахматный Рядовой Шахматный Рядовой, шахматный

a1, мм 55 60

65

80 90

a2, мм 35 55 45 65 60 75 70 80 90 100

d, мм не более для болтов по ГОСТ 7798–70* 22353–77 23 – 19 – 28 – 23 – –

28

28

Примечание. В стыках профилей полки b, отмеченной звездочкой, при толщинах полок, начиная с 14 мм, и отмеченных двумя звездочками, начиная с 25 мм, размеры а, a1, a2, d определяются индивидуально. Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок по ГОСТ 26020–83*

292

Двутавры стальные горячекатаные по ГОСТ 8239–89

293

100Б1–100Б4

90Б1;90Б2

80Б1.80Б2

70Б1; 70Б2

150

140

130

55Б1; 55Б2

60Б1; 60Б2

110

23

100

50Б1; 50Б2

23

160

33

28

19

15

3

2

60 65 70 80 90

1

a1, мм

20Б1 23Б1 26Б1; 26Б2 30Б1, 30Б2 35Б1, 35Б2 40Б1, 40Б2 45Б1; 45Б2

Номер профиля

33

28

23

— — — — — — —

4

6

Шахматный

Шахматный Рядовой

7

50 45 50 45 60

—

—

—

— — — — — — —

140

50

60

130 50

100 110 110 120 120

Рядовой Шахматный Рядовой Шахматный Рядовой

—

—

—

— — — — — — —

—

—

—

— — — — — — —

5

19 23 19 23 23 — 28 23 28 —

—

—

—

— — — —

— —

8

— 28

— — — 19 — 19 23

—

—

—

— — — — — — —

9

Нормальные двутавры Б, расположение отверстий в полке двухрядное четырехрядное d, мм, не более d , мм, не более Порядок для болтов по ГОСТ для болтов по ГОСТ расположения a1, a2, мм мм отверстий 7798–70* 22353–77 7798–70* 22353–77

90

80

70

60

50

10

a3, мм

33

28

11

33

— — — — — — —

12

для болтов по ГОСТ 7798–70* 22353–77

d, мм, не более

в стенке

Продолжение табл. 4.22a

100

Размещение отверстий в двутаврах с параллельными гранями полок

294

150

50Ш1-50Ш4

70Ш1-70Ш5

160

140

40Ш1-40ШЗ

60Ш1-60Ш4

130

35Ш1-35ШЗ

33

ПО

ЗОШ1-ЗОШЗ

33

28

23

28

100

—

4

26Ш1; 26Ш2

23

3

—

80

2

23 Ш1

20 Ш1

1

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

50

—

—

—

7

50

60

50

60

40

140 60

130

50

120 60

110

100 45

90

Рядовой Шахматный

—

—

—

—

6

—

—

—

—

5

28

28

—

23

—

23

19

—

—

—

8

23

28

23

28

23

23

19

—

19

—

—

—

—

—

—

—

9

110

100

90

80

70

60

50

10

33

28

23

1Г

33

28

—

—

12

Продолжение табл. 4.22a

295

19

—

28

100

45ДБ2

—

—

23

90

—

45ДБ1

19

33

28

4

—

80

140

130

33

3

40ДБ1

35ДБ1

40К1-40К5

35К1-35КЗ

30KI-30K3

26К1-26КЗ

120

100

20К1; 20К2

23К1; 23К2

2

1

~

—

—

—

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

Шахматный

Рядовой

70

50

60

45

45

45

50

—

7

—

—

—

—

140

—

—

—

—

60

85

130 60

110

100

90

80

Рядовой Шахматный

—

6

—

5

—

—

—

—

—

33

28

23

23

23

19

—

8

33

28

23

—

—

—

—

33

28

23

19

—

—

—

—

9

70

100

80

70

60

50

10

33

33

1Г

28

23

33

—

—

—

—‘

33

28

12

Продолжение табл. 4.22a

Продолжение табл. 4.22a Расположение отверстий в двутаврах по ГОСТ 823989

Расположение отверстий Номер профиля

в полке a1, мм

18

50

20

55

в стенке

d, мм не более

a2, мм

d, мм не более

15

50

19

22 60 24

60 19

27 70 30 65

23

33 36

80 23

40 45

70 90

50 100 55 60

80 28

100

28 90

Сталь горячекатаная. Швеллеры по ГОСТ 8240889 С уклоном внутренних граней полок

296

С параллельными гранями полок

Окончание табл. 4.22a Расположение отверстий в швеллерах с уклоном внутренних и параллельных граней полок Расположение отверстий Номер профиля 12 14 14а 16 16а 18 18а 20 20а 22 22а 24 24а 27 30 33 36 40

в полке

в стенке

a1, мм

d, мм не более

a2, мм

30

15

40

35

19

40

45

45

15

50

19

55

23 19

60

23

23

28

50 65

60

d, мм, не более

28

70

23

28 23

70

75

26

Таблица 4.23 Болты ГОСТ Гайки ГОСТ НомиШайбы ГОСТ 22355–77 22353–77 2235–77 нальный Шаг диаметр, мм диаметр резь- размер высота размер резьбы, бы, мм под ключ, головки, под ключ, высота, внутрен- наруж- толщина, мм мм мм мм мм мм ний ный 16 2 27 12 27 15 18 37 4 20 2,5 32 14 32 18 22 44 4 22 2,5 36 15 36 19 24 50 5 24 3 41 17 41 22 26 56 5 27 3 46 19 46 24 30 66 6 36 4 55 23 55 29 39 78 6 42 4,5 65 26 65 34 45 90 8 48 5 75 30 75 38 52 100 8

297

Таблица 4.24 Болты ГОСТ Гайки ГОСТ Шайбы ГОСТ 11371–78 7798–70 5915–70* Номинальный Шаг диаметр, мм диаметр резьвысота размер резьбы, бы, мм размер высота, Толщина, под ключ, головки, под ключ, мм мм внутрен- наружмм мм мм мм ний ный 10

1,5

17

7,0

17

8

—

—

—

12

1,75

19

8,0

19

10

13

24

2,5

16

2

24

10,0

24

13

17

30

3

20

2,5

30

13,0

30

16

21

37

3

24

3

36

15,0

36

19

25

44

4

Таблица 4.25

Наименование изделия

298

Длина болта, мм

Теоретическая масса 1000 шт изделий в кг при номинальном диаметре резьбы, мм 16

20

22

24

27

36

42

48

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Болт

40

111

—

—

—

—

—

—

—

Болт

45

118

—

—

—

—

—

—

—

Болт

50

126

198

—

—

—

—

—

—

Болт

55

134

211

267

—

—

—

—

—

Болт

60

141

223

282

367

—

—

—

—

Болт

65

149

235

297

386

—

—

—

—

Болт

70

157

247

312

404

538

—

—

—

Болт

75

164

259

326

421

560

—

—

—

Болт

80

172

271

341

438

582

—

—

—

Окончание табл. 4.25 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Болт

85

180

283

355

456

604

—

—

—

Болт

90

188

295

370

473

627

1081

—

—

Болт

95

195

307

384

491

649

1120

—

—

Болт

100

203

319

399

508

671

1159

—

—

Болт

105

210

331

414

525

693

1199 1723

—

Болт

110

218

343

428

543

715

1238 1776

—

Болт

115

226

355

443

560

737

1277 1830

—

Болт

120

233

367

457

578

759

1316 1884 2462

Болт

125

241

379

472

595

781

1356 1937 2532

Болт

130

249

391

487

612

803

1395 1991 2602

Болт

140

264

415

516

646

847

1474 2098 2743

Болт

150

279

439

545

682

891

1552 2205 2883

Болт

160

293

461

572

714

932

1625 2304 3004

Болт

170

309

485

601

748

976

1703 2412 3145

Болт

180

324

509

630

783

1020 1782 2519 3285

Болт

190

340

533

659

818

1064 1860 2626 3425

Болт

200

355

557

688

853

1108 1939 2733 3566

Болт

220

386

605

747

922

1196 2096 2948 3846

Болт

240

416

654

805

991

1285 2253 3162 4127

Болт

260

447

702

863

1061 1303 2410 3377 4408

Болт

280

478

750

922

1131 1461 2568 3591 4688

Болт

300

509

798

980

1200 1549 2725 3806 4969

Гайка

—

50

80

108

171

224

368

611

921

Шайба

—

26

36

59

76

128

169

300

360

299

Таблица 4.26 Теоретическая масса болтов, гаек и шайб классов прочности 5.8, 8.8 и 10.9

Наименование изделия

300

Теоретическая масса 1000 шт изделий, кг при номинальном диаметре резьбы, мм

Длина болта, мм 10

12

16

20

24

1

2

3

4

5

6

7

Болты 5.8 8.8 10.9

40

—

52,87

—

—

—

50

—

61,76

113,6

—

—

55

—

66,20

121,5

—

—

60

—

70,64

129,4

219,1

—

65

—

—

137,3

231,5

—

70

—

79,53

145,2

243,8

366,5

75

—

—

153,1

256,1

384,3

80

—

—

161,0

268,1

402,1

90

—

—

176,8

293,2

437,6

100

—

—

192,6

317,8

473,2

120

—

—

—

367,2

544,2

140

—

—

—

416,6

615,3

150

104,8

—

—

—

—

160

—

—

—

—

686,4

180

—

—

—

—

757,5

Гайка

—

11,37

15,4

33,17

62,6

107,0

Шайба

—

—

6,27

11,3

17,16

32,33

В чертежах конструкций металлических (КМ) с соединениями на болтах должны быть указаны: — виды соединений; — номинальные диаметры и при необходимости допуски на образование отверстий; — стандарты на болты, гайки и шайбы; — марки стали болтов, гаек и шайб, классы прочности болтов и гаек; — временное сопротивление разрыву стали болтов; — осевое усилие натяжения болтов; — способ натяжения болтов (по углу поворота, моменту закручивания); — способ обработки контактных поверхностей; — принятый в расчете коэффициент трения; — материалы для приготовления клеев и покрытий и окраске на заводе изготовителе металлоконструкций; — спецификация болтов, гаек и шайб; — дополнительные требования к изготовлению конструкций; — инструктивные документы по технологии выполнения соединений; — меры против развинчивания гаек (постановок пружинных шайб или контргаек) для болтов общего применения (кроме крепления второстепенных элементов). Фундаментные болты классифицируются по конструктивному решению, способу установки в фундамент, способу закрепления в бетоне фундамента, по условиям эксплуатации. По конструктивному решению болты подразделяются на типы: 1 — изогну тые; 2 — с анкерной плитой; 3 — составные; 4 — съемные; 5 — прямые; 6 — с коническим концом. По способу установки в фундамент болты подразделяются на устанавлива емые до бетонирования фундаментов и устанавливаемые на готовые фунда менты в колодцы или скважины. По способу закрепления в бетоне фундамента болты подразделяются на закрепляемые непосредственно взаимодействием элементов болтов с бето ном фундамента, закрепляемые с помощью эпоксидного или силоксанового клея, а также цементнопесчаных смесей; закрепляемые с помощью разжим ных цанг. По условию эксплуатации болты подразделяются на расчетные и конструк тивные. К расчетным относятся болты, воспринимающие нагрузки, возникаю щие при эксплуатации строительных конструкций или при работе оборудова ния (данные для расчета см. в табл. 4.27). К конструктивным относятся болты, предусматриваемые для крепления строительных конструкций и оборудова ния, устойчивость которых против опрокидывания или сдвига обеспечивается собственным весом конструкций или оборудования.

301

Таблица 4.27 Расчетные сопротивления растяжению и площади поперечного сечения фундаментальных болтов Расчетное сопротивление, МПа (кгс/см2), болтов из стали марок Диаметр болтов, мм расчетная площадь сечения, см2

12 0,84

16 1,57

20 2,45

24 3,52

30 5,60

36 8,16

42 11,20

48 14,72

64 26,76

72 34,60

80 43,44

90 55,91

100 69,95

110 85,56

125 111,91

140 141,81

56 20,30

В Ст. 3 кп 2 09Г2С по ГОСТ 380–71** по ГОСТ (с 1990г. 19281–73* ГОСТ 535–88)

10Г2С1 по ГОСТ 19281–73*

185(1900)

235(2400)

240(2450)

185(1900)

230(2350)

235(2400)

185(1900)

225(2300)

225(2300)

185(1900)

220(2250)

215(2200)

185(1900)

215(2200)

215(2200)

185(1900)

215(2200)

—

Монтажные соединения на дюбелях Проектирование монтажных соединений на дюбелях (рис. 4.6) производит ся согласно Требованиям ОСТ 36–122–85, действительным для конструкций, изготовленных из стали с Run=355–685 МПа и эксплуатируемых в районах с сейсмичностью до 6 баллов с расчетной температурой до минус 65 °С. Требо вания не распространяются на проектирование конструкций: при толщине опорных элементов t0 менее 4 мм и более 20 мм; эксплуатируемых в сильноаг рессивной среде. Для дюбельных соединений следует применять дюбеля по ТУ 14–4–1261–84 и ТУ 14–4–1141–82 с нормативным временным сопротив лением Rdun=2000 МПа. Максимальная суммарная толщина присоединяемых элементов t (мм) и типы дюбелей в зависимости от толщины опорного элемента t0 и норматив ного временного сопротивления стали R/lnn опорного элемента приведены в таблице 4.28. 302

Рис. 4.6. Соединение на дюбелях: 1 — дюбель; 2 — опорный элемент; 3 — присоединяемый элемент; 4 — шайба Таблица 4.28

Runo, M Па t0, мм

до 370 включ.

св. 370 до 430 св. 430 до 450 св.450 до 510 включ. включ. включ.

св. 510 до 685 включ.

От 4 до 6 включ.

4, В, Н

4,В,Н

4, В, Н

4, В, Н

4, В

св. 6 до 8 включ.

6, В, Н, Г

6, В, Н, Г

6, В, Н, Г

4, В, Н, Г

4, В, Н, Г

св. 8 до 10 включ.

6, В, Н, Г

6, В, Н, Г

4, В, Н, Г

4, В, Н, Г

4, В, Н, Г

св. 10 до 12 включ.

4, В, Г

4, В, Г

4, В, Г

4, В, Г

—

св. 12 до 16 включ.

4, В

4, В

4, В

4, В

—

св.16 до 20 включ.

4, В

4, В

4, В

—

—

Примечания. 1. Условные обозначения: В — высокопрочный дюбель типа 2ДВМ по ТВ 14–4–1261–84; Н — накатанный дюбельгвоздь типа ДГИ по ТУ 14–4–1141–82; Г — гладкий дюбельгвоздь типа ДГ по ТУ 14–4–1141–82. 2. Не допускается применение гладких дюбельгвоздей типа ДГ в монтаж ных соединениях, непосредственно воспринимающих циклические нагрузки в составе диафрагм жесткости. 3. Минимальная толщина присоединяемого элемента равна 0,5 мм. 303

Расчетные сопротивления однодюбельных соединений следует принимать по таблице 4.29. В дюбельных соединениях при действии продольной силы, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между дюбелями следует принимать равномерным. Таблица 4.29

Область определения расчетных формул

Условное обозначение

Расчетное сопротивление

t > 1,5 мм

Rds

0,5Run

смятие

0,51 < 1,5 мм

Rdp

2,0Run

Растяжение: отрыв

—

Rdt1

0,3Run

—

Rdt2

0,3Run

Напряженное состояние Сдвиг: срез

выдергивание

Примечание. Условные обозначения Rds; Rdp; Rdt1; Rdt2 — расчетные сопро тивления однодюбельных соединений соответственно срезу дюбеля, смятию присоединяемых элементов, отрыву присоединяемых элементов, выдергива нию дюбеля из опорного элемента. Расчетные усилия, которые могут быть восприняты одним дюбелем, следу ет определять по формулам: на срез Nd=Rds•Ad•ns•γi•γt; на смятие Nd=Rdp•d•t•gi; на отрыв Nd = Rdt1•A1; на выдергивание Nd = Rdt2•A2, где Ad = πd2/4 — расчетная площадь сечения дюбеля; d — диаметр стержня дюбеля; t — толщина присоединяемых элементов; ns — число срезов одного дюбеля; A1 = 38t — расчетная площадь отрыва присоединяемого элемента, мм2, при t в мм; А2 = πdtoe — расчетная площадь при выдергивании дюбеля, см2; toe — эффективная толщина опорного элемента, определяемая по формуле:

ïðè 4 ≤ to ≤ 10 ìì ⎧0,6to toe = ⎨ ⎩9,0 − 0,3to ïðè 10 ≤ to ≤ 20 ìì; 304

γt — коэффициент, учитывающий вероятность потери несущей способнос ти соединения смятию, определяемый по формуле:

ïðè t ≥ 3 ìì ⎧⎪1,0 γ oe = ⎨ ⎪⎩1 − 2(1 − N dp / N ds )(1 − t / 3) ïðè 1,5 ≤ t ≤ 3,0 ìì γi — коэффициент, учитывающий тип соединения, определяемый по таблице 4.30. Таблица 4.30

Тип соединения

Коэф. γi

1,0

0,8

0,7

0,6

Количество дюбелей nd в соединении при действии силы N следует опреде лять по формуле:

nd ≥ N ( N minγ c );

где Nmin — меньшее из значений расчетного усилия для одного дюбеля. При действии на соединение момента, вызывающего сдвиг соединяемых элементов, распределение усилий на дюбеля следует принимать пропорцио нально расстояниям от центра тяжести соединения до рассматриваемого дюбеля. Дюбеля, работающие одновременно на сдвиг и растяжение, следует прове рять на равнодействующее усилие. Расчетные сечения соединяемых дюбелями элементов определяются без учета отверстий, образуемых дюбелями. Минимальное расстояние от центра дюбеля до края элемента и междуу центрами дюбелей, независимо от направления усилий, следует принимать равным 2d.

4.1.4. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ И СОЕДИНЕНИЙ Расчетные сопротивления проката, гнутых профилей и труб для различных видов напряженных состояний следует определять по формулам, приведен ным в таблицах 4.31 и 4.33. 305

Таблица 4.31

Напряженное состояние

Условное обозначение

Расчетные сопротивления проката и труб

По пределу текучести

RV

RV

По временному сопротивлению

R0

R0 = Run/γm

Сдвиг

RS

Rs =0,58Ryn/γm

Смятие торцеввой поверхности (при наличии пригонки)

Rp

Rp = Run/γm

Смятие местное в цилиндрических шарнирах (цапфах) при плотном касании

Rlp

Rlp = 0,5Run/γm

Диаметральное сжатие катков (при свободном касании в конструкциях с ограниченной подвижностью)

Rcd

Rcd = 0,025 Run/γm

Растяжение в направлении толщины проката (до 60 мм)

Rth

Rth = 0,5Run/γm

= Ryn/γm

Растяжение, сжатие и изгиб

Примечание. γm — коэффициент надежности по материалу, определяе мый в соответствии с п 3.3* СНиП 11–23–81*, для стали по ГОСТ 27772–88 (кроме сталей С590, С590К) γm = 1,025. В необходимых случаях приведенные в таблице 4.31 значения расчетных сопротивлений понижаются умножением на коэффициенты условий работы (см. в табл. 4.32). 306

Таблица 4.32 Элементы конструкций

Коэффициенты условий работы γс

1

2

1. Сплошные балки и сжатые элементы ферм перекрытий под залами театров, клубов, кинотеатров, под трибунами, под помещениями магазинов, книгохранилищ, архивов и т. п. при весе перекрытий, равном или большем временной нагрузки

0,9

2. Колонны общественных зданий и опор водонапорных башен

0,95

3. Сжатые основные элементы (кроме опорных) решетки составного таврового сечения из уголковв сварных ферм покрытий и перекрытий (например, стропильных и аналогичных им ферм) при гибкости λ ≥ 60

0,8

4. Сплошные балки при расчетах на общую устойчивость при ϕb<1,0

0,95

5. Затяжки, тяги, оттяжки, подвески, выполненные из прокатной стали

0,9

6. Элементы стержневых конструкций покрытий и перекрытий: а) сжатые (за исключением замкнутых трубчатых сечений) при расчетах на устойчивость

0,95

б) растянутые в сварных конструкциях

0,95

в) растянутые, сжатые, а также стыковые накладки в болтовых конструкциях (кроме конструкций на высокопрочных болтах) из стали с пределом текучести до 440 МПа (4500 кг/см:), несущих статическую нагрузку, при расчетах на прочность

1,05

7. Сплошные составные балки, колонны, а также стыковые накладки из стали с пределом текучести до 440 МПа (4500 кгс/см2), несущие статическую нагрузку и выполненные с помощью болтовых соединений (кроме соединений на высокопрочных болтах), при расчете на прочность

1,1

8. Сечения прокатных и сварных элементов, а также накладок из стали с пределом текучести до 440 МПа (4500 кгс/см2) в местах стыков, выполненых на болтах (кроме стыков на высокопрочных болтах), несущих статическую нагрузку при расчетах на прочность: а) сплошных балок и колонн

1,1

б) стержневых конструкций покрытий и перекрытий

1,05

307

Окончание табл. 4.32 1

2

9. Сжатые элементы решетки пространственных решетчатых конструкций из одиночных равнополочных или неравнополочных (прикрепленных большой полкой) уголков: а) прикрепляемые непосредственно к поясам одной полкой сварными швами либо двумя болтами и более поставленными вдоль уголка: раскосы по рисунку 4.35а

0,9

распорки по рисунку 4.35б, в

0,9

раскосы по рисунку 4.35в, г, д

0,8

б) прикрепляемые непосредственно к поясам одной полкой, одним болтом (кроме указанных в поз. 9, в настоящей таблице), а также прикрепляемые через фасонку независимо от вида соединения

0,75

в) при сложной перекрестной решетке с одноболтовыми соединениями по рис. 4.35е

0,7

10. Сжатые элементы из одиночных уголков, прикрепляемые одной полкой (для неравнополочных уголков только меньшей полкой), за исключением элементов конструкций, указанных в поз. 9 настоящей таблицы, раскосов по рис. 4.35б прикрепляемых непосред- свенно к поясам сварными швами, либо двумя болтами и более, поставленными вдоль уголка, и плоских ферм из одиночных уголков

0,75

11. Опорные плиты из стали с пределом текучести до 285 МПа (2900 кгс/см2), несущие статическую нагрузку, толщиной, мм: а) до 40

1,2

б) св. 40 до 60

1,15

в) св. 60 до 80

1,1

Примечания. 1. Коэффициенты условий работы γс< 1 при расчете одновременно учиты вать не следует. 2. Коэффициенты условий работы, приведенные соответственно в поз. 1 и 6в; 1 и 7; 1 и 8; 2 и 7; 2 и 8а; 3 и 6в, при расчете следует учитывать одновременно. 3. Коэффициенты условий работы, приведенные в поз. 3; 4; 6а, в; 7; 8; 9 и 10, а также в поз, 5 и 6б (кроме стыковых сварных соединений), при расчете соединений рассматриваемых элементов учитывать не следует. 4. В случаях, не оговоренных в настоящей таблице, в формулах следует принимать γс =1. 308

309

В Ст. 3 пс 6 (листовой прокат толщиной до 20 мм, фасонный до 30 мм) В Ст. 3 пс 6–1, 18 пс

ТУ 14–1– 23570–79

ГОСТ 380–71*

С245

—

—

210(2150) 350(3600)

—

—

12 j

св. 20 до 30 —

—

235(24) 370(38)

—

—

230(2350) 360(3700)

от 2 245(25) 370(38) 245(25) 370(38) 240(2450) 360(3700) 240(2450) 360(3700) до 20

св.40 215(22) 360(37) до 100

11

ГОСТ 23570–79

10

18кп

9

св. 20 225(23) 360(37) 225(23) 360(37) 220(2250) 350(3600) 220(2250) 350(3600) до 40

С235

8

R0

ТУ 14–1– 3023–80

7

Ry

В Ст. 3 кп2–1

6

Run

от 2 235(24) 360(37) 235(24) 360(37) 230(2350) 350(3600) 230(2350) 350(3600) до 20

5

Rу

ГОСТ 380–71*

4

Ru

фасонного

В Ст.3 кп2

3

Ry

листового широкополосного универсального

2

Run

фасонного

Расчетное сопротивление3, Мпа (кгс/см2), проката

1

Ryn

ТолщиСталь на про- листового шиМарки стали ГОСТ или ТУ по ГОСТ ката1, рокополосного 27772–88 универсального мм

Нормативное сопротивление2, МПа (кгс/мм2), проката

Таблица 4.33

310

2

ГОСТ 380–71*

ТУ 14–1– 3023–80 ГОСТ 23570–79

ТУ 14–1– 3023–80

ТУ 14–1– 3023–80

1

ВСт3спб, ВСт3Гпсб, ВСт3псб (листовой прокат св. 20 до 40 мм, фасонный св. 30 мм)

В Ст3сп5–1, ВСт3Гпс5–1, 18сп, 18Гпс, 18Гсп

ВСт3пс6–2

ВСт3сп5–2, ВСт3Гпс5–2

С285

С275

С255

3

5

6 —

7 —

8

10

250(2550) 370(3800)

9 —

11

—

12

—

—

280(2850) 380(3900)

—

—

св. 10 265(27) 380(39) 275(28) 390(40) 260(2650) 370(3800) 270(2750) 380(3900) до 20

св. 4 275(28) 390(40) 285(29) 400(41) 270(2750) 380(3900) 280(2550) 390(4000) до 10

от 2 до 285(29) 390(40) 3,9

св. 10 265(27) 370(38) 275(28) 380(39) 260(2650) 360(3700) 270(2750) 370(3800) до 20

от 2 275(28) 380(39) 275(28) 390(40) 270(2750) 370(3800) 270(2750) 380(3900) до 10

св. 20 235(24) 370(38) 235(24) 370(38) 230(2350) 360(3700) 230(2350) 360(3700) до 40

св. 10 245(22) 370(38) 245(25) 370(38) 240(2450) 360(3700) 240(2450) 360(3700) до 20

св. 4 245(23) 380(39) 255(26) 380(39) 240(2450) 370(3800) 250(2550) 370(3800) до 10

от 2 255(24) 380(39) до 3,9

4

Продолжение табл. 4.33

311

12Г2Сгр.1

ТУ 14–1– 4323–88

С345Д

С345Т

С345

ГОСТ 19281–73*

ГОСТ 19282–73*

3

2

09Г2С, 14Г2 (листовой фасонный прокат толщиной до 20 мм), 15ХСНД гост19282– (листовой 73* прокат толщиной до 10 мм, фасонный — до 20 мм)

09Г2

1

5

6

7

8

9

10

11

12

—

—

св.60 275(28) 440(45) до 80

св 80 265(27) 430(44) до 160

—

св.40 285(29) 450(46) до 60

—

—

—

260(2650) 420(4300)

270(2750) 430(4400)

280(2850) 440(4500)

—

—

—

—

—

—

св.20 305(31) 460(47) 305(31) 460(47) 300(3050) 450(4600) 300(3050) 450(4600) до 40

св. 10 325(33) 470(48) 325(33) 470(48) 315(3200) 460(4700) 315(3200) 460(4700) до 20

от 2 до 345(35) 490(50) 345(35) 490(50) 335(3400) 480(4900) 335(3400) 480(4900) 10

4

Продолжение табл. 4.33

312

С375

С375Т

ТУ 14–15– 146–85

ГОСТ 14637–79*

ГОСТ 19281– 73* ГОСТ 19282–73* ТУ 14–1– 1217–75

ТУ 14–1– 3023–80

ТУ 14–1– 4323–88

ТУ 14–1– 3023–80

390

ВСт.Тпс

10ХНДП

09Г2С гр.2

12Г2С гр.2

14Г2 гр.1 (фасонный прокат толщиной св. 20 мм)

С375Д

С345К

ТУ 14–1– 3023–80

09Г2 гр.1. 09Г2 гр.2, 09Г2С гр.1; 14Г2 гр.1 (фасонный — до 20 мм)

3

2

1

5

6

7

8

9

10

11

12

св.20 335(34) 480(49) 335(34) 480(49) 325(3300) 470(4800) 325(3300) 470(4800) до 40

св.10 355(36) 490(50) 355(36) 490(50) 345(3500) 480(4900) 345(3500) 480(4900) до 20

от 2 до 375(38) 510(52) 375(38) 510(52) 365(3700) 500(5100) 365(3700) 500(5100) 10

от 4 до 345(35) 470(48) 345(35) 470(48) 335(3900) 460(4700) 335(3400) 460(4700) 10

4

Продолжение табл. 4.33

313

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Примечания. 1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная толщина — 4 мм). 2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротив ления по ГОСТ 27772–88. 3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу.

ТУ 14–1– 14Г2 гр.2 (фасонный 3023–80 прокат толщиной до 20 мм), 14Г2 (фасонный и листовой прокат толщиной св. 20 мм). 10Г2С1, 15ХСНД (фаГОСТ сонный про- 19281–73* кат толщиной ГОСТ св. 20 мм. 19282–73* листовой — св. 10 мм). 10ХСНД (фасонный прокат без ограничения толщины, листовой — толщиной до 10 мм)

1

Окончание табл. 4.33

4.1.5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ Основные положения Цель расчета строительных конструкций — обеспечить заданные условия эксплуатации и необходимую прочность при минимальном расходе материа лов и минимальной затрате труда на изготовление и монтаж. Стальные конструкции рассчитываются на силовые и другие воздействия по предельным состояниям, при которых конструкции перестают удовлетво рять предъявленным к ним требованиям в процессе эксплуатации или при возведении. Предельные состояния подразделяются на две группы: первая группа — по потере несущей способности и (или) непригодности к эксплуатации; вторая группа — по непригодности к нормальной эксплуатации. К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчи вости формы; потеря услойчивости положения; разрушение любого характе ра; переход конструкции в изменяемую систему; качественное изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекраще ния эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или возник новение трещин. Первая группа по характеру предельных состояний разделя ется на две подгруппы: по потере несущей способности (первые пять состоя ний) и по непригодности к эксплуатации (шестое состояние). К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняю щие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний и т. п.). Предельные состояния первой группы проверяются расчетами на макси мальные (расчетные) нагрузки и воздействия, возможные при нарушении нормальной эксплуатации, предельные состояния второй группы — на эксплу атационные (нормативные) нагрузки и воздействия, отвечающие нормальной эксплуатации конструкции. Надежность и гарантия от возникновения предельных состояний конструк ции обеспечиваются надлежащим учетом возможных наиболее неблагоприят ных характеристик материалов; перегрузок и наиболее невыгодного (но ре ально возможного) сочетания нагрузок и воздействий; условий и особеннос тей действительной работы конструкций и оснований; надлежащим выбором расчетных схем и предпосылок расчета, учетом в необходимых случаях плас тических и реологических свойств материала. Расчет центрально сжатых и растянутых элементов Прочность элементов, подверженных центральному растяжению или сжа тию силой N, следует выполнять по формуле 314

N ≤ R yγ c , An где Ry — расчетное сопротивление стали растяжению или сжатию, найден ное по пределу текучести; Àn — площадь сечения элементов нетто. Расчет на прочность растянутых элементов конструкций из стали с соотно шением Ru/γy > Ry, эксплуатация которых возможна и после достижения металлом предела текучести, следует выполнять по формуле

N Ruγ c ≤ . An γu Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных цен тральному сжатию силой N, следует выполнять по формуле

N ≤ Ryγ c , ϕA где ϕ — коэффициент продольного изгиба; À — площадь сечения элемента брутто. Значения ϕ следует принимать по формулам: при 0 <⎯λ ≤ 2,5

при 2,5 <⎯λ ≤ 4,5

ϕ = 1, 47 − 13, 0 при⎯λ > 4,5

R ⎞ ⎛ ϕ = 1 − ⎜ 0,073 − 5,53 y ⎟ λ λ ; E ⎠ ⎝

Ry

Ry ⎞ ⎛ ⎛ − ⎜ 0,371 − 27,3 ⎟ λ + ⎜ 0, 0275 − 5 E ⎝ E ⎠ ⎝

ϕ=

где

λ =

lef

Ry

i

E

332 , λ (51 − λ ) 2

;

lef — расчетная длина элемента; i — радиус инерции. Для составных сжатых стержней, ветви которых соединены планками или решетками, коэффициент ϕ относительно свободной оси (перпендикулярной плоскости планок или решеток) должен определяться по вышеприведенным формулам с заменой в них λ на λef приведенных в таблице 4.34. 315

Таблица 4.34

Приведенные гибкости lef составных стержней сквозного сечения Схема сечения

с планками при с решетками Jcl/(Jbb)<5

Js/(Jbb)>5

λef =

λef =

= λ y2 +

= λ y2 + λ 12

+0,82λ 12 (1 + n)

λef = = λ y2 + α1

A Ad1

⎛ α1 ⎝ Ad1

λef = λ 2 +

λef = λ 2 + λef = λ 2 + ⎜

0,82 ⎡⎣λ 12 (1 + n1 ) +

+λ 12 + λ 22

2 2

+λ (1 + n2 ) ⎤⎦

⎛ α α ⎞ +⎜ A 1 + 2 ⎟⎟ ⎝ Ad1 Ad 2 ⎠

Обозначения, принятые в таблице 4.34: b — расстояние между осями ветвей; l — расстояние между центрами планок; λ1, λ2 — гибкости отдельных ветвей при изгибе их в плоскостях, перпенди кулярных осям соответственно 1–1 и 2–2, на участках между приваренными планками (в свету) или между центрами крайних болтов; À — площадь сечения всего стержня; Ad1 и Ad2 — площади сечения раскосов решеток (при крестовой решетке — двух раскосов), лежащих в плоскостях, перпендикулярных осям соответствен но 1–1 и 2–2; 316

α1 и α2 — коэффициенты, определяемые по формуле α = 10a3/(b2l), где α, b, l — размеры определяемые по рисунку 4.7; n1, n2, n — коэффициенты, определяемые по формулам:

n=

J b1b J b J b ; n1 = b1 ; n2 = b 2 ; J sl J s1l J s 2l

Здесь Jb1 и Jb2 — момент инерции сечения ветвей относительно осей соот ветственно 1–1 и 2–2; Js, Js1 и Js2 — момент инерции сечения одной из планок, лежащих в плоско стях, перпендикулярных осям, соответственно 1–1 и 2–2.

Рис. 4.7

В составных стержнях с решетками помимо расчета на устойчивость стер жня в целом следует проверять устойчивость отдельных ветвей на участке между узлами. Гибкость отдельных ветвей l1 и l2 на участке между планками должна быть не более 40. В составных стержнях с решетками гибкость отдельных ветвей между узлами должна быть не более 80 и не более lef. Расчет составных элементов из уголков, швеллеров и т. п., соединенных вплотную или через прокладки, следует выполнять как сплошностенчатых при условии, что наибольшие расстояния на участках между приваренными план ками (в свету) или между центрами крайних болтов не превышают: для сжатых элементов 40i; для растянутых элементов 80i, где i — радиус инерции уголка или швеллера относительно собственной оси, параллельной плоскости распо ложения прокладок (для крестовых сечений минимальный). При этом в преде лах длины сжатого элемента следует ставить не менее двух прокладок. Расчет соединительных элементов (планок, решеток) сжатых составных стержней должен выполняться на условную поперечную силу Qfic, принимае мую постоянной по всей длине стержня и определяемую по формуле:

Q fic = 7,15 ⋅1−6 (2330 − E / Ry ) N / ϕ , где N — продольное усилие в составном стержне; ϕ — коэффициент продольного изгиба, принимаемый для составного стерж ня в плоскости соединительных элементов. 317

Условную поперечную силу Qfic следует распределять: при наличии только соединительных планок (решеток) поровну между планками (решетками), лежащими в плоскостях, перпендикулярных оси, относительно которой про изводится проверка устойчивости. Расчет соединительных планок и их прикрепления (рис. 4.8) должен выпол няться как расчет элементов безраскосных ферм на: силу F1, срезывающую планку по формуле F1 = Qs l/b; момент Ì1 изгибающий планку в ее плоскости, по формуле Ì1 = Qsl/2, где Qs —условная поперечная сила, приходящаяся на планку одной грани.

Рис. 4.8

Расчет соединительных решеток должен выполняться как расчет решеток ферм. При расчете перекрестных раскосов крестовой решетки с распорками следует учитывать дополнительное усилие Nad, возникающее в каждом раско се от обжатия поясов и определяемое по формуле:

N ad = α N 318

Ad ; A

где N — усилие в одной ветви стержня; À — площадь сечения одной ветви; Ad — площадь сечения одного раскоса; α — коэффициент, определяемый по формуле:

α = al 2 /(a 3 + 2b3 ) ; где а, l и b — размеры, указанные на рисунке 4.7. Расчет изгибаемых элементов Расчет на прочность элементов (кроме балок с гибкой стенкой, с перфори рованной стенкой и подкрановых балок), изгибаемых в одной из главных плоскостей, следует выполнять по формулам:

M

≤ R yγ c ;

(4.1)

QS ≤ Rsγ c ; Jt

(4.2)

Wn, min

τ=

где S — статический момент (брутто) сдвигаемой части сечения относи тельно нейтральной оси; t — толщина стенки. При наличии ослабления стенки отверстиями для болтов значения t следует умножать на коэффициент α, определяемый по формуле: (4.3)

à — шаг отверстия; d — диаметр отверстия.

α = a /(a − d ) ;

Для расчета на прочность стенки балки в местах приложения нагрузки к верхнему поясу, а также в опорных сечениях балки, не укрепленных ребрами жесткости, следует определять местное напряжение по формуле:

σ loc =

F ≤ R yγ c ; tlef

(4.4)

где F — расчетное значение нагрузки (силы); lef — условная длина распределения нагрузки, определяемая в зависимо сти от условий опирания; для случая опирания — по рисунку 4.9:

lef = b + 2t f ;

(4.5)

где tf — толщина верхнего пояса балки (при прокатной — с учетом закруг ления стенки). 319

Рис. 4.9

Для стенок балок, рассчитываемых по формуле (4.1), должны выполняться условия: 2 σ x2 − σ xσ y + σ y2 + 3τ xy ≤ 1,15 Ryγ c ;

(4.6)

τ xy ≤ Rsγ c , где σ x

=

M y — нормальные напряжения в серединной плоскости стенки, Jn

параллельные оси балки; σу — то же, перпендикулярные оси балки, в том числе σlok, определяемые по формуле (4.4); τxy — касательное напряжение, вычисляемое по формуле (4.2) с учетом формулы (4.3). Напряжения в формуле (4.6), принимаемые со своими знаками следует определять в одной и той же точке балки. Расчет на устойчивость балок двутаврового сечения, изгибаемых в плоско сти стенки и удовлетворяющих требованиям (4.1, 4.2, 4.6), следует выполнять по формуле

M ≤ R yγ c , ϕbWn

(4.7)

где Wc следует определять для сжатого пояса; ϕb — коэффициент, определяемый по приложению 7* СНиП П–23–81*. Устойчивость балок не требуется проверять: а) при передаче нагрузки через сплошной жесткий настил, непрерывно опирающийся на сжатый пояс балки и надежно с ним связанный (плиты железобетонные, плоский и профнастил и т. п.); 320

б) при отношении расчетной длины балки lef (где lef — расстояние между точками закрепления сжатого пояса от поперечных смещений) к ширине сжатого пояса b, не превышающем значений, определяемых по формулам таблице 4.35 для балок симметричного двутаврового сечения и с более разви тым сжатым поясом, для которых ширина растянутого пояса составляет не менее 0,75 ширины сжатого пояса; закрепление сжатого пояса в горизонтальной плоскости должно быть рас считано на фактическую или условную поперечную силу. При этом условную поперечную силу следует определять: при закреплениях в отдельных точках по формуле Qfiс, в которой ϕ следует определять по гибкости l = lef/i (здесь i — радиус инерции сечения сжатого пояса в горизонтальной плоскости), а N следует вычислять по формуле

N = ( A f + 0, 25 Aw ) Ry ,

(4.8)

при непрерывном закреплении по формуле:

q fic = 3Q fic / l ; где

qfic — условная поперечная сила на единицу длины пояса балки; Qfjc — условная поперечная сила, определяемая по формуле, в которой следует принимать ϕ = 1, а N — определять по формуле (4.8). Таблица 4.35 Место приложения нагрузки

Наибольшее значение lef /b, при которых не требуется расчет на устойчивость прокатных и сварных балок (при 1 ≤ h/b ≤ 6 и 15 ≤ b/t ≤ 35)

lef К верхнему поясу

К нижнему поясу

Независимо от уровня приложения нагрузки при расчете участка балки между связями или при чистом изгибе

b ⎛ b ⎞b⎤ E ⎡ = ⎢0,35 + 0, 0032 + ⎜ 0, 76 − 0, 02 ⎟ ⎥ ; b ⎣ t ⎝ t ⎠ h ⎦ Ry

lef

b ⎛ b ⎞ b⎤ E ⎡ = ⎢0,57 + 0, 0032 + ⎜ 0,92 − 0, 02 ⎟ ⎥ ; b ⎣ t ⎝ t ⎠ h ⎦ Ry

lef

b ⎛ b⎞b⎤ E ⎡ = ⎢0, 41 + 0, 0032 + ⎜ 0, 73 − 0, 016 ⎟ ⎥ ; b ⎣ t ⎝ t ⎠ h ⎦ Ry 321

Примечание. Для балок с отношением b/t < 15 в формулах таблицы 4.35 следует принимать b/t = 15. Обозначения, принятые в таблице 4.35: b и t — соответственно ширина и толщина сжатого пояса; h — расстояние (высота) между осями поясных листов. Расчет на прочность элементов, изгибаемых в двух главных плоскостях, следует выполнять по формуле:

My Mx y± x ≤ R yγ c , J xn J yn где õ и ó — координаты рассматриваемой точки сечения относительно главных осей. Расчет элементов, подверженных действию осевой силы с изгибом Расчет на прочность внецентренносжатых и сжатоизгибаемых элементов выполнять не требуется при значении приведенного эксцентриситета mef ≤ 20, отсутствии ослабления сечения и одинаковых значениях изгибающих момен тов, принимаемых в расчетах на прочность и устойчивость. Расчет на прочность внецентренносжатых, сжатоизгибаемых, внецент реннорастянутых и растянутоизгибаемых элементов из стали с пределом текучести до 530 МПа (5400 кгс/см2), не подвергающихся непосредственному воздействию динамических нагрузок, при t ≤ 0,5Rs и N/(AnRy ) > 0,1 следует выполнять по формуле:

⎛ N ⎜⎜ ⎝ An Ryγ c

n

⎞ My Mx + ≤ 1; ⎟⎟ + ⎠ cxWxn,min Ryγ c c yWyn,min Ryγ c

(4.9)

где N, Ìх и Ìy — абсолютные значения соответственно продольной силы и изгибающих моментов при наиболее неблагоприятном сочетании; n, ñх и ñу — коэффициенты, принимаемые по табл. 4.36. Если N/(AnRy) ≤ 0,1, формулу (4.9) следует применять при выполнении требований п.п. 7.5 и 7.24 СНиП 11–23–81*. В прочих случаях расчет следует выполнять по формуле:

My N Mx y± x ≤ R yγ c , + An J xn J yn где õ и ó — координаты рассматриваемой точки сечения относительно его главных осей. 322

Коэффициенты для расчета на прочность элементов стальных конструкций с учетом развития пластических деформаций Таблица 4.36 Коэффициенты c(cx), cy, n Тип сечения

Схема сечения

Af Aw

Значения коэффициентов c(cx)

cy

n при My = 0*

1,47

1,5

2,0

0,25 1,19 1

2

0,5

1,12

1,0

1,07

2,0

1,04

0,5

1,40

1,0

1,28 1,47

2,0

1,18

0,25 1,19 1,07 3

4

0,5

1,12 1,12

1,0

1,07 1,19

2,0

1,04 1,26

0,25

1,04

0,5 1,0 2,0

1,47

1,07 1,12

1,5

3,0

1,19

5

-

1,26 1,26

1,5

6

-

1,60 1,47

a) 3,0 б) 1,0

7

0,5

1,07

1,0

1,00 1,12

2,0

1,19

a) 3,0 б) 1,0

* При My ≠ 0, n =1,5. Примечание. При определении коэффициентов для промежуточных зна чений Af/Aw допускается линейная интерполяция. 323

Расчет на устойчивость внецентренносжатых и сжатоизгибаемых элемен тов постоянного сечения, выполненных из стали с пределом текучести до 530 МПа (54000 кгс/см2), в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле

N ≤ R yγ c . ϕe A В этой формуле коэффициент ϕе следует определять: а) для сплошностен чатых стержней по таблице 4.38 в зависимости от условной гибкости λ и приведенного относительного коэффициента mef, определяемого по формуле

mef = η m ; где η — коэффициент влияния формы сечения, определяемый по табл. 4.37.

m – eA/Wc — относительный эксцентриситет (здесь е — эксцентритет;

Wc — момент сопротивления для наиболее сжатого волокна);

б) для сквозных стержней с решетками или планками, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, по таблице 4.39 в зависимости от условной приведенной гибкости lef (lef по таблице 4.34) и относительного эксцентриситета m, определяемого по формуле:

m = eAa / J ; где à — расстояние от главной оси сечения, перпендикулярной плоскости изгиба, до оси наиболее сжатой ветви, но не менее расстояния до оси стенки ветви. Расчетные значения продольной силы N и изгибающего момента Ì в элементе следует принимать для одного и того же сочетания нагрузок из расчета системы по недеформированной схеме в предположении упругих деформаций стали. При этом значения Ì следует принимать равными: — для колонн постоянного сечения рамных систем — наибольшему мо менту в пределах длины колонн; — для колонн с одним защемленным, а другим свободным концом — моменту в заделке, но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины колонны от заделки; — для сжатых верхних поясов ферм и структурных плит, воспринимающих внеузловую нагрузку, — наибольшему моменту в пределах средней трети длины панели пояса, определяемому из расчета пояса как упругой неразрез ной балки.

324

Таблица 4.37 Тип сечения

Значение η при Схема сечения

Af Aw

0 ≤⎯λ ≤ 5

⎯λ > 5

0,1 ≤ m ≤ 5

5 ≤ m ≤ 20

0,1 ≤ m ≤ 5 5 ≤ m ≤ 20

—

(1,35–0,05m)– –0,01(5–m)⎯λ

1,1

1,1

0,25

(1,45–0,05m)– –0,01(5–m)⎯λ

1,2

1,2

0,5

(1,75–0,1m)– –0,02(5–m)⎯λ

1,25

1,25

>1,0

(1,90–0,1m)– –0,02(6–m)⎯λ

1,4–0,02l

1,3

6

—

a ⎤ ⎡ η5 ⎢1 − 0,3(5 − m) 1 ⎥ h⎦ ⎣

η5

η5

7

—

a ⎞ ⎛ η5 ⎜1 − 0,8 1 ⎟ h⎠ ⎝

a ⎞ ⎛ η5 ⎜ 1 − 0,8 1 ⎟ h⎠ ⎝

a ⎞ ⎛ η5 ⎜ 1 − 0,8 1 ⎟ h⎠ ⎝

0,5

1,45+0,04m

1,65

1,45+ +0,04m

1,65

1,0

1,8+0,12m

2,4

1,8+ +0,12m

2,4

1,5

2,0+0,25m+0,1⎯λ

—

—

—

2,0

3,0+0,25m+0,1⎯λ

—

—

—

4

5

11

Примечания. 1. Для типов сечений 5–7 при подсчете значений Af/Aw площадь вертикальных элементов полок не следует учитывать. 2. Для типов сечений 6–7 значения h5 следует принимать равным значения h для типа 5 при тех же значениях Af/Aw. 325

326

0,1

967 925 875 813 742 667 587 505 418 354 302 258 223 194 152 122 100 083 069 062 052

λ ef = λef Ry / E

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

Условная гибкость

922 854 804 742 672 597 522 447 382 326 280 244 213 186 146 117 097 079 067 061 049

0,25 850 778 716 653 587 520 455 394 342 295 256 223 196 173 138 112 093 077 064 054 049

0,5 782 711 647 587 526 465 408 356 310 273 240 210 185. 163 133 107 091 076 063 053 048

0,75 722 653 593 536 480 425 375 330 288 253 224 198 176 157 128 103 090 075 062 052 048

1,0 669 600 548 496 442 395 350 309 272 239 212 190 170 152 121 100 085 073 060 051 047

1,25 620 563 507 457 410 365 325 289 257 225 200 178 160 145 117 098 081 071 059 051 047

1,5 577 520 470 425 383 342 303 270 242 215 192 172 155 141 115 096 080 069 059 050 046

1,75 538 484 439 397 357 320 287 256 229 205 184 166 149 136 113 093 079 068 058 049 045

2,0 469 427 388 352 317 287 258 232 208 188 170 153 140 127 106 088 075 063 055 049 044

2,5 417 382 347 315 287 260 233 212 192 175 158 145 132 121 100 085 072 062 054 048 043

3,0

370 341 312 286 262 238 216 197 178 162 148 137 125 115 095 082 070 061 053 048 043

3,5

Коэффициенты ϕe при приведенном относительном эксцентриситете mef

337 307 283 260 238 217 198 181 165 150 138 128 117 108 091 079 069 060 052 047 042

4,0

Таблица 4.38

327

4,5 307 283 262 240 220 202 183 168 155 143 132 120 112 102 087 075 065 057 051 045 041

5,0 280 259 240 222 204 187 172 158 146 135 124 115 106 098 083 072 062 055 050 044 040

5,5 260 240 223 206 190 175 162 149 137 126 117 109 101 094 081 069 060 053 049 043 040

6 237 225 207 193 178 166 153 140 130 120 112 104 097 091 078 066 059 052 048 042 039

6,5 222 209 195 182 168 156 145 135 125 117 108 100 094 087 076 065 058 051 047 041 039

7,0 210 196 182 170 158 147 137 127 118 111 104 096 089 083 074 064 057 050 046 041 038

8 183 175 163 153 144 135 125 118 110 103 095 089 083 078 068 061 055 048 044 039 037

9 164 157 148 138 130 123 115 108 101 095 089 084 080 074 065 058 052 046 042 038 036

10 150 142 134 125 118 112 106 098 093 088 084 079 074 070 062 055 049 044 040 037 037

12 125 121 114 107 101 097 092 088 083 079 075 072 068 064 057 051 046 040 037 035 034

14 106 103 099 094 090 086 082 078 075 072 069 066 062 059 053 048 043 038 035 033 032

17 090 086 082 079 076 073 069 066 064 062 060 057 054 052 047 043 039 035 032 030 029

Коэффициенты ϕe при приведенном относительном эксцентриситете mef

Примечания. 1. Значения коэффициентов ϕе в таблице увеличены в 1000 раз. 2. Значения ϕе принимать не выше значений ϕ.

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

λ ef = λef Ry / E

Условная гибкость 20 077 074 070 067 065 063 060 057 055 053 051 049 047 045 041 038 035 032 029 027 026

Окончание табл. 4.38

328

0,1

908 872 830 774 708 637 562 484 415 350 300 255 221 192 148 117 097 082 068 060 050

λ ef = λef Ry / E

0,5 1.0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0

Условная приведенная гибкость

800 762 727 673 608 545 480 422 365 315 273 237 208 184 142 114 094 078 066 059 049

0,25 666 640 600 556 507 455 402 357 315 277 245 216 190 168 136 110 091 077 064 054 048

0,5 571 553 517 479 439 399 355 317 281 250 223 198 178 160 130 107 090 076 063 053 047

0,75 500 483 454 423 391 356 320 288 258 230 203 183 165 150 123 102 087 073 061 052 046

1 444 431 407 381 354 324 294 264 237 212 192 174 157 141 118 098 084 071 060 051 046

1,25 400 387 367 346 322 296 270 246 223 201 182 165 149 135 113 094 080 068 058 050 045

1,5 364 351 336 318 297 275 251 228 207 186 172 156 142 130 108 090 076 066 057 049 044

1,75 333 328 311 293 274 255 235 215 196 178 163 149 137 125 105 087 073 064 056 049 043

2,0 286 280 271 255 238 222 206 191 176 161 147 135 124 114 097 082 070 060 054 048 043

2,5 250 243 240 228 215 201 187 173 160 149 137 126 117 108 091 079 067 058 053 047 042

3,0

Коэффициенты ϕe при относительном эксцентриситете m

222 218 211 202 192 182 170 160 149 138 128 119 109 101 085 075 064 056 050 046 042

3,5

200 197 190 183 175 165 155 145 136 127 118 109 102 095 082 072 062 054 049 045 041

4,0

Таблица 4.39

329

6

6,5

7,0

8 9 077 077 077 076 074 071 069 067 065 062 059 056 054 051 048 045 041 038 034 032 031

5,5

0,5 182 167 154 143 133 125 111 100 091 1,0 180 165 151 142 131 121 109 098 090 1,5 178 163 149 137 128 119 108 096 088 2,0 170 156 143 132 125 117 106 095 086 2,5 162 148 136 127 120 113 103 093 083 3,0 153 138 130 121 116 110 100 091 081 3,5 143 130 123 115 110 106 096 088 078 4,0 133 124 118 110 105 100 093 084 076 4,5 124 116 110 105 100 096 089 079 073 5,0 117 108 104 100 095 092 086 076 071 5,5 110 102 098 095 091 087 081 074 068 6,0 103 097 093 090 085 083 077 070 065 6,5 097 092 088 085 080 077 072 066 061 7,0 091 087 083 078 076 074 068 063 058 8,0 079 077 073 070 067 065 060 055 052 9,0 069 067 064 062 059 056 053 050 048 10,0 060 058 056 054 052 050 047 045 043 11,0 053 052 050 048 046 044 043 042 041 12,0 048 047 045 043 042 040 039 038 037 13,0 044 044 042 041 040 038 037 036 035 14,0 041 040 039 039 038 037 036 035 034 Примечания.1. Значения коэффициентов ϕe в таблице увеличены в 1000 раз. 2. Значения ϕe принимать не выше значений ϕ.

5

12

4,5 067 066 065 064 062 061 059 057 055 054 052 051 050 047 044 042 038 035 032 030 029

14

Коэффициенты ϕe при относительном эксцентриситете m 10

Условная приведенная гибкость λ ef = λef Ry / E 056 055 053 052 051 051 050 049 048 047 046 045 044 043 041 039 036 032 030 028 027

17

048 046 045 045 044 043 042 041 040 039 039 038 037 036 035 035 033 030 028 026 025

20

Окончание табл. 4.39

В сквозных, внецентренносжатых стержнях с решетками, расположенны ми в плоскостях, параллельных плоскости изгиба, кроме расчета на устойчи вость стержня в целом, должны быть проверены отдельные ветви как цент ральносжатые стержни по формуле

N ≤ R yγ c . ϕA

Расчет на устойчивость внецентренносжатых элементов постоянного се чения из плоскости действия момента при изгибе их в плоскости наибольшей жесткости (Jx>Jy), совпадающей с плоскостью симметрии, следует выполнять по формуле:

N ≤ R yγ e , cϕ y A где ñ — коэффициент, учитывающий влияние момента; ϕy — коэффициент продольного изгиба. Коэффициент ñ следует определять: при значениях относительного эксцентриситета mх ≤ 5 по формуле:

c=

β , 1 + α mx

(4.10)

где α и β — коэффициенты, принимаемые по таблице 4.40; при значениях относительного эксцентриситета mх ≥ 10 по формуле:

c=

1 , 1 + mxϕ y / ϕ b

(4.11)

где ϕb — коэффициент, определяемый по прил. 7* СНиП П–23–81* как для балки с двумя и более закреплениями сжатого пояса; для замкнутых сечений ϕb =1,0; при значениях относительного эксцентриситета 5<mх<10 по формуле:

ñ = ñ5(2 – 0,2mõ) + ñ10(0,2mõ – 1), где ñ5 — определяется по формуле (4.10) при mх=5, а ñ10 — по формуле (4.11) при mх=10. При определении относительного эксцентриситета mх за расчетный момент Ìх следует принимать: для стержней с шарнирноопорными концами, закрепленными от смеще ния перпендикулярно плоскости действия момента, — максимальный момент в средней трети длины (но не менее половины максимального по длине стерж ня момента); 330

для стержней с одним закрепленным, а другим свободным концом — момент в заделке (но не менее момента в сечении, отстоящем на треть длины стержня от заделки). При гибкости

λ y > λc = 3,14 E / R y коэффициент ñ не должен превышать:

для стержней замкнутого сечения — единицы; для стержней двутаврового сечения с двумя осями симметрии — значений, определяемых по формуле:

cmax

⎡ = 2 / ⎢1 + δ + ⎢ ⎣

(1 − δ )

2

2 16 ⎛ M x ⎞ ⎤ ⎥, + ⎜ μ ⎝ Nh ⎟⎠ ⎥ ⎦

где δ = 4ρ/μ; ρ = (Jx + Jy)/(Ah2); μ = 2 + 0,156(Jt/Ah2)λy2; Jt = 0,433Σbiti3 Здесь bi и ti — соответственно ширина и толщина листов, образующих сечение; h — расстояние между осями поясов. Для двутавровых и тавровых сечений с одной осью симметрии коэффициен ты ñ не должны превышать значений, определяемых по формуле (173) прил. 6 СНиП II–23–83*. Таблица 4.40

Значения коэффициентов α при

Типы сечений

Открытые

β при

mх ≤ 1

1< mx ≤ 5

λy ≤ λх

λy > λх

0,7

0,65+0,05mх

1

ϕc / ϕ y 1 − (1 − ϕ c / ϕ y ) x

1 − 0,3

J2 J

1 − (0,35 − 0, 05m) x J x 2 J

1

⎛ J ⎞ x ⎜ 2 2 − 1⎟ ; J ⎝ ⎠

при J2 /J1 <0,5 β=1 Замкнутые с решетками (с планками)

сплошные 0,6

0,55+0,05mх

1

ϕc / ϕ y

331

Обозначения, принятые в таблице 4.40: J1 и J2 — моменты инерции соответственно большей и меньшей полок относительно оси симметрии сечения ó-ó;

ϕc — значение ϕy при 3,14 E / R y . Примечание. Значения коэффициентов α и β для сквозных стержней с решетками (или планками) следует принимать как для замкнутые сечения при наличии не менее двух промежуточных диафрагм по длине стержня. В против ном случае следует принимать коэффициенты, установленные для стержней открытого двутаврового сечения.

ГЛАВА 4.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 4.2.1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ Лесоматериалы. Для несущих конструкций применяются в основном пи ломатериалы хвойных пород: сосны, ели, пихты, лиственницы, иногда кедра. Во временных сооружениях второстепенных конструкций (лесах, подмостях, основаниях под кровлю, обшивках стен и перегородках, вышках, заборах и пр.) используются и лиственные породы: ясень, клен, граб, акация, береза, осина, ольха, тополь. В конструкциях построечного изготовления, особенно в лесных районах, применяется древесина в виде оцилиндрованного бруса диаметром до 30 см, длиной от 3 до 6,5 м. Строительная фанера — изготовляется из древесных шпонов, склеивае мых синтетическими клеями. Для фанеры используется древесина листвен ных пород: березы, ольхи, ясеня, липы, осины. Марки фанеры: ФСФ — на смоляном фенолформальдегидном клее, ФК — на карбамидном клее, бакелизированная ФБС — на спирторастворимых смо лах. Фанера толщиной не менее 6 мм применяется в панелях, клееных балках, рамах, сводах и куполах. Древесные плиты. Плиты получают на основе волокон (древесноволок нистые ДВП) и стружек (древесностружечные ДСП, ЦСП, ОСП), пропитанных смолами, портландцементом, с последующим прессованием. Применяются в обшивках плит покрытий и стеновых ограждений, в стенах и перегородках. Характеристики перечисленных материалов приведены в аблицах 4.41–4.49. Синтетические клеи: ФР–12 (резорциновый), ФРФ–50 (фенольнорезор циновый), ФР–100 и ДФК–1 AM (алкилрезорциновые), ДФК–14Р (фенолал килрезорциновый). Перечисленные клеи используются при изготовлении де ревянных конструкций (ДК), работающих в нормальных условиях. В конструк циях, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности, применяются клеи марок КСВСК (карбамидномеламиновый) и КФЖ, КФБЖ (карбамидные). 332

В ДК используются стальные элементы и детали. Необходимые данные о них принимаются по СНиП 11–23–81*. Таблица 4.41 Сортамент пиломатериалов (ГОСТ 24454–80) (необработанная древесина)

Толщина, мм

Ширина, мм

16

75

100

125

150

—

—

—

—

—

19

75

100

125

150

175

—

—

—

—

22

75

100

125

150

175

200

—

—

—

25

75

100

125

150

175

200

225

250

—

32

75

100

125

150

175

200

225

250

275

40

75

100

125

150

175

200

225

250

275

44

75

100

125

150

175

200

225

250

275

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

60

75

100

125

150

175

200

225

250

275

75

75

100

125

150

175

200

225

250

275

100

—

100

125

150

175

200

225

250

275

125

—

—

125

150

175

200

225

250

—

150

—

—

—

150

175

200

225

250

—

175

—

—

—

—

175

200

225

250

—

200

—

—

—

—

—

200

225

250

—

250

—

—

—

—

—

—

—

250

—

Длина пиломатериалов от 1 до 6,5 м с градацией 0,25 м. 333

Таблица 4.42 Плотность древесины различных пород, кгС/м3

При относительной влажности воздуха

Породы древесины

до 75%

более 75%

Лиственница

650

800

Сосна, ель, кедр, пихта

500

600

Дуб, береза, бук, ясень, клен, граб, акация, вяз, ильм

700

800

Осина, тополь, ольха, липа

500

600

Хвойные

Лиственные

Таблица 4.43 Размеры фанерных листов и плотность фанеры

Размеры листов, мм Марка фанеры ширитолщидлина на на

ФСФ, ФК

334

6,8,9, 10,12

1525

1525

1525

1220

1200

1200

Размеры листов, мм Плотность, кг/м3

700

Марка фанеры ширитолщидлина на на

ФБС

7,10, 12,14, 16

5600

1200

4850

1200

4400

1500

Плотность, кг/м3

1000

Таблица 4.44 Технические характеристики древесных плит Значения показателей для

Показатели

Ед. изм.

ДСП ДВП II–1

II–2

ЦСП

ОСП

900– 1200

1200– 1300

640

II–3

Плотность

кг/м3

более 850

Длина

мм

2750– 3600

1830, 3660

1830, 3660

3600

2600– 3600

2500

Ширина

мм

1200– 1830

1200, 1830

2200, 1830

1220

1200

1250– 1500

35–50

19,61

15,69

—

—

20

—

17,65

14,71

24,51

—

18

—

16,67

13,37

24,51

—

16

—

0,343

0,295

0,392

750–850 700–850

Предел прочности: а)при изгибе при толщине

10–14 мм

15–19 мм

20 и более

б)при растяжении перпендикулярно пластиплиты

МПа

0,15

335

Таблица 4.45 Расчетные сопротивления древесины сосны (кроме веймутовой) и ели № пп

Напряженное состояние и характеристика элементов

Расчетные сопроОбозначе- тивления, МПа, для сортов древесины ния 1 2 3

1. Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон а) элементы прямоугольного сечения (за исключением указанных в подпунктах «б», «в») высотой до 50 см

Ru, RC, RCМ

14

13

8,5

б) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 11 — до 13 см при высоте сечения свыше 11 — до 50 см

Ru, RC, RCМ

15

14

10

в) элементы прямоугольного сечения шириной свы,R,R ше 13 см при высоте сечения свыше 13 — до 50 см Ru C CМ

16

15

11

г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении

Ru, RC,RCМ

—

16

10

а) неклееные элементы

Rp

10

7

—

б) клееные элементы

Rp

12

9

—

RC,90, RCМ,90

1,8

1,8

1,8

а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов

RCМ90

3

3

3

б) под шайбами при углах смятия от 90о до 60о.

RCМ90

4

4

4

а) при изгибе неклееных элементов

Rск

1,8

1,6

1,6

2. Растяжение вдоль волокон:

3. Сжатие и смятие по всей площади поперек волокон 4. Смятие поперек волокон местное;

5. Скалывание вдоль волокон:

б) при изгибе клееных элементов

Rск

1,6

1,5

1,5

в) в лобовых врубках для максимального напряжения

Rск

2,4

2,1

2,1

г) местное в клеевых соединениях для максимального напряжения

Rск

2,1

2,1

2,1

а) в соединениях неклееных элементов

Rск90

1

0.8

0,6

б) в соединениях клееных элементов

Rск90

0,7

0,7

0,6

7. Растяжение поперек волокон элементов из клееной древесины

Rp90

0,35

0,3

0.25

6. Скалывание поперек волокон:

336

Таблица 4.46 Поправочные коэффициенты к расчетным сопротивлениям древесины других пород

Коэффициенты mn для расчетных сопротивлений Древесные породы Ru, Rc, R см, Rр R с90, R см90

Rск

Хвойные 1. Лиственница, кроме европейской и японской

1,2

1,2

1

1

1

1

3. Кедр сибирский, кроме красноярского

0,9

0,9

0,9

4. Кедр красноярский, сосна веймутова

0,65

0,65

0,65

5. Пихта

0,8

0,8

0,8

6. Дуб

1.3

2

1,3

7. Ясень, клен, граб

1,3

2

1,6

8. Акация

1,5

2,2

1,8

9. Береза, бук

1,1

1,6

1,3

10. Вяз, ильм

1

1,6

1

0,8

1

0,8

2. Лиственница европейская и японская

Лиственные

11. Ольха, липа, осина, тополь

337

Таблица 4.47 Поправочные коэффициенты, учитывающие условия эксплуатации, характер нагрузок, размеры и погнутость клееных элементов, концентрацию напряжений у отверстий, обработку древесины антипиренами

Факторы, подлежащие учету 1. Элементы, эксплуатируемые: а) на открытом воздухе в сухой зоне и внутри помещений с относительной влажностью воздуха более 75%

ОбоЗначения зна- коэффициентов чения mв

0,9

б) на открытом воздухе в нормальной и во влажной зонах, а также в частях зданий и сооружений, соприкасающихся с грунтом или находящихся в грунте

mв

0,85

в) при постоянном увлажнении и в воде

mв

0,75

mт

по интерполяции от 1 до 0,8

г) при температуре воздуха от +35°С до +50°С

2. Напряжения в элементах от постоянных и длительных вре- m дл менных нагрузок превышают 80% суммарного напряжения

0,8

3. Высота прямоугольного поперечного сечения, см: 50 и менее

mб

1

60

mб

0,96

от 60 до 120

mб

по интерполяции от 0,96 до 0,8

mсл

1,1

25

mсл

1,05

33

mсл

1

42

mсл

0,95

150

mтн

0,8(0,6)

4. Толщина досок в клееных элементах, мм: 19 и менее

5. Гнутые элементы при отношении радиуса кривизны к толщине элемента в радиальном направлении: 200

mтн

0,9(0,7)

250

mтн

1(0,8)

500 и более

mтн

1

6. Ослабление растянутых элементов в расчетном сечении

mо

0,8

7. Глубокая пропитка древесины антипиренами под давлением

mа

0,9

8. Учет воздействия кратковременных нагрузок: ветровая нагрузка сейсмическая нагрузка

mи mи

1,2 [1,4] 1,4 [1,6]

Примечание. В круглых скобках приведены коэффициенты для элементов, работающих на растяжение, в квадратных — для смятия поперек волокон. 338

Модуль упругости вдоль волокон Å, поперек волокон Å90, модуль сдвига вдоль и поперек волокон G, коэффициент Пуассона поперек волокон n90 (при напряжениях вдоль волокон) и вдоль волокон n (при напряжениях поперек волокон) для древесины всех пород при расчете элементов по предельным состояниям второй группы следует принимать равными: Å =10000 МПа, Å90=400 МПа, G=500 МПа, n90 =0,5, n = 0,02. В необходимых случаях Å, Å90 и G следует умножать на коэффициенты mв, mт, mдл (табл. 4.47). Таблица 4.48 Расчетные сопротивления строительной фанеры Расчетные сопротивления, МПа Вид фанеры

СкалыРастяСжатию в Изгибу из ванию в жению в плоско- плоскоплоскости плоскости сти листа, сти листа, листа, листа, R ф.с R ф.и R ф.ск R ф.p

Срезу, R ф.ср

1.Клееная березовая марки ФСФ сортов В/ВВ, В/С, ВВ/С а) семислойная толщиной 8 мм и более: вдоль волокон наружных слоев

14

12

16

0,8

6

поперек волокон наружных слоев

9

8,5

6,5

0,8

6

под углом 45° к волокнам

4,5

7

—

0,8

9

вдоль волокон наружных слоев

14

13

18

0,8

5

поперек волокон наружных слоев

6

7

3

0,8

5

под углом 45° к волокнам

4

6

—

0,8

9

вдоль волокон наружных слоев

32

28

33

1,8

11

поперек волокон наружных слоев

24

23

25

1,8

12

под углом 45° к волокнам

16,5

21

—

1,8

16

б) пятислойная толщиной 5–7 мм:

2. Бакелизированная марки ФБС толщиной 7 мм и более:

Примечание. В необходимых случаях значения расчетных сопротивлений следует умножать на коэффициенты mв, mт, mдл (табл. 4.47). 339

Табл. 4.49 Модули упругости Еф, сдвига Gф и коэффициенты Пуассона ν ф строительной фанеры в плоскости листа Еф, МПа

Вид фанеры

Gф, МПа

nф

1. Фанера клееная березовая марки ФСФ сортов В/ВВ, В/С, ВВ/С семислойная и пятислойная: вдоль волокон наружных слоев

9000

750

0,085

поперек волокон наружных слоев

6000

750

0,065

под углом 45° к волокнам

2500

300

0,6

вдоль волокон наружных слоев

12000

1000

0,085

поперек волокон наружных слоев

8500

1000

0,065

под углом 45° к волокнам

3500

400

0,7

2. Фанера бакелизированная марки ФБС:

Примечание. В необходимых случаях Еф и Gф следует умножать.на коэф фициенты mв, mт, mдл (табл. 4.47).

4.2.2. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ Приведенные ниже формулы относятся к расчету элементов из сосны и ели без учета факторов, влияющих на их несущую способность: температурновлажнос тные условия эксплуатации, характер нагрузок, размеры и кривизна клееных элементов, концентрация напряжений у ослаблений, пропитку древесины антипи ренами. При других породах древесины и наличии какихлибо из перечисленных факторов расчетные сопротивления в формулах надлежит умножать на соответ ствующие коэффициенты, приведенные в таблицах 4.46 и 4.47. Деревянные элементы рассчитываются по формулам: центрально растянутые

N / FHT ≤ R p ; центрально сжатые а) на прочность

N / FHT ≤ Rc ; б) на устойчивость (а также при

M / W < 0,1N / F для сжатоизгибаемых)

N / ϕ Fðàñ÷ ≤ Rc ; работающие на поперечный изгиб а) на прочность по нормальным напряжениям

M / WHT ≤ Ru ; 340

б) на прочность по скалыванию (клееные элементы)

Q ⋅ Sáð /( J áð ⋅ b) ≤ Rck ; в) на устойчивость плоской формы деформирования

M l ⋅ p /(ϕ m ⋅ Wáð ) ≤ Ru ; где ϕm = 140b2 • Êф• Êжм/(lр• h)<1; г) на прогиб

f / l ≤ f ïð / l ; работающие на косой изгиб (рис. 4.10) а) на прочность

M y / Wx + M x / Wy ≤ Ru ; б) на прогиб

f y2 + f x2 / l ≤ f ïð / l ;

Рис. 4.10. Косой изгиб

внецентренно сжатые (сжато9изгибаемые) а) на прочность по нормальным напряжениям

N / Fðàñ÷ + M /(ξW ) ≤ Rc ; б) на прочность по скалыванию

Q ⋅ Sáð /(ξ J áð ⋅ b) ≤ Rck ; 341

в) на устойчивость плоской формы деформирования

N /(ϕ y ⋅ Rc ⋅ Fáð ) + ( M l⋅ p /(ξϕ m ⋅ Ru ⋅ Wáð ))n ≤ 1; где ξ = ξq= 1–N/(ϕ ⋅Fáð⋅Rc) — для распределенной поперечной нагрузки на элемент; ξ = 1,22ξq–0,22ξq2 — для сосредоточенной нагрузки в середине пролета; ξ = 0,81ξq–0,19ξq2 —для нагрузки от постоянного по длине элемента изгибающего момента (внецентренное сжатие). внецентренно растянутые (растянуто9изгибаемые)

N / FÍÒ + M ⋅ R p /(WÍÒ ⋅ Ru ) ≤ R p ; работающие на смятие (в узлах) а) вдоль волокон б) под углом α к волокнам где

N / Fñì ≤ Rñì ; N / Fñì ≤ Rñìα ;

Rñìα = Rñì /(1 + ( Rñì / Rñì 90 − 1) ⋅ sin 3 α ) ; работающие на скалывание (в узлах) ñð N / Fñì ≤ Rñê ,

где

ñð Rcê = Rñê /(1 + 0, 25lñê / e) .

В расчетных формулах: N, M, Q — расчетные значения продольного усилия, изгибающего момента и поперечной силы, соответственно; Ìl•p — максимальный изгибающий момент на участке lp — расстоянии между точками раскрепления сжатой кромки; Ìy и Ìх — изгибающие моменты от проекций нагрузок (qy и qx); FНТ, WНТ — площадь и момент сопротивления нетто поперечного сечения; Fбp, Wбp, Sбp, Jбp — площадь, момент сопротивления, статический момент и момент инерции брутто поперечного сечения, соответственно; Fрасч — расчетная площадь поперечного сечения, принимаемая равной (pис.4.11): a) Fpacч =Fбp — при отсутствии ослаблений и при ослаблениях, не выходя щих на кромки, и если площадь этих ослаблений Focл ≤ 0,25Fбp; б) Fpacч =4FНТ /3 — при Focл > 0,25Fбp; в) Fpacч=FНТ — при симметричных ослаблениях, выходящих на кромки; Fсм и FСК — площади смятия и скалывания, соответственно; 342

Рис. 4.11. Ослабления сжатых элементов: а — не выходящие на кромки; б — выходящие на кромки

lp = 2,2l

lp = l

lp = 0,8l

lp = 0,65l

Рис. 4.12. Расчетные длины сжатых элементов

lск и å — длина площадки скалывания (принимается не более 10hвр) и плечо пары сил скалывания (рис. 4.13); Wx и Wy — моменты сопротивпения поперечного сечения относительно главных осей инерции хх и уу; ϕ = À/λ2 при λ > 70 и ϕ = 1–a⋅(λ/100)2 ïðè λ ≤ 70, где для древесины À =3000, à =0,8, а для фанеры À=2500, à=1. λ = λp/ri, где λp — расчетная длина элемента, принимаемая в зависимости от способов закрепления его концов (рис. 4.12), ri — радиус инерции. Предель ные значения гибкостей сжатых элементов приведены в таблице 4.50; Êф и Êжм — коэффициенты, принимаемые по таблице 4.51; f, fy, fx — прогибы от нормативных нагрузок qн, qнy, qнx, соответственно; fпр /l — предельный (допустимый) относительный прогиб (табл. 4.52); R bp, R с, R u, R ck, R cм, R cм. 90 — расчетные сопротивления, приведенные в таблице 4.45; n = 1 — для элементов, имеющих закрепления в растянутой зоне; n = 2 — для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформации. Таблица 4.50 Предельные гибкости элементов

Элементы конструкций

Предельная гибкость

Сжатые пояса, опорные раскосы и опорные стойки ферм, колонны

120

Прочие сжатые элементы ферм и других сквозных конструкций

150

Растянутые пояса ферм в вертикальной плоскости

150

Прочие растянутые элементы ферм и других сквозных конструкций

200

Связи

200

343

Таблица 4.51 Значения коэффициентов Кф и Кжм Кжм

Кф Форма эпюры моментов

При закреплеПри закрепле- нии по концам нии только по и растянутой концам участка от момента М кромке

1

â

2

1

1,75–0,75α 0<α<1

3/(2+α) 0<а<1

â

2–(0,5+α)2 –1<α<0

3/(2+α) –2<а<0

â 3−α

1,35+1,45(с/lр)2 1,35+0,3(с/lр)

344

â

1

1 3−α

â

1

â

1 2+2c / l p

1,13

1,13

â

2,54

2,32

â

1

2

1

4

â

â

1

1

1

2

2

2

1 2−2c / l p

â

â

2

5

1

2

Таблица 4.52 Предельные относиительные прогибы Конструкции

Предельные прогибы в долях пролета

Балки междуэтажных перекрытий

1/250

Балки чердачных перекрытий

1/200

Прогоны и стропильные ноги покрытий

1/200

Балки консольные (в покрытиях)

1/150

Обрешетка, настилы

1/150

Балки клееные, кроме консольных

1/300

Плиты покрытий

1/250

Несущие элементы ендов

1/400

Панели и элементы фахверка

1/250

4.2.3. СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ Лобовая врубка (рис. 4.13) В соединении на врубке усилие от одного элемента передается другому непосредственно, без промежуточных вкладышей и других рабочих стержней. Поэтому присоединяемый элемент может быть только сжатым и должен вру баться так, чтобы его геометрическая ось проходила через центр площадки, в которую он упирается (во избежание появления в нем момента от эксцентрич ного действия продольного усилия). Врубки применяются в узлах ферм, стро пильных систем.

Рис. 4.13. Соединение лобовой врубкой (в узле фермы): 1 — соединяемые элементы, 2 — скобы 345

Расчет врубки состоит в проверке элемента, в который врубается другой (сжатый) элемент, на смятие и скалывание по формулам:

N /(hâp ⋅ â / cos α ) ≤ Rñìα ; N ⋅ cos α /(â ⋅ lñê ) ≤ Rñê 20 ìì ≤ hâp ≤ h / 3 , lñê ≤ 10hâp . Если элемент врубается в растянутый, например в нижний пояс фермы, последний, кроме того, проверяется в ослабленном сечении по формулам: а) при центрировании узла по Fнт

N p / FÍÒ ≤ R p ⋅ m0 ;

б) при центрировании узла по Fбр

N p / FÍÒ + N p ⋅ c ⋅ R p /(WÍÒ ⋅ Ru ) ≤ R p ⋅ m0 ,

где Fнт и Wнт — площадь и момент сопротивления нетто ослабленного врубкой сечения; m0 = 0,8; Ñ = hвр/2 Rp и Ru принимаются по таблице 4.45. Соединения на нагелях (рис. 4.14) К нагелям относятся стержни круглого сечения, болты, гвозди, шурупы, глухари. В соединениях сами они работают только на изгиб. Нагельные соеди нения применяются в узлах конструкций, при стыковании элементов и т. п.

Рис. 4.14. Нагельные соединения а — симметричные; б — несимметричные: 1 — болты: 2 — нагели; 3 — гвозди, шурупы; 4 — стальные накладки

Расчет соединения состоит в определении количества нагелей принятого диаметра, необходимых для прикрепления элемента, по формуле:

nÍ = N /(Tmin nØ ) , 346

где N — усилие в элементе; Tmin — минимальное значение несущей способности одного нагеля из вычисленных по формулам, приведенным в таблице 4.53; n — количество швов, пересекаемых одним нагелем. Таблица 4.53 Формулы для определения несущей способности нагеля, кН

Схема соединений

Напряженное состояние элементов соединения

Симметричные

а) смятие крайнего элемента б) смятие среднего элемента

а) смятие равных или более толстоНесимметричные го элемента б) смятие более тонкого элемента

Симметричные и Изгиб нагеля несимметричные

Гвоздь

Нагель, болт из стали С 235

Ta = 0,8a•dгв

Ta = 0,8a•dн•Kα

Тс = 0,5C•dгз

Тс = 0,5C•dн•Kα

Ta = 0,35a•dгв

Ta = 0,35a•dн•Kα

Тс = 0,5a•dгз

Тс = 0,8a•dн•Kα

Tu = 0, 25d ãâ2 + + 0, 01a 2 , íî íå áîëåå 4d ãâ2

Tu = (1,8d í2 + + 0, 02a 2 ) Kα , íî ≤ 2,5d í2 Kα

Примечания. 1. Размеры à, ñ, dгв, dгз — в сантиметрах. 2. Значения коэффициента Êα принимаются по таблице 4.54. 3. Расчетная толщина соединяемых элементов принимается равной: крайней пробитой насквозь доски — ее фактической толщине за вычетом 1.5 dгв,крайней и средней непробитых насквозь — длине гвоздя за вычетом толщин всех пробитых досок плюс по 2 мм каждого шва и 1.5 dгв. Для остальных досок принимаются их фактические толщины. 4. В необходимых случаях Òа и Òс следует умножать на коэффициенты mп mв, mт и mдл (табл. 4.46 и 4.47), a Tu — на корни квадратные из них. Таблица 4.54 Угол, градусы

Коэффициент Кα при диаметре нагеля, мм 12

16

20

24

30

0,96

0,9

0,9

0,9

60

0,75

0,7

0,65

0,6

90

0,7

0,6

0,55

0,5

Примечание. При промежуточных углах значения Êa принимаются по ин терполяции. 347

Во избежание растрескивания элементов для всех них в соединении долж ны соблюдаться правила расстановки нагелей (табл. 4.55, рис. 4.15). Таблица 4.55 Минимальные расстояния между нагелями

Виды нагелей

S1

S2

S3

15 dгв

4 dгв

4 dгв

стальные

7dн

3,5 dн

3dн

алюминиевые, стеклопластиковые

6dн

3,5 dн

3dн

Гвозди Нагели, болты:

Примечание. При соединении элементов из осины, ольхи и тополя рассто яния увеличиваются на 50%. Работа гвоздей и шурупов на выдергивание Расчетная несущая способность на выдергивание одного гвоздя (шуру па), забитого (завинченного) в древесину поперек волокон, определяется по формуле

Òâ.ã.(ø)= Râ.ã.(ø)πdl1, где

Rв.г. – расчетное сопротивление выдергиванию гвоздя (Rв.г.= 0,3 МПа – для воздушносухой древесины; Rв.г.= 0,1 МПа – для сырой древесины); Rв.ш. – расчетное сопротивление выдергиванию шурупа или глухаря, равное 1 МПа, умноженное в необходимых случаях на коэффициенты условий работы m (табл. 4.56); d — диаметр гвоздя (≤ 5мм) или нарезной части шурупа; l1 — расчетная длина защемленной части гвоздя или нарезной части шурупа. Клеевые соединения (рис. 4.16) Склеивание производится с целью сращивания пиломатериалов по длине (зубчатым стыком), сплачивания досок по высоте для получения пакетов требуемой высоты (склеивание по пластям) и соединения деревянных элемен тов с фанерой и древесными плитами. Для склеивания применяются синтетические клеи (п. 4.5.1). Основное требование к клеевым соединениям — прочность клеевых швов должна быть не ниже прочности древесины на скалывание вдоль волокон. Во избежание разрушения клеевых швов изза возможного коробления досок их толщина не должна превышать 42 мм, а ширина — 200 мм. При склеивании деревянных элементов с фанерой ширина пиломатериалов, примыкающих ней, не должна превышать 100 мм (по той же причине); при большей ширине делаются пропи лы. Склеивание под углом не применяется. Склеенные элементы рассчитыва ются как цельные. 348

Рис. 4.15. Расстановка нагелей: а — прямая; б — в шахматном порядке; в — в узле 349

Рис. 4.16. Клеевые соединения: а — при наращивании досок по длине; б — при сплачивании досок в пакеты; в — при соединении досок с фанерой; 1 — доски; 2 — фанера; 3 — пропилы; 4 — зубчатый стык

Соединения на металлических зубчатых пластинах (МЗП, рис. 4.17) МЗП — металлические пластины из углеродистой стали марок 08кп или 10кп с выштампованными в них зубьями. Их основные размеры приведены в табл. 4.56. Таблица 4.56 Размеры МЗП в мм

Марка

а

b

t

δ

МЗП–1,2

160–340

80–140

15

1,2

МЗП–2

160–400

10–200

23,5

2

МЗП применяются в основном в узловых соединениях дощатых ферм, толщина досок в которых 40–60 мм. Расчет соединений на МЗП состоит в определении их размеров, исходя из условий: растяжения пластины

2b ⋅ Rα ≥ N ; изгиба зубьев и смятия древесины под ними

2 F ⋅ Rβ ≥ N ; среза пластины

2lcp ⋅ Rγ ≥ Qcp . 350

Рис. 4.17. Соединения на МЗП а — узел соединения элементов; б — общий вид пластины; 1 — соединяемые элементы; 2 — МЗП

При совместном действии на пластину усилий растяжения и среза должно выполняться условие:

( N p /(2b ⋅ Rα ))2 + (Qcp / 2lcp ⋅ Rγ ))2 ≤ 1. В расчетных формулах: N, Qcp — усилия, передающиеся на МЗП, в кН; F — площадь поверхности МЗП на стыкуемом элементе (для конструкций пролетом до 12 м F >50 см2, пролетом 12–18 м F >70 см2); α — угол между направлением усилия и продольной осью МЗП; β — угол между направлением усилия и волокнами древесины; γ — угол между направлением усилия Qcp и продольной осью МЗП; Rα, Rβ, Rγ — расчетные значения несущей способности МЗП (табл. 4.57). 351

Таблица 4.57 Несущая способность МЗП российского производства Rα, кН/м

Угол, град.

Rβ, МПа

Rγ, кН/м

М3П–1,2

М3П–2

М3П–1,2

М3П–2

М3П–1,2

М3П–2

0

—

—

—

—

35

65

0–15

115

200

0,8

0,8

—

—

30

—

—

0,7

0,7

—

—

45

35

65

0,6

0,6

50

95

60

35

65

0,5

0,5

—

—

75–90

—

—

0,4

0,4

—

—

90

—

—

—

—

35

65

Примечание. При промежуточных значениях углов Rα, Rβ, Rγ принимаются по интерполяции.

4.2.4. КОНСТРУКЦИИ ИЗ ЦЕЛЬНОЙ ДРЕВЕСИНЫ Балки и неразрезные прогоны Обычные балки применяются в покрытиях, чердачных и междуэтажных перекрытиях, стеновых ограждениях. Перекрываемые ими пролеты до 6 м. Сечения балок, работающих на изгиб, подбираются по расчету на прочность по нормальным напряжениям, проверяются на прогиб и принимаются по сортаменту (табл. 4.41). При длинных зданиях эффективны неразрезные прогоны (рис. 4.18), укла дываемые по основным несущим конструкциям (клееным балкам, аркам, рамам, фермам). Они выгодно отличаются от однопролетных конструкций, так как при тех же условиях изгибающий момент и прогиб у них значительно меньше. Прогоны делаются из двух спаренных, поставленных на ребро досок, скрепляемых между собой (конструктивно), гвоздями через 50 см. Сечения досок подбираются по изгибающему моменту Ìpасч = q•l2/12 и проверяются на прогиб f=qH•l4 /(384 E•J). В связи с тем, что в крайних пролетах изгибающий момент и прогиб больше расчетного (опорного), эти пролеты делаются на 15– 20% меньше или в них ставится по одной дополнительной доске. В месте стыков доски скрепляются расчетным количеством гвоздей (с каждой сторо ны стыка), определяемым по формуле:

nãâ = M ðàñ÷ /(2 X ãâ ⋅ Tmin ), где Tmin — минимальная несущая способность гвоздя, определяемая по формулам, приведенным в таблице 4.53, а величина xгв может быть определена по рисунку 4.18. 352

353

Рис. 4.18. Неразрезной прогон: а — общий вид; б — стыки досок; 1 — гвозди; 2 — прибоины из досок

Основания под кровли Под рулонную кровлю в холодных покрытиях основание делается из двух слоев досок: нижнего несущего толщиной 19–35 мм (по расчету) и верхнего защитного толщиной 16–19 мм, прибиваемого к нижнему под углом 30–45°. По защитному слою наклеивается на битуме не менее трех слоев рубероида. При утепленном покрытии вместо защитного слоя по пароизоляции укладывается плитный утеплитель и по стяжке так же не менее трех слоев рубероида на битуме. Под кровли из твердых материалов (асбестоцементную, черепичную, из кровельной стали) основание делается из брусков (обрешетки) сечением от 40х50 мм до 60х60 мм (по расчету). Расстояние между брусками обрешетки принимается в зависимости от материала кровли. Расстояние между опорами под основание (скатными балками, прогонами, иногда — между клееными балками, арками, рамами, фермами) принимается в пределах 1–1,5 м. При значительном объеме основание под кровлю целесообразно делать из заранее заготовленных щитов (рис. 4.19). При мягком утеплителе по несущим щитам прибиваются вспомогательные бруски, между которыми укладывается утеплитель, а по ним сверху — кровельные щиты и рулонная кровля.

Рис, 4.19. Щиты оснований под кровли: а, б — несущий и кровельный щиты под рулонную кровлю; в — щит обрешетки под кровлю из твердых материалов; 1 — доски; 2 — толь, пергамин; 3 — бруски; 4 — три слоя рубероида на битуме; 5 — скатные балки, прогоны; 6 — бруски обрешетки; 7 — бруски каркаса щита; 8 — несущие конструкции; 9 — кровля (листовая сталь, асбестоцемент, черепица) 354

Бруски обрешетки, работающие на косой изгиб, и доски несущего настила, работающие на поперечный изгиб, рассчитываются по схеме двухпролетной балки при двух сочетаниях нагрузок. а) собственный вес покрытия g и снег Ðсн — на прочность и прогиб по формулам:

M/Wnt
где Ì = q l2/8; q=g+Pсн; f=2,13 qHl4/384E•J); б) собственный вес покрытия и сосредоточенная нагрузка Ð = 1,2кН — на прочность M/WHT<1,2Ru Здесь M =0,07g•l2+0,207P•l. Сосредоточенная нагрузка Ð считается приложенной к полосе досок несу щего настила шириной 0,5 м или к одному бруску обрешетки. При утепленном покрытии Ð считается приложенной к одной доске при ее ширине более 15 см, а при ширине менее 15 см — к двум доскам.

4.2.5. ДОЩАТОКЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ Балки (рис. 4.20) Балки получают склеиванием досок толщиной до 42 мм и шириной до 200 мм. По внешнему очертанию они бывают постоянной высоты и двускатны ми. Балки применяются в качестве несущих конструкций покрытий зданий различного назначения при пролетах до 24 м.

Рис. 4.20. Дощатоклееные балки: а — толщиной до 200 мм; б — толщиной 200–300 мм

Расчет балок производится на постоянную нагрузку (вес всех вышележа щих элементов покрытия и собственный вес) и снег. Собственный вес балки можно определить по эмпирической формуле, пригодной для всех несущих конструкций:

QC .B = Q /(1000 /(1 ⋅ K C .B ) − 1),

где Q — полная нагрузка на конструкцию; Êс.в — коэффициент собствен ного веса (для клееных балок Êс.в=4–6). Размерности Qс.в и Q одинаковы. 355

Сечения балок проверяются на нормальные и касательные напряжения. Кроме этого балки проверяются на устойчивость плоской формы изгиба. Расчетные формулы приведены в разделе 4.4.2. В двускатных балках проверя ются сечения, расположенные от опоры на расстоянии X=l•hon/(2hcp) на действующие в этом месте усилия. Прогиб балок от нормативных нагрузок вычисляется с учетом влияния на него касательных напряжений и переменности высоты по формуле:

f / l = f 0 /(l ⋅ k ) ⋅ (1 + C (hcp / l ) 2 ) ≤ f np / l = 1/ 300 ,

где f0 — прогиб балки, вычисленный без учета касательных напряжений при высоте hср; Ê = 0,15 + 0,85hon/hср; Ñ = 15/1+3,8hоn/hср. Остальные буквенные обозначения по рисунку 4.20. Треугольные распорные системы (рис. 4.21) Эти конструкции делаются из прямолинейных клееных блоков и, как прави ло, опираются на фундаменты или контрфорсы стен. Ими перекрываются пролеты до 24 м. Они эффективны в зданиях с верхним освещением: оранже реях, теплицах, крытых рынках, выставочных павильонах и пр. (их расчет приведен ниже).

Рис. 4.21. Распорная треугольная система: 1 — клееные блоки; 2 — сварной башмак; 3 — болты; 4 — накладки из досок; 5 — анкеры 356

Арки (puc.4.22) Арки — наиболее распространенные клееные конструкции. Они могут быть сегментного и стрельчатого очертаний. Арками массового изготовления перекрываются здания пролетами от 12 до 48 м, а уникальные сооружения могут иметь пролеты до 100 м. Арочные конструкции могут быть двух или трехшарнирными. Двухшарнирные делаются из одного блока, трехшарнир ные — из двух криволинейных блоков и собираются на месте их монтажа. Сегментные арки делаются, как правило, с затяжками, воспринимающими распор. Затяжки выполняются при небольших пролетах — из стальных стерж ней круглого сечения, при значительных — из двух уголков. Стрельчатые арки состоят из двух полуарок, опирающихся на воспринимающие распор фунда менты. Сегментные арки применяются в покрытиях зданий различного назначе ния, стрельчатые — в зерноскладах, складах минеральных удобрений. (Рас чет арок приведен ниже.)

Рис. 4.22. Клееные арки: а — сегментная; б — стрельчатая; 1 — сварной опорный башмак; 2 — упорный швеллер; 3 — ребра жесткости; 4 — крепежные болты; 5 — несущий (расчетный) болт; 6 — анкеры 357

Рамы (рис. 4.23) Рамы состоят из двух полурам Гобразного очертания. Иногда они делают ся с подкосами, полностью сборноразборными. Рамами перекрываются про леты от 12 до 30 м. Первый вид рам применяется преимущественно в сооруже ниях сельскохозяйственного назначения (птичниках, коровниках, складских помещениях и др.); рамы с подкосами эффективны в пристанционных складах, крытых токах и пр.

а)

б)

Рис. 4.23. Дощатоклееные рамы: а, б — схемы рам; 1 — зубчатый стык ригеля и стойки; 2 — накладки из строительной фанеры на клею; 3 — болты; 4 — сварной опорный башмак; 5 — анкеры из круглой стали; 6 — парные накладки из досок; 7 — анкеры из полосовой стали 358

Расчет распорных конструкций (треугольных систем, арок, рам) произво дится на постоянную и временные нагрузки (снег, ветер). Собственный вес конструкций можно определить по формуле, приведенной для дощатоклее ных балок, принимая для арок Êс.в=2–4, для рам Êс.в=7–9. Усилия могут определяться в соответствии с рисунком 4.53 по формулам: o o

M X = M X Í A ⋅ Ó ; QX = QX ⋅ cos α − Í A ⋅ sin α ; N X = QX o ⋅ sin α + Í A ⋅ cos α ,

где Mх° и Qx° — изгибающий момент и поперечная сила в однопролетной балке длиной l/2.

Нагрузка

RA

RB

HA

HB

P1

P1• l /2

P1• l /2

P1• l2/(8f)

P1• l2/(8f)

P2

3P2• l /8

P2• l /8

P2• l2/(16f)

P2• l2/(16f)

P3

–P3• f 2 /(2l)

P3• f 2 /(2l)

–3P3• f/4

P3• f/4

Рис. 4.24. К определению усилий в распорных конструкциях

Ригели и стойки рам с переменной высотой поперечного сечения проверя ются в нескольких местах. В треугольных системах расчетный изгибающий момент принимается равным Ì = Mmaх – N•e, где å — эксцентриситет между продольным усилием и осью элемента. Проверка элементов производится по формулам, приведенным в параграфе 4.2.2. При определении коэффициента продольного изгиба в плоскости конструкций расчетная длина принимается равной: в сегментных арках 0.58S (S — полная длина дуги), в треугольных системах, стрельчатых арках и рамах —длине оси от опоры до конька. В рамах гибкость вычисляется по средневзвешенной высоте:

hcp.âç = Σhi ⋅ li / Σli ,

где hi — средняя высота поперечного сечения на участке lpi. Из плоскости конструкций расчетная длина принимается равной расстоянию между места ми раскрепления элементов прогонами, панелями или связями жесткости. 359

В опорных узлах деревянные элементы проверяются на смятие продоль ным усилием и распором. В коньковом узле (рис. 4.25) накладки подбираются по изгибающему моменту MH=Q•e1/2, где Q — поперечная сила при односто ронней снеговой нагрузке. Болты рассчитываются на усилия R1=Q/(1–e1/e2) и R2=Q/(e2/e1–1).

Рис. 4.25. К расчету накладок в коньковых узлах

Стальные затяжки, воспринимающие распор, а также металлические детали опорных башмаков и сварные швы в них рассчитываются по СНиП II–23–81*.

4.2.6. КЛЕЕФАНЕРНЫЕ КОНСТРУКЦИИ Панели (рис. 4.26) Панели состоят из дощатого каркаса и приклеенных к нему фанерных обшивок толщиной не менее 6 мм. Между ребрами каркаса по слою пароизо ляции помещается утеплитель (стекломаты, шлаковата, пенопласт). Стандарт ные панели выпускаются длиной 3; 4,5; 6 м и шириной 1–1,5 м. Применяются в покрытиях и стеновых ограждениях зданий различного назначения. Расчет панелей производится по приведенным (к фанере и древесине) геометрическим характеристикам поперечного сечения: а) к фанере

J ïð.ô = J ô + J ⋅ E / Eô ; Wïð.ô = J ïð.ô ⋅ 2 /(h + δ 1 + δ 2 ) ; S ïð.ô = Sô + SE / Eô ; б) к древесине

J ïð = J + J ô ⋅ Eô / E ; Sïð = S + Sô ⋅ Eô / E , где

J = d ⋅ h3 ⋅ n /12; S = d ⋅ h 2 ⋅ n / 8; J ô = (δ 1 + δ 2 ) ⋅ 0,9 ⋅ b(h + (δ 1 + δ 2 ) / 2)2 / 4 ; Sô = δ max ⋅ 0,9 ⋅ b(h + δ max ) / 2 ;

δmax — большее из δ1 и δ2. 360

Рис. 4.26. Клеефанерная панель: а — вид в плане; б — стык панелей на опоре; в — стык панелей поперек ската; 1 — фанерные обшивки; 2 — продольные ребра; 3 — поперечные ребра; 4 — утеплитель; 5 — пароизоляция; 6 — вентиляционные отверстия в поперечных ребрах; 7 — компенсатор; 8 — глухари

Нагрузки: а) на панели покрытия — постоянная (собственный вес, который подсчитывается по принятым размерам элементов) и временные (снеговая и сосредоточенная); б) на стеновые панели — ветер. Проверка элементов панели производится по формулам: внешняя (сжатая) обшивка а) на устойчивость

M /(ϕ ô ⋅ Wïð.ô ) ≤ Rô.c ; б) на прочность при сосредоточенной нагрузке Ð =1,2 кН

P ⋅ a ⋅ 6 /(8 ⋅100 ⋅ δ 12 ) ≤ 1, 2 Rô.u ; внутренняя (растянутая) обшивка на нормальные напряжения

M / Wïð.ô ≤ 0, 6 Rô. p ; 361

обшивки на скалывание по шпонам

Q ⋅ S ïð.ô /(⋅d ⋅ n) ≤ Rô.ck ; ребра каркаса на скалывание

Q ⋅ Sïð /( J ïð ⋅ d ⋅ n) ≤ Rck . Прогиб панелей проверяется по формуле:

f / l = 5 ⋅ q í ⋅ l 3 /(384 ⋅ 0, 7 Eô ⋅ J ïð.ô ) ≤ f np / l = 1/ 250 . В этих формулах: Ì и Q — максимальные значения изгибающего момента и поперечной силы от расчетных нагрузок, приходящихся на ширину b панели; ϕф = 1250/(а0/δ1)2 — при а0/δ1 ≥ 50 и ϕф=1–(а0/δ1)2/5000 — при а0/δ1 < 50; n — количество продольных ребер каркаса; Rф,с, Rф,и, Rф,ск, Åф, Rск, Å — расчетные сопротивления и модули упругости, принимаемые по таблицам 4.45; 4.48 и 4.49. Остальные буквенные обозначения — по рисунку 4.26. Балки (рис. 4.27) Балки могут быть постоянной высоты и двускатными. Они состоят из фа нерной стенки (стенок) толщиной не менее 8 мм, клееных дощатых поясов и ребер жесткости (у ребер жесткости стыкуются листы фанеры). В поперечном сечении балки бывают двутавровыми и коробчатыми. Длина балок до 15 м, они применяются в покрытиях зданий преимущественно селькохозяйственного назначения. Прогоны покрытия устанавливаются над ребрами жесткости. Расчет балок производится по приведенным геометрическим характерис тикам: 3 J ïð.ô = hcm ⋅ Σδ ô /12 + (bn ⋅ hn3 / 6 + bn ⋅ hn (hcm + hn )2 / 2 Wïð.ô = 2 J ïð.ô /hcm ; S ïð.ô = hcm ⋅ Σδ ô / 8 + bn ⋅ hn ( hcm + hn

Wïð = J ïð ⋅ 2 / h; 3 J ïð = bn ⋅ hn3 / 6 + bn ⋅ hn (hcm + hn ) 2 / 2 + hcm ⋅ Σδ ô ⋅ Eô

Усилия в балках определяются от постоянной нагрузки (веса элементов покрытия, включая собственный вес) и снега. Собственный вес можно вычис лить по формуле, приведенной в п.4.2.5 при Êс.в=3–4. Проверка прочности элементов балки производится по формулам: нижний пояс

M ðàñ÷ / Wïð ≤ R ð ; верхний пояс

M ðàñ÷ /(ϕ ⋅ Wïð ) ≤ Rc ; 362

363

Рис. 4.27. Клееефанерные балки: 1 — фанерные стенки; 2 — пояса из склеенных досок; 3 — пропилы; 4 — дощатые ребра; 5 — стыки фанерных листов

фанерные стенки а) на нормальные напряжения

M ðàñ÷ / Wïð.ô ≤ Rô. ð ⋅ mô ; б) на скалывание по шпонам

Qmax ⋅ S n ⋅ E /( J ïð.ô ⋅ 2hn ⋅ Eô ) ≤ Rô.ck ; в) на срез

Qmax ⋅ S ïð.ô /( J ïð.ô ⋅ Σδ ô ) ≤ Rô.cp ; г) на главные напряжения

σ ô 2 + σ ô2 4 + τ ô2 ≤ Rô. p.α ; д) на устойчивость

σ ô σ êð + τ ô τ êð ≤ 1. Проверка нормальных, главных напряжений и устойчивость двускатных балок производится в месте, расположенном от опоры на расстоянии ′ X = hÎÏ

( 1 + tgα ⋅ l / h −1) tgα ′

ÎÏ

(в этом же месте вычисляются соответствующие приведенные геометри ческие характеристики). Прогиб балки проверяется по формуле

5 ⋅ q í ⋅ l 3 /(0, 7 ⋅ 384 Eô ⋅ J ïð.ô ⋅ K æ ⋅ K r ) ≤ 1/ 300 . В расчетных формулах: ϕ — коэффициент продольного изгиба верхнего пояса из плоскости балки, вычисляемый по гибкости λ = lр/(0,289 bn), где lр — расстояние между местами раскрепления пояса в горизонтальном направлении (значение ϕ вычисляется по правилам, изложенным в параграфе 4.2.2.); mф — коэффициент, равный 0,6 для обычной фанеры и 0,8 — для бакелизированной; Rф,р,α — расчетное сопротивление фанеры под углом α, принимаемое по графику рисунка 4.28;

σ ô = M max ⋅ hcm /(2 J ïð.ô ) ; τ ô = Q ⋅ Sn ⋅ E /( J ïð.ô ⋅ Eô ⋅ Σ 2 ; τ kp = K r (100δ ô ) S n = b ⋅ hn2 / 2 ; σ kp = K u (100δ ô )2 / hcm

Êи и Êt — коэффициенты, принимаемые по графикам рисунков 4.29 и 4.30; bmin — меньшее из значений hc7 и а0; Rp, Rc, Rф,p, Åф,cp, Rф,ск — расчетные сопротивления, принимаемые по табли цам 4.45 и 4.48. Остальные буквенные обозначения по рисунку 4.27. 364

Рис. 4.28. Графики для определения Rф,p,α при растяжении под углом к волокнам наружных слоев фанеры марки ФСФ: а — семислойной; б — пятислойной

Рис. 4.29. Графики для определения коэффициента Кu при расположении волокон в наружных слоях фанеры вдоль пролета: 1 — для бакелизированной фанеры марок ФБС и ФБСВ толщиной 7 мм и более; 2 — для березовой фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм и более

Рис. 4.30. Графики для определения Кr : 1А — для бакелизированной фанеры толщиной 7 мм и более при направлении волокон наружных слоев параллельно малой стороне панели; 1Б — то же, при направлении волокон перпендикулярно малой стороне; 2А, 2Б — то же, для березовой фанеры марки ФСФ толщиной 8 мм и более

365

Рамы (рис. 4.31) Ригель и стойки в рамах выполняются аналогично клеефанерным балкам, карнизные узлы — сборноразборными с помощью стальных накладок, при крепляемых к внешним поясам ригеля и стойки расчетным количеством шуру пов или глухарей. Области применения клеефанерных рам такие же, как и дощатоклееных.

Рис. 4.31. Клеефанерная рама: а — общий вид; б — деталь карнизного узла; 1 — пояса из досок; 2 — фанерная стенка; 3 — накладки из досок; 4 — накладки из полосовой стали; 5 — шурупы, глухари; 6 — болты

Расчет рам производится — как и дощатоклееных, но по приведенным геометрическим характеристикам, которые определяются так же, как и в клеефанерных балках. Количество необходимых шурупов или глухарей опре деляется по формуле

n=M/(hd • Tmin), где Ì — момент в карнизном узле. Биссектрисные ребра, пояса ригеля и стойки, сходящиеся внизу карнизного узла, проверяются на смятие усилием N = M/hd (hd — см. рис. 4.31). Остальные узлы рассчитываются так же, как в дощатоклееных распорных конструкциях.

4.2.7. ФЕРМЫ (табл. 4.58) Фермы из клееных блоков (схемы 1–7) Фермы этого типа отличаются индустриальностью изготовления, эксплуа тационной надежностью, долговечностью. По внешнему очертанию они быва ют сегментными, треугольными и двускатными пятиугольными. Верхний пояс ферм делается из клееных блоков (криво или прямолинейных); нижний пояс — из двух уголков, а при небольших пролетах — из стальных стержней круглого сечения; элементы решетки в сегментных фермах — из брусьев (клееных или цельного сечения), в остальных — сжатые из брусьев, растянутые — из стержней круглого сечения или из двух уголков. Детали узлов показаны на рисунках 4.32 и 4.33. 366

Таблица 4.58 Схемы современных деревянных ферм

Обозначения в таблице: — деревянные элементы; — металлические элементы; — то же, но могут отсутствовать; l — перекрываемый пролет; Кс.в — коэффициент собственного веса; Км — содер жание металла в конструкции в процентах от ее веса. 367

368

Рис. 4.32. Узлы типовых ферм из клееных блоков: а — сегментной; б — треугольной; 1 — сварной опорный башмак, 2 — упорный швеллер, 3 — монтажные болты; 4 — соединительные стальные планки; 5 — расчетные болты; 6,7 — болты, глухари, 8 — накладки из досок; 9 — стальные накладки; 10 — упорный уголок

369

Рис. 4.33. Узлы пятиугольной двускатной фермы из клееных блоков: 1 — сварной башмак; 2 — упорный швеллер: 3 — монтажные болты, 4 — накладки из досок; 5 — накладки из уголков; 6 — расчетные болты, 7 — монтажные сварные швы

Фермы применяются в покрытиях зданий различного назначения при про летах от 12 до 36 м. Фермы из брусьев на нагелях (схемы 8, 9) Фермы могут быть треугольными или многоугольными. Они собираются из стандартных, изготовленных в заводских условиях элементов. В треугольных фермах верхний пояс и растянутые стойки — из стальных стержней круглого сечения, в многоугольных фермах — нижний пояс — из уголков или швеллера, остальные элементы — из брусьев, отдельные узлы показаны на рисунке 4.34. Фермы применяются в покрытиях различных зданий при пролетах 12–21 м (треугольные) и 15–35 м (многоугольные).

Рис. 4.34. Узлы фермы на нагелях: 1 — сварной башмак; 2 — упорная плита; 3 — ребра жесткости; 4 — соединитель ные накладки из полосовой стали; 5 — парные дощатые накладки; 6 — соедини тельные сварные вкладыши; 7 — расчетные болты; 8 — монтажные болты 370

Фермы с узловыми соединениями на МЗП (схемы 10,11) Фермы на МЗП в последнее время получили широкое распространение, особенно за рубежом, в связи с тем, что их производство механизировано и может быть даже полностью автоматизировано. Все элементы ферм, принятые по расчету, делаются из досок одинаковой толщины (40–60 мм). Ширина досок принимается из условия размещения в узлах, принятых по расчету МЗП. Пролеты, перекрываемые фермами, — до 18 м при шаге 0,5–1,5 м. При таком шаге основание под кровлю укладывается непосредственно по верхним поясам ферм. Детали узлов ферм показаны на рисунке 4.35.

Рис. 4.35. Узлы фермы на МЗП: 1 — зубчатые пластины (МЗП); 2 — дощатый вкладыш

Фермы на врубках (схемы 8,12) В современных фермах с узловыми соединениями на врубках верхний пояс и раскосы выполняются из брусьев, нижний пояс — из спаренных уголков, стойки — из стальных стержней круглого сечения. Перекрываемые фермами пролеты — до 21–25 м при шаге 3–4,5 м. По фермам можно делать подвесной потолок, поэтому они чаще применяются в покрытиях клубов, кинотеатров и т. п. сооружений, особенно в лесных районах. Конструкции основных узлов ферм показаны на рисунке 4.36. В связи с тем, что стыки верхнего пояса могут устраиваться только между узлами, прогоны покрытия укладываются по узлам для исключения изгибаю щего момента в панелях. Стыки пояса делаются ближе к узлам; в панелях, примыкающих к опорному и коньковому узлам, стыки не устраиваются. 371

Рис. 4.36. Узлы фермы на врубках: 1 — сварной башмак; 2 — упорный швеллер; 3 — скобы; 4 — прогон покрытия; 5 — стропилина; 6 — прогон чердачного перекрытия; 7 — швеллер для подвески прогона; 8 — хомут; 9 — упорный уголок

Общие принципы проектирования ферм Проектирование ферм состоит из нескольких этапов и начинается с выбора их типа и вида, исходя из назначения перекрываемого сооружения, архитек турностроительных требований, наличия производственной базы, экономи ческих и других предпосылок. После выбора фермы составляется ее геометрическая схема; пролет прини мается равным расстоянию между осями опор (стен или колонн), высота и решетка назначаются в соответствии с таблицей 4.58. Расстояние между ферма ми (шаг) при наличии подвесного потолка или утепленного покрытия принимает ся в пределах 3–4 м (для ферм из клееных блоков до 6 м), а при легких, холодных покрытиях без подвесного потолка — 4–6 м. При беспрогонной конструкции покрытия шаг ферм уменьшается до 2–3 м. Для ферм на М3П он во всех случаях составляет 0,5–1,5 м. Прорабатываются возможные варианты конструкций покрытия и перекрытия и выбирается из них наиболее приемлемый. Следующим этапом является статический расчет — определение усилий в элементах фермы от расчетных нагрузок при самом невыгодном их сочетании. 372

По найденным расчетным усилиям подбираются размеры поперечных се чений элементов фермы по правилам параграфа 4.2.2. При внеузловой нагруз ке на верхний пояс его сечение подбирается с учетом изгиба панелей. Изгиба ющий момент при этом принимается равным (рис. 4.37), в панелях сегментных ферм (схема «а») Ìрасч = Ì – N • f0; в прямолинейных панелях других ферм (схема «б») Ìрасч = Mq — N • e, где f0 = d 2/(8R), e = (å1 + å2)/2.

Рис. 4.37. К расчету сжатоизгибаемых панелей верхнего пояса

Расчетная длина всех элементов фермы в ее плоскости принимается рав ной их геометрической длине; из плоскости фермы — элементов решетки также расстоянию между узлами, а панелей верхнего пояса — расстоянию между местами их раскрепления в горизонтальном направлении (прогонами, панелями, связями). Предельные гибкости элементов ферм приведены в таб лице 4.50. Сечения стальных элементов подбираются в соответствии со СНиП II–23–81*. После подбора сечений элементов конструируются узлы решений, пока занных с использованиемна чертежах рисунков 4.32–4.36, и производится расчет соединений. Сжатые элементы всех ферм, кроме ферм на МЗП, прове ряются на смятие по площадям yпopa, а верхний пояс, кроме этого, — на скалывание вдоль волокон. Гвозди, шурупы, болты, которыми крепятся в узлах парные стальные накладки к элементам решетки, и центральный болт, на который они надеваются, рассчитываются по формулам, приведенным в таб лицах 4.53 и 4.54 при расчете узлов ферм на МЗП подбираются марки и размеры пластин, соединяющих элементы, по правилам, изложенным в пара графе 4.2.3. Стальные детали и сварные швы в узлах рассчитываются по СНиП II–23–81. Заключительным этапом является выпуск рабочих чертежей и уточнение по ним принятых сечений элементов с учетом появившихся ослаблений, эксцен триситетов и пр. Составляется спецификация материалов и по ней определяет ся фактический вес фермы. Если общая нагрузка с учетом фактического веса фермы будет отличаться от принятой при расчете более чем на 5%, ферма должна быть пересчитана. 373

4.2.8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПЛОСКОСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ На плоскостные конструкции могут действовать нагрузки, вызывающие деформации этих конструкций из их плоскости. К подобным нагрузкам отно сятся ветер в торец здания или под углом к нему, продольные тормозные усилия от кранового оборудования и др. Кроме этого, верхние пояса ферм, сжатые контуры клееных балок, арок и рам изза возникающих при изготовле нии искривлений и отклонений от вертикали при монтаже могут выпучиться из своей плоскости. Для обеспечения надежности конструкций и здания в целом следует устраивать связи жесткости (рис. 4.38). Горизонтальными связями соединяются верхние пояса ферм, арки, ригели рам, дощатоклееные и клеефанерные балки. В плане эти связи образуют многораскосные фермы, поясами которых являются раскрепляемые конст рукции, стойками — прогоны покрытия или крайние ребра панелей, раскоса ми — элементы связей. Такие связевые фермы устраиваются через 20–30 м; остальные несущие конструкции присоединяются к связевым фермам прого нами или панелями покрытия. Вертикальные связи делаются при наличии подвешенного тельфера или крана. Вертикальные и наклонные связи ставятся по рамам и аркам с целью предотвращения выхода из рабочей плоскости внутренних сжатых участков. Вертикальными и наклонными связями конструкции раскрепляются попарно. Колонны каркаса и опорные стойки ферм раскрепляются продольными связя ми через 20–30 м. Связи делаются из досок или брусьев (могут быть и металлическими). Их детали показаны на рисунке 4.39. Усилия в горизонтальных связях определяются — как в элементах фермы, пролетом, равным развернутой длине ее поясов. Узловые нагрузки принима ются равными PC.B = 0,03q • sC.B • n/t, где q — погонная вертикальная нагрузка на несущую конструкцию, SC.B — длина панели связевой фермы, n — количе ство всех несущих конструкций покрытия, t — то же, связевых ферм. Усилия в вертикальных связях находятся как в элементах однопанельной фермы с нагрузкой в нижнем узле, равной тормозной силе от подвешенного кранового оборудования. Вертикальные и наклонные связи, которыми раскрепляются внутренние сжатые кромки рам, арок, рассчитываются на усилия, определенные по той же схеме при нагрузке PC.B = 0,015q • l’, где l’ — расстояние между связями в поперечном направлении раскрепляемой конструкции. Изза небольших усилий размеры поперечных сечений элементов связей часто принимаются из условия предельной гибкости λ < 200.

4.2.9. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ Кружально9сетчатые своды (рис. 4.40) Своды собираются из косяков: дощатых, дощатоклееных, клеефанерных. Косяки соединяются между собой или с помощью сделанных в них шипов и гнезд или болтами. Сетка косяков может быть или прямоугольной, или ромбо видной. Для восприятия распора ставятся затяжки через 1,5–3 м. При доща 374

375

Рис. 4.38. Схемы связей жесткости: а — план сязей; б — виды на связи в разрезах; 1 — несущие конструк ции; 2 — поперечные связевые фермы в плоскости покрытия; 3 — связи по нижним поясам ферм; 4 — прогоны покрытия; 5 — жесткие стены; 6 — дощатоклееные стойки; 7 — продольные связи; 8 — навесные стеновые панели; 9 — вертикальные связи; 10 — наклонные связи по рамам, аркам

тых косяках перекрываются пролеты до 22 м, при дощатоклееных и клеефа нерных — до 80 м. Своды применяются в покрытиях спортзалов, выставочных павильонов, рынков и др. При расчете элементов свода и их соединений определяются усилия, опор ные реакции, распор Í, изгибающие моменты Ì, продольные усилия N, поперечные силы Q в полосе свода шириной Ñ, как в двухшарнирной арке от нагрузок (постоянных и снега), приходящихся на эту полосу. Сечения косяков проверяются: а) на нормальные напряжения по формуле:

N /(2 Fím ⋅ sin α ) + M /(ξ ⋅ Wím ⋅ K ô ⋅ sin α ) ≤ Rñ ,

где Fнm и Wнm — площадь и момент сопротивления нетто поперечного сечения косяка посередине его длины;

ξ = 1 − N /(ϕ ⋅ 2 Fáð ⋅ Rñ ⋅ sin α ) ; ϕ = 3,5l p /( hê ⋅ sin α ) ;

lp — расчетная длина, принимаемая такой же, как для двухшарнирных арок;

KФ — коэффициент, зависящий от отношения длины свода Â к полной длине его дуги S; B/S

1 и менее

1,5

2

2,5 и более

KФ

2

1,4 ‘

1,1

1

Рис. 4.39. Детали связей: а — крепление элементов горизонтальных связей; б — вертикальные (наклонные) связи по фермам, рамам, аркам; в — заделка прогона в жесткой торцевой стене; 1 — несущая конструкция; 2 — прогон; 3 — доски связей; 4 — глухари; 5 — гвозди; 6 — бруски; 7 — болты; 8 — полосовая сталь; 9 — анкер диаметром 20 мм; 10 — стойки ферм; 11 — верхний пояс фермы; 12 — нижний пояс фермы 376

Рис. 4.40. Кружальносетчатый свод: а — поперечный разрез; б — план свода при квадратной сетке косяков; в — то же, при ромбической сетке; г — стык косяков; д — косяк из цельной древесины; е — клеефанерный косяк; ж — деталь холодного покрытия; з — то же, утепленного; 1 — гнезда; 2 — шипы; 3 — фанерные обшивки; 4 — склееные доски; 5 — звтяжка; 6 — настенный брус; 7 — торцовая арка; 8 — гвозди; 9 — косяки; 10 — обрешетка; 11 — стальная кровля; 12 — рулонная кровля; 13 — утеплитель; 14 — пароизоляция; 15 — продольный настил.

Рис. 4.41. К расчету косяков свода

377

б) на скалывание у оснований шипов и на смятие в узлах примыкания друг к другу и к настенному брусу по формулам раздела 4.2.2. Настенные брусья рассчитываются на изгиб в горизонтальной плоско сти распором H (при опирании свода на стены) или на косой изгиб распором и опорной реакцией (при опирании на колонны). Расчетным пролетом в первом случае является расстояние между затяжками, во втором — между колоннами. Для исключения передачи усилия Np=N • ctgα на торцевую стену через опирающуюся на нее арку доски настила или бруски обрешетки прибиваются к каждому косяку гвоздями, количество которых определяется по формуле

n=

N p ⋅ ΔS b ⋅ Tmin

,

где b — ширина досок настила или расстояние между брусками обрешетки; ΔS — принимается по рисунку 4.40, а Tmin — по таблице 4.53. Купола Плоскостные купола. Купола этого типа состоят из радиально располо женных клееных полуарок, опирающихся на нижнее (опорное) и верхнее (кружальное) кольца, укладываемых по полуаркам в кольцевом направлении деревянных балок и двойного перекрестного настила — основания под рулон ную кровлю. Опорное кольцо делается обычно монолитным железобетонным, а кружальное — дощатоклееным или сварным металлическим. Расстояние между арками у опорного кольца до 6 м. Диаметр и высота куполов такие же, как трехшарнирных арок. Купола применяются в покрытиях зданий, имеющих круговое или многоугольное очертание (цирки, манежи, спортзалы и др.). Усилия в полуарках, объединенных в расчетной схеме в трехшарнирную арку, определяются от приходящихся на нее нагрузок (собственный вес арки и элементов покрытия, подвесное оборудование, вес фонаря, снег и ветер) с трапециевидной грузовой площади. Поперечное сечение полуарок проверяет ся по правилам, изложенным в параграфе 4.2.5. Элементы покрытия рассчиты ваются в соответствии с указаниями параграфа 4.2.4. Порядок расчета опор ного и кружального колец приведен ниже. Тонкостенные купола8оболочки (рис. 4.42). Основными конструктивны ми элементами этих куполов являются: склееные из досок меридиональные арочки, опирающийся на них двухслойный кольцевой настил из досок толщи ной 19–25 мм, косой настил из досок такой же толщины. Меридиональные арочки опираются на железобетонное монолитное или ме таллическое сварное кольцо, а вверху скрепляются с кружальным дощатоклее ным или стальным кольцом. Расстояние между арочками у опорного кольца 0,8– 1,5 м, поэтому они делаются, как правило, всего из трех слоев досок. Для повышения жесткости купола через 5–6 м (по опорному кольцу) ставятся жесткие дощатоклееные арки. Диаметр куполов до 25 м, высота — 1/4–1/6 диаметра. Купола применяются в покрытиях тех же сооружений, что и плоскостные. 378

Рис. 4.42. Сферический куполоболочка: а — поперечный разрез; б — план; в — карнизный узел; г — примыкание арочек к стальному кружальному кольцу; д — то же, к деревянному; 1 — опорное кольцо; 2 — кружальное кольцо; 3 — меридиональные арочки; 4 — кольцевой настил; 5 — косой настил; 6 — рулонная кровля; 7 — болты; 8 — анкер из полосовой стали; 9 — металлическая деталь для крепления арочек к стальному кружальному кольцу

Расчет элементов купола производится на усилия в них, показанные на рисунке 4.43, их величины вычисляются по приведенным далее в таблице формулам. 379

Нагрузка

Меридиональные усилия Т1

Постоянная (собственный вес элементов покрытия, вес фонаря и подвесного оборудования)

Qϕ / m ⋅ sin ϕ

R ⋅ Z − T1

P0 ⋅ R / 2

P0 ⋅ R cos 2ϕ / 2

−W0 ⋅ R (1 + cos ϕ + cos 2 ϕ ) /

−W0 ⋅ R (cos 2 ϕ − (1 + cos ϕ +

/(3(1 + cos ϕ ))

+ cos 2 ϕ ) /(3(1 + cos ϕ )))

Снег Ветер

Кольцевые усилия Т2

В формулах: Q — вся постоянная нагрузка, лежащая выше рассматриваемого горизонталь ного сечения; Ð0 — интенсивность снеговой нагрузки на горизонтальную поверх ность; W0 — интенсивность активного давления ветра; ϕ — центральный угол, определяющий положение рассматриваемого сечения; Z=q0•cosϕ; q0 — соб ственный вес единицы поверхности купола; m — количество арочек в куполе. По найденным усилиям при невыгодном сочетании нагрузок проверяются (определяются) размеры элементов: меридиональные арочки — на сжатие усилием T1; кольцевой настил — на усилие Ò2 (в сжатой зоне оба слоя, в растянутой — один). Гвозди, которыми прибивается один слой растянутого настила, рассчитываются из условия перекрытия стыка другого над арочками по правилам параграфа 4.2.3. Кружальное кольцо проверяется на сжатие усилием N=Ò1•r1•cosϕ1, а если оно деревянное, то кроме того, на смятие в стыках тем же усилием. Кольцо также проверяется на устойчивость по формуле

T1 ⋅ cos ϕ1 ≤ E ⋅ J / r13

Рис. 4.43. К расчету сферического купола

380

Опорное кольцо рассчитывается на растягивающее усилие в нем:

N 2 = H 2 ⋅ r2 . В расчетных формулах: r1, ϕ1 — радиус и половина центрального угла оси кружального кольца; J, Å — момент инерции поперечного сечения и модуль упругости материала кружального кольца; r2, ϕ2 — радиус и половина центрального угла оси опорного кольца; H 2 = Q ⋅ ctgϕ 2 /(2π ⋅ r2 ) , Q — полная нагрузка на купол.

4.2.10. РЕМОНТ И УСИЛЕНИЕ ДК Необходимость в ремонте и усилении ДК может быть вызвана различными причинами: несоблюдением требований по обеспечению надежности конст рукций (п.4.2.1), использованием древесины низкого качества, изменением в худшую сторону условий эксплуатации, увеличением нагрузки при изменении назначения сооружения, последствиями стихийных бедствий (большими сне гопадами, сейсмическими явлениями). Несущие и ограждающие конструкции зданий находятся под постоянным воздействием различных нагрузок, поэтому при выполнении работ по ремонту и усилению ДК особое внимание должно уделяться обеспечению безопасно сти работ. Чаще всего это достигается путем максимально возможной разгруз ки подлежащей усилению конструкции — освобождению от всех временных и, по возможности, постоянных нагрузок (утеплителя, звукоизоляционных мате риалов и др.). Подлежащая ремонту конструкция должна быть вывешена домкратами или подпорками с подклиниванием. Ремонт балок и прогонов с пораженными гниением опорными частями производится путем установки протезов: деревянных или из обрезков швелле ра (рис. 4.44). Пораженный конец обрезается, а на длине не менее 50 см от обреза конструкция и примыкающие к ней элементы подшивки, настила и заготовленные деревянные элементы усиления обрабатываются антисепти ческой пастой. Сечения деревянных накладок или швеллера подбираются по изгибающему моменту M=R•a, а количество односрезных гвоздей в каждом месте их забивки определяется как для соединения на нагелях (см. 4.2.3) по усилиям: N1=R•a/b и N2=R•(a+b)/b, где R — опорная реакция в усиливаемой конструкции, à и b — по рисунку 4.44. Диаметр болтов при металлическом протезе подбирается из условия их работы на растяжение усилием N1. По этому же усилию подбираются размеры шайб под гайками болтов из условия смятия древесины поперек волокон. Ремонт дефектных опорных узлов ферм с нижним деревянным поясом производится так же с помощью сварных протезов из швеллеров (рис. 4.45). Элементы протеза и сварные швы рассчитываются на полное усилие в поясах по правилам, изложенным в параграфе 4.2.7. Количество двухсрезных болтов, соединяющих протез с нижним поясом, определяется по усилию в нижнем поясе и по формулам, приведенным в параграфе 4.2.3. 381

Рис. 4.44. Способы ремонта балки с загнившим концом: а — деревянным протезом; б — металлическим протезом; 1 — балка; 2 — доща тые накладки; 3 — гвозди; 4 — временная подпорка; 5 — швеллер; 6 — болты

При необходимости, изза увеличения эксплуатационной нагрузки балки и прогоны перекрытия можно разгрузить путем установки рядом или между существующими конструкциями дополнительных балок. Однако часто это выполнить трудно, так как требуется полная разборка всех элементов пере крытия (пола, штукатурки, тепло или звукоизоляционного слоя). Наиболее целесообразно усиление таких конструкций производить путем превращения их в шпренгельные системы (рис. 4.46). Прочность усиленных конструкций проверяется по формуле

N / F + M ⋅ Rñ /(W ⋅ ξ ⋅ Ru ) ≤ Rñ , где:

N = q ⋅ l /(2tg β ) ; M = 0,125q ⋅ l 2 / 4;

ξ = 1 − λ 2 ⋅ N /(3000 F ⋅ Rñ ) ; λ = l /(0, 289h) ;

W,F,h — момент сопротивления, площадь и высота поперечного сечения балки, соответственно; q — полная (новая) нагрузка. 382

Рис. 4.45. Ремонт опорного узла фермы стальным протезом: 1 — протез из швеллеров; 2 — диафрагма; 3 — болты; 4 — верхний пояс; 5 — нижний пояс; 6 — стяжной уголок; 7 — опорная стальная плита

Рис. 4.46. Усиление балки путем превращения ее в шпренгельную: 1 — усиливаемая балка; 2 — подпружная цепь; 3 — стойка; 4 — уголки; 5 — расчетные болты; 6 — стальная пластина; 7 — обрезок швеллера; 8 — обрезок трубы, 9 — гвозди; 10 — накладки из досок; 11 — стяжные болты

Растянутая подпружная цепь подбирается по усилию в ней Np=q•l/(2sinβ), а количество двухсрезных болтов определяется по правилам параграфа 4.2.3. Причиной необходимости усиления нижних поясов ферм чаще всего является применение для них древесины низкого качества с наличием выпадающих сучков, трещин, косослоя. В зависимости от характера дефектов усиление может быть 383

Рис. 4. 47. Местное усиление нижнего пояса фермы: а — с помощью дощатых накладок; б — стальными тяжами; 1 — нижний пояс фермы; 2 — дощатые накладки; 3 — болты; 4 — стальные тяжи; 5 — уголки; 6 — гвозди

местным или общим. Местное усиление (рис. 4.47) производится в тех случаях, когда дефекты концентрируются в от дельных местах пояса. В этом случае в дефектном месте устанавливаются пар ные дощатые накладки на болтах. При этом суммарная площадь нетто накла док должна быть не меньше площади поперечного сечения пояса, а количе ство двухсрезных соединительных бол тов определяется по полному усилию в панели. В том случае, когда в поясе имеют ся многочисленные дефекты (трещи ны, разрывы и пр.), применяется его общее усиление (рис. 4.48) путем уста новки парных тяжей из арматурной ста ли круглого сечения. Тяжи гайками крепятся к траверсам из швеллеров, опирающимся на опорные узлы, а для исключения их провисания укладыва ются на крючки, прикрепленные к по ясу. Тяжи рассчитываются на растя жение полным усилием в поясе, а швел леры траверс — на изгиб как балки, опирающиеся на гайки тяжей и нагру женные усилием в нижнем поясе.

Рис. 4.48. Общее усиление нижнего пояса фермы: 1 — нижний пояс; 2 — верхний пояс; 3 — стальные тяжи; 4 — хомут для подвески тяжей; 5 — швеллертраверса 384

ГЛАВА 4.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАСТМАССОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 4.3.1. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТМАССОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИХ РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Стеклопластики — материалы, связующими в которых являются смолы (эпоксидная, фенольная, полиэфирная и др.), а наполнителями стекловолокна (в СВАМ) — стеклянные нити (в АГ–4С, АГ–4В), стеклоткани (в КАСТ), рубле ное стекловолокно (в полиэфирном прозрачном и окрашенном стеклопласти ках). Стеклопластики выпускаются в виде плоских и волнистых листов длиной до 6 м, шириной до 1,5 м при толщине 1–2,5 мм; АГ–4С и АГ–4В — в виде брикетов. Стеклопластики используются в обшивках трехслойных панелей для со оружений с агрессивной средой, в покрытиях и стенах светопрозрачных поме щений, для устройства световых фонарей, в радиопрозрачных и немагнитных сооружениях специального назначения. Оргстекло (полиметилметакрилат) — изготовляется из метилового эфира метакриловой кислоты в виде прозрачных листов длиной до 1,5 м, шириной от 400 до 600 мм при толщине 0,8–24 мм. Применяется в светопрозрачных покрытиях и стенах теплиц, парников, оранжерей, в световых фонарях и др. Винипласт получают на основе поливинилхлоридной смолы. Выпускается листами размерами до 1500×650 мм, толщиной 2–20 мм. Основным его свой ством является высокая стойкость по отношению к кислотам, щелочам, рас творам солей. Эти качества обусловили его наиболее частое применение в качестве антикоррозийного конструкционного материала. Пленки и ткани. В строительстве применяются полиамидные и полиэфир ные пленки, армированные капроновыми сетками. Пленки могут быть про зрачными, полупрозрачными и непрозрачными. Выпускаются в рулонах дли ной до 40 м, шириной 1000 и 1800 мм, толщиной 0,5–0,71 мм. Ткани производятся на основе капронового текстиля, иногда хлопкового и льняного, покрытого тонким слоем резины или смолы (с целью их воздухонепро ницаемости). Ткани могут быть однослойными, параллельно дублированными. Выпускаются длиной до 20 м, шириной 850–900 мм и толщиной 0,47–0,71 мм. Пленки и ткани применяются в пневматических конструкциях. Пенопласты (полистирольный, полихлорвиниловый, фенольный, поли уретановый) получают вспениванием соответствующих полимеров. Выпуска ются блоками размерами до 1800×3000 мм, толщиной до 100 мм. Сотопласты имеют вид пчелиных сот, изготовляются из хлопчатобумаж ных тканей, крафтбумаги, изоляционной бумаги, пропитанных синтетически ми смолами и антипиренами. Размеры сотопластов: длина 1000–1500 мм, ширина 550–650 мм, толщина до 350 мм. Пено и сотопласты используются в среднем слое трехслойных панелей. Листовой асбестоцемент — применяется в обшивках трехслойных панелей. Необходимые сведения о перечисленных материалах приведены в таблицах 4.59–4.63. В ПК применяются также листовая плакированная сталь, листы из алюми ниевых сплавов, стержни из круглой стали, канаты, метизы. Расчетные харак теристики этих материалов принимаются по соответствующим разделам СНиП. 385

386

36

220

15

АГ–4В

АГ–4С

полиэфирный

15

14

13

оргстекло

винипласт листовой марки ВН (непрозрачный)

то же, марки ВП (прозрачный)

Термопласты:

160

2

18

20

25

15

110

54

250

3

14

14

20

15

90

60

140

4

Сжатию РастяжеИзгибу RИ RС нию RP

С В AM

Стеклопластики:

1

Материалы

8,6

8,5

14

9

—

—

50

5

Срезу RСP

Расчетные сопротивления, МПа

1,6

1,6

1,4

3000

15000

—

24000

6

—

—

—

—

5700

—

—

7

Упруго- Сдвига сти Е G

Модули, МПа

—

—

—

0,4

0,13

0,13

0,13

8

—

—

—

25

10

10

10

9

Пуас- Линейного раширения α •10–6 сона γ

Коэффициенты

Таблица 4.59 Расчетные характеристики конструкционных пластмасс

387

1

— — — —

0,34

0,08

0,30

0,02

— — —

— — —

0,015 0,040 0,060

— — —

— —

3

0,015 0,030

2

0,70 0,16 0,05

0,03

0,150

0,05

0,16

0,015 0,040 0,060

0,015 0,030

4

0,31 0,10 0,012

0,02

0,14

0,05

0,18

0,015 0,030 0,050

0,015 0,020

5

0,08 0,036 0,013

0,004

0,02

0,004

0,020

0,002 0,005 0,008

0,002 0,004

6

0,036 0,011 0,009

0,03

0,011

0,004

0,011

0,001 0,002 0,005

0,001 0,001

7

— — —

—

—

—

—

— — —

— —

8

— — —

—

—

—

—

— — —

— —

9

Примечания. 1. В зависимости от условий эксплуатации расчетные характеристики умножаются на коэффи циенты mt и mв, приведенные в таблицах 4.60 и 4.61. 2. Для полиэфирных стеклопластиков расчетные сопротивления при срезе даны в направлении, перпендику лярном плоскости листа. 3. Для стеклопластиков СВАМ и АГ–4В расчетные характеристики даны при соотношении продольных и поперечных стекловолокон 1:1 и для усилий, действующих в направлении стекловолокон.

Сотопласты на основе: хлопчатобумажной ткани крафт-бумаги пропитанной бумаги

Пенопласты: полистирольный марки ПСБ плотностью кг/м3 20 30 марки ПСБ-Т плотностью кг/м3 20 40 60 марки ПС–1 плотностью 100 кг/м3 марки ПС–4 плотностью 40 кг/м3 полихлорвиниловый марки ПХВ–1 плотностью 100 кг/м3 фенольный марок ФРП–1, ФЛ–1 плотностью 60 кг/м3

Окончание табл. 4.59

Таблица 4.60 Коэффициенты mt для стеклопластиков, эксплуатируемых в атмосферных условиях

Коэффициенты к расчетным сопротивлениям

Коэффициенты к модулям упругости и сдвига

Материалы Районы средней полосы страны

Южные районы страны

Районы средней полосы страны

Южные районы страны

2,7 мм

0,7

0,7

0,8

0,8

1–2 мм

0,56

0,56

0,64

0,64

менее 1 мм

0,42

0,42

0,48

0,48

0,75

0,65

0,85

0,8

КАСТ-В толщиной:

Полиэфирный листовой (плоский и волокнистый)

388

389

—

Сотопласты на основе крафт-бумаги: для расчетных сопротивлений для модулей упругости

— —

0,8 0,85

0,8

0,5

0,7

0,6 0,4

0,85

— —

0,8 0:85

0,8

0,55

0,75

0,6 0,4

0,85

— —

0,5 0,7

0,6

0,3

0,4

— —

0,65

Примечания. 1. Для промежуточных значений W и С° коэффициенты принимаются по интерполяции. 2. Эксплуатация винипласта при температуре ниже минус 10 °С не рекомендуется.

0,5 0,6

— —

1

— —

0,9

Винипласт листовой

0,95

—

0,8

Оргстекло

0,75 0,75

—

0,5 0,5

Стеклопластик полиэфирный: при сжатии и растяжении при изгибе

0,85

Пенопласты: полистирольный марок ПСБ, ПСБ-Т, ПС–1, ПС–4 поливинилхлоридный ПХВ–1 фенольный марок ФРП–1, ФЛ–1

0,7

60 к расчетным сопротивлениям

mt, при °С

при длитель40 ном препри длительном увлаж- бывании при к расчетным к модулям влажности сопротивле- упругости нении ниям и сдвига W ≈ 90%

Стеклопластики СВАМ, АГ–4, КАСТ

Материалы

mв

— —

0,4 0,7

0,6

0,45

0,6

— —

0,65

к модулям упругости и сдвига

Таблица 4.61 Коэффициенты для материалов конструкций, эксплуатируемых при повышенных влажности (mв) и температуре (mt)

Таблица 4.62 Технические и расчетные характеристики тканей и пленок

Марки тканей и пленок

Структура

Расчетное сопро- Модуль тивление, Н/м2 при дефорТолщисроке службы на, мм маций, МПа 5 лет 10 лет

Ткани на основе капронового текстиля марок: 51–019

двухслойная параллельно дублированная

0,69

11700 6800

11000 6800

У–92

то же

0,7

18900 7900

17600 7500

4400 3100

У–93

однослойная

0,47

11200 6800

10500 6800

4400 3100

23-М

двухслойная параллельно дублированная

0,71

21500 17200

18800 11900

Пленки, армированные капроновыми сетками: полиамидная марки ПС–40-П

0,69

марки ПС–200

0,71

полиэфирная (лавсановая)

0,5

0,26 0,19 1,1 0,7 0,35

5 4,1

15

Примечание. Над чертой приведены значения по основе, под чертой — по утку. Таблица 4.63 Расчетные характеристики листового асбестоцемента Наименование характеристик

Обозначения

Значения, МПа

Rр Rр. 90 Rсж Rи Rи. 90 Rск Е G

4,3 3,4 13,3 9,5 7,5 1,1 4450 1670

Прочность на: растяжение вдоль волокон растяжение поперек волокон сжатие и смятие изгиб вдоль волокон изгиб поперек волокон скалывание в плоскости листа Модуль упругости Модуль сдвига

390

4.3.2. ВОЛНИСТЫЕ ПРОЗРАЧНЫЕ ЛИСТЫ Волнистые листы из светопрозрачных полиэфирного стеклопластика, ви нипласта, оргстекла применяются в покрытиях и стеновых ограждениях не отапливаемых сооружений: в теплицах, оранжереях, парниках, выставочных помещениях, киосках. Способы их крепления к деревянным и металлическим балкам показаны на рисунке 4.49. Расчет листов проводится по формулам:

M ⋅ bb / Wb ≤ Ru ; M ⋅ bb / Wb ≤ 1,92 E ⋅ δ ⋅ hb /(hb2 + bb2 ) ; 0, 75Q ⋅ sin α /(δ ⋅ hb ) ≤ Rcp ; f / l ≤ Rïp l . В формулах: M и Q — изгибающий момент и поперечная сила от расчетных значений снеговой или ветровой нагрузок, f/l и fпр /l— относительный прогиб от нормативной нагрузки и предель ный (допустимый). При пролете до 1,5 м fпр /l = 1/75, при пролете 1,5–3 м fпр /l = 1/125; α — угол, вычисляемый из условия tgα = p•hв/bв; Wв, Jв, Fв — геометри ческие характеристики одной волны (табл. 4.64); Ru, Rcp, E — расчетные сопротивления и модуль упругости (табл. 4.59). Остальные обозначения — по рисунку 4.50.

Рис. 4.49. Крепление волнистых листов к металлическим (а) и деревянным (б) балкам: 1 — волнистые листы; 2 — болт диаметром не менее 6 мм; 3 — деревянные подкладки; 4 — металлическая шайба с эластичной подкладкой; 5 — шуруп 391

Рис. 4.50. К расчету волнистого листа Таблица 4.64 Геометрические характеристики поперечного сечения волнистого листа (на одну волну)

Размеры волны (bb/hb),мм Толщина, мм

Jb, см4

Wb, см3

Fb, см2

200/54

1,5 2,0 2,5

11,83 15,80 19,73

4,27 5,65 7,00

3,70 4,95 6,13

167/50

1,5 2,0 2,5

8,60 11,44 14,32

3,34 4,41 5,46

3,17 4,22 5,28

125/35

1,5 2,0 2,5

3,13 4,17 5,22

1,71 2,26 2,78

2,32 3,10 3,88

90/30

1,5 2,0 2,5

1,69 2,25 2,81

1,07 1,41 1,73

1,74 2,32 2,90

78/20

1,5 2,0 2,5

0,61 0,68 0,85

0,42 0,68 0,83

1,41 1,88 2,35

4.3.3. ТРЕХСЛОЙНЫЕ КОНСТРУКЦИИ К трехслойным конструкциям (рис. 4.51) относятся плиты покрытий и стено вые панели. В конструктивном отношении они мало отличаются друг от друга и состоят из тонких прочных обшивок (алюминиевых, стальных, асбестоцемент ных, иногда стеклопластиковых и др.) и расположенного между ними среднего слоя (заполнителя) из пенопласта (полистирольного, фенольного, полихлорви нилового, полиуретанового) или сотопласта. Стальные и алюминиевые обшивки бывают плоскими и гофрированными. Обшивки и заполнитель соединяются на клею. Как правило, трехслойные конструкции делаются симметричными по 392

толщине и материалу ошивок. Иногда средний слой бывает ребристым. Имеют ся единичные примеры панелей с обшивками из плоского светопрозрачного стеклопластика и средним слоем из такого же волнистого материала.

Рис. 4.51. Треслойные панели (плиты): а — план панели со сплошным заполнителем; б — то же, с ребристым средним слоем; в — поперечный разрез панели без обрамления; г — то же, с обрамлением; д — то же, с гофрированными обшивками; 1 — обшивки; 2 — пенопласт; 3 — пенопласт повышенной плотности; 4 — бакелизированная фанера; 5 — алюминиевые уголки; 6 — продольные ребра; 7 — заклепки; 8 — утеплитель

Размеры типовых плит и панелей: длина 3, 4,5, 6 м, ширина 1, 1,2, 1,5 м, толщина от 80 до 150 мм. По специальному заказу конструкции могут иметь другие размеры (например, на комнату, со шпренгелем длиной до 12 м). Стыки и крепления плит и панелей должны быть герметичными и не препятствовать их деформированию при изменении температурновлажностных условий. При меры возможных решений стыков показаны на рисунке 4.52. Трехслойные конструкции применяются в покрытиях и стеновых ограждениях зданий и сооружений различного назначения. Их основные положительные качества: индустриальнось изготовления, легкость и транспортабельность. Обшивки выполняют основные несущие функции, а средний слой обеспе чивает их совместную работу, воспринимает сдвигающие усилия при изгибе, являясь тепло и звукоизоляционным элементом конструкции. 393

Рис. 4.52. Крепление плит покрытий и стеновых панелей к несущим конструкциям: а — к сварной балке или к верхнему поясу фермы; б — к железобетонной колон не; 1 — металлический нащельник, привариваемый к обшивке (при неметалличес кой обшивке — нащельник из мягкого приклеиваемого материала); 2 — сварной шов; 3 — утеплитель из поролона; 4 — упругая прокладка; 5 — стальная пластина, приваренная к полке балки или к поясу фермы; 6 — крепежная деталь; 7 — стальной штырь; 8 — закладная деталь в железобетонной колонне; 9 — уголок, приваренный к закладной детали; 10 — нащельник

Расчет плит покрытий производится на постоянную (собственный вес) и снеговую нагрузки, а также на воздействия — температурное (при металли ческой и асбестоцементной обшивках) и влажностное (при асбестоцементной, не покрытой рулонной кровлей, обшивке). Кроме этого верхняя обшивка проверяется на местную сосредоточенную нагрузку. Стеновые панели рассчитываются на воздействие ветра и, в зависимости от материала обшивок, на температурновлажностные воздействия. Порядок расчета плит и панелей со сплошным заполнителем 1. По предварительно принятым (или паспортным) размерам вычисляются геометрические характеристики поперечного сечения (момент инерции, мо мент сопротивления, статический момент). Для симметричных конструкций они соответственно равны:

J = δ ⋅ b ⋅ C 2 / 2 , W = δ ⋅ b ⋅ C 2 /(C + δ ) , S = δ ⋅ b ⋅ C / 2 ,

где δ — толщина обшивки, Ñ — расстояние между центрами обшивок, b — ширина плиты. Для несимметричных конструкций или с ребристым средним слоем эти характеристики определяются по правилам, приведенным в параграфе 4.2.6. 2. Вычисляются напряжения от расчетных и прогиб от нормативных нагру зок по формулам: нормальные напряжения в обшивках

σ q = M /W ; 394

сдвигающие напряжения в заполнителе и его соединениях с обшивками

τ 3q = Q /(b ⋅ c); прогиб

f q = K ⋅ q í ⋅ l 4 (1 + 9, 6 E ⋅ J /(G3 ⋅ l 2 ⋅ C )) /( E ⋅ J ) . В этих формулах: Ì и Q — изгибающий момент и поперечная сила от расчетных нагрузок q, приходящихся на полную ширину плиты (панели); Ê — коэффициент, зависящий от расчетной схемы (при опирании плиты по двум сторонам и равномерно распределенной нагрузке K=5/384);

E = E /(1 − ν 2 ) ,

Å и ν — модуль упругости и коэффициент Пуассона материала обшивок (для стальных обшивок принимаются по СНиП II–23–81*, для алюминиевых — по СНиП 2.03.06–85, для асбестоцементных — по таблице 4.63); G3 — модуль сдвига заполнителя (табл. 4.59). 3. Вычисляются напряжения и прогиб от температурновлажностных воз действий по формулам: а) от температурного воздействия нормальные напряжения в наружной (сжатой) обшивке

σ t = ±Ψ1 ⋅ Δ t ⋅ E (1 + ν ) ⋅ δ / C ; сдвигающие напряжения в заполнителе и его соединениях с обшивками

τ t = Ψ 2 ⋅ Δ t ⋅ G3 (1 + ν ) ⋅ l 2 /(λ ⋅ h) ; прогиб

f t = −Ψ 2 ⋅ Δt (1 + ν ) ⋅ l 2 / C ; б) от влажностного воздействия в плитах и панелях с асбестоцементными обшивками, не защищенными от увлажнения нормальные напряжения в наружной обшивке

σ w = ±Ψ1 ⋅ Δ w ⋅ E (1 + ν ) ⋅ δ / C ; сдвигающие в заполнителе и его соединениях с обшивками

τ w = Ψ 2 ⋅ Δ w ⋅ G3 (1 + ν ) ⋅ l 2 /(λ ⋅ h) ; прогиб

f w = −Ψ 2 ⋅ Δ w (1 + ν ) ⋅ l 2 / C ; в приведенных формулах: Ψ1 , Ψ 2 , Ψ 3 — коэффициенты, принимаемые по графикам (рис. 4.53–4.55) в зависимости от

λ = 3, 46C G3 (4 E ⋅ δ 3 ⋅ h) ; 395

Рис. 4.53. График коэффициента

Ψ1

Рис. 4.54. График коэффициента

Рис. 4.55. График коэффициента

Ψ2

Ψ3

Δt = α(t–t0)— относительная деформация материала наружной об шивки при изменении температуры, t — температура обшивки при эксплу атации (принимается по СНиП 2.01.07–85), t0=16 °C — начальная темпера тура, α — коэффициент температурного расширения (для алюминиевых обшивок α = 23x10–6/°С, для стальных α = 12×10–6/°С, для асбестоцемен тных α =10×10–6/°С); Δw — относительная деформация не защищенной от увлажнения асбесто цементной обшивки при изменении влажности, значение которой может быть принято: расчетная ±0,0014, нормативная ±0,0008; νx — коэффициент Пуассона (для алюминиевых и стальных обшивок ν = 0,26, для асбестоцементных ν = 0,2). Остальные буквенные обозначения прежние. 396

4. Проверяется прочность элементов и прогиб панели (плиты) по формулам: растянутая обшивка

σ = σ q ≤ Rp ; сжатая обшивка а) при δ > 4 мм

σ = σ q + σ t ,w ≤ Rc ;

б) при δ < 4 мм

σ = σ q + σ t ,w ≤ R′c ; где

R′c — значение расчетного сопротивления материала обшивки, прини

маемое меньшим из следующих: при металлических обшивках

R′c = Rc ( 1 + 4(ω δ ) 2 − 2 ω δ ) ; при обшивках из других материалов

R′c = Rc /(1 + m); при любых обшивках

R′c = 0, 7 3 E ⋅ E32 (1 + 0, 7 E3 R ð. ç E3 E ⋅ ω δ ) ; заполнитель

τ 3 = τ 3q + τ 3t ,w ≤ Rç.c. ð ; прогиб

f / l = ( f q + f t , w ) / l ≤ f ï. ð / l ; в этих формулах: st,w, t t,w, f t,w — напряжения и прогиб от температурного или влажностного, или от того и другого воздействий (невыгодное сочетание); ω — стрела начальной погиби. Для металлических обшивок w = 0,5 мм, для обшивок из других материалов принимается по соответствующим ТУ:

m = 6ω/δ ; Rp, Rc — расчетные сопротивления материала обшивок (для стальных обши вок принимаются по СНиП II–23–81*, для алюминиевых — по СНиП 2.03.06–85, для асбестоцементных — по табл. 4.63, для других — по табл. 4.59); Rз.cp, Rз.p, Eз, Gз — расчетные характеристики материала заполнителя (табл. 4.60); fпр/l — предельный (допустимый) прогиб (табл. 4.65). Остальные обозначения прежние. 397

5. Проверяются элементы плиты покрытия на местную сосредоточенную нагрузку Ðм по формулам: внешняя обшивка

σ = Θ1 ⋅ Pì ⋅ (5, 65 / δ ) 2 ≤ Ru ; τ = Θ 2 ⋅ Pì ⋅ 5, 65 / δ 2 ≤ Rc. p ; заполнитель

σ 3 = Θ3 ⋅ Pì ≤ Rç.c ,

где Θ1, Θ2, Θ3 — коэффициенты, принимаемые по графикам (рис. 4.57). Предельные прогибы трехслойных конструкций, fпр/l

Рис. 4.56. Графики коэффициентов Θ1, Θ2, Θ3 Таблица 4.65 Производственные и общественные здания

Жилые здания

Стеновые панели с проемами, подоконные и надоконные вставки

1/200

1/250

Стеновые панели, кроме указанных выше

1/100

1/250

Плиты покрытий и подвесных потолков

1/125

1/250

Элементы

398

РАЗДЕЛ 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ГЛАВА 5.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Основания и фундаменты в соответствии с ГОСТ 27751–88 (с изм. 1999) следует рассчитывать по методу предельных состояний, основные положения которого должны быть направлены на обеспечение безотказной работы кон струкций и оснований с учетом изменчивости свойств материалов, грунтов, нагрузок и воздействий, геометрических характеристик конструкций, условий их работы, а также степени ответственности проектируемых объектов, опреде ленной материальным и социальным ущербом при нарушении их работоспо собности. При этом необходимо учитывать следующие нормативные положе ния по проектированию оснований и фундаментов. Основание рассчитывается по деформациям во всех случаях, а по несущей способности — если: а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (под порные стены, фундаменты распорных конструкций и т. п.), в том числе сейсмические; б) сооружение, расположенное на откосе или вблизи откоса; в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными гли нистыми и биогенными грунтами; г) основание сложено скальными грунтами. Расчет самого фундамента осуществляется в основном по первой группе предельных состояний и в необходимых случаях по второй (например, по предельной величине раскрытия трещин). Проектирование оснований и фундаментов является многофакторной за дачей в связи с множеством конструктивных схем надземной части сооруже ния и разнообразием строительных свойств грунтов основания. Как правило, необходимо назначить проектное решение оснований и фундаментов, надеж ное и в то же время экономичное для конкретного пятна застройки, когда уже намечены основные конструктивные решения надземной части. Проектирова ние оснований и фундаментов рекомендуется производить в следующей по следовательности: 1. выполнить анализ местных условий строительства; 2. проанализировать технологическое назначение и конструктивное реше ние сооружения; 3. определить нагрузки, передаваемые на фундамент; 4. наметить возможные варианты оснований и фундаментов; 5. произвести по группам предельных состояний расчет оснований и фунда ментов под характерную или наиболее нагруженную надземную конструкцию; 6. выбрать оптимальный вариант оснований и фундаментов; 7. разработать рабочие чертежи, сметную документацию, проекты произ водства работ и организации строительства. В случае необходимости соста вить пояснительную записку. 399

5.1.1. АНАЛИЗ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА Местные условия являются исходными данными для проектирования осно ваний и фундаментов и оказывают на него существенное влияние. Основными факторами, подлежащими анализу, являются: инженерные изыскания для строительства; инженерногидрометеорологические условия; техникоэконо мические условия региона; границы строительной площадки; опыт строитель ства в данной местности. В проектной документации грунты должны именоваться и обозначаться в соответствии с ГОСТ 25100–95, ГОСТ 21.302–96. Обозначения основных видов грунтов на разрезах представлены в таблице 5.1. Таблица 5.1 Условные графические обозначения основных видов грунтов по ГОСТ 21.302–96 Наименование

Обозначение

Наименование

Валуны

Песок гравелистый

Галька

Песок крупный

Глина

Песок мелкий

Гравий

Песок пылеватый

Известняк

Песок средний

Ил

Слой почвенно-растительный

Лесс (лессовидные суглинок, глина)

Щебень (щебенистый грунт)

Пылеватые глинистые несцементированные грунты, закрепленные разными способами

Песчаные несцементированные грунты, закрепленные разными способами

400

Обозначение

Окончание табл.5.1

Наименование

Обозначение

Наименование

Насыпные с включением отходов

Уплотненные в природном состоянии

Суглинок

Супесь

Обозначение

По общему характеру структурных связей грунты подразделяются на четы ре класса: — природные скальные грунты с жесткими структурными связями (крис таллизационными и цементационными); — природные мерзлые грунты с криогенными (ледяными) связями; — природные дисперсные грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями; — техногенные (скальные, дисперсные и мерзлые) грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека. Классы грунтов подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разно видности в зависимости от структуры, состава, характеристик грунта и т. д. Таблица 5.2 Основные характеристики грунтов

1

Обозначение 2

Плотность

ρ

Влажность

W

Плотность частиц грунта

ρs

Влажность на границе текучести

WL

Влажность на границе раскатывания (пластичности)

WP

Наименование

Размерность 3 т/м3, г/см3

т/м3, г/см3

Физический смысл, способ определения 4 Отношение массы грунта к его объему (ГОСТ5180–84) Отношение массы воды в объеме грунта к массе этого грунта, высушенного до постоянной массы (ГОСТ 5180–84) Отношение массы частиц грунта к их объему (ГОСТ 5180–84) Влажность грунта, при которой грунт находится на границе пластичного и текучего состояния (ГОСТ 5180–84) Влажность грунта, при которой грунт находится на границе твердого и пластичного состояния (ГОСТ 5180–84) 401

Продолжение табл. 5.2

1

2

3

Плотность сухого (скелета) грунта

ρd

т/м3, г/см3

Удельный вес грунта

γ

кН/м3

Пористость

n

%

Коэффициент пористости Коэффициент водонасыщения (степень влажности) Число пластичности

Показатель текучести

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии

Удельное сцепление

402

4 Отношение массы частиц грунта к объему всего грунта

ρd = ρ/(1 + W) Отношение веса грунта к его объему

γ = ρ·g , g ≈ 10 м/с2 Отношение объема пор ко всему объему грунта

n = (1 – ρd/ρS)·100% Отношение объема пор к объему частиц грунта

е

e = (ρS – ρd)/ρd Степень заполнения пор водой

Sr = W · ρS /e · ρW)·100% ρW = 1т/м3 — плотность воды

Sr

Ip

%

Косвенно характеризует количество глинистых частиц в грунте

IP = (WL – WP) · 100% Указывает степень подвижности частиц грунта, устанавливает консистенцию

IL

IL = (W – WP)/(WL – WP) γsb

кН/м3

Учитывает уменьшение удельного веса грунта ниже уровня подземных вод

γsb = g (ρ – ρ )/(1+e) S W

C

Параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определякПа, МПа емый как отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат (ГОСТ 12248–96; ГОСТ 20276–99)

Окончание табл. 5.2

1

2

3

Угол внутреннего трения

φ

град

4 Параметр прямой зависимости сопротивления грунта срезу от вертикального давления, определяемый как угол наклона этой прямой к оси абсцисс (ГОСТ 12248–96; ГОСТ 20276–99)

Модуль деформации

E

Коэффициент пропорциональности линейной связи между приращекПа, МПа ниями давления на образец и его деформаций (ГОСТ 12248–96; ГОСТ 20276–99)

Коэффициент поперечного расширения (Пуассона)

ν

Показатель деформируемости, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (ГОСТ 12248–96)

Относительная просадочность

εs

Отношение разности высот образцов, соответственно, природной влажности и после его полного водонасыщения при определенном давлении — к высоте образца природной влажности (ГОСТ 23161)

Начальное давление просадочности

ps

Предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов

Rc

кПа, МПа

Давление, при котором относительная просадочность s = 0,01

кПа, МПа

Отношение приложенной к образцу вертикальной нагрузки, при которой происходит разрушение образца, к площади его первоначального поперечного сечения (ГОСТ 12248–96)

ε

Как правило, характеристики грунтов основания должны определяться по результатам непосредственных лабораторных и полевых испытаний. В то же время в некоторых оговоренных нормами случаях расчетные показатели грун тов могут находиться по их физическим характеристикам с использованием табличных значений по ГОСТам и СНиПам. Приведем таблицы, термины и определения, наиболее часто применяемые при классификации грунтов и проектировании оснований. 403

Торфы и др.

Органические

Пески, крупнообломочные грунты

Илы, сапропели, заторфованные грунты

Органо-минеральные

Силикатные Карбонатные Полиминеральные

Глинистые грунты

Вид

Силикатные, карбонатные, железистые, полиминеральные

Тип

Выделяются по: 1. Гранулометрическому составу (крупнообломочные грунты и пески); 2. Числу пластичности и гранулометрическому составу (глинистые грунты и илы); 3. Степени неоднородности гранулометрического состава (пески); 4. Показателю текучести (глинистые грунты); 5. Относительной деформации набухания без нагрузки (глинистые грунты); 6. Относительной деформации просадочности (глинистые грунты); 7. Коэффициенту водонасыщения (крупнообломочные грунты и пески); 8. Коэффициенту пористости пески; 9. Степени плотности 10. Коэффициенту выветрелости крупнообломочные 11. Коэффициенту грунты; истираемости 12. Относительному содержанию органического вещества (пески и глинистые грунты); 13. Степени разложения торфы; 14. Степени зольности 15. Степени засоленности; 16. Относительной деформации пучения; 17. Температуре.

Разновидности

Таблица 5.3 Классификация природных дисперсных грунтов

Примечание. Почвы (щебенистые, дресвяные, песчаные, глинистые, торфяные и др.) выделяются по совокупности признаков как соответствующий вид и разновидность грунта.

Дисперсные (с механическими и водно-коллоидными структурными связями)

Подгруппа

Связные

Несвязные

Группа

Осадочные

Осадочные

Класс Минеральные Минеральные

404

Таблица 5.4 Класс техногенных грунтов (дисперсных) Группа

Несвязные

Дисперсные

Связные

Класс

Подгруппа

Тип

Вид

Разновидности

Измененные физическим воздействием Те же, что Измененные и для при- Те же, что и физико-хими- родных для природных ческим воз- дисперсдисперсных ных и действием и скальных скальных грунтов (разгрунтов Насыпные Природные дробленных) (раздробперемещенленных) ные образования Намывные

Природные образования, измененные в условиях естественного залегания

Насыпные Антропогенные образования Намывные

Отходы производственной и хозяйственной деятельности

Выделяются как соответствующие разновидности классов природных грунтов с учетом специфических особенностей Бытовые оти свойств ходы, промыш- техногенных ленные отходы: грунтов строительные отходы, шлаки, шламы, золы, золошлаки и др.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Грунт — горные породы, почвы, техногенные образования, представляю щие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженернохозяйственной деятельности человека. Грунты могут служить: 1) материалом оснований зданий и сооружений; 2) средой для размещения в них сооружений; 3) материалом самого сооружения. Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа. Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких мине ралов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа. Условная граница между скальными и полускальными грунтами прини мается по прочности на одноосное сжатие ( Rc ≥ 5 МПа — скальные грунты, Rc < 5 МПа — полускальные грунты). Грунт дисперсный — грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в резуль тате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой про дуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения. 405

Грунт глинистый (пылевато8глинистый)— связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности Ip ≥ 1. Песок — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц разме ром меньше 2 мм составляет более 50% (Ip = 0). Грунт крупнообломочный — несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50%. Ил — водонасыщенный современный осадок преимущественно морских акваторий, содержащий органическое вещество в виде растительных остатков и гумуса. Обычно верхние слои ила имеют коэффициент пористости å ≥ 0,9, текучую консистенцию IL > 1; содержание частиц меньше 0,01 мм составляет 30—50% по массе. Сапропель — пресноводный ил, образовавшийся на дне застойных водо емов из продуктов распада растительных и животных организмов и содержа щий более 10% (по массе) органического вещества в виде гумуса и раститель ных остатков. Сапропель имеет коэффициент пористости å > 3, как правило, текучую консистенцию IL > 1, высокую дисперсность — содержание частиц крупнее 0,25 мм обычно не превышает 5% по массе. Торф — органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышен ной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50% (по массе) и более органических веществ. Грунт заторфованный — песок и глинистый грунт, содержащий в своем составе в сухой навеске от 10 до 50% (по массе) торфа. Почва — поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образо ванный под влиянием биогенного и атмосферного факторов. Грунт набухающий — грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) εsw ≥ 0,04. Грунт просадочный — грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки εsl ≥ 0,01. Грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образова ния кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пуче ния εfn ≥ 0,01. Гранулометрический состав — количественное соотношение частиц раз личной крупности в дисперсных грунтах. Определяется по ГОСТ 12536. Техногенные грунты — естественные грунты, измененные и перемещен ные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека, и антропогенные образования. Антропогенные образования — твердые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло ко ренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья. 406

Природные перемещенные образования — природные грунты, переме щенные с мест их естественного залегания, подвергнутые частично производ ственной переработке в процессе их перемещения. Природные образования, измененные в условиях естественного зале8 гания, — природные грунты, для которых средние значения показателей химического состава изменены не менее чем на 15%. Грунты, измененные физическим воздействием, — природные грунты, в которых техногенное воздействие (уплотнение, замораживание, тепловое воздействие и т. д.) изменяет строение и фазовый состав. Грунты, измененные химико8физическим воздействием, — природные грунты, в которых техногенное воздействие изменяет их вещественный со став, структуру и текстуру. Насыпные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка кото рых осуществляются с использованием транспортных средств, взрыва. Намывные грунты — техногенные грунты, перемещение и укладка кото рых осуществляются с помощью средств гидромеханизации. Бытовые отходы — твердые отходы, образованные в результате бытовой деятельности человека. Промышленные отходы — твердые отходы производства, полученные в результате химических и термических преобразований материалов природно го происхождения. Таблица 5.5 Подразделение дисперсных и скальных грунтов по степени водопроницаемости

Разновидность грунтов

Коэффициент фильтрации Кф , м/сут.

Неводопроницаемый

<0,005

Слабоводопроницаемый

0,005–0,30

Водопроницаемый

0,30–3

Сильноводопроницаемый

3–30

Очень сильноводопроницаемый

>30

Таблица 5.6 Подразделение крупнообломочных грунтов и песков по гранулометрическому составу

Разновидность грунтов

Размер зерен, частиц d, мм

Содержание зерен, частиц, % по массе

1

2

3

— валунный (при преобладании неокатанных частиц — глыбовый)

>200

>50

— галечниковый (при неокатанных гранях — щебенистый)

>10

>50

Крупнообломочные:

407

Окончание табл. 5.6 1

2

3

— гравийный (при неокатанных гранях — дресвяный)

>2

>50

>2

>25

— крупный

>0,50

>50

— средней крупности

>0,25

>50

— мелкий

>0,10

≥75

— пылеватый

>0,10

<75

Пески: — гравелистый

Примечание. При наличии в крупнообломочных грунтах песчаного запол нителя более 40% или глинистого заполнителя более 30% от общей массы воздушносухого грунта в наименовании крупнообломочного грунта добавля ется наименование вида заполнителя и указывается характеристика его состо яния. Вид заполнителя устанавливается после удаления из крупнообломочно го грунта частиц крупнее 2 мм. Таблица 5.7 Подразделение глинистых грунтов по числу пластичности

Разновидность глинистых грунтов

Число пластичности

Супесь

1–7

Суглинок

7–17

Глина

>17

Таблица 5.8 Подразделение глинистых грунтов по числу пластичности и гранулометрическому составу

Разновидность глинистых грунтов 1 Супесь: — песчанистая — пылеватая Суглинок: — легкий песчанистый — легкий пылеватый — тяжелый песчанистый — тяжелый пылеватый 408

Число пластич- Содержание песчаных чаности Ip стиц (2–0,5 мм), % по массе 2

3

1–7 1–7

≥50 < 50

7–12 7–12 12–17 12–17

≥40 < 40 ≥40 < 40

Окончание табл. 5.8

1 Глина: — легкая песчанистая — легкая пылеватая — тяжелая

2

3

17–27 17–27 > 27

≥40 < 40 Не регламентируется

Таблица 5.9 Подразделение глинистых грунтов по показателю текучести

Разновидность глинистых грунтов

Показатель текучести IL

Супесь: — твердая — пластичная —текучая Суглинки и глины: — твердые — полутвердые — тугопластичные — мягкопластичные — текучепластичиые — текучие

<0 0–1 >1 <0 0–0,25 0,25–0,50 0,50–0,75 0,75–1,00 > 1,00

Таблица 5.10 Подразделение крупнообломочных грунтов и песков по коэффициенту водонасыщения (степени влажности)

Разновидность грунтов

Коэффициент водонасыщения Sr

Малой степени водонасыщения

0–0,50

Средней степени водонасыщения

0,50–0,80

Насыщенные водой

0,80–1,00

Табл. 5.11 Подразделение песчаных грунтов по коэффициенту пористости

Разновидность песков Плотный Средней плотности Рыхлый

Коэффициент пористости е Пески гравелистые, крупные и средней крупности

Пески мелкие

Пески пылеватые

<0,55

<0,60

<0,60

0,55–0,70

0,60–0,75

0,60–0,80

>0,70

>0,75

>0,80 409

Таблица 5.12 Нормативные значения модуля деформации пылевато8глинистых нелессовых грунтов Происхождение и возраст грунтов

Наименование грунтов Модуль деформации грунтов E, МПа, при коэффициенте и пределы нормативпористости е, равном ных значений их показателя текучести 0,45 0,55 0,65 0,75 0,8 0,95 1,05

Четвертичные

Супеси 0≤ JL ≤0,75

32

24

16

10

7

–

–

Аллювиальные

0 ≤ JL ≤ 0,25

34

27

22

17-

14

11

–

Делювиальные

Суглинки 0,25< JL ≤ 0,5

32

25

19

14

11

8

–

Озерные

0,5< JL ≤ 0,75

–

–

17

12

8

6

5

0≤ JL ≤ 0,25

–

28

24

21

18

15

12

Глины 0,25 < JL ≤ 0,5

–

–

21

18

15

12

9

0,5< JL ≤ 0,75

–

–

–

15

12

9

7

Супеси 0≤ JL ≤ 0,75

33

24

17

11

7

–

–

0≤ JL ≤ 0,25

40

32

27

21

–

–

–

Суглинки 0,25 < JL

35

28

22

17

14

–

–

0,5< JL ≤ 0,75

–

–

13 17 143 10

7

–

Озерно-аллювиальные

Четвертичные

Флювиогляциальные

Таблица 5.13 Нормативные значения удельного сцепления ñn, кПа, угла внутреннего трения ϕn, град. и модуля деформации Å, МПа, песчаных грунтов четвертичных отложений

Песчаные грунты

Обозначения характеристик грунтов

1

2

Гравелистые и крупные

φn E

410

cn

Характеристика грунтов при коэффициенте пористости е, равном 0,45 3 2 43 50

0,55 4 1 40 40

0,65 5 — 38 30

0,75 6 — — —

Окончание табл. 5.13

1

2

3 3 40 50

4 2 38 40

5 1 35 30

6 — — —

cn

6 38 48

4 36 38

2 32 28

— 28 18

cn

8 36 39

6 34 28

4 30 18

2 26 11

cn

Средней крупности

φn E

Мелкие

φn E

Пылеватые

φn E

Таблица 5.14 Нормативные значения удельного сцепления ñn, кПа, угла внутреннего трения ϕn, град., пылевато8глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести 0 ≤ IL ≤ 0,25 Супеси 0,25< IL ≤ 0,75 0 < IL ≤ 0,25 Суглинки 0,25 < IL ≤ 0,5 0,5 < IL ≤ 0,75 0 < IL ≤ 0,25 Глины

0,25 < IL ≤ 0,5 0,5 < IL ≤ 0,75

Обозна- Характеристики грунтов при коэфчения фициенте пористости е, равном характеристик 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 грунтов 21 17 15 13 — — — cn φn 30 29 27 24 — — —

cn

19 28

15 26

13 24

11 21

9 18

— —

— —

cn

47 26

37 25

31 24

25 23

22 22

19 20

— —

cn

39 24

34 23

28 22

23 21

18 19

15 17

— —

cn

— —

— —

25 19

20 18

16 16

14 14

12 12

cn

— —

81 21

68 20

54 19

47 18

41 16

36 14

cn

— —

— —

57 18

50 17

43 16

37 14

32 11

cn

— —

— —

45 15

41 14

36 12

33 10

29 7

φn φn φn φn φn φn φn

411

В результате анализа инженерногеологических, гидрогеологических ус ловий должны быть определены: номенклатура грунтов, слагающих толщу; их физические и механические свойства; толщина слоев; наличие грунтов со специфическими свойствами; возможность проявления опасных инженерно геологических процессов; расположение и состав подземных вод; возмож ность изменения инженерногеологических и гидрогеологических условий в процессе эксплуатации проектируемого сооружения; рельеф строительной площадки и т. д. Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных характеристик грунтов Õ, определяемых по формуле:

X=X n /γg , где:

X n — нормативное значение данной характеристики; γg — коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления ñ, угла внутреннего трения ϕ и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc), а также плотности грунта ρ устанавливаются по ГОСТ 20522–96 в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значений доверитель ной вероятности α. Для прочих характеристик грунта допускается принимать γg = 1. Доверительная вероятность α расчетных характеристик грунтов прини мается при расчетах оснований по несущей способности α = 0,95, по дефор мациям α = 0,85. Расчетные значения характеристик грунтов ñ, ϕ и γ для расчетов по несущей способности обозначаются ñI, ϕI и γI, а по деформациям ñII, ϕII и γII. При анализе инженерногидрометеорологических условий рекомендуется использовать сведения из таблиц 5.15 и 5.16. Таблица 5.15 Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму Мt, снеговые и ветровые районы, средняя скорость ветра за зимний период

Город 1 Астрахань Белгород Владимир Волгоград Вологда Воронеж Иваново 412

Мt 2 16,1 22,6 40,0 26,3 42,4 30,4 42,1

Снеговой Районы по давлеСредняя скорайон нию ветра рость ветра, м/с 3 I III III II IV III IV

4 lll ll l III l ll l

5 5 5 4 5 5 5 4

Окончание табл. 5.15 1 Калуга Кострома Краснодар Курск Липецк Москва Нижний Новгород Новгород Орел Пенза Псков Ростов-на-Дону Рязань Самара Санкт-Петербург Саратов Смоленск Ставрополь Тамбов Тула Ульяновск Уфа Чебоксары Челябинск Ярославль

2 33,9 41,7 2,7 27.5 32,8 34,3 42,0 28,5 31,0 42,2 23,6 13,9 37,7 48,4 25,4 39,5 27,7 7,8 35,8 33,7 48,3 53,2 46.5 59,1 41,4

3 Ill IV II lll Ill lll IV III lll lll III II III IV IIl IIl IIl II III lll IV V IV lll IV

4 l l III ll ll I l I II II I lll l lll II lll l V ll l ll lI II Il I

5 4 5 5 5 5 4 5 4 5a 5 4 6 6 5 4 5 5 5 5 5 5 4 5 3 5

Таблица 5.16 Расчетные значения веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли

Снеговые районы Российской Федерации Sg, кПа (кгс/м2)

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

0,8 1,2 1,8 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 (80) (120) (180) (240) (320) (400) (480) (560)

При анализе техникоэкономических условий необходимо выяснить техни ческую оснащенность местных строительных организаций, расположение стро ительной площадки относительно магистралей железнодорожного и автомо бильного транспорта, наличие местных строительных материалов, цены на строительные материалы в данном экономическом районе и т. д. 413

5.1.2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ. СБОР НАГРУЗОК При анализе технологического назначения здания выясняют: — уровень ответственности здания или сооружения; — технологическое назначение здания; — температурный режим в здании; — значения нагрузок от сырья, материалов, изделий и т. д. на полы, примыкающие к проектируемым фундаментам; — наличие, расположение и размеры технологических заглубленных по мещений и фундаментов под технологическое оборудование; — группы режимов работы мостовых и подвесных кранов, их грузоподъем ность и т. д. Эти сведения приводятся в задании на проектирование, составляемом специалистомтехнологом на основании технологических нормативных доку ментов и паспортов технологического оборудования. Назначение уровня ответственности зданий и сооружений и коэффициен тов надежности по ответственности γn должно производиться в соответствии с ГОСТ 27751–88 (с изм. 1999). Для учета ответственности зданий и сооружений устанавливаются три уровня: I — повышенный, II — нормальный, III — пони женный. Повышенный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений, отказы которых могут привести к тяжелым экономическим, социальным и экологическим последствиям (резервуары для нефти и нефте продуктов вместимостью 10000 м3 и более, магистральные трубопроводы, производственные здания с пролетами 100 м и более, сооружения связи высотой 100 м и более, а также уникальные здания и сооружения). Нормальный уровень ответственности следует принимать для зданий и сооружений массового строительства (жилые, общественные, производствен ные, сельскохозяйственные здания и сооружения). Пониженный уровень ответственности следует принимать для сооружений сезонного или вспомогательного назначения. При расчете несущих конструкций и оснований следует учитывать коэффи циент надежности по ответственности γn, принимаемый равным для I уровня ответственности — более 0.95, но не более 1.2; для II уровня — 0.95, для III уровня — менее 0.95, но не менее 0.8. На коэффициент надежности по ответственности γn следует умножать нагрузочный эффект (усилия, напряжения, деформации, раскрытия трещин, вызванные силовыми воздействиями). При анализе конструктивной схемы здания, которая разрабатывается ин женеромпроектировщиком, выясняют: — размеры, материалы, планововысотную привязку конструкций, под которые проектируются фундаменты; — конструкцию полов; 414

— гибкая или жесткая конструктивная схема здания; — чувствительность здания к деформациям основания (задают предель ные деформации, обеспечивающие нормальную эксплуатацию здания). К зданиям с жесткой конструктивной схемой следует относить: — здания панельные, блочные и кирпичные, в которых междуэтажные перекрытия опираются по всему контуру на поперечные и продольные стены или только на поперечные несущие стены — при малом их шаге; — сооружения типа башен, силосных корпусов, дымовых труб, домен и др; — здания и сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации основания. Определение нагрузок на фундамент производят в невыгодных сочетани ях в уровне его обреза или поверхности планировки раздельно для I и II групп предельных состояний в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07–85 (с изм. 2003) и раздела 4 настоящего Справочника. При этом необходимо учитывать дополнительные требования СНиП 2.02.01–83*. Нагрузки и воздействия на основание, передаваемые фундаментами соору жений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотре ния совместной работы сооружения и основания. Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки, которые согласно СНиП по нагрузкам и воздействиям могут относиться как к длительным, так и к кратковременным, при расчете по несущей способности считаются кратковременными (с полными значениями), а при рас чете по деформациям — длительными (с пониженными значениями). Нагрузки от подвижного подъемнотранспортного оборудования считаются кратковре менными. В расчетах оснований необходимо учитывать нагрузки от складируе мых материала и оборудования, размещаемых вблизи фундаментов.

5.1.3. НАЗНАЧЕНИЕ ВАРИАНТОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ При большом различии инженерногеологических условий площадок стро ительства на территории Российской Федерации, а также разнообразии кон струкций зданий и сооружений, применяемых в массовом строительстве, используются в основном фундаменты мелкого заложения на естественном или искусственно преобразованном основании и фундаменты глубокого зало жения. Необходимо отметить, что наиболее часто из фундаментов глубокого заложения в строительстве применяются сваи различных модификаций. Бо лее сложные конструкции (оболочки, опускные колодцы, кессоны, стена в грунте) используются для специальных сооружений или в сложных инженер ногеологических условиях и в настоящем Справочнике не рассматриваются. К фундаментам мелкого заложения относятся столбчатые, ленточные и плитные фундаменты. Их основными характерными особенностями являются следующие (рис. 5.1): — фундаменты устраиваются в открытых котлованах или полостях задан ной формы, создаваемых в массиве грунта; — соотношение размеров (высоты hf и ширины b) не превышает 4; — нагрузка на основание передается преимущественно через подошву фундамента. 415

а)

б)

Рис. 5.1. Схемы фундаментов: а) мелкого заложения; б) глубокого заложения

Фундаменты глубокого заложения, как правило, применяются в случае необходимости прорезки слабых грунтов или для сооружений, передающих на основание значительные нагрузки. Такие фундаменты имеют следующие характерные особенности: — для их устройства необязательно вскрытие котлована; — отношение глубины заложения подошвы или погружения свай к ширине фундамента (сваи) более 4; — нагрузка на основание передается через подошву (давлением) и боко вые поверхности (трением). В качестве материала для фундаментов наиболее часто применяются желе зобетон, бетон, каменные материалы (кирпич, бут, блоки из природных кам ней). В качестве рабочей арматуры, как правило, используют горячекатаную арматурную сталь класса АIII. Для конструктивной и монтажной арматуры используют различные классы. Фундаменты могут выполняться в монолитном варианте непосредственно на строительной площадке или в сборном варианте из заранее изготовленных на заводе элементов. Возможно применение сборномонолитных конструкций. 416

При проектировании фундаментов используются ГОСТы, серии и индиви дуальные решения конструкций. Сборные ленточные фундаменты рекомендуется проектировать из отдель ных железобетонных плит по ГОСТ 13580–85 (1994). Форма и размеры плит, а также их показатели материалоемкости должны соответствовать указанным на рисунке 5.2 и в таблице 5.17. Плиты шириной 600 мм

Плиты шириной 800–3200 мм

Рис. 5.2. Форма плит ленточных фундаментов

Таблица 5.17 Номенклатура плит ленточных фундаментов

Марка плиты 1 ФЛ6.24–1 ФЛ6.12–4 ФЛ8.24 ФЛ8.12

Основные размеры плиты, мм

b

ФЛ10.12 ФЛ10.8

Масса плиГруппа ты (спрапо несущей способности вочная), т

l

h

a

2

3

4

5

6

7

8

600

2380 1180

—

0,37 0,18

1 4

0,93 0,45

0,46

1, 3, 4

1,15

800

ФЛ10.30 ФЛ10.24

Расход бетона, м3

2380 1180

0,22

1, 3, 4

0,55

0,69

1–4

1,75

2380

0,55

1–4

1,38

1180

0,26

1–4

0,65

780

0,17

1–4

0,42

2980 1000

150 300

417

Окончание табл. 5.17 1

2

3

4

5

6

7

8

ФЛ12.30

2980

0,82

1–4

2,05

ФЛ12.24

2380

0,65

1–4

1,63

ФЛ12.12

1200

350

0,31

1–4

0,78

ФЛ12.8

780

0,2

1–4

0,5

ФЛ14.30

2980

0,96

1–4

2,4

0,76

1–4

1,90

0,36

1–4

0,91

ФЛ14.24 ФЛ14.12

1400

1180

2380 1180

300

400

ФЛ14.8

780

0,23

1–4

0,58

ФЛ16.30

2980

1,09

1–4

2,71

0,86

1–4

2,15

0,41

1–4

1,03

ФЛ16.24 ФЛ16.12

1600

2380

500

1180

ФЛ16.8

780

0,26

1–4

0,65

ФЛ20.30

2980

2,04

1–4

5,10

ФЛ20.24 ФЛ20.12

2000

2380

700

1180

1,62

1–4

4,05

0,78

1–4

1,95

ФЛ20.8

780

0,50

1–4

1,25

ФЛ24.30

2980

2,39

1–4

5,98

ФЛ24.24

2380

1,90

1–4

4,75

ФЛ24.12

2400

ФЛ24.8

500

780

ФЛ28.24 ФЛ28.12

1180

900

2380 2800

1180

1000

0,91

1–4

2,30

0,58

1–4

1,45

2,36

1–4

5,90

1,13

1–4

2,82

ФЛ28.8

780

0,72

1–4

1,80

ФЛ32.12

1180

1,29

1, 2, 3

3,23

0,82

1, 2, 3

2,05

ФЛ32.8

3200

780

1200

Примечание. Группа по несущей способности в марке плиты проставляется последней через дефис. Для удобства эти группы в таблице представлены в сжатой форме. Например, плиты ленточных фундаментов шириной 3,2 м и длиной 1,2 м имеют маркировку ФЛ32.8–1, ФЛ32.8–2, ФЛ32.8–3. Последняя цифра в марке указывает на группу по несущей способности плиты. Плиты каждой группы характеризуют наибольшей допускаемой ве личиной давления на основание под подошвой фундамента, указанной в табл. 5.18 в зависимости от толщины опирающихся на плиты стен.

418

Таблица 5.18 К выбору группы фундаментных плит

Ширина плиты, мм

600

800

Толщина стены не менее, мм

Наибольшее допускаемое давление на основание, МПа (кгс/кв.см), для групп по несущей способности

160

0,45(4,5)

300

0,60(6,0)

1

2

1200–3200

4

160

0,15(1,5)

0,35(3,5)

0,45(4,5)

300

0,25(2,5)

0,57(5,7)

0,60(6,0)

500 1000

3

160

0,60(6,0) 0,15(1,5)

0,25(2,5)

0,35(3,5)

0,45(4,5)

300

0,22(2,2)

160

0,15(1,5)

0,36(3,6)

0,45(4,5)

0,50(5,0)

0,25(2,5)

0,35(3,5)

0,45(4,5)

Примечание. Расчетное давление на основание под подошвой фундамента определяют делением расчетной вертикальной равномерной погонной на грузки (при коэффициенте надежности по нагрузке γf = 1) на ширину плиты. Стены подвалов из сборных блоков рекомендуется проектировать с ис пользованием ГОСТ 13579–78 (1994). Блоки подразделяются на три типа: ФБС — сплошные; ФБВ — сплошные с вырезом для укладки перемычек и пропуска коммуни каций под потолками подвалов технических подпольев; ФБП — пустотные (с открытыми вниз пустотами). Форма и размеры блоков должны соответствовать указанным в табли це 5.19. Табл. 5.19 Параметры блоков

Тип блока

ФБС

Основные размеры блоков, мм Длина l

Ширина b

Высота h

2380

300; 400; 500; 600

580

1180

400; 500; 600

880 ФБВ ФБП

400; 500; 600

280

300; 400; 500; 600

580

400; 500; 600 2380

400; 500; 600

580 419

Структура условного обозначения (марок) блоков следующая:

Пример условного обозначения блока типа ФБС, длиной 2380 мм, шириной 400 мм и высотой 580 мм, из тяжелого бетона: ФБС 24.4.6–Т ГОСТ 13579–78 В качестве примера в таблице 5.20 приведены марки и характеристики блоков из тяжелого бетона.

Марка блока 1

Таблица 5.20 Характеристики блоков из тяжелого бетона Расход Класс бето- Монтажная петля Масса блока материалов на по (справочпрочности КолиБетон, Сталь, ная), т 3 на сжатие Марка чество м кг

2

ФБС24.3.6–Т

3

4

П2а

ФБС24.4.6–Т П3

0,406

1,46

0,97 1,30

2,36

0,815

ФБС12.4.6–Т П2 B7,5

0,331 2

П4

1,63 1,96

0,265

ФБС12.5.6–Т

ФБС12.5.3–Т

7

0,679

ФБС24.6.6–Т

ФБС12.4.3–Т

6

0,543

ФБС24.5.6–Т

ФБС12.6.6–Т

5

0,64 1,46

0,79

0,398

0,96

0,127

0,31

0,159

0,74

0,38

ФБС12.6.3–Т

0,191

0,46

ФБС9.3.6–Т

0,146

0,35

ФБС9.4.6–Т

П1

ФБС9.5.6–Т ФБС9.6.6–Т 420

0,195

0,76

0,244 П2

0,293

0,47 0,59

1,46

0,70

Окончание табл. 5.20

1

2

3

B7,5

П1

4

5

ФБB9.4.6–Т ФБB9.5.6–Т

0,161

ФБB9.6.6–Т В12,5

П2

0,76

0,49

0,243

0,58

0,439

1,05

0,526

ФБП24.6.6–Т

7 0,39

0,202 2

ФБП24.4.6–Т ФБП24.5.6–Т

6

1,46

0,583

1,26 1,40

Примечание. Масса блоков приведена для тяжелого бетона средней плот ности 2400 кг/м3. Железобетонные забивные, буроопускные и опускные сваи, изготавлива емые из тяжелого бетона и предназначенные для свайных фундаментов зда ний и сооружений, необходимо назначать в соответствии с ГОСТ 19804–91. Указанные сваи (табл. 5.21) подразделяются на следующие типы.

Таблица 5.21 Форма и основные размеры свай

Основные размеры сваи, мм

Тип и характеристика сваи

Эскиз сваи

1

2

Тип С. Цельная с ненапрягаемой арматурой

Тип С. Цельная с напрягаемой арматурой

b или d

l

3

4

200

3000–6000

Обозначение стандарта или серии рабочих чертежей 5

400

Серия 1.011.1–10, 3000–12000 вып. 1; УД–40–88; 4000–16000 3.500.1–1 4000–18000

200

3000–6000

250

4500–6000

250 300 350

4500–6000

350

ГОСТ 19804.2 3000–15000 Серия 8000–20000 3.500.1–1

400

13000–20000

300

421

Продолжение табл. 5.21

1 Тип С. Составная с ненапрягаемой арматурой Тип С. Составная с напрягаемой арматурой Тип СП. Цельная с ненапрягаемой и напрягаемой арматурой

Тип СК. Цельная с ненапрягаемой арматурой

2

3

4

300

14000–24000

400

Серия 1.011.1–10, 14000–28000 вып. 8

300

14000–20000

350 400

14000–24000 Серия 1.011.1-9 14000–28000

300

3000–12000 ГОСТ 19804.3

350

400

400 500

Тип СК. Составная с ненапрягаемой арматурой Тип СО. Составная с ненапрягаемой арматурой

422

4000–18000

600 800 1200

4000–12000 ГОСТ 19804.5 Серия 3.501.1

1500

6000–12000

1000 Тип СО. Цельная с ненапрягаемой арматурой

5

1600 3000 400 500 600 800 1000 1200 1500 1600 3000

14000–26000 14000–30000 14000–40000 14000–48000

14000–48000

ГОСТ 19804.6 Серия 3.501.1

Окончание табл. 5.21

1

Тип 1СД

2

3 200

4 5000–6000

300

5000–7500

5

ГОСТ 19804.7

Тип 2СД

300

250 300 Тип СЦ

5000–7500

5000–6000 3000–9000 ГОСТ 19804.4

Сваи обозначают марками в соответствии с требованиями ГОСТ 23009. Марка сваи состоит из буквенноцифровых групп, разделенных дефисами. В первой группе указывают обозначение типа сваи, ее длину в дециметрах и размер стороны (диаметр) поперечного сечения в сантиметрах; для сваи типа СД после длины дополнительно указывают размер от верха сваи до ее консоли в дециметрах. Во второй группе указывают: для предварительно напряженной сваи — класс напрягаемой арматурной стали; для сваи с ненапрягаемой армату рой — порядковый номер варианта армирования в соответствии с рабочими чертежами. В третьей группе указывают: — для сваи типа СК или СО — наличие наконечника, обозначаемое строч ной буквой «н»; — для составной сваи — тип стыка, обозначаемый строчными буквами: б — болтовой стык, св — сварной стык, с — стаканный стык; — для свай всех типов (при необходимости) — дополнительные характеристи ки, отражающие особые условия применения или конструктивные особенности. 423

В массовом строительстве наиболее часто применяют сваи квадратного, сплошного сечения, цельные с поперечным армированием ствола. По услови ям погружения такие сваи длиной 7 м и более подразделяются на два вида: обычной и повышенной ударостойкости. Необходимость применения свай повышенной ударостойкости определяет организация, проектирующая свай ные фундаменты на основании инженерногеологических изысканий, а также пробных забивок. Сваи изготавливаются из тяжелого бетона класса по прочности на сжа тие не ниже: для свай сечением 200 ×250, 250×250 и 300×300 мм длиной 3...7 м — В15; сечением 350 ×350 мм длиной 4...6 м и сечением 400×400 мм длиной 4...12 м — В20; сечением 300х300 мм длиной 8...12 м, сечением 350 ×350 мм длиной 7...12 м — В20 для свай обычной ударостойкости и В25 для свай повышенной ударостойкости; сечением 400 ×400 мм длиной 13...16 м — В25 для свай обычной ударостойкости и В30 для свай повышен ной ударостойкости. Сваи армируются четырьмя продольными стержнями различного диаметра и класса. Подразделение свай по продольному армированию представлено в таблице 5.22 Таблица 5.22 Условное обозначение армирования свай Условное обозначение армирования 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Диаметр и класс продольной арматуры 10 А I 10 A II 10 A III 12 A I 12 A II 12 A III 14 A II 14 A III 16 A III 18 AIII 20 A III 22 A III 25 A III

Пример маркировки сваи

424

Для сваи обычной ударостойкости буква «У» не проставляется, без при ставного каркаса острия цифра «1» не проставляется. Например, марка сваи С 80.30 — 6 обозначает — Свая сплошного квадратного сечения 30×30 см длиной 8 м шестого типа армирования 4 ∅12 АIII. В качестве примера в таблице 5.23 представлены сведения о сваях сплошного квадратного сечения обычной ударостойкости без приставного каркаса острия. Таблица 5.23 Параметры свай сплошного квадратного сечения обычной ударостойкости

Марка сваи

Длина сваи, м

Сечение сваи, см

Тип армирования

Масса сваи, т

1

2

3

4

5

С 30.20

3

20×20

1–3

0,33

С 40.20

4

20×20

1–2

0,43

С 50.20

5

20×20

1–6

0,53

С 60.20

6

20×20

1–6

0,63

С 30.25

3

25×25

1–3

0,50

С 40.25

4

25×25

1–3

0,65

С 50.25

5

25×25

1–6

0,80

С 60.25

6

25×25

1–6

0,95

С 30.30

3

30×30

1–3

0,70

С 40.30

4

30×30

1–3

0,93

С 50.30

5

30×30

1–6

1,15

С 60.30

6

30×30

2–8

1,38

С 70.30

7

30×30

4–9

1,60

С 80.30

8

30×30

4–11

1,83

С 90.30

9

30×30

5–11

2,05

С 100.30

10

30×30

6–13

2,28

С 110.30

11

30×30

8–13

2,50

С 120.30

12

30×30

8–13

2,73

С 40.35

4

35×35

1–3

1,30

С 50.35

5

35×35

1–3

1,50

С 60.35

6

35×35

1–3;6

1,90

С 70.35

7

35×35

4–6; 8–10

2,20 425

Окончание табл. 5.23

1

2

3

4

5

С 80.35

8

35×35

5,6,8–11

2,50

С 90.35

9

35×35

5,6,8–12

2,80

С 100.35

10

35×35

6,8–13

3,10

С 110.35

11

35×35

8–13

3,43

С 120.35

12

35×35

8–13

3,73

С 130.35

13

35×35

8–13

4,03

С 140.35

14

35×35

9–13

4,33

С 150.35

15

35×35

10–13

4,65

С 160.35

16

35×35

10–13

4,95

С 40.40

4

40×40

1,2,5,6

1,65

С 50.40

5

40×40

1,2,5,6

2,05

С 60.40

6

40×40

1,2,5–8

2,45

С 70.40

7

40×40

5,6,8–12

2,85

С 80.40

8

40×40

5,6,8–13

3,25

С 90.40

9

40×40

5,6,8–13

3,65

С 100.40

10

40×40

6,8–13

4,05

С 110.40

11

40×40

8–13

4,45

С 120.40

12

40×40

8–13

4,85

С 130.40

13

40×40

9–13

5,25

С 140.40

14

40×40

9–13

5,65

С 150.40

15

40×40

10–13

6,05

С 160.40

16

40×40

11–13

6,45

Примечание. Для удобства тип армирования в таблице представлен в сжатой форме. Например, сваи длиной 6 м сечением 35×35 имеют маркировку С 60.35–1; С 60.35–2; С 60.35–3; С 60.35–6. Кроме забивных свай в строительстве используются: —набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонные смеси в скважине образованные в результате принудитель ного отжатия (вытеснения) грунта; — буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов; —винтовые. 426

Размеры таких свай определяются не только грунтовыми условиями и конструктивными особенностями здания, но и техническими характеристика ми оборудования, используемого для их устройства. Для буровых свай такие характеристики предоставлены в таблице 5.24 Таблица 5.24 Технические характеристики установок для устройства буровых свай

Рабочие параметры установки

Марки установки С 0–2

С 0–12001/2000

СП–45

31

24

60

28

300

Диаметр ствола, м

0,5…0,6

1,0…1,2

0,72…1,22

1,3 и 1,7

до 0,5

Диаметр уширения

до 1,8

до 3

-

до 3,5

-

Глубина бурения, м

МБС–1,7 УКС–20С

Устройство искусственных оснований по СНиП 2.02.01–83* достигается преобразованием строительных свойств грунтов: а) уплотнением грунтов (трамбованием тяжелыми трамбовками, устрой ством грунтовых свай, вытрамбовыванием котлованов под фундаменты, пред варительным замачиванием грунтов, использованием энергии взрыва, глубин ным гидровиброуплотнением, вибрационными машинами, катками и т. п.); б) полной или частичной заменой в основании (в плане и по глубине) грунтов с неудовлетворительными свойствами подушками из песка, гравия, щебня и т. п.; в) устройством насыпей (отсыпкой или гидронамывом); г) закреплением грунтов (химическим, электрохимическим, буросмеси тельным, термическим и другими способами); д) введением в грунт специальных добавок (например, засолением грунта или пропиткой его нефтепродуктами для ликвидации пучинистых свойств); е) армированием грунта (введением специальных пленок, сеток и т. п.). Методы преобразования грунтов подробно описаны в СНиП 3.02.0–87 и пособии к нему, а также в справочнике проектировщика «Основания фунда мента и подземные сооружения». В последнее время в Южном федеральном округе разработаны и хорошо зарекомендовали в практике строительства и реконструкции зданий и соору жений основания и фундаменты повышенной несущей способности. Способы устройства таких оснований и фундаментов защищены патентами и изложены в ТСН–50–301–03–61 (РО). На первом этапе проектирования к рассмотрению принимаются все вариан ты оснований и фундаментов, которые возможно осуществить в заданных 427

местных условиях для проектируемого объекта с учетом всех его особеннос тей. Определяющими для назначения вариантов являются: — технологическое назначение сооружения; — конструктивная схема (каркас, несущие стены, смешанная схема и т. д.); — вид конструкции, опирающейся на фундамент; — величина и характер нагрузок, передаваемых на фундамент; — инженерногеологические условия строительной площадки (физико механические характеристики грунтов, характер залегания, уровень подзем ных вод, наличие грунтов со специфическими свойствами; возможность про явления опасных инженерногеологических процессов и т. д.); Каждый вариант, принятый к рассмотрению, рассчитывается по предель ным состояниям. Расчет производится для характерных сечений сооружения или для всего нулевого цикла. При расчете необходимо применить оптимиза цию каждого варианта. Так, например, для столбчатого фундамента под ко лонну необходимо проварьировать такими переменными параметрами опти мизации, как высота и размеры подошвы фундамента, размеры подколонни ка, число ступеней плитной части, размеры каждой ступени в плане, армирова ние плитной части и подколонника, класс бетона и стали. Для свайных фунда ментов изменяют дополнительно размеры сечения и длину сваи, расстояние между сваями и т. д. На этом этапе проектирования целесообразно применять системы автоматизированного проектирования (САПР) с использованием ЭВМ. Качество проектного решения (его оптимальность) рекомендуется оцени вать по следующим целевым функциям (критериям качества): — стоимостные критерии (приведенные затраты, сметная стоимость, капи тальные вложения в материальнотехническую базу строительства, эффект от ускорения строительства и т. д.); — натуральные критерии (продолжительность строительства, затраты тру да, расход материалов и т. д.).

ГЛАВА 5.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ Проектирование фундаментов мелкого заложения производится в следую щей последовательности: 1. выбирают глубину заложения; 2. определяют размеры подошвы; 3. рассчитывают деформации основания; 4. конструируют фундамент; 5. производят расчет фундамента по прочности; 6. армируют фундамент.

5.2.1. ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА Глубина заложения фундамента d — это расстояние от поверхности плани ровки (при срезке грунта) или пола подвала до подошвы фундамента. Подошва фундамента должна опираться на достаточно прочные слои грунта, обеспечи 428

вающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатаци онную надежность сооружения. Не рекомендуется опирать фундаменты на свеженасыпные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески и грунты, содержащие растительные остатки. Для надежной передачи нагрузки на осно вание фундамент заглубляют в несущий слой грунта не менее чем на 10–20 см. Глубина заложения фундамента принимается с учетом следующего: 1) вида сооружения и его конструктивных особенностей (наличие подва лов, фундаментов под оборудование); 2) значения и характера нагрузок, действующих на фундамент; 3) глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений; 4) инженерногеологических и гидрогеологических условий площадки; 5) возможности морозного пучения грунта основания при его промерзании. Обычно наименьшая глубина заложения ленточного фундамента беспод вальных многоэтажных зданий составляет 1,0 м, а отдельностоящего под колонны промышленных каркасных зданий — 1,5 м. В зданиях с подвалами расстояние от пола подвала до подошвы фундамента должно составлять не менее 0,5 м. Фундаменты сооружения или его отсека должны закладываться на одном уровне. При необходимости заложения соседних фундаментов на разных отметках их допустимая разность Δh определяется из условия

⎛ c ⎞ Δh ≤ a⎜⎜ tgϕ I + I ⎟⎟, pI ⎠ ⎝

(5.1)

d fn = d0 M t ,

(5.2)

где a — расстояние между фундаментами в свету; ϕ I , c I — расчетные значения соответственно угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; p I — среднее давление под подошвой вышерасположенного фундамента от расчетных нагрузок для расчета основания по первой группе предельных состояний. Важнейшим фактором, определяющим заглубление фундамента, является глубина сезонного промерзания грунта. Для районов, где глубина промерза ния не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяют по формуле: где Ìt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолют ных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе по строительным нормам и правилам. Для отдельных пунктов значения Ìt представлены в таблице 5.15. d0 — величина, принимаемая равной, м, для суглинков и глин — 0,23, супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28, песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30, крупнообломочных грунтов — 0,34. В случае напластования грунтов неоднородного сложения значение d0 определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. 429

Под сооружениями, имеющими производственные, жилые или иные поме щения, на грунты основания оказывает влияние внутренний тепловой режим. Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по фор муле

d f = kh d fn ,

(5.3)

где dfn  — нормативная глубина промерзания грунта по формуле (5.2), kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима по таблице 5.25. Влияние глубины расположения уровня подземных вод dw на глубину заложения фундамента отапливаемых сооружений d оценивают по таблице 5.26. Для внутренних фундаментов таких сооружений глубина заложения принимается независимо от расчетной глубины промерзания. Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями принимают по таблице 5.26, считая от пола подвала или технического подполья. Таблица 5.25 Коэффициенты kh

Особенности сооружения

Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С 0

5

10

15

20 и более

по грунту на лагах по грунту по утепленному цокольному перекрытию

0,9 1,0

0,8 0,9

0,7 0,8

0,6 0,7

0,5 0,6

1,0

1,0

0,9

0,8

0,7

С подвалом или техническим подпольем

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

Без подвала с полами, устраиваемыми:

Примечания. 1. Коэффициенты kh даны для фундаментов с выносом от внешней грани стены a f <0,5 м, при a f >1,5 м значение kh повышается на 0,1, но не более kh = 1. 2 При промежуточных значениях температуры воздуха принимают kh по интерполяции. 430

Таблица 5.26 Зависимость глубины заложения фундамента от расчетных глубин промерзания df. и залегания уровня подземных вод dw

Грунты под подошвой фундамента

Глубина заложения фундаментов в зависимости от df . и dW , м, при dW < df . +2

dW > df . +2

Не зависит от df .

Не зависит от df .

Не менее df .

То же

То же

"

То же, при IL > 0

"

Не менее df .

Суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя IL >0,25

"

То же, при IL < 0,25

"

Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие и пылеватые Супеси с показателем текучести IL < 0

То же

Не менее 0,5 df .

Примечание. В случаях, когда глубина заложения фундамента не зависит от расчетной глубины промерзания df., соответствующие грунты должны залегать до глубины не менее dfn. Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений назначается по таблице 5.26, при этом глубина исчисляется: при отсутствии подвала или технического подпо лья — от уровня планировки, а при наличии — от пола подвала или техничес кого подполья.

5.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ОСНОВАНИЯ При расчете основания как линейнодеформируемой среды среднее дав ление под подошвой фундамента ð не должно превышать расчетного сопро тивления грунта R, при котором под краями фундамента в основании образу ются зоны разрушения грунта на глубину ниже подошвы, равную 0,25 b. Здесь 431

b — ширина (меньшая сторона) подошвы фундамента. Расчетное сопротивле ние грунта определяют по формуле

R=

γ c1 γ c 2 k

⎡⎣ M γ k z b γ II + M q d1 γ ′II + ( M q − 1) db γ ′II +

(5.4)

где, γc1,γc2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.27. Значения даны для сооружений с жесткой конструктивной схемой, приспособ ленных к восприятию усилий от деформаций основания. Для сооружений с гибкой конструктивной схемой коэффициент принимается равным единице; k — коэффициент, принимаемый равным: k = 1, если прочностные харак теристики грунта (ϕII и ñ) определены непосредственно испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по по таблицам СНиП или региональным нормативам. Mγ , Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внут реннего трения ϕII по таблице 5.28. Таблица 5.27 Коэффициенты условий работы γ c1,γ c2

Грунты

Коэффициент

γc1

Коэффициент γc2 при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном 4 и более

1,5 и менее

Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых

1,4

1,2

1,4

Пески мелкие

1,3

1,1

1,3

маловлажные и влажные

1,25

1,0

1,2

насыщенные водой

1,1

1,0

1,2

Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL ≤ 0,25

1,25

1,0

1,1

То же, при 0,25 < IL ≤ 0,5

1,2

1,0

1,1

То же, при IL > 0,5

1,0

1,0

1,0

Пески пылеватые:

432

Таблица 5.28

Коэффициенты

φII,

Коэффициенты

φII,

Mγ , Mq, Mc

Коэффициенты

град.

Mγ

Mq

Mc

град.

Mγ

Mq

Mc

0

0

1,00

3,14

23

0,69

3,65

6,24

1

0,01

1,06

3,23

24

0,72

3,87

6,45

2

0,03

1,12

3,32

25

0,78

4,11

6,67

3

0,04

1,18

3,41

26

0,84

4,37

6,90

4

0,06

1,25

3,51

27

0,91

4,64

7,14

5

0,08

1,32

3,61

28

0,98

4,93

7,40

6

0,10

1,39

3,71

29

1,06

5,25

7,67

7

0,12

1,47

3,82

30

1,15

5,59

7,95

8

0,14

1,55

3,93

31

1,24

5,95

8,24

9

0,16

1,64

4,05

32

1,34

6,34

8,55

10

0,18

1,73

4,17

33

1,44

6,76

8,88

11

0,21

1,83

4,29

34

1,55

7,22

9,22

12

0,23

1,94

4,42

35

1,68

7,71

9,58

13

0,26

2,05

4,55

36

1,81

8,24

9,97

14

0,29

2,17

4,69

37

1,95

8,81

10,37

15

0,32

2,30

4,84

38

2,11

9,44

10,80

16

0,36

2,43

4,99

39

2,28

10,11

11,25

17

0,39

2,57

5,15

40

2,46

10,85

11,73

18

0,43

2,73

5,31

41

2,66

11,64

12,24

19

0,47

2,89

5,48

42

2,88

12,51

12,79

20

0,51

3,06

5,66

43

3,12

13,46

13,37

21

0,56

3,24

5,84

44

3,38

14,50

13,98

22

0,61

3,44

6,04

45

3,66

15,64

14,64

kz — коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – kz =1, при b ≥ 10 м – kz = z0 /b + 0,2 (здесь z0 = 8 м); b — ширина подошвы фундамента, м; γ II — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегаю щих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3; 433

γ ′II — то же, залегающих выше подошвы;

cII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непос редственно под подошвой фундамента, кПа; d1  глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уров ня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

d1 = hs + hcf ãcf /ãII' ,

(5.5)

где hs — толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf — толщина конструкции пола подвала, м; ãcf — расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3;

d b — глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подва ла, м (для сооружений с подвалом шириной B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м – d b = 0). Предварительные размеры фундамента назначаются по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R, в соответствии с таблицами 5.29, 5.30, 5.31, 5.32. Таблица 5.29 Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов

Крупнообломочные грунты

Значение R0 , кПа

Галечниковые (щебенистые) с заполнителем: песчаным

600

пылевато-глинистым при показателе текучести: IL ≤ 0,5

450

0,5 < IL ≤ 0,75

400

Гравийные (дресвяные) с заполнителем: песчаным

500

пылевато-глинистым при показателе текучести:

434

IL ≤ 0,5

400

0,5 < IL ≤ 0,75

350

Таблица 5.30 Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов

Значения R0 , кПа, в зависимости от плотности сложения песков

Пески

плотные

средней плотности

Крупные

600

500

Средней крупности

500

400

маловлажные

400

300

влажные и насыщенные водой

300

200

маловлажные

300

250

влажные

200

150

насыщенные водой

150

100

Мелкие:

Пылеватые:

Таблица 5.31 Расчетные сопротивления R0 пылевато8глинистых (непросадочных) грунтов

Пылевато-глинистые грунты Супеси

Суглинки

Глины

Коэффициент пористости

Значения R0 , кПа, при показателе текучести грунта

е

IL = 0

IL = 1

0,5

300

300

0,7

250

200

0,5

300

250

0,7

250

180

1,0

200

100

0,5

600

400

0,6

500

300

0,8

300

200

1,1

250

100 435

Таблица 5.32 Расчетные сопротивления R0 просадочных грунтов

R0 , кПа, грунтов Грунты

природного сложения с плотностью в сухом состоянии pd , т/м3

уплотненных с плотностью в сухом состоянии pd , т/м3

1,35

1,55

1,60

1,70

Супеси

300 150

350 180

200

250

Суглинки

350 180

400 200

250

300

Примечание. В числителе приведены значения R0, относящейся к незамо ченным просадочным грунтам со степенью влажности Sr ≤ 0,5; в знаменате ле — значения R0, относящиеся к таким же грунтам с Sr ≥ 0,8, а также к замоченным просадочным грунтам.

5.2.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ СТАКАННОГО ТИПА ПОД СБОРНУЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННУЮ КОЛОННУ Сопряжение сборных колонн осуществляется с помощью стакана (рис. 5.3). Размеры в плане подошвы (b,l), ступеней (b1,b2,l1,l2), подколонника (buc, luc), высоты фундамента (hf) и плитной части (hpl), высота ступеней (h1,h2,h3) прини маются кратными 0,3 м. Модульные размеры фундамента, м, следующие: h f ......... 1,5 — 12,0; hpl ........... 0,3— 1,8; h1 ........... 0,3 — 0,6; h2 ........... 0,3 — 0,6; h3 ........... 0,3 — 0,6; b ............ 1,5 — 5,4; l ............. 1,8 — 6,0; buc ......... 0,6 — 2,1; luc .......... 0,6 — 2,7. Для монолитных фундаментов применяют тяжелый бетон классов по проч ности на сжатие B12,5 и В15; при соответствующем обосновании допускается применение бетона класса В20. Замоноличивание колонн в стакане осуществляется бетоном класса не ниже В12.5. Подготовка под подошвой фундамента выполняется из бетона классов В3,5 — В10. Рекомендуется для армирования фундаментов применять горячекатаную арматуру периодического профиля класса AIII по ГОСТ 5781–82*. 436

Для слабонагруженных сечений, где прочность арматуры используется неполностью (конструктивные сетки армирования подколонника, сетки кос венного армирования дна стакана и т. п.), а также в тех случаях, когда проч ность арматуры класса AIII не используется полностью, допускается приме нять арматуру классов АII по ГОСТ 5781–82* и Bp–1 по ГОСТ 6727–80. При центральной нагрузке подошву фундамента принимают квадратной. При внецентренной нагрузке, соответствующей основному варианту нагруже ния подошву фундамента проектируют прямоугольной с соотношением сто рон b/l = 0,6–0,85. Высота фундамента hf, должна назначаться для надежного крепления колонны к фундаменту. При стаканном сопряжении фундамента со сборной железобетонной колонной глубина заделки колонны в фундамент dñ принима ется (рис 5.3): — для колонн прямоугольного сплошного сечения dñ > lñ , (5.6) — для двухветвевых колонн dñ ≥ 0,5+0,33 lñ (при lñ ≥ 1.2 м) (5.7)

dñ ≥ lñ(1–0.8(lñ–0.9)) (при lñ < 1,2 м).

(5.8)

Высота фундамента из условия заделки колонны, м hf > dc +hg+0,05 , (5.9) h где g — расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0.2 м, 0,05 — расстояние между торцом колонны и дном стакана, м. Высота фундамента hf назначается с учетом глубины заложения подошвы и уровня обреза фундамента, который в случае применения железобетонных колонн следует принимать на отметке — 0,15. С учетом модульных размеров наименьшее значение hf = 1,5 м. Площадь подошвы фундамента в первом приближении определяется кон структивными соображениями или вычисляется по формуле

A = bl =

N II , R0 − γ mt d

(5.10)

где NII —сумма вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по второй группе предельных состояний, кН; R0, — табличное значение расчетного сопротивления грунта, кПа; γmt— среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в расчетах равным 20 кН/м3; d — принятая глубина заложения подошвы фундамента, м. При внецентренной нагрузке проверяется форма эпюры контактных давле ний по условию: εi ≤ εu, (i=1, 2, 3... n) , (5.11) 437

где εi — расчетные значения относительных эксцентриситетов для каждого iго сочетания нагрузок относительно центра тяжести в подошве фундамента при проектировании по второй группе предельных состояний; n — число сочетаний нагрузок, εu — предельный эксцентриситет, который рекомендуется принимать сле дующим: εu = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т. п.), а также при расчетном сопротивлении грунта R<150кПа; εu = 1/6 — для остальных производственных зданий и открытых крановых эстакад с грузоподъемностью кранов до 15 т; εu = 1/4 — для бескрановых зданий и производственных зданий с подвес ным крановым оборудованием.

Рис 5.3. Схема к формированию габаритов фундамента 438

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки для каждого соче тания нагрузок вычисляется εi= ei /a , (5.12) где e — эксцентриситет вертикальной нагрузки, приложенной в подошве фундамента; a — сторона подошвы фундамента (à = l или à = b), вдоль которой дей ствуют моменты. При действии изгибающих моментов в двух плоскостях должны соблюдать ся условия по подошве фундамента: среднее давление p ≤ R, краевое давление pmax ≤ 1.2R, (5.13) давление в угловой точке p cmax ≤ 1,5R. Здесь R — расчетное сопротивление грунта, уточненное по формуле (5.4), среднее давление p =

∑N

II

/ b ⋅ l и pmax =p(1+6 εi).

Размеры b и l считаются удачно подобранными, если хотя бы в одном из условий (5.13) отклонения составляют: перенапряжения не более 5%, не донапряжения —до 10%. В последующем размеры проверяются из условия расчета основания по деформациям.

s ≤ su ,

(5.14)

где s — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом (см. ниже); su — предельные значения совместной деформации основания и сооруже ния согласно СНиП 2.02.01–83*, представленные в таблице 5.33. Конструирование железобетонного фундамента стаканного типа ведут с учетом размеров и типа принятых железобетонных колонн. Стороны подколонника должны составлять, м:

luc ≥ lc + 2d g + 0,15,

(5.15)

buc ≥ bc + 2d g + 0,15,

(5.16)

где lc и bc — соответственно большая и меньшая сторона сечения колонны; dg — толщина стенки стакана, принимаемая для неармированного — не менее 200 мм, для армированного — не менее 150 мм. Для армированного стакана толщина стенки в плоскости действия изгибающего момента принима ется также dg ≥ 0,2 lc.. Зазоры между стенками стакана и колонной принимаются 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана. Назначают число ступеней фундамента и проверяют расчетом на продавли вание высоту плитной части фундамента hpl. Наибольший допускаемый вынос нижней ступени ñ1 определяется по формуле c1 = Kh01, (5.17) 439

где Ê— коэффициент по табл. 5.44, принимаемый в зависимости от краевого давления ð1max на грунт по подошве фундамента при расчете по первой группе предельных состояний, без учета веса фундамента и грунта на его уступах; h01 — рабочая высота нижней ступени, равная, h01=h19d; при наличии бетон ной подготовки под фундаментом толщина защитного слоя бетона d = 0,035 м. Расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана произво дится на действие расчетной вертикальной силы N1c в уровне торца колонн в случае соблюдения неравенства (см. рис. 5.4).

huc − d p < 0,5(luc − lc )

(5.18)

Проверка на продавливание выполняется исходя из условия:

N Ic <

b ⋅ l ⋅ Rbt ⋅ bm ⋅ h0 g A0

,

(5.19)

где Rbt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению в зависи мости от класса бетона по прочности на сжатие, кПа; À0 — площадь многоугольника à â ñ d e g, м2 (см. рис. 5.4); hog — рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоско сти расположения растянутой арматуры, м; bm= bp + hog, (5.20) где dp, bp — соответственно глубина и размер меньшей стороны по низу стакана, м.

Рис. 5.4. Схема к расчету фундамента на продавливание дна стакана колонной 440

Таблица 5.33 Предельные деформации основания

Предельные деформации основания относительная разность осадок (Δs/L)u

Крен

Средняя su (в скобках максимальная smax, u ) осадка, см

железобетонным

0,002

–

(8)

стальным

0,004

–

(12)

0,006

–

(15)

крупных панелей

0,0016

0,005

10

крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

0,0020

0,005

10

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов

0,0024

0,005

15

рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите

–

0,003

40

то же, сборной конструкции

–

0,003

30

Сооружения

iu

1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:

2. Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок 3. Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

4. Сооружение элеваторов их железобетонных конструкций:

441

Таблица 5.34 Значения коэффициента К для определения выноса нижней ступени

Схема фундамента и соотношение размеров

442

Класс Значение коэффициента К бетона при давлении на грунт по прочP1max, кПа ности на сжатие 200 250 300 350 400 450 500

В12,5 В15 В20

3 3 3

3 3 3

3 3 3

В12,5 В15 В20

3 3 3

3 3 3

3 3 3

В12,5 В15 В20

3 3 3

3 3 3

2,8 2,6 2,4 2,2 2,1 3 2,7 2,7 2,5 2,3 3 3 3 3 2,8

В12,5 В15 В20

3 3 3

3 3 3

2,4 2,2 2 1,9 1,8 2,6 2,4 2,2 2,1 2 3 2,9 2,6 2,5 2,3

3 3 3

2,7 2,5 2,3 3 2,8 2,7 3 3 3

2.9 2.7 2,5 2,3 3 3 2,7 2,6 3 3 3 3

Площадь сечения рабочей арматуры, расположенной параллельно сторо не b или l, в iм сечении на всю ширину или длину подошвы фундамента, м2, определяется по формуле:

Asi =

M Ij Rsυ j h0 j

,

(5.21)

где МIj — расчетный изгибающий момент в j м — сечении фундамента от действия реактивного давления грунта по его подошве без учета нагрузки от собственного веса фундамента и грунта на уступах, кНм; h0j — рабочая высота рассматриваемого сечения, м; νj — коэффициент, принимаемый равным νj = 0,9.

Рис. 5.5. Расчетные схемы для определения рабочей арматуры внецентренно нагруженного фундамента

Площадь рабочей арматуры определяют в направлении обеих сторон подо швы фундамента (рис. 5.5), армирование осуществляют в каждом направлении по наибольшему значению Àsj max с учетом следующего. Шаг рабочих стержней принимается равным 200 мм. Если меньшая сторона подошвы b < 3 м, то приме няют сетку с рабочей арматурой в двух направлениях. При b >3 м применяются отдельные сетки с рабочей арматурой в одном направлении, укладываемые в двух плоскостях; рабочая арматура, параллельная большей стороне подошвы l, укладывается снизу. Шаг стержней конструктивной арматуры равен 600 мм. Минимальный диаметр рабочей арматуры принимается равным 10 мм вдоль стороны l < 3 м и 12 мм при l >3 м. 443

5.2.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ФУНДАМЕНТА ПОД МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ КОЛОННУ Основные размеры плитной части фундамента и подколонника по прочно сти определяется также, как и для фундаментов под железобетонные колон ны. Отметка верха подколонника и размеры его в плане определяются в зависимости от габаритов и принятого способа опирания башмака и метода монтажа металлических колонн. Минимальные размеры подколонников сталь ных колонн определяются расположением анкерных болтов для крепления колонн, расстоянием от оси болта до края фундамента согласно таблице 5.35 и размерами опорных плит башмаков. Таблица 5.35 Основные размеры при установке анкерных болтов крепления металлических колонн

С отгибом

С анкерной плитой

Прямые

Конические

12–48

12–90

12–48

12–48

Глубина заделки ha

25da

15da

10da

10da

Расстояние между осями болтов la

6da

8da

5da

10da

Расстояние от оси болта до грани Δ

4da

6da

5da

10da

Болты Диаметр (по резьбе) da, мм

Эскиз

Болты с отгибом и анкерной плитой могут применяться для крепления строительных конструкций без ограничений. Болты, устанавливаемые в сква жины, не следует применять для крепления несущих колонн зданий и сооруже ний, оборудованных мостовыми кранами, а также для высотных зданий, вет ровая нагрузка для которых является основной. Минимальная глубина заделки ha в фундамент из бетона класса В12,5 болтов стали марки Вст3кп2 принимается по таблице 5.35. Для других марок 444

сталей болтов или классов бетона глубину заделки болтов h`a определяют по формуле: h`a >ha m1 m2, (5.22) где m1 — отношение расчетного сопротивления растяжению бетона класса B12,5 к расчетному сопротивлению бетона принятого класса, m2 — отношение расчетного сопротивления растяжению металла болтов принятой марки стали к расчетному сопротивлению стали марки Вст3кп2. Для конструктивных болтов с отгибами глубину заделки в бетон допускается при нимать равной 15da, для болтов с анкерными плитами — 10da, для болтов, устанавливаемых в скважины, — 5da. Расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть меньше, мм: 100 для болтов диаметром до 30 мм включ 150 —’’— —’’— 48’’ ’’—’’ 200 —’’— —’’— свыше 48’’ ’’—’’ В зависимости от способа монтажа стальных колонн требуется устройство подливки под плитой башмака, которая предопределяет отметку верха фунда мента и имеет толщину 50–150 мм.

5.2.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ПОД СТЕНЫ ЗДАНИЯ С ПОДВАЛОМ Глубина заложения подошвы фундамента здания с подвалом принимает ся с учетом глубины промерзания грунтов основания и их физикомеханичес ких характеристик, конструктивных соображений — высоты подвального помещения, глубины заложения фундаментов, расположенных вблизи со седних зданий, глубины залегания подземных вод и их сезонных колебаний (см п. 5.2.1). Из условия недопущения выпирания грунта изпод подошвы ленточный фундамент рекомендуется заглублять со стороны подвала не менее чем на 0,5 м ниже пола подвала (рис 5.6). Предварительное значение ширины ленточного фундамента, м, определя ется по формуле:

b=

N II , R0 − γ mt ⋅ d

(5.23)

где NII — погонная вертикальная (суммарная) нагрузка для расчета по вто рой группе предельных состояний в уровне поверхности планировки, кН/м; d — глубина заложения подошвы, м, R0 — расчетное сопротивление грунта основания по таблицам 5.29–5.32; γmt— среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое равным 20 кН/м3. При определении нагрузки NII учитывается также временная нагрузка на внешней стороне фундамента q, которая при отсутствии данных о ее значениях принимается q = 10кПа. Соотношение толщины стены подвала b` и ширины подошвы фундамента b предопределяет в дальнейшем расчетную схему. 445

а) при b`/b > 0,7 расчетная схема стены подвала принимается в виде од нопролетной вертикальной балки АВ (см. рис. 5.6), шарнирно опертой на опоре А (нижней — на уровне подошвы фундамента) и на опоре В (верхней — на уровне низа перекрытия над подвалом). В этом случае производится проверка среднего давления р под подошвой фундамента, который рассматривается как центрально нагруженный.

p=

∑

∑N

IIi

1⋅ b

≤ R,

(5.24)

N IIi — погонная суммарная вертикальная нагрузка на уровне подо где швы фундамента, кН/м, b — принятая ширина фундаментной ленты (сборной подушки), м, R — уточненное расчетное сопротивление грунта, залегающего под подо швой фундамента по формуле (5.4). Отклонения по формуле (5.24): перенапряжение основания не более 5%, недонапряжение — до 10%.

Рис. 5.6. Расчетные схемы ленточного фундамента здания с подвалом

б) при b`/b < 0,7 расчетная схема стены подвала принимается в виде од нопролетной балки АВ, нижний конец которой в уровне подошвы фундамента упруго защемлен, а верхний конец в уровне низа перекрытия над подвалом шарнирно оперт (см. рис. 5.6). Активное боковое давление грунта на стенку подвала при определенных допущениях и отсутствии подземных вод определяется по формулам: на уровне поверхности планировки

⎛ ° ϕ"II ⎞ σa1 = γ ⋅ hý tg ⎜ 45 − ⎟ 2 ⎠, ⎝ " II

446

2

(5.25)

на уровне подошвы фундамента

⎛ ϕ" ⎞ σa 2 = γ"II ⋅ [hý + d ]tg 2 ⎜ 45° − II ⎟ , 2 ⎠ ⎝

(5.26)

где γ"II — удельный вес грунта засыпки, уплотненного с коэффициентом уплотнения не менее 0,95 природного сложения, кН/м3; hý — высота эквивалентной нагрузки q слоя грунта, равная hý = q/ γ"II . В запас надежности может быть использован прием расчета стены подвала как балки, жестко защемленной нижним концом и шарнирно опертой другим. Эксцентриситет приложения равнодействующей относительно геометричес кой оси подошвы фундамента равен

e=

∑

∑M ∑N

II

,

(5.27)

II

где M II — сумма моментов относительно точки А на подошве фунда мента, определенная расчетом на погонный метр длины фундамента, кНм/м; N IIi — то же, что в формуле (5.24).

∑

∑

M II учитывается действие моментов не только от При определении горизонтального активного давления грунта σ a1 и ( a a 2 − σ a1 ), но и от момен тов нагрузки грунта и нагрузки q на консольный вынос фундаментной подушки М2 (см.рис. 5.6). Зная среднее давление по подошве фундамента р и относительный эксцен триситет ε, определяют максимальное краевое давление в подошве фунда мента по формуле: ðmàõ = ð(1+6ε), (5.28)

которое должно удовлетворять условию ðmàõ < 1.2R. Для стадии незавершенного строительства осуществляют проверки фунда мента на сдвиг в плоскости подошвы и опрокидывание. Конструирование сборных фундаментов стен зданий с подвалом выполняют с использованием фундаментных плит по таблице 5.18, и блоков по таблице 5.20.

5.2.6. РАСЧЕТ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТА Совместная деформация основания и сооружения определяется расчетом с использованием расчетной схемы основания в виде — линейнодеформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщины Hñ согласно СНиП 2 02 01–83*; — линейнодеформируемого слоя, если: а) в пределах сжимаемой толщи основания Hñ, определенной как для линейнодеформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Å1>100 МПа и толщиной h1, удовлетворяющей условию 447

⎛ E ⎞ h1 ≥ H c ⎜1 − 3 2 ⎟ , ⎜ E1 ⎠⎟ ⎝

(5.29)

где Å2 — модуль деформации грунта, подстилающего слой грунта с моду лем деформации Å1; б) ширина (диаметр) фундамента b >10 м и модуль деформации грунтов основания Å >10 МПа. Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного сум мирования по формуле n

σ zp ,i hi

i =1

Ei

s = β∑

,

(5.30)

где β — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8; σzp,i — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в iм слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi–1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (рис. 5.7); hi — высота i9го слоя грунта, залегающего ниже подошвы фундамента в пределах сжимаемой толщи, принимается hi ≤ 0.4b для каждого выделенного вида грунта; Åi — модуль деформации iго слоя грунта; n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания. В методе послойного суммирования приняты следующие допущения: — осадка основания обусловлена действием дополнительного вертикаль ного давления ð0, равного

p0 = p − σ zg ,0 ,

(5.31)

где ð — среднее давление под подошвой фундамента от действия нагрузок для расчета по второй группе предельных состояний; σzp,0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (при планировке срезкой σzp,0 = γd, при отсутствии планировки и при планировке подсыпкой σzp,0 = γdn. Здесь γ — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, d и dn — показаны на рис. 5.7); — распределение по глубине дополнительных вертикальных нормальных напряжений σzp от внешнего давления ро принимается согласно теории линей нодеформируемой среды как в однородном основании и вычисляется по формуле

σ zp = αp0 ,

(5.32)

где α — коэффициент, принимаемый по таблице 5.36 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фунда мента и относительной глубины, равной: ζ = 2 z/b; 448

Рис 5.7. Схема распределения вертикальных напряжений в основании при расчете осадки методом послойного суммирования

— при расчете осадки основание делится на однородные элементарные слои, сжатие которых определяется от дополнительного вертикального нор мального напряжения σzp, действующего по оси фундамента в середине рас сматриваемого слоя; — сжимаемая толща основания ограничивается глубиной Z = Íñ, где выполняется условие: σ zp = 0.2σ zg . (5.33) Если определенная по условию (5.33) нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем Å < 5МПа или такой слой залегает непос редственно ниже глубины Z = Íñ, нижняя граница сжимаемой толщи опреде ляется исходя из условия: σzp = 0.1σzg. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта σzg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяются по формуле:

σ zg = γ ′d n

+

n

∑ γi hi ,

i =1

(5.34)

где γi и hi — соответственно удельный вес и толщина iго слоя грунта. Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учетом взвешивающего действия воды. При опреде лении σzg в водоупорном слое учитывают давление столба воды, расположен ного выше рассматриваемой глубины. Осадка основания с использованием расчетной схемы линейнодеформи руемого слоя определяется по СНиП 2 02 01–83* или по нормативносправоч ным документам.

449

Таблица 5.36 Коэффициент α

Коэффициент α для фундаментов

ζ = 2z /b 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 10,4 10,8 11,2 11,6 12,0

круглых 1,000 0,949 0,756 0,547 0,390 0,285 0,214 0,165 0,130 0,106 0,087 0,073 0,062 0,053 0,046 0,040 0,036 0,031 0,028 0,024 0,022 0,021 0,019 0,017 0,016 0,015 0,014 0,013 0,012 0,011 0,010

прямоугольных с соотношением сторон η = l/b, равным

ленточных

1,0

1,4

1,8

2,4

3,2

5

(η≥10)

1,000 0,960 0,800 0,606 0,449 0,336 0,257 0,201 0,160 0,131 0,108 0,091 0,077 0,067 0,058 0,051 0,045 0,040 0,036 0,032 0,029 0,026 0,024 0,022 0,020 0,019 0,017 0,016 0,015 0,014 0,013

1,000 0,972 0,848 0,682 0,532 0,414 0,325 0,260 0,210 0,173 0,145 0,123 0,105 0,091 0,079 0,070 0,062 0,055 0,049 0,044 0,040 0,037 0,033 0,031 0,028 0,026 0,024 0,022 0,021 0,020 0,018

1,000 0,975 0,866 0,717 0,578 0,463 0,374 0,304 0,251 0,209 0,176 0,150 0,130 0,113 0,099 0,087 0,077 0,064 0,062 0,056 0,051 0,046 0,042 0,039 0,036 0,033 0,031 0,029 0,027 0,025 0,023

1,000 0,976 0,876 0,739 0,612 0,505 0,419 0,349 0,294 0,250 0,214 0,185 0,161 0,141 0,124 0,110 0,099 0,088 0,080 0,072 0,066 0,060 0,055 0,051 0,047 0,043 0,040 0,037 0,035 0,033 0,031

1,000 0,977 0,879 0,749 0,629 0,530 0,449 0,383 0,329 0,285 0,248 0,218 0,192 0,170 0,152 0,136 0,122 0,110 0,100 0,091 0,084 0,077 0,071 0,065 0,060 0,056 0,052 0,049 0,045 0,042 0,040

1,000 0,977 0,881 0,754 0,639 0,545 0,470 0,410 0,360 0,319 0,285 0,255 0,230 0,208 0,189 0,173 0,158 0,145 0,133 0,123 0,113 0,105 0,098 0,091 0,085 0,079 0,074 0,069 0,065 0,061 0,058

1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306 0,280 0,258 0,239 0,223 0,208 0,196 0,185 0,175 0,166 0,158 0,150 0,143 0,137 0,132 0,126 0,122 0,117 0,113 0,109 0,106

Примечания. 1. b — ширина или диаметр фундамента, l — длина фунда мента. 2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного много угольника с площадью À, значения a принимаются как для круглых фундамен тов радиусом r = 450

A/π .

ГЛАВА 5.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инже нерногеодезических, инженерногеологических, инженерногидрометеоро логических изысканий строительной площадки, а также на основе данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенно сти проектируемых зданий и сооружений и условия их эксплуатации, нагрузки, действующие на фундаменты, с учетом местных условий строительства. По условиям взаимодействия с грунтом сваи подразделяются на сваистойки и висячие. К сваямстойкам относятся сваи всех видов, опирающиеся на скаль ные грунты, а забивные сваи, кроме того, — на малосжимаемые грунты. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистен ции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации Е>50 МПа. Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил тре ния, на боковой поверхности свайстоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются. К висячим относят сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. Отрицательные силы трения возникают на боковой поверхности сваи при осадке или просадке околосвайного грунта и направлены вертикально вниз. Забивные сваи принимаются в соответствии с ГОСТ 19804–91 (1995). Набивные сваи по способу устройства разделяются на: а) набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной проб кой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью; б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой вибро штампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем; в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполне нием их бетонной смесью. Буровые сваи по способу устройства подразделяются на: а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируе мые в пробуренных скважинах; б) буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника; в) буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовы вания в забой скважины щебня; г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения сква жин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью; 451

д) буроинъекционные диаметром 0,15–0,25 м, устраиваемые путем нагне тания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементнопесчаного раствора в пробуренные скважины; е) сваистолбы, устраиваемые путем бурения скважин, укладки в них омо ноличивающего цементнопесчаного раствора и опускания в скважины цилин дрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более; ж) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом; после его запол нения бетонной смесью в скважину опускают железобетонную сваю.

5.3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ И НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ Выбор длины свай производится в зависимости от грунтовых условий строительной площадки, уровня расположения подошвы ростверка с учетом возможностей имеющегося оборудования для устройства свайных фундамен тов. Нижний конец свай следует заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание под их нижние концы, должно быть: в крупноблочные, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные, пылеватоглинистые грунты с показателем текучести IL ≤ 0,1 — не менее 0,5 м, а в прочие нескаль ные грунты — не менее 1,0 м. Нижний конец набивных и буронабивных свай с уширением и без уширения и свайоболочек, погружаемых с выемкой грунта и заполняемых бетоном, при пылеватоглинистых грунтах с показателем теку чести IL = 0… 0,6 заглубляют не менее чем на диаметр сваи (или уширения для сваи с уширением) и не менее 2 м. На длину сваи оказывает влияние глубина заложения подошвы свайного ростверка, которая принимается в зависимости от конструктивного решения подземной части здания или сооружения (наличия подвала, технического подполья) и проекта планировки территории (срезкой или подсыпкой), а также высоты ростверка, определяемой расчетом. Несущая способность сваи определяется расчетом по формулам СНиП 2.02.03–85 и уточняется по результатам полевых испытаний. Количество поле вых исследований для определения несущей способности свай для каждого здания или сооружения должно составлять не менее: статических испытаний свай и свайштампов 2; динамических испытаний свай 6; испытаний грунтов эталонной сваей 6; испытаний свайзондов 6; испытаний статическим зондированием 6. Несущая способность Fd, кН, забивной сваи, сваиоболочки, набивной и буровой свай, опирающихся на скальный грунт, а также забивной сваи, опира ющейся на малосжимаемый грунт, определяется по формуле:

Fd = γ c RA,

(5.35)

где γc — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γc = 1; 452

A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая для свай сплошного сечения равной площади поперечного сечения, а для свай полых круглого сечения и свайоболочек — равной площади поперечного сечения нетто при отсутствии заполнения их полости бетоном и равной площади поперечного сечения брутто при заполнении этой полости бетоном на высоту не менее трех ее диаметров. R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваистойки, принимаемое: а) для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные и малосжима емые грунты, R = 20 000 кПа; б) для набивных и буровых свай и свайоболочек, заполняемых бетоном и заделанных в невыветрелый скальный грунт не менее чем на 0,5 м, — по формуле: R=

⎞ Rc,n ⎛ ld + 1, 5 ⎟ , ⎜ ⎟ γ g ⎜⎝ d f ⎠

(5.36)

где Rñ,ï — нормативное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта в водонасыщенном состоянии, кПа; γg — коэффициент надежности по грунту, принимаемый γg = 1,4; ld — расчетная глубина заделки набивной и буровой свай и сваиоболочки в скальный грунт, м; df — наружный диаметр заделанной в скальный грунт части набивной и буровой свай и сваиоболочки, м. Несущая способность сваистойки корректируется расчетом по прочности материала свай в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01–84*. Несущая способность Fd, кН, висячей забивной сваи и сваиоболочки, погружаемой без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, опре деляется по формуле

Fd = γ c ( γ cR RA + u ∑ γ cf fi hi ),

(5.37)

где γñ — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γñ = 1; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, прини маемое по таблице 5.37; A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади попе речного сечения сваи брутто или по площади сваиоболочки нетто; u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi — расчетное сопротивление iго слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 5.38; hi — толщина iго слоя грунта (не более 2 м), соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; γcR, γcf — коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи по таблице 5.39.

453

Таблица 5.37 Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай

Расчетные сопротивления под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, R, кПа Глубина песчаных грунтов средней плотности погружения нижгравекрупсредней пыле— мелких — него конца листых ных крупности ватых сваи, м пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

3

7500

6600 4000

3000

3100 2000

2000 1200

1100

600

4

8300

6800 5100

3800

3200 2500

2100 1600

1250

700

5

8800

7000 6200

4000

3400 2800

2200 2000

1300

800

7

9700

7300 6900

4300

3700 3300

2400 2200

1400

850

10

10500

7700 7300

5000

4000 3500

2600 2400

1500

900

15

11700

8200 7500

5600

4400 4000

2900

1650

1000

20

12600

8500

6200

4800 4500

3200

1800

1100

25

13400

9000

6800

5200

3500

1950

1200

30

14200

9500

7400

5600

3800

2100

1300

35

15000

10000

8000

6000

4100

2250

1400

Над чертой даны значения R для песчаных грунтов, под чертой — для пылеватоглинистых.

454

Таблица 5.38 Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай

Средняя глубина расположения слоя грунта, м

1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 25 30 35

Расчетные сопротивления на боковой поверхности забивных свай и свай-оболочек fi , кПа песчаных грунтов средней плотности крупных и средней крупности

мелких

пылеватых

—

—

—

—

—

—

пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести IL, равном 0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

35 42 48 53 56 58 62 65 72 79 86 93 100

23 30 35 38 40 42 44 46 51 56 61 66 70

15 21 25 27 29 31 33 34 38 41 44 47 50

12 17 20 22 24 25 26 27 28 30 32 34 36

8 12 14 16 17 18 19 19 20 20 20 21 22

4 7 8 9 10 10 10 10 11 12 12 12 13

4 5 7 8 8 8 8 8 8 8 8 9 9

3 4 6 7 7 7 7 7 7 7 7 8 8

2 4 5 5 6 6 6 6 6 6 6 7 7

В случае опирания забивных свай на рыхлые песчаные грунты или пы леватоглинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6 несущую способ ность определяют только по результатам статических испытаний свай. Несущая способность Fd, кН, набивной и буровой свай с уширением и без уширения, а также сваиоболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняе мой бетоном, работающих на сжимающую нагрузку, определяется по формуле

Fd = γ c ( γ cR RA + u ∑ γ cf fi hi ),

(5.38)

где γc — коэффициент условий работы сваи; в случае опирания ее на пылеватоглинистые грунты со степенью влажности Sr < 0,9 и на лессовые грунты γc = 0,8, в остальных случаях γc = 1; γ cR — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; γcR = 1 во всех случаях, за исключением некоторых видов свай уширениями, γcR = 1,3 для свай с камуфлетным уширением, γcR = 0,9 для свай с уширени ем, бетонируемым подводным способом; R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, опре деляемое: а) для крупнообломочных грунтов с песчаным заполнителем и песчаных грунтов в основании набивной и буровой свай с уширением и без уширения, 455

сваиоболочки, погружаемой с полным удалением грунтового ядра по фор муле:

R = 0, 75α4 (α1 γ ′I d + α 2 α3 γ I h),

(5.39)

где α1, α2, α3, α4 — безразмерные коэффициенты, по таблице 5.40 в зависи мости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта основания; γ′I — расчетное значение удельного веса грунта, кН/м3 в основании сваи; γI – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, кН/м3, расположенных выше нижнего конца сваи (при водонасыщенных грунтах γ′I и γI принимаются с учетом взвешивающего действия воды); d — диаметр, м, набивной и буровой свай, диаметр уширения (для сваи с уширением); h — глубина заложения, м, нижнего конца сваи или ее уширения, отсчиты ваемая от природного рельефа или уровня планировки (при планировке срез кой); A — площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая равной: для набив ных и буровых свай без уширения — площади поперечного сечения сваи; для набивных и буровых свай с уширением — площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра; u — периметр поперечного сечения ствола сваи, м; γcf — коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый по таблице 5.41; fi — расчетное сопротивление iгo слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи, кПа, принимаемое по таблице 5.38; hi — то же, что в формуле (5.37); б) для пылеватоглинистых грунтов в основании по таблице 5.42. Таблица 5.39 Коэффициенты условий работы для расчета несущей способности забивных свай Способы погружения забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, и виды грунтов 1 1. Погружение сплошных и полых с закрытым нижним концом свай механическими (подвесными), паровоздушными и дизельными молотами 2. Погружение забивкой и вдавливанием в предварительно пробуренные лидерные скважины с заглублением концов свай не менее 1 м ниже забоя скважины при ее диаметре: а) равном стороне квадратной сваи б) на 0,05 м менее стороны квадратной сваи 456

Коэффициенты условий работы грунта при расчете несущей способности свай под нижним концом γcR

на боковой поверхности γcf

2

3

1,0

1,0

1,0 1,0

0,5 0,6

Окончание табл. 5.39

1

2

3

3. Погружение с подмывом в песчаные грунты при условии добивки свай на последнем этапе погружения без применения подмыва на 1 м и более

1,0

0,9

1,1

1,0

1,1

0,8

1,1

1,0

1,0

1,0

4. Погружение вдавливанием свай: а) в пески средней плотности крупные, средней крупности и мелкие б) в пески пылеватые в) в пылевато-глинистые грунты с показателем текучести IL < 0,5 г) то же, IL > 0,5

Таблица 5.40 Коэффициенты α , α , α !, α "

Коэффициенты

Расчетные значения угла внутреннего трения грунта φI, град. 23

25

27

29

31

33

35

37

39

α1 α2 α3 при h/d равном, м:

12,6 17,3 24,4 34,6

48,6

71,3

108,0

163,0

18,6 24,8 32,8 45,5 64,0

87,6

127,0

185,0

260,0

4,0

0,78 0,79 0,80 0,82 0,84

0,85

0,85

0,85

0,87

5,0

0,75 0,76 0,77 0,79 0,81

0,82

0,83

0,84

0,85

7,5

0,68 0,70 0,71 0,74 0,76

0,78

0,80

0,82

0,84

10,0

0,62 0,65 0,67 0,70 0,73

0,75

0,77

0,79

0,81

12,5

0,58 0,61 0,68 0,67 0,70

0,73

0,75

0,78

0,80

15,0

0,55 0,58 0,61 0,65 0,68

0,71

0,73

0,76

0,79

17,5

0,51 0,55 0,58 0,62 0,66

0,69

0,72

0,75

0,78

20,0

0,49 0,53 0,57 0,61 0,65

0,68

0,72

0,75

0,78

22,5

0,46 0,51 0,55 0,60 0,64

0,67

0,71

0,74

0,77

25,0 и более

0,44 0,49 0,54 0,59 0,63

0,67

0,70

0,74

0,77

0,8 и менее

0,34 0,31 0,29 0,27 0,26

0,25

0,24

0,23

0,22

4,0

0,25 0,24 0,23 0,22 0,21

0,20

0,19

0,18

0,17

9,5

α4 при d, равном, м:

Примечание. Для промежуточных значений ϕI, h/d и d значения коэффи циентов α1, α2, α3 и α4 определяются интерполяцией. 457

Таблица 5.41 Коэффициент условий работы грунта γ cf

Сваи и способы их устройства

Коэффициент условий работы сваи γcf в в в песках супесях суглинках

в глинах

1. Набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб

0,8

0,8

0,8

0,7

2. Набивные виброштампованные

0,9

0,9

0,9

0,9

а) при отсутствии воды в скважине (сухим способом), а также при использовании обсадных инвентарных труб

0,7

0,7

0,7

0,6

б) под водой или под глинистым раствором

0,6

0,6

0,6

0,6

в) жесткими бетонными смесями, укладываемыми с помощью глубинной вибрации (сухим способом)

0,8

0,8

0,8

0,7

0,8

0,8

0,8

0,7

3. Буровые, в том числе с уширением, бетонируемые:

4. Буронабивные, полые круглые, устраиваемые при отсутствии воды в скважине с помощью вибросердечника

5.3.2. РАЗМЕЩЕНИЕ СВАЙ В ПОДОШВЕ РОСТВЕРКА Для обеспечения совместной работы свай и грунта основания применяют железобетонные ленты или плиты — ростверки. Свайный куст объединяет небольшое количество свай и применяется для фундаментов под отдельные колонны, стойки и малоразвитых в плане сооружений (рис. 5.8). Для фундаментов под стены обычно используются рядовое расположение свай и ленточные ростверки, имеющие значительную протяженность в одном направлении. При проектировании высоких зданий и сооружений (например, многоэтажных гражданских зданий, дымовых труб, элеваторов и т. п.) исполь зуют свайное поле, объединяемое железобетонной плитой в единый фунда мент (рис 5.8). Сваи размещаются рядами или в шахматном порядке. Расстояние между осями забивных висячих свай без уширений в плоскости их нижних концов 458

принимается не менее 3 bð (где bð — диаметр круглого или сторона квадратно го, или большая сторона прямоугольного поперечного сечения ствола сваи), а свайстоек — не менее 1.5 bð.

а)

в)

д)

б)

г)

е)

Рис 5.8. Схемы фундаментов с расположением свай: а, б — рядовым и шахматным в ленте; в, г — рядовым и шахматным в кусте; д, е — рядовым и шахматным в свайном поле

Расстояние в свету между стволами буровых, набивных сваи и свайоболо чек, а также между скважинами свайстолбов должно быть не менее 1,0 м, расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвер дых пылеватоглинистых грунтах — 0,5 м, в других нескальных грунтах — 1,0 м. 459

Таблица 5.42 Расчетные сопротивления под нижним концом набивных и буровых свай Глубина заложения нижнего конца сваи, м 3

Расчетное сопротивление R, кПа, под нижним концом набивных и буровых свай с уширением и без уширения и свайоболочек при пылевато-глинистых грунтах, за исключением лессовых, с показателем текучести IL , равным 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

850

750

650

500

400

300

250

5

1000

850

750

650

500

400

350

7

1150

1000

850

750

600

500

450

10

1350

1200

1050

950

800

700

600

12

1550

1400

1250

1100

950

800

700

15

1800

1650

1500

1300

1100

1000

800

18

2100

1900

1700

1500

1300

1150

950

20

2300

2100

1900

1650

1450

1250

1050

30

3300

3000

2600

2300

2000

—

—

40

4500

4000

3500

3000

2500

—

—

5.3.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА ПОД КОЛОННУ Определив несущую способность сваи Fd, рассчитывают расчетную нагруз ку, допускаемую на сваю Ð по формуле

P = Fd / γ k

(5.40)

где γk — коэффициент надежности, принимаемый при определении Fd расчетным методом γk =1,4. Количество свай в кусте, состоящем из двух, четырех и более свай, рассчи тывается по формуле

n=

∑

∑N

I

+ G1r

p

⋅ 1.2 ,

N I — максимальная для всех сочетаний сумма вертикальных на где грузок в обрезе ростверка для расчета по первой группе предельных состоя ний, кН; G1r — ориентировочный вес ростверка, приближенно принимаемый на начальном этапе проектирования G1r = 0,1 NI .

∑

460

Количество свай округляется до целого числа, причем свайные фунда менты из двух свай рекомендуется применять только в каркасных бескра новых зданиях. Размеры подошвы ростверка и ступеней в плане принима ются кратными 300 мм, они обусловлены размещением свай и расстояни ем от края плиты ростверка до ближайших граней свай, равным не менее 100 мм. Принятое количество свай и их размещение проверяются расчетом. Для фундаментов с вертикальными сваями фактическую нагрузку на сваю при действии момента в одном направлении определяют по формуле

N If =

Nd 1 M yi ⋅ x , + n ∑ xi2

(5.41)

где Nd1 — вертикальная нагрузка в подошве ростверка, включающая на грузку от колонны и стены, и уточненный вес ростверка G1r, кН, Ìói, — расчетный изгибающий момент относительно оси OY, проходящей в плоскости подошвы ростверка через центр тяжести куста свай, кН м; x — расстояние от оси OY до оси сваи, для которой вычисляется фактичес кая нагрузка, м, xi2 — сумма квадратов расстояний от оси OY до каждой iй сваи, м2;

∑

Значение NIf сравнивается с расчетной нагрузкой Ð, допускаемой на сваю. Допускается недоиспользование несущей способности сваи до 15%, а пере грузка не должна превышать при учете постоянных и длительных нагрузок — 5%, при учете кратковременных нагрузок — 20%. Высота ростверка принимается из условия заделки сборной железобе тонной колонны, аналогично фундаментам мелкого заложения, при этом толщина дна стакана должна составлять не менее 250 мм. Размеры роствер ка по высоте плитной части, ступеней и подколонника должна быть кратной 150 мм. Железобетонный ростверк рассчитывается на продавливание ко лонной, продавливание угловой сваей, поперечную силу в наклонных сече ниях, изгиб, местное сжатие под торцом сборной колонны; прочность ста канной части, раскрытие трещин. Проектный класс бетона по прочности на сжатие рекомендуется B12,5 и выше. Армирование осуществляется стерж невой горячекатаной арматурой периодического профиля класса AIII и круглой (гладкой) класса AI.

5.3.4. РАСЧЕТ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ ИЗ КУСТА СВАЙ Расчет осадки фундамента из куста висячих свай производится как для условного фундамента с применением схемы основания в виде линейно деформируемого полупространства и условным ограничением глубины сжи маемой толщи Íñ по методу послойного суммирования. Границы условного фундамента определяются (рис. 5.9): — снизу — плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай, — с боков — вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наруж 461

ных граней крайних рядов вертикальных свай на расстоянии ( h − d ) tg

ϕ II ,mt , 4

но не более 2bp в случаях, когда под нижними концами свай залегают пылева тоглинистые грунты с показателем текучести IL > 0,6 (bð — диаметр или сторона поперечного сечения сваи); — сверху — поверхностью планировки грунта ВГ.

Рис 5.9. Схема к расчету осадки свайного фундамента как условного фундамента

Здесь ϕII mt— осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта в пределах глубины h (см. рис. 5.9). Осадку рассчитывают по формуле (5.30) на среднее давление по подошве условного фундамента, учитывающего в дополнение к внешней нагрузке и собственный вес условного фундамента. Значение осадки S основания свайного фундамента не должно превышать предельных значений Su.

462

РАЗДЕЛ 6. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ГЛАВА 6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ При проектировании зданий и сооружений следует применять такие конструк тивные решения, которые в максимальной степени отвечали бы требованиям экономичности и индустриализации строительства. При этом должны быть учтены местные условия строительства — климатические, инженерногеологические, сейсмические, экологические и др. Важное влияние на выбор материалов для строительства оказывает возможность рационального использования местных материалов, в частности природных каменных материалов, заполнителей (щебня, гравия, песка) для бетона и др., а также наличие и возможности местных предпри ятий стройиндустрии, оснащенность строительства машинами, энергией, водой и др., наличие различных коммуникаций, особенно транспортных. Таким образом, на выбор конструктивных решений влияет большой комплекс факторов, правиль ный и достаточно полный учет которых позволяет на основе вариантного проек тирования выбрать лучшее конструктивное решение. Конструктивное решение и выбор материалов для его реализации во мно гом определяется габаритами зданий и сооружений, их назначением и функ циональными особенностями, требуемой долговечностью и капитальностью, архитектурноэстетическими, экономическими и др. соображениями. Конструктивные решения одно или многоэтажных зданий, как правило, принимаются в виде каркасных или безкаркасных (в частности панельных) схем. Они должны обеспечивать пространственную устойчивость (жесткость) системы при любых воздействиях, среди которых особое внимание следует уделять сопротивлению горизонтальным (ветровым, сейсмическим, тормоз ным от мостовых кранов и др.). В каркасных зданиях такие воздействия воспринимаются либо только каркасом как рамной системой, либо элемента ми каркаса совместно с вертикальными связевыми диафрагмами, которыми могут служить поперечные стены, расположенные с определенным шагом, жесткие пространственные коробки лестничных клеток и др. (рамносвязевая система). В одноэтажных каркасных зданиях для обеспечения общей устойчи вости по продольным рядам колонн в средней ячейке каждого температурного блока устанавливаются специальные стальные связи, а в качестве распорок между колоннами служат подкрановые балки, а при их отсутствии — подстро пильные фермы или продольные распорки, располагаемые по верху всех колонн. При необходимости связи устанавливаются также в горизонтальных плоскостях, например для обеспечения устойчивости поясов ферм. За многовековую историю строительной техники, а в особенности в послед ние десятилетия разработано огромное количество эффективных строитель ных конструкций для зданий и сооружений, сведения о которых можно почерп нуть из общесоюзных каталогов строительных конструкций и многочисленной отечественной и зарубежной литературы. 463

Ниже приводятся примеры конструктивных решений зданий и сооружений, реализованные в отечественной и зарубежной практике. В первую очередь рассматриваются типовые строительные конструкции, применяемые в массовом строительстве, а затем нетиповые, которые могут быть использованы в объектах, сооружаемых по индивидуальным проектам, а также в уникальных зданиях (сооружениях) и в перспективном строительстве.

ГЛАВА 6.2. ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ 6.2.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Основным конструктивным решением является каркасное с ограждающи ми панелями. Все основные нагрузки в таких зданиях передаются на каркас, состоящий из колонн, стропильных, подстропильных и других конструкций, выполняемых преимущественно из железобетонных и стальных элементов. Применяются решения и с неполным каркасом, в котором вместо крайних рядов колонн предусматривают несущие каменные или кирпичные стены (обыч но с пилястрами). В зданиях с мостовыми кранами применяют колонны с консолями для подкрановых балок. На колонны поверху опирают ригели каркаса, представляющие собой стропильные балки, фермы, арки и др. По стропильным балкам укладываются панели покрытий. Колонны понизу жестко закрепляют в фундаментах. Основным принципом компоновки одноэтажных зданий является их со ставление из прямоугольных блоков с параллельно расположенными проле тами (рис. 6.1). Если блоки имеют разную высоту или расположены со взаимно перпендикулярными пролетами, то в местах их примыканий, как правило, устраиваются деформационные швы.

Рис. 6.1. Примеры компоновки одно этажных производственных зданий: а — безкрановых; б — с подвесными и мостовыми кранами; в — со взаимо перпендикулярными блоками

464

Габаритные схемы одноэтажных зданий промышленных предприятий (рис. 6.2) должны соответствовать требованиям ГОСТ 23837–79, в котором установлено сочетание геометрических параметров по координатным осям: пролетов L0, шагов колонн В0, высот Н0.

Рис. 6.2. Габаритные схемы одноэтажных каркасных промышленных зданий: n — число пролетов или шагов колонн; h0 — расстояние между низом стропильных и подстропильных конструкций, равное 0 или 600 мм

Высоты этажей Н0 приняты кратными 1,2 м и составляют 8,4 м; 9,6 м; ...18 м, шаг колонн 6 или 12 м, пролеты — 18; 24; 30 и 36 м, номинальная отметка головки подкранового рельса — от 5,75 до 15,05 м, грузоподъемность крана — от 5 до 50 т. Аналогичные требования к габаритным схемам одноэтажных сельскохо зяйственных зданий изложены в ГОСТ 23839–79. К этой категории зданий относятся животноводческие и птицеводческие, предприятия переработки сель хозпродуктов, складские помещения, подсобнопроизводственные и др. В 465

таких зданиях шаг колонн В0 принимается равным для средних колонн 6 м, для крайних — 3 или 6 м, пролеты — 9; 12; 18 и 21 м, высота этажа Н0 — 2,4; 2,7; 3,0; 3,6; 4,8 и 6 м. Указанные габаритные схемы не распространяются на здания с простран ственными конструкциями покрытий типа оболочек или структур. Для повышения эффективности проектирования и возведения зданий и сооружений в массовом строительстве применяют типовые конструкции за водского изготовления. С этой целью создан и постоянно обновляется каталог строительных конструкций, который широко используется в практике проект ных организаций страны.

6.2.2. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Железнобетонные типовые ребристые плиты покрытий зданий (табл. 6.1) имеют в плане размеры 3×6 и 3×12 м. В качестве доборных применяют также плиты размерами 1,5×6 м. Более экономично и индустриально применение ребристых плит длиной 12 м с высокопрочной предварительно напряженной арматурой. Типовые железобетонные ребристые плиты размерами в плане 3×6 м для покрытий производственных зданий должны соответствовать требованиям ГОСТ 22701.0–77*. Существуют и другие типы плит покрытий, например железобетонные плиты двойное «Т», трехслойные со средним слоем из минераловатных или полистирольных утеплителей, а в неотапливаемых зданиях — из волнистых асбестоцементных листов и т. п. Плиты длиной 6 и 12 м укладываются на стропильные конструкции при соответствующем их шаге. Железобетонные типовые стропильные балки пролетом 6; 9; 12 и 18 м (табл. 6.2) применяют при шаге 6 м. Балки постоянной высоты с параллельны ми полками используются в зданиях с плоской или односкатной кровлей. Технические условия на балки длиной 6 и 9 м из тяжелого и легкого бетона и длиной 12 м из тяжелого бетона изложены в ГОСТ 20372–86. Для однопролетных и многопролетных зданий со скатными покрытиями применяются двускатные балки — двутаврового сечения, решетчатые и др. Железобетонные типовые стропильные и подстропильные фермы пред назначаются для покрытий одно и многопролетных зданий с пролетами от 6 до 24 м включительно (табл. 6.3). Треугольные фермы используются для покрытий неотапливаемых зданий пролетами 6; 9; 12 и 18 м при кровле из асбестоцементных волнистых листов. Для отапливаемых зданий с железобетонными плитами и рулонной кров лей применяют преимущественно раскосные фермы с верхним поясом ломан ного очертания пролетом 18 м и безраскосные арочного очертания пролетами 18 и 24 м. Последние изготовляются из тяжелого и легких бетонов на пористых заполнителях. Основные размеры сечений поясов и стоек должны соответ ствовать ГОСТ 20213–89. 466

467

Таблица 6.1 Типовые железобетонные плиты для покрытий промышленных зданий (М. — ЦИТП.)

468

Таблица 6.2 Типовые железобетонные балки для покрытий промышленных зданий (М. — ЦИТП.)

469

Окончание табл. 6.2

Для зданий с шагом колонн 12 м применяют типовые подстропильные фермы, которые при скатной кровле имеют очертания и размеры указанные в табл. 6.3. При малоуклонной кровле применяют подстропильные фермы тре угольного очертания. Схема опирания стропильных ферм на подстропильные при скатной кровле представлена на рис. 6.3.

Pиc. 6.3. Опирание стропильных ферм на подстропильные при скатной кровле: 1 — верхний пояс подстропильной фермы; 2 — средний узел нижнего пояса подстропильной фермы; 3 — стропильные фермы; 4 — плита покрытия; 5 — стойка подстропильной фермы; 6 — колонна

В современном строительстве много зданий возводятся пролетом 18 м. Для покрытий таких зданий могут быть использованы плиты или панели «на пролет» с размерами в плане 3×18 м, позволяющие отказаться от устройства отдельных стропильных конструкций, т.к. их функции выполняют сами плиты или панели, укладываемые в поперечном направлении зданий на подстропильные балки или фермы, располагаемые по колоннам вдоль здания. Возможна другая схема покрытия, при которой плиты или панели укладываются вдоль здания на стро пильные балки или фермы, располагаемые с шагом 18 м. В этом случае сетка колонн может быть значительно увеличена (18×18; 18×24; 18×30 м). В нашей стране нашли наибольшее применение следующие типы железо бетонных плит размером 3×18 м. Плиты типа ПГ–18 (см. табл. 6.1) представляет собой конструкцию с двумя плоскими скатами, имеют два основных продольных ребра переменной высо ты и поперечные ребра, расположенные с шагом 1,3...1,55 м. 470

471

Таблица 6.3 Типовые железобетонные фермы

472 Продолжение табл. 6.3

473

Продолжение табл. 6.3

474 Продолжение табл. 6.3

475

Окончание табл. 6.3

Рис. 6.4. Сводчатая железобетонная плита типа КЖС

Плиты типа КЖС (рис. 6.4) имеют форму сводчатой пологой оболочки с двумя продольными ребрами — диафрагмами и гладкой полкой, толщина которой переменна — в середине составляет 30–35 мм, а на концевых участ ках — 172–174 мм.

Рис. 6.5. Предварительно напряженная панельоболочка конструкции НИИСК 476

Панельоболочка конструкции НИИСК (рис. 6.5) имеет форму лотка с горизонтальным продольным ребром (килем) переменной высоты, изменя ющейся от 200 мм у опор до 540 мм к середине. В продольном направлении панель очерчена по дуге окружности, а в поперечном — по кривой гиперболы. Основная рабочая арматура размещается в продольном ребре (киле). Для покрытий одноэтажных зданий вместо набора плоскостных несущих и ограждающих конструкций могут быть применены сборномонолитные желе8 зобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны. В таких конст рукциях, совмещающих несущие и ограждающие функции, благодаря благо приятным статическим условиям работы достигается значительное уменьше ние материалоемкости. Типовые железобетонные оболочки предназначены для зданий с сетками колонн 18×24; 18×30 и 24×24 м (рис. 6.6). Оболочки собираются из ребристых плит размером 3×6 м с цилиндрической поверхно стью. Каждая оболочка является частью многоволнового покрытия, смежные оболочки опираются на контурные диафрагмы в виде ферм или поясов. На верхней поверхности диафрагм, особенно на крайних участках, предусматри вается устройство железобетонных или стальных упоров, а также шпоночных пазов для восприятия сдвигающих усилий от оболочек.

Рис. 6.6. Типовые железобетонные оболочки положительной гауссовой кривизны

Типовые железобетонные колонны для одноэтажных производственных зданий применяют следующих видов: — прямоугольного сечения для зданий без мостовых кранов высотой до 14,4 м; — прямоугольного сечения для зданий пролетами до 36 м с мостовыми кранами (табл. 6.4); — двухветвевые для зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью до 50 т; — центрифигурные кольцевого сечения для зданий без мостовых кранов с наружным диаметром от 300 до 1000 мм и длиной от 3,6 до 19,2 м по ГОСТ 23444–79. В отечественной и зарубежной практике применяются и другие типы ко лонн, например двутаврового сечения, кольцевые центрифугированные с кон солями для зданий с мостовыми кранами. 477

Общие технические условия для железобетонных колонн одноэтажных производственных зданий изложены в ГОСТ 25628–83. Для каркасов одноэтажных производственных сельскохозяйственных зда ний шириной 18 или 21 м применяют типовые колонны, стропильные балки пролетом 6,0 или 7,5 м и треугольные фермы пролетом 6 м (рис. 6.7). Широкое применение нашли также однопролетные сельскохозяйственные здания с каркасами из техшарнирных железобетонных рам, составляемых из двух полурам (рис. 6.8).

Pиc. 6.7. Схема железобетонного каркаса одноэтажного сельскохозяйственного производственного здания: 1, 2 — колонны крайних и средних рядов; 3 — стро пильная балка; 4 — треугольная ферма; 5 — фундамент под колонну

Железобетонные колонны соединяют с фундаментами, как правило, за щемлением в стакане (рис. 6.9). При отдельно стоящих фундаментах стены опираются на фундаментные балки. Верх фундаментов размещается на 150 мм ниже отметки чистого пола, что исключает возможность опирания фундаментных балок на верхние обрезы фундаментов. Поэтому их опирают на бетонные столбики, а при панельных стенах — с помощью арматурных выпусков — непосредственно на верх подколонников фундаментов. При глубоком заложении фундамента (более 4,2 м) вместо подколонников целе сообразно применять удлиненные колонны. В этом случае в нижних частях колонны предусматривают консоли для опирания фундаментных балок. Ти повые железобетонные фундаментные балки для каркасных зданий с шагом колонн 6 м имеют длину от 4,3 до 5,95 м, а при шаге колонн 12 м —от 10,7 до 11,95 м. Они имеют трапецевидное сечение высотой 300...450 мм при шаге колонн 6 м и 400...600 — при 12 м. Панели стен для производственных зданий могут быть плоскими длиной 6 м и ребристыми с предварительно напряженной арматурой длиной 12 м. Панели стен для отапливаемых зданий изготавливают однослойными из ячеистого автоклавного бетона плотностью 700...800 кг/м3 или из легких бетонов на пористых заполнителях (керамзите, аглопорите, вспученном пер лите и др.) плотностью 900...1200 кг/м3. В последнем случае панели должны иметь наружные и внутренние фактурные слои из цементнопесчаного ра створа толщиной по 20 мм. 478

Pиc. 6.8. Железобетонные полурамы для одноэтажных сельскохозяйственных зданий: а — цельная прямоугольного сечения; б — составная таврового сечения

Рис. 6.9. Соединение колонн с фундаментами стаканного типа: а — прямоугольных, б — двухветвевых

Эффективны трехслойные панели различных видов — с наружными слоями из тяжелого бетона и внутренним из легкого или минераловатных, полистероль ных плит с гибкими связями между наружными слоями панелей. Стеновые панели могут быть навесными и самонесущими. Навесные стены выполняются из панелей, длина которых равна шагу колонн с проемами (промежутками по высоте) для ленточного остекления. В самонесущих стенах панели различных типов опираются друг на друга: надоконные панели на простеночные и т. п. При этом образуются оконные проемы шириной 3...4,5 м (при шаге колонн 6 м). 479

480

Таблица 6.4 Типовые железобетонные колонны для зданий с мостовыми кранами (М.8ЦИТП. — серия 1.424.1–5.1984 г.) Вып. 1/В7 — 5/В7

481

Окончание табл. 6.4

6.2.3. СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОДНОЭТАЖНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ При отсутствии особых условий применение стальных конструкций в одно этажных зданиях целесообразнее, чем железобетонных при больших пролетах (30 м и более) и высотах (более 18 м) зданий, наличии мостовых кранов грузоподъем ностью 50 т и более или при режиме их работы 8К и в др. случаях. Современные производственные здания нередко имеют большие габариты в плане и высоту до 40–80 м (рис. 6.10) при мостовых кранах грузоподъемностью до 450–1200 т. В этих случаях каркасы следует проектировать стальными. Однако при этом, учиты вая, что на каркасы расходуется более 50% стали, используемой для строитель ных стальных конструкций, необходимо предусматривать меры, обеспечива ющие снижение расхода стали. К таким мерам относится поиск рациональных конструктивных форм, использование сталей повышенной прочности и эффек тивных профилей, создание предварительного напряжения и др.

Рис. 6.10. Стальной каркас здания сборочного цеха с подвесными кранами грузоподъемностью 30 т

Одним из важных путей снижения стоимости и трудоемкости изготовления строительных конструкций, является их унификация и типизация, позволя ющие сократить количество типоразмеров конструкций. Для производственных зданий общего назначения разработаны чертежи стальных подкрановых балок, колонн, стропильных и подстропильных ферм, пространственных решетчатых покрытий, структурных покрытий, рамных кон струкций и др. (табл. 6.5). Колонны одноэтажных производственных зданий при высоте до 10 м и грузоподъемности кранов до 15–20 т проектируются сплошного постоянного сечения (рис. 6.11а), а при кранах большей грузоподъемности — ступенчаты ми сплошными (рис. 6.11б) или решетчатыми (рис. 6.11в). Конструкций покрытия могут быть решены в виде плоскостных систем (стропильных балок, ферм, арок) или пространственных решетчатых. При пло 482

скостных системах предпочтение следует отдавать беспрогонным решениям, при которых по верхнему поясу стропильных конструкций, устанавливаемых с шагом 6 или 12 м, укладываются крупноразмерные панели. При больших пролетах производственных зданий целесообразно применение простран ственных решетчатых конструкций, примеры которых приведены в табл. 6.5. В качестве ограждающих конструкций эффективно применение легких трехслойных панелей, в которых обшивками служат профилированные или плоские стальные оцинкованные листы толщиной 0,8–1 мм. Средний слой — утеплитель изготавливается из пенопластов. С целью повышения степени огнестойкости трехслойных панелей средний слой целесообразно изготавли вать из минераловатного утеплителя. Такие панели могут быть использованы также в покрытии зданий.

Рис. 6.11. Стальные колонны одноэтажных производственных зданий: а — постоянного сплошного сечения; б — то же, ступенчатые; в — сквозные ступенчатые; 1, 2 — проход 483

484 Таблица 6.5 Типовые металлические строительные конструкции

485

Продолжение табл. 6.5

486 Продолжение табл. 6.5

487

Продолжение табл. 6.5

488 Продолжение табл. 6.5

489

Продолжение табл. 6.5

490 Окончание табл. 6.5

ГЛАВА 6.3. МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ 6.3.1. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ Многоэтажные промышленные здания проектируют, как правило, кар касными с навесными стеновыми панелями. Типовые конструкции для таких зданий разработаны с балочными и безбалочными перекрытиями. При балочных перекрытиях (рис. 6.12) сетка колонн принята 6×6 или 9×6 м. Высоты этажей равны 3,6; 4,8; 6 и 7,2 м. При необходимости верхний этаж предусматривается пролетом 18 м (рис. 6.12б), в нем возможно распо ложение мостовых кранов грузоподъемностью 10 т или подвесного транс порта. При устройстве мостовых кранов высота верхнего этажа принимается равной 10,8 м, а при подвесном транспорте — 7,2 м. Основными несущими конструкциями в таких зданиях являются (рис. 6.13): колонны с консолями (табл. 6.6), по низу жестко заделываемые в фундаментные башмаки стакан ного типа, ригели перекрытий (табл. 6.7) и покрытий, плиты многопустотные или ребристые (табл. 6.8), навесные панели стен.

Рис. 6.12. Поперечный разрез многоэтажных промышленных зданий с балочными перекрытиями: а — без мостовых кранов; б — с мостовыми кранами в верхнем этаже

В зданиях с безбалочными перекрытиями (рис. 6.14) железобетонная пли та опирается на колонны, имеющие, как правило, капители, уменьшающие рабочий пролет плиты и распределяющие опорную реакцию на значительную поверхность плиты. Такие перекрытия целесообразны в зданиях с большими равномерно распределенными нагрузками и квадратной сеткой колонн (на пример 6×6 м). При временной нагрузке на перекрытие 10 кН/м2 и более безбалочные перекрытия экономичнее балочных. Их преимущество состоит также в том, что благодаря меньшей конструктивной высоте высота здания и расход стеновых материалов уменьшается. Безбалочные перекрытия приме няют в зданиях холодильников, мясокомбинатов, складов и др. Сборные 491

Рис. 6.13. Схема каркасного здания с балочным перекрытием: 1 — крайняя колонна с консолями; 2 — ригель перекрытия; 3 — стык колонн; 4 — многопустотные плиты перекрытия; 5 — ригель покрытия; 6 — ребристые плиты покрытия; 7 — средняя колонна с консолями; 8 — ребристые плиты пере крытия (вариант); 9 — фундаментные башмаки 492

безбалочные перекрытия состоят из капителей, опирающихся по периметру среднего отверстия на выступы колонн, надколенных панелей, укладываемых в обоих направлениях на капители колонн и пролетной панели, опирающейся по контуру на подрезки надколенных панелей (рис. 6.15).

Рис. 6.14. Многоэтажное каркасное здание с безбалочными перекрытиями

Типовые железобетонные конструкции каркаса многоэтажных зданий с без балочными перекрытиями изготовляют по рабочим чертежам серии 1.420.1–14. Здание имеет сетку колонн 6х6 м и высоту этажей 4,8 или 6 м. Эти конструкции должны удовлетворять требованиям ГОСТ 27108–86. Если по функциональным и технологическим требованиям производствен ное здание должно иметь более крупные пролеты, то принимают сетку колонн 12×6; 18×6; 18×12; 24×6 м. В этих случаях здание, как правило, проектируют с дополнительными межферменными этажами (рис. 6.16), в которых разме щают оборудование, коммуникации, бытовые, складские и др. помещения. Ригелями здания служат безраскосные фермы или арки, жестко связанные с колоннами. По верхнему поясу ригелей укладывают ребристые плиты (пере крытие основных этажей), а по нижнему — пустотные (перекрытия вспомога тельных этажей). Многоэтажные гражданские здания, особенно жилые дома, общежи тия, гостиницы и др., как правило, решаются в виде каркаснопанельных или крупнопанельных (бескаркасных) конструктивных систем, состоящих из круп норазмерных сборных железобетонных изделий заводского изготовления. 493

Каркасно8панельные здания проектируют с полным или неполным карка сом. При полном каркасе панели перекрытия опираются по углам на колонны. Колонны и ребра перекрытий образуют пространственный каркас здания. Панели стен и внутренних перегородок — самонесущие и крепятся к стойкам каркасов. При неполном (внутреннем) каркасе крайних колонн нет, а панели наружных стен несущие. Панели перекрытий опираются на несущие наружные стены и внутренние колонны каркаса.

Рис. 6.15. Фрагмент сборного безбалочного перекрытия с ребристыми панелями 494

495

Рис. 6.16. Конструкции многоэтажного промышленного здания с межфермерными этажами: а — поперечник здания; б — фрагмент и детали перекрытия; в — типы железобетонных ферм ригелей (1 — арка с затяжкой, 2 — безраскосная ферма, 3 — то же, с подкосами в крайних пролетах)

496 Таблица 6.6 Типовые железобетонные колонны для многоэтажных промышленных зданий

497

Таблица 6.7 Типовые железобетонные ригели для многоэтажных промышленных зданий (М. — ЦИТП)

498 Таблица 6.8 Типовые железобетонные плиты для многоэтажных зданий

499

Окончание табл. 6.8

Широко распространены, особенно в жилищном строительстве, крупнопа нельные (бескаркасные) здания; благодаря отсутствию каркаса и повышению степени заводской готовности элементов уменьшается трудоемкость монтажа и стоимость таких зданий. Крупнопанельные здания делят на две группы (рис. 6.17): с продольными несущими стенами и с поперечными несущими перегородками. Конструктив ная схема с поперечными несущими перегородками более выгодна, так как панели перекрытий опираются на внутренние поперечные перегородки, что позволяет предельно укрупнить и облегчить наружные стеновые панели, кото рые, не воспринимая нагрузки от перекрытий и выполняя лишь ограждающие функции, могут быть изготовлены из легких эффективных материалов (керам зитобетона, ячеистого бетона и др.). Панели перекрытий и стен в крупнопа нельных зданиях проектируются преимущественно размером на комнату.

Рис. 6.17. Конструктивные схемы крупнопанельных зданий

Панельные здания, особенно в районах с невысокой сейсмичностью, могут достигать 20 и более этажей и иметь выразительный архитектурный облик. Дальнейшим развитием крупнопанельного строительства явилась разра ботка и внедрение в строительную практику конструкций жилых домов из объемных железобетонных элементов — блоккомнат и блокквартир. Объемные блоки изготовляют из отдельных плоских панелей стен и перекры тий укрупненной заводской сборкой или в виде монолитного «стакана» или «колпака» с раздельным перекрытием (панелями потолка или пола). Всю внутреннюю отделку блоккомнат или блокквартир производят в заводских условиях, поэтому трудоемкость строительных работ, выполняемых на пло щадке, предельно снижается. Крупнопанельные здания благодаря механизированному заводскому из готовлению крупноразмерных изделий и значительному уменьшению трудо вых затрат при монтаже в экономическом отношении весьма эффективны. Стоимость 1 м2 площади в таких зданиях обычно ниже, чем в кирпичных или крупноблочных домах. 500

Весьма перспективными являются многоэтажные здания из монолитно8 го железобетона, возводимые в скользящей или объемнопереставной опа лубке. 17–20этажные жилые дома подобного типа построены во многих городах страны. Получили распространение также здания, возводимые методом подъема этажей. В таких зданиях после бетонирования сплошной плиты каждого перекрытия на нулевой отметке, оно с помощью мощных домкратов поднима ется по направляющим — колоннам на проектную отметку. Многоэтажные здания, особенно гражданские, могут иметь конструктив ную схему с центральным монолитным ядром жесткости различной конфигу рации, в котором располагаются подсобные помещения, лифтовые и вентиля ционные шахты, лестничные клетки и т. п. В подобных решениях могут быть предусмотрены два и более ядер жест кости замкнутого или открытого профилей. В основу объемнопланировоч ного решения гостиничного комплекса кладется, как правило, деление об щего объема на высотную и малоэтажную части. В высотной части размеща ются жилые номера, а в малоэтажной — рестораны, помещения бытового обслуживания и др. Примером такого решения может служить также гости ничный комплекс в АлмаАте на 1000 мест (рис. 6.18). Высотная часть имеет в плане эллипсовую форму, ее основным несущим элементом является моно литное железобетонное ядро с расходящимися от него поперечными желе зобетонными диафрагмами жесткости. Ограждающие конструкции выпол нены в виде легких навесных стеновых панелей. Монолитные конструкции высотной части возведены с помощью скользящей и объемнопереставной опалубки.

6.3.2. МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ СО СТАЛЬНЫМ КАРКАСОМ Многоэтажные здания большой высоты целесообразно проектировать кар касными с несущими конструкциями из высокопрочной стали и ограждающи ми из легких стеновых панелей из эффективных материалов. Наибольший расход в таких зданиях приходится на основные элементы каркаса — колонны (40–60%) и балки (30% и более). С увеличением шага общий вес колонн уменьшается, а балок увеличивается. В зданиях высотой 30–40 этажей опти мальный шаг колонн составляет 4–6 м. Конструктивные схемы зданий должны обеспечивать пространственную жесткость здания. Различают рамные, связе вые и рамносвязевые конструктивные схемы. В рамных системах, состоящих из поперечных и продольных рам, про странственная устойчивость обеспечивается жесткими узлами рам. Такие си стемы рациональны для сравнительно невысоких зданий. В связевых и рамносвязевых системах пространственная жесткость соз дается установкой связей в поперечном, а также в продольном направлениях. Связевые фермы должны устанавливаться на всю высоту здания. Вместе с горизонтальными жесткими дисками, образуемыми перекрытиями, они обес печивают общую пространственную устойчивость здания. 501

502

а)

Рис. 6.18. Высотная гостиница в г. АлмаАте: а — разрез; б — план высотной части; 1 — машинное помещение лифтов; 2 — кафе; 3 — валунногалечное основание; 4 — фундаментная плита

б)

Колонны каркасов могут иметь различные типы сечений^ двутавровые сварные с толстыми стенками и полками, из пакета сваренных между собой листов, сплошные прямоугольные и т. п. Балки проектируют преимущественно двутаврового сечения. В период строительства зданий высотой 100–200 м применялись как сталь ные, так и железобетонные каркасы. В каждом из таких решений были свои преимущества и недостатки, однако с 60х годов высота строящихся зданий стала быстро расти и достигла 300–400 м. С ростом высоты зданий значитель но увеличиваются нагрузки, особенно опасными становятся горизонтальные силы, что усложняет обеспечение горизонтальной жесткости и общей устойчи вости зданий.

ГЛАВА 6.4. КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ СПОРТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ Состав спортивных комплексов весьма разнообразен, в него могут входить дворцы спорта, крытые и открытые плавательные бассейны, арены спортив ных игр с трибунами, лыжные трамплины и др. Во многих случаях они рассчи таны на десятки тысяч зрителей, требуют больших перекрываемых площадей и решения сложных архитектурностроительных задач. Покрытие спортивных зданий больших пролетов целесообразно решать в виде железобетонных оболочек, висячих вантовых, стальных арочных или мембранных конструкций, а также эффективных деревянных и пластмассо вых конструкций. Большие спортивные арены могут быть решены с покрытием только трибун для зрителей. Практика показала целесообразность и экономическую эффек тивность таких решений. Крытые трибуны стадионов решаются, как правило, в виде железобетон ных консольных рам Гобразной формы, располагаемых с шагом 6–8 м. В решении показанном на рис. 6.19 стойки рам имеют длину 15,3 м, а ригели — 13 м. Стойка и ригели рамы соединяются между собой преднапряженной канатной арматурой. Арматура стоек заанкеривается в основании и натяги вается с верхнего конца, после чего производится инъекцирование каналов цементным раствором. В верхней части стойки объединены обвязочными ригелями. По верху ригелей укладываются железобетонные плиты покры тия. Балки опорных конструкций трибун опираются на стойки. В плавательных бассейнах основным является ванна бассейна, которую целесообразно выполнять из монолитного железобетона. Поскольку глубина ванны бассейнов многоцелевого назначения переменна, то толщина плиты днища и армирование принимаются переменными. Стенки бассейна также проектируются переменной толщины и с различным армированием по высоте, в соответствии с эпюрами внутренних усилий, вызванных переменным гидро статическим давлением воды и другими нагрузками. 503

Рис. 6.19. Поперечный разрез крытых трибун стадиона: 1 — консольная рама; 2 — опорные конструкции трибун; 3 — ступени трибун

ГЛАВА 6.5. БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ ПОКРЫТИЯ 6.5.1. БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ ТОНКОСТЕННЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПОКРЫТИЯ При проектировании производственных и гражданских одноэтажных зда ний, когда требуется перекрыть большие пролеты без промежуточных опор (ангары, гаражи, рынки, выставочные павильоны, спортивные арены и др.), целесообразно использовать тонкостенные железобетонные или армоцемент ные покрытия в виде оболочек или сводов. Приведем примеры наиболее часто применяемых конструктивных реше ний. Железобетонные оболочки двоякой положительной гауссовой кри8 визны на прямоугольном плане способны перекрывать пролеты разме ром более 100 м. Так, например, такие оболочки, перекрывающие плрщадь более 1 гектара без промежуточных опор, использованы при строительстве рынка в г. Челябинске, а также в г. Минске. Большой архитектурной выразителоностью отличаются оболочки двоя8 кой отрицательной гауссовой кривизны (гиперболические параболоиды), поэтому они нашли применение для покрытий зданий различного назначения. Оболочки вращения (купола) широко применяются для покрытия зданий (цирки, рынки, спортивные арены, павильоны и др.) и сооружений (резервуары). Цилиндрические оболочки и призматические складки могут быть ис пользованы для покрытий различных зданий, в том числе производственных. Например, многоволновыми многопролетными цилиндрическими оболочка ми целесообразно покрывать здания с шагом колонн 12 м (длина диафрагм) и пролетами 36, 60 м (длина бортовых элементов). 504

Для покрытий больших пролетов применяются железобетонные своды с затяжками или без них (при передаче распора на опорные несущие конструк ции). Для увеличения момента инерции сечения свода и уменьшения расхода материалов целесообразно применять волнистые своды из железобетона или армоцемента. Большое распространение в отечественной и зарубежной практике полу чили армоцементные волнистые своды, отличающиеся малой толщиной стен ки и большой высотой волны и призматической складки. Характерное реше ние покрытий из таких сводов показано на рис. 6.20.

Рис. 6.20. Покрытие в виде армоцементного волнистого свода главного павильона промышленной выставки в Турине (Италия): а — продольный разрез; б — поперечный

6.5.2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ЗДАНИЙ Конструктивные решения металлических покрытий большепролетных зда ний могут быть балочными, арочными, пространственными, висячими ван товыми, мембранными и др. Учитывая, что в таких конструкциях основной нагрузкой является собственный вес, следует стремиться к его уменьшению, что достигается применением сталей повышенной прочности и алюминиевых сплавов. Балочные системы (как правило, фермы) включаются в состав попереч ных рам, что улучшает статическую схему работы. При пролетах более 60– 80 м целесообразно использовать арочные покрытия (рис. 6.21). Такие покрытия при больших пролетах целесообразно проектировать предвари тельнонапряженными. В арочном покрытии, представленном на рис. 6.22, верхний пояс предусмотрен жестким, а нижний пояс и решетка арки выпол нены из тросов. После монтажа арки осуществляют принудительное смеще ние опорных узлов наружу, что вызывает предварительное растяжение в нижнем поясе и раскосах арки. 505

Рис. 6.21. Арочное покрытие дворца спорта в Лужниках (Москва): 1 — арка; 2 — затяжка; 3 — неподвижная шарнирная опора; 4 — подвижная шарнирная опора

Рис. 6.22. Предварительно напряженная стальная арка пролетом 180 м: 1 — трос; 2 — жесткий пояс

Пространственные решетчатые конструкции покрытий могут быть плос кими двухслойными (двухсетчатыми) и криволинейными однойслойными (од носетчатыми) или двухслойными. В двухсетчатых конструкциях две парал лельные сетчатые поверхности соединяются между собой решетчатыми свя зями. Сетчатые системы регулярного строения называются структурными и при меняются, как правило, в виде плоских покрытий. Они представляют собой различные системы перекрестных ферм (рис. 6.23). Структурные плоские перекрытия благодаря большой пространственной жесткости имеют неболь шую высоту (1/16–1/20 пролета), ими можно перекрывать большие пролеты. Устройством консольных свесов за линией опор достигается уменьшение изгибающих моментов и веса покрытия. 506

Рис. 6.23. Структурные покрытия с треугольной (а) и квадратной (б) ячейками: 1, 2 — верхняя и нижняя поясные сетки; 3 — раскосы; 4 — тетраэдр; 5 — октаэдр; 6 — опорная капитель

Криволинейные пространственные покрытия имеют, как правило, ци линдрическую или купольную поверхность. Цилиндрические покрытия могут быть односетчатыми или двухсетчаты ми (криволинейные структуры). Они в поперечном направлении работают как свод, распор которого воспринимается стенами или затяжками. Купольные покрытия могут иметь ребристую (или ребристокольцевую) конструктивную схему (рис. 6.24а) или сетчатую (рис. 6.24б). В ребристых куполах радиально расположенные ребра соединены между собой кольцевы ми прогонами. Если последние составляют с ребрами единую жесткую про странственную систему, то тогда кольцевые прогоны работают не только на местный изгиб, но в составе купольной системы воспринимают также кольце вые сжимающие или растягивающие усилия. В сетчатых куполах в состав конструкции кроме ребер и кольцевых элементов входят раскосы, что создает условия, при которых стержни работают только на осевые усилия. Висячие покрытия состоят из опорного контура и основных несущих элементов в виде вант или тонких стальных листов, работающих на растяже ние. Поскольку основные элементы покрытия работают на растяжение, их несущая способность определяется прочностью (а не устойчивостью), что позволяет эффективно использовать высокопрочные канаты или листовую сталь. Такие покрытия весьма экономичны, однако повышенная деформатив ность ограничивает их применение для покрытий производственных зданий. Кроме того, учитывая большую распорность таких систем, форму в плане целесообразно принимать круглой, овальной или многоугольной, что облегча ет восприятие распора. В связи с этим они применяются, в основном, для покрытий спортивных зданий, крытых рынков, выставочных павильонов, скла дов, гаражей и других зданий больших пролетов. 507

Рис. 6.24. Конструктивные решения металлических куполов: а — ребристое; б — сетчатое

В состав вантовых висячих покрытий входят гибкие ванты (стальные канаты или арматурные стержни), располагаемые в радиальном направлении (рис. 6.25а), в ортогональных направлениях (рис. 6.25б) или параллельно друг другу в одном направлении (рис. 6.26). Криволинейные замкнутые опорные контуры работают преимущественно на сжатие, а центральное кольцо — на растяжение. В этих случаях на поддерживающие покрытие конструкции (сте ны, колонны, рамы) передаются только вертикальные силы. В отличие от этого при незамкнутых контурах распор передается на несущие конструкции зда ния, что требует устройства анкерных фундаментов, работающих на выдерги вание, или стен с контрофорсами и т. п. На систему вант укладываются плиты из легкого железобетона или металлические с полимерным утеплителем, трехслойные и др.

Рис. 6.25. Системы висячих вантовых покрытий: а — радиальное расположение вант; б — ортогональное; 1 — ванты; 2 — опорный контур; 3 — центральное кольцо 508

509

Рис. 6.26. Висячее вантовое покрытие гаража в Красноярске: 1, 2 — ванты соответственно в середине и в торце; 3 — опорный контур; 4 — железобетонные плиты; 5 — анкерный фундамент

Системы висячих вантовых покрытий отличаются большим разнообрази ем. Нередко применяют шатровую вантовую систему, при которой централь ное кольцо покоится на колонне и поднимается на более высокую отметку, чем опорное контурное. Примером такой системы может служить покрытие автобусного парка в Киеве диаметром 161 м. Описанные выше системы являются однопоясными. Кроме них применяются также двухпоясные системы (особенно при больших ветровых нагрузках), в которых стабилизация покрытия осуществляется с помощью контура обратной кривизны. В таких системах несущие ванты имеют выгиб вниз, а стабилизирующие — вверх. Стабилизирующие ванты с установ ленным на них настилом могут быть расположены над несущими, что вызывает сжатие распорок (рис. 6.27a). При расположении стабилизирующих тросов под несущими вантами связи между ними будут растянутыми (рис. 6.27б). Возможен и третий вариант, при котором несущие и стабилизирующие тросы пересекаются, а стойки сжаты в средней части покрытия и растянуты — в крайних (рис. 6.27б).

Рис. 6.27. Двухпоясные вантовые системы: 1 — стабилизирующие ванты; 2 — стойки; 3 — несущие ванты 510

Большое распространение в зарубежной и отечественной практике полу чили также висячие тонколистовые системы — мембранные покрытия. Они представляют собой пространственную конструкцию из тонкого металли ческого листа (стального или из алюминиевых сплавов) толщиной в несколько миллиметров, закрепленного по периметру в опорном контуре. Их преимуще ства состоят в совмещении несущей и ограждающей функций, а также в повышенной индустриальности изготовления. В некоторых случаях вместо сплошной мембраны покрытие образуется из отдельных, не соединяемых друг с другом, тонких стальных лент. Располагаемые в двух взаимоперпенди кулярных направлениях ленты могут переплетаться, что предотвращает их расслаивание. Сплошное мембранное покрытие успешно применено для универсального стадиона на проспекте Мира в Москве, размеры в плане которого достигают 183×224 м (рис. 6.28). В состав спортивного комплекса, построенного в г. Бишкеке, входит зал на 3 тысячи зрителей, покрытие которого решено в виде предварительно напря женной мембраннобалочной висячей системы (рис. 6.29). Каркас здания выполнен из монолитного здания железобетона в виде раскосных ферм, расположенных по периметру размерами в плане 42,5×65,15 м. Покрытие состоит из собственно мембраны толщиной 2 мм, продольных прогонов и поперечных балок — распорок. Утеплитель в виде минераловатных матов подвешен к мембране снизу, потолок выполнен из штампованных алюмини евых элементов. Мембранные покрытия использованы и в ряде других большепролетных зданиях. Так, в СанктПетербурге универсальный спортивный зал диаметром 160 м перекрыт мембранной оболочной толщиной 6 мм. Подобными оболоч ками перекрыты также универсальный спортивный зал с размерами в плане 66×72 м на 5 тысяч зрителей в Измайлово (Москва), здание плавательного бассейна «Пионер» с размерами в плане 30×63 м в Харькове и др. Складчатые своды покрытий — пространственная конструкция, которая может быть выполнена из металла (стали, алюминиевых сплавов), железобе тона, пластмасс. Особенно эффективны такие покрытия из алюминиевых сплавов. Основ ным конструктивным элементом в последних может служить лист ромбовид ной формы (рис. 6.30), согнутый вдоль большей диагонали. Сопряжения ромбовидных элементов между собой может осуществляться при помощи цилиндрических шарниров или жесткими фланцевыми сочленениями. Для повышения пространственной жесткости покрытия (особенно при шарнирных сопряжениях) необходимо предусматривать установку продольных затяжек по выступающим узлам складчатого свода.

511

Рис. 6.28. Конструктивная схема покрытия универсального стадиона на проспекте Мира в Москве (стальная мембрана толщиной 5 мм): а — план; б — продольный разрез; в — поперечный 512

Рис. 6.29. Конструктивная схема здания дворца спорта в Бишкеке: 1 — каркас здания; 2 — мембранобалочная висячая система

Рис. 6.30. Многогранный складчатый свод 513

ГЛАВА 6.6. ДЕРЕВЯННЫЕ И ПЛАСТМАССОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ Деревянные конструкции весьма разнообразны и могут применяться в зданиях и сооружениях различного назначения. Особенно эффективно их применение в покрытиях производственных и общественных зданий. Деревянные конструкции следует изготавливать из высушенной древеси ны, которая должна быть антисептирована. Следует выполнять конструктив ные меры и требования по защите древесины от гниения. Они должны подвер гаться также огнезащитной пропитке. Дальнейшее развитие производственной базы по изготовлению деревян ных конструкций позволит повысить объем и эффективность их применения в строительстве. В настоящее время в нашей стране действуют предприятия, на которых выпускаются клееные деревянные конструкции. К основным плоскостным сплошным деревянным конструкциям относят ся: балки на пластинчатых нагелях (пролетами L0 = 4,5...6 м); балки двутавро вого сечения с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 6...12 м); клеенные балки двутаврового сечения со стенкой из досок на ребро (L0 = 3...7 м); дощатоклееные балки из пакета досок — постоянной высоты, двускатные, гнутоклеенные (L 0 = 6...24 м); клеефанерные балки с плоской стенкой (L0 = 12...24 м); распорные системы треугольного очертания из клеенных эле ментов (L0=12...18 м); арки со стальной затяжкой дощатоклееные или из балок с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 15...36 м); арки дощатокленые с опиранием на фундаменты (L0 = 18...100 м); рамы с перекрестной стенкой на гвоздях (L0 = 9...18 м); дощатоклееные гнутые рамы (L0 = 12...24 м); дощаток лееные рамы с соединением ригеля со стойками на зубчатый шип или на нагелях (L0 = 12...18 м); тоже, с консолями и подкосами (L0 = 15...36 м). В армированных деревянных конструкциях на растянутой (нижней) поверх ности деревянных элементов в специальных бороздах размещают стальную стержневую арматуру, которая с помощью синтетических смол приклеивается к дереву и защищается от коррозии. Благодаря армированию достигается уменьшение конструктивной высоты деревянных конструкций и существенное (до 30...40%) снижение расхода древесины. К плоскостным сквозным деревянным конструкциям относятся такие, которые состоят из поясов и связывающих их решеток (раскосов и стоек). Основным видом сквозных конструкций являются фермы: сегментные кле еные со стальным нижним поясом (L0 = 12...36 м); полигональные брусчатые со стальным нижним поясом (L0 = 12...30 м); треугольные брусчатые или дощатые со стальным нижним поясом; трапециевидные из дощатоклееных элементов (рис. 6.31) пролетом до 21 м. Сквозные арки, состоящие из двух полуарок со стальной затяжкой, могут достигать пролетов до 60 м и более. Сквозными (решетчатыми) могут быть стойки, высота которых достигает 15 м. Для применения в массовом строительстве разработаны типовые плоскост ные деревянные конструкции, сведения о которых приведены в табл. 6.9. 514

Рис. 6.31. Трапецевидная ферма из дощатоклееных деревянных элементов: 1 — нижний пояс; 2 — раскосы; 3 — стойка; 4 — стальные нагели и болты

Пространственные деревянные конструкции применяются в строитель ной практике, как правило, в виде сводов или куполов. Кружально8сетчатые своды собираются из поставленных на ребро стан дартных косяков, расположенных по двум пересекающимся направлениям. Поперечное сечение свода имеет круговое или многоугольное очертание. Распор свода воспринимается стальными затяжками или непосредственно фундаментами. Узловые соединения косяков осуществляются либо с помо щью шипов, либо металлических связей. При косяках цельного сечения пролет свода не превышает 20 м, при использовании же клеефанерных косяков пролет свода может достигать 100 м. Складчатые покрытия образуются из системы наклонных досок, примы кающих друг к другу длинными сторонами и опирающихся на торцовые диаф рагмы — по коротким. В поперечном разрезе профиль складчатого покрытия может быть треугольным, трапециевидным или прямоугольным. Гранями скла док могут служить цельные доски, дощатогвоздевые или клеенные элементы, а также трехслойные пластмассовые панели. Пролет таких покрытий может достигать 30 м. Цилиндрические оболочки, опирающиеся по торцам на жесткие в своей плоскости диафрагмы и имеющие вдоль образующей свободные края (борто вые элементы), изготавливают из криволинейных деревянных ребер, соеди ненных с клеефанерными криволинейными панелями. В качестве диафрагм применяют фермы, арки с затяжкой, торцовые стены. Если цилиндрическую оболочку рассечь диагональными плоскостями (рис. 6.32а), то образуются две пары сводов, называемых распалубками (1) и лотками (2). Оболочки составленные из четырех или более лотков называ ются сомкнутыми сводами (рис. 6.32б), а образованные из распалубок — крестовыми сводами (рис. 6.32в). В месте пересечения распалубок устраи вают ребра — гурты. Пролет таких оболочек достигает 30 м. Структурные деревянные покрытия представляют собой пространствен ные плиты или оболочки из регулярно повторяющихся элементов. Примером могут служить структуры из пересекающихся в двух или трех направлениях клеенных балочных элементов с их жесткими соединением в узлах. Пролет структурных плит составляет 12...28 м, а размер ячейки структуры — 4...7,2 м. Структуры могут быть смонтированы с применением разнообразных элемен тов, например объемных в форме тетраэдров из фанерных листов. Они могут 515

516 Таблица 6.9 Типовые деревянные строительные конструкции

517

Окончание табл. 6.9

быть металлодеревянными с растянутыми элементами из металла и сжаты ми — из древесины. Купольные покрытия из древесины и фанеры применяют достаточно широко, их пролеты составляют, как правило, 12...35 м, но могут превышать 100 м. Купола обычно составляются из меридиональных ребер, опорного и фонарного колец, кольцевого и косого настилов. Каждое ребро состоит из нескольких склеенных или сбитых гвоздями досок. Расстояние между ребра ми на уровне опорного кольца равно 0,8...1,5 м. Опорное кольцо, работающее на растяжение, изготовляют из дерева, металла или железобетона. Кольцевой настил в зоне опорного кольца, где возможно появление кольцевых растяги вающих усилий, выполняют из двух слоев досок. Доски верхнего слоя должны перекрывать стыки нижнего. Косой настил предназначен для восприятия сдви гающих усилий, возникающих при несимметричной нагрузке.

Рис. 6.32. Схемы образования сводовоболочек: а — цилиндрическая оболочка; б — крестовый свод; в — сомкнутый свод; 1 — распалубки; 2 — лотки

В качестве меридиональных ребер могут быть использованы полуарки или прямолинейные элементы, изготовленные из досок, клееной древесины или фанеры. Они могут иметь сплошную или сквозную стенку. Ребра располагают ся с шагом 4,5...6 м по нижнему опорному кольцу. Для обеспечения устойчи вости ребер из плоскости они попарно соединяются между собой металличе скими связями. По ребрам укладываются кольцевые прогоны, а на последние дощатый настил — продольный и косой. Вместо прогонов и настила можно использовать панели, например трехслойные, укладываемые непосредствен но на меридиональные ребра. Другими разновидностями деревянных куполов являются складчатые, реб ристокольцевые, сетчатые, кружальносетчатые из сомкнутых сводов и др. Ребристокольцевые купола образуются из пересекающихся меридиональ ных ребер и непрерывных кольцевых прогонов. Последние работают не толь ко на местный изгиб, но в составе купола, кроме того, воспринимают кольце вые усилия. Клееные деревянные купола больших пролетов получили применение в США, Японии и в др. странах при строительстве крытых стадионов, рынков и т. п. Купола имеют сферическую поверхность, их диаметр может превышать 100 м. Например, крытый стадион в г. Такома (США) имеет деревянный купол диаметром 162 м. Куполами аналогичной конструкции покрыты также спортив ные залы в других странах. Так, в г. Ясусиро (Япония) спортивный зал покрыт сферическим клееным деревянным куполом диаметром 36,6 м и стрелой 518

подъема 8 м (рис. 6.33). Каркас купола собран из криволинейных пересека ющихся в трех направлениях главных ребер, по которым уложены криволи нейные прогоны. Каркас обшит дощатым настилом, поверх которого располо жены гидроизоляция и кровля из оцинкованного железа. Купол опирается на монолитное железобетонное кольцо, которое поддерживается железобетон ными колоннами, опирающимися на кольцевую железобетонную балку.

Рис. 6.33. Разрез и план здания спортивного зала с клееным деревянным решетчатым куполом покрытия: 1 — главные ребра карка са купола; 2 — опорный контур; 3 — колонны; 4 — кольцевая обвязочная балка; 5 — фундамент

Сетчатые многогранные купола образуются из треугольных, ромбовидных, многоугольных элементов, соединяемых по углам шарнирно. Примером тако го покрытия может служить разработанный в РГАС деревянный многогранный решетчатый сферический купол из деревянных брусков цельного сечения (рис. 6.34). Стержни каркаса являются контурными ребрами треугольных панелей, образующих многогранную поверхность купола. В контурных ребрах предусмотрены отверстия под монтажные болты, используемые для соедине ния панелей между собой. Контурные ребра 1 треугольных панелей (рис. 6.35) в углах соединяются при помощи листовых фанерных вкладышей 2 на клею. Между наружной и внутренней обшивками 4 из тонких алюминиевых листов укладывается теп ло, звуко и пароизоляция 5–7. Гиперболические оболочки отрицательной гауссовой кривизны отлича ются тем, что позволяют получать криволинейную поверхность из прямоли нейных образующих. Благодаря этому они могут изготовляться из прямоли нейных досок, брусков, фанерных полос. 519

Рис. 6.34. Каркас многогранного сферического купола из деревянных брусков

Пластмассовые конструкции, учитывая их свойства, целесообразно при менять в качестве ограждающих и пространственных. Для покрытий неотапливаемых зданий применяют волнистые или плос8 кие листы толщиной 1,5...2,5 мм из светопрозрачного стеклопластика на полиэфирных смолах. Отапливаемые здания перекрывают трехслойными панелями с обшивками из стеклопластика и средним слоем из пенопласта. Для перекрытий небольших пролетов (до 4 м) возможно применение глад8 ких пластмассовых сводов. При больших пролетах до 18...20 м используют волнистые своды, монтируемые из лотковых пластмассовых элементов тол 520

щиной 1...4 мм, шириной 0,75...1,6 м и высотой лотка до 0,6 м. Элементы соединяются между собой внахлестку на клею или болтах, а поперечные швы герметизируются лентой на полиэфирном клее. Эффективны также стеклопластиковые складчатые своды из ромбиче ских панелей, согнутых по большой диагонали. Панели состоят из контурных ребер и обшивок, между которыми в необходимых случаях вводят пенопласт. Размеры ромбических трехслойных панелей при толщине 48 мм составляют по направлениям диагоналей 3 и 6 м, а пролет свода — до 20 м и более.

Рис. 6.35. Треугольные панели многогранного купола: 1 — контурное ребро; 2 — листовые фанерные вкладыши; 3 — прижимная планка; 4 — наружная и внутренняя обшивки из алюминиевых листов; 5 — перфорированный картон; 6 — минераловатная плита; 7 — пароизоляция 521

Получили применение в строительной практике структурные сводчатые покрытия, собираемые из тонкостенных стеклопластиковых объемных элемен тов, вершины которых соединяются стальными или стеклопластиковыми стерж нями, тросами или алюминиевыми трубами, которые могут быть подвергнуты предварительному напряжению. В результате образуется двухпоясная система, одним поясом которой являются стержни, соединяющие вершины объемных элементов, а другим — примыкающие друг к другу ребра пластмассовых объем ных элементов. Пролет таких структурных сводов достигает 18...24 м. Пластмассовые купола могут быть одно, двух и трехслойными. Одно слойные купола изготавливают из полиэфирного стеклопластика, оргстекла и пенопласта, двухслойные — из наружного стеклопластикового слоя и внут ренних стеклопластиковых обшивок и среднего теплоизоляционного слоя (пенополистирола, пенофенопласта и т. п.). Диаметры одно и двухслойных куполов при толщине стенки 6...9 мм не превышают 10 м, а трехслойных куполов при общей толщине 50 мм достигают 25 м. Пластмассовые купола нередко проектируют из волнистых или складчатых элементов. Комбинированные конструкции, включающие элементы из различных материалов, весьма разнообразны. К ним относятся: металлодеревянные фермы, в которых растянутые элементы (нижний пояс, раскосы) выполнены металлическими, а остальные элементы — деревянными; панели стен и по крытий, с каркасами из древесины и обшивкой из стеклопластика; элементы структурных плоских и пространственных покрытий и многие другие разно видности конструкций, в которых рационально сочетаются элементы из раз личных материалов.

ГЛАВА 6.7. КОНСТРУКЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ Из большого многообразия инженерных сооружений, классификация ко торых дана в табл. 6.10, приведем примеры конструктивных решений некото рых из них. Телевизионные башни, совмещаемые нередко с радиобашнями, достига ют высот, превышающих 500 м. Наиболее высокими (высота вместе с антенной частью 530 и 545 м) телебашнями из предварительно напряженного железобе тона являются Московская Останкинская и Канадская (Торонто). Обе возведе ны из монолитного железобетона в передвижной опалубке с последующим поэтапным предварительным напряжением канатной арматуры, что значи тельно повышает устойчивость башни. На высоте 300–400 м предусматрива ются обычно ресторан (кафе) и обзорные площадки. В некоторых случаях телебашни проектируются в виде железобетонного полого ствола, удерживаемого в вертикальном положении стальными каната мирастяжками. Ряд радиотелевизионных башен большой высоты как в нашей стране, так и за рубежом, смонтирован из стального проката. Самой высокой металличе ской телевизионной башней в Европе является Киевская. 522

Восьмигранный ствол этой башни высотой 392 м и диаметром в основной своей части 20 м покоится на четырех опорах. Наиболее нагруженные элемен ты башни выполнены из высокопрочных стальных труб, все соединения свар ные. Новым решением отличалась радиотелевизионная стальная башня высо той 360 м, построенная в АлмаАте. Ствол башни в основании имеет диаметр 18,5 м и по высоте ступенчато уменьшается до 9 м, его конструкция решена в виде решетчатых призм из сварных двутавров. С целью уменьшения аэродина мического эффекта грани ствола облицованы панелями из профилированного алюминия. Оригинальностью отличается также конструктивное решение Таш кентской телебашни высотой 375 м: она имеет центральный решетчатый ствол из стальных труб, поддерживаемый тремя трубчатыми подкосами. Интерес ным является также решение Ереванской телебашни высотой 312 м: нижняя ее часть до отметки 130 м представляет собой трехгранную решетчатую пирами ду, средняя — до отметки 173 м — шестигранную пирамиду из труб, верх няя — сплошную трубу переменного сечения. По оси башни по всей ее высоте расположен стальной цилиндрический ствол диаметром 4 м. Телевизионные башни в АлмаАте, Ташкенте и Ереване запроектированы и построены с учетом условий высокой сейсмичности. Водонапорные башни располагают на возвышенных участках рельефа местности, поэтому они обычно хорошо обозреваются. Учитывая это, им следует придавать выразительный архитектурный облик. Пример решения железобетонной водонапорной башни приведен на рис. 6.36. Бетонирование верхнего резервуара может быть осуществлено на нулевой отметке, а затем его по направляющему стволу или колоннам поднимают на проектную отмет ку. Комплексное решение железобетонной водонапорной башни имеет резер вуар на башне емкостью 3 тыс. м3 и в подземной части — на 5 тыс. м3. Последний выполняет одновременно функции фундамента. Стальные водонапорные башни могут быть полностью выполнены из листо вых конструкций в виде цилиндрических оболочек ствола и расположенного на нем бака. При таком решении объем ствола может быть использован в качестве дополнительной емкости. При строительстве небольших водонапорных башен в лесных районах ствол может быть принят деревянным брусчатым или решетчатым, а бак деревянным или металлическим. Резервуары для хранения жидкостей строят заглубленными или наземны ми. Заглубленные резервуары имеют, как правило, цилиндрическую или пря моугольную форму, а наземные могут иметь также более сложную форму — сферическую, линзообразную, каплевидную и др. Железобетонные заглубленные резервуары емкостью до 6 тыс. м3 целесо образно изготовлять круглыми в плане, а при большей емкости — прямоуголь ными. Металлические резервуары выполняют преимущественно цилиндрически ми с вертикальной или горизонтальной образующей. При низкой упругости паров хранимых нефтепродуктов крыша резервуара является стационарной, а при высоком — плавающей. Шаровые и каплевидные резервуары применя 523

Таблица 6.10 Инженерные сооружения

524

Окончание табл. 6.10

525

Рис. 6.36. Комплексное решение железобетонной водонапорной башни с резервуа рами на верхней отметке и в фундаменте: 1 — машинное отделение; 2 — подзем ный резервуар; 3, 4 — резервуары на башне 526

ют для хранения сниженных газов, бензина и др. продуктов с повышенной упругостью паров. Силосы используются для хранения сыпучих материалов, в частности зерна, цемента, угля и др. Они могут быть решены в виде отдельных силосов или группы силосов, объединенных в силосный корпус. Последний отличает ся большой компактностью и высоким коэффициентом полезного объема (0,80...0,95). Загрузка силосов осуществляется через люки в надсилосном перекрытии с помощью транспортеров, шнеков или пневмотранспорта, рас полагаемых в надсилосных галереях, а разгрузка — через отверстия в дни ще. Силосные банки могут иметь круглую, квадратную, прямоугольную и многоугольную форму. Наиболее рациональная — круглая форма силосов, т.к. они проще в изготовлении и находятся в более благоприятных условиях статической работы. По затрате материалов и стоимости изготовления опти мальный диаметр цилиндрических силосов равен 6 м. Квадратное или прямо угольное сечение силосов целесообразно принимать при ширине стенок не более 3...4 м, т.к. при больших размерах изгибающие моменты в стенках существенно возрастают. Силосные банки опираются, как правило на колон ны подсилосного этажа, а последние — на фундаментную плиту. Силосы целесообразно возводить из железобетона, стальные силосы при меняют для хранения материалов, которые недопустимо хранить в железобе тонных. Железобетонные силосы могут быть монолитными или сборными. Моно литные целесообразно возводить с помощью передвижной опалубки, а сбор ные монтируются из элементов заводского изготовления. Для зерновых эле ваторов с цилиндрическими силосами диаметром по 6 м рекомендованы следующие унифицированные размеры в плане — 36×24; 36×18 и 24×18 м. Высота силосов — 30...42 м и более. Сборные цилиндрические силосы диа метром 6 м монтируются из гладких или ребристых криволинейных элементов. Каждое кольцо образуется из четырех элементов, соединяемых друг с другом болтами. В практике строительства нашли применение также силосные корпу са с отдельно стоящими предварительно напряженными силосами диаметром 12 м каннелюрного типа. Стальные силосы применяются сравнительно редко. Их конструктивные элементы изготовляются на заводах, а монтируются на стройплощадке. В зависимости от диаметра силосов толщину стальных листов стенок принимают равной 1...7 мм, их соединение между собой осуществляется сваркой встык или болтами внахлестку. Листовые конструкции силосов монтируются по листовой сборкой или методом рулонирования.

ГЛАВА 6.8. РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Модернизация технологических процессов, установка нового оборудова ния, расширение производства, обновление физически устаревших или вы шедших из строя строительных конструкций, вследствие аварийных или сейс мических воздействий, изменения гидрогеологических условий грунтов и в др. 527

случаях требуют реконструкции зданий (сооружений), а также принятия мер для придания строительным конструкциям свойств, удовлетворяющих требо ваниям в новых условиях эксплуатации. Реконструкция зданий и сооружений в зависимости от поставленных задач требует обычно увеличения количества пролетов, этажности, величины проле тов, высоты колонн, повышения несущей способности и жесткости перекры тий, колонн, фундаментов и др. строительных конструкций. Важным условием при разработке проекта реконструкции и усиления кон струкций является сохранение возможности эксплуатации объекта или его части в период производства строительных работ. При реконструкции зданий и сооружений расчет и конструирование желе зобетонных конструкций производится в соответствии с указаниями раздела 6 СНиП 2.03.01–84*. В нем отмечается, что поверочные расчеты существу ющих конструкций следует производить с учетом изменений действующих нагрузок, объемнопланировочных решений, условий эксплуатации, наличия дефектов и повреждений, обнаруженных при натурных обследованиях. Це лью поверочных расчетов является установление соответствия действитель ной несущей способности, трещиностойкости и деформативности конструк ций предъявляемым требованиям в изменившихся условиях их эксплуатации. Если поверочные расчеты покажут, что для обеспечения условий нормаль ной эксплуатации конструкций необходимо их усиление, то необходимо раз работать проект усиления и экономическими расчетами подтвердить его целе сообразность. Если окажется, что усиление конструкций обходится дороже возведения новых, что случается нередко, то от усиления конструкций следует отказаться в пользу разборки старых конструкций и замены их новыми. Наибольшее распространение получили способы усиления конструкций путем изменения статической схемы работы конструкций, наращиванием се чений или их частичной замены. Усиление конструкций, особенно железобетонных, требует больших мате риальных и трудовых затрат, поэтому необходимы тщательные проектные разработки и экономическое обоснование принятых решений.

528

ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ 1 1. СНиП 1.01.01–82*. Система нормативных документов в строительстве. Основные положе ния. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1984. — 8 с. 2. ГОСТ 24369–86. Объекты стандартизации в строительстве. Общие положения. — М.: Изда тельство стандартов, 1986. — 5 с. 3. ГОСТ 15.011–82. Порядок проведения патентных исследований. — М.: Издательство стан дартов, 1986. — 22 с. 4. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Основные положения. — М.: Изда тельство стандартов, 1984. — 343 с. 5. ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей. — М.: Издательство стандартов, 1984. — 239 с. 6. ЕСКД. ГОСТ 2.410–68*. Правила выполнения чертежей металлических конструкций. — М.: Издательство стандартов, 1986. — 6 с. 7. СПДС. ГОСТ 21.002–81. Нормоконтроль проектносметной документации. — М.: Издатель ство стандартов, 1982. — 5 с. 8. СПДС. ГОСТ 21.101–79. Основные требования к рабочим чертежам. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 14 с. 9. СПДС. ГОСТ 21.103–78. Основные надписи. — М.: Издательство стандартов, 1978. — 8 с. 10. СПДС. ГОСТ 21.104–79. Спецификация. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 7 с. 11. СПДС. ГОСТ 21.105–79. Нанесение на чертежи размеров, надписей, технических требований и таблиц. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 10 с. 12. СПДС. ГОСТ Р 21.1501–92. Правила выполнения архитектурностроительных рабочих чер тежей. — М.: Издательство стандартов, 1993. — 41 с. 13. СПДС. ГОСТ 21.108–78. Условные графические изображения и обозначения на чертежах генеральных планов и транспорта. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 34 с. 14. СПДС. ГОСТ Р 21.1101–92. Основные требования к рабочей документации. — М.: Издатель ство стандартов, 1993. — 25 с. 15. ГОСТ 7.1–84. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. — М.: Изда тельство стандартов, 1987. — 72 с. 16. ГОСТ 7.12–77. Сокращение русских слов и словосочетаний в библиографическом описа нии. — М.: Издательство стандартов, 1982. — 25 с. 17. ГОСТ 7.9–77*. Реферат и аннотация. — М.: Издательство стандартов, 1985. — 6 с. 18. ГОСТ 3.116–79. Нормоконтроль. — М.: Издательство стандартов, 1984. — 7 с. 19. ЕСКД. ГОСТ 2.110–68. Патентный формуляр. — М.: Издательство стандартов, 1984. — 28 с. 20. СТ СЭВ 1001–78. Модульная координация размеров в строительстве. Основные положе ния. — М.: Издательство стандартов, 1979. — 23 с. 21. СН 528–80. Госстрой СССР. Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве. — М.: Стройиздат, 1981. — 33 с. 22. Методические рекомендации по проведению патентных исследований. — М.: ВНИИПИ Госко мизобретений, 1984.— 193 с. 23. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооруже ний // Расчетнотеоретический. — М.: Госстройиздат, 1960. — 1040 с. 24. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике// Государственное издатель ство техникотеоретической литературы. — М.;Л.; 1948. — 556 с. 25. Маилян Р.Л., Маилян Д.Р. Промышленное, гражданское и сельскохозяйственное строитель ство — М.: Высшая школа, 1995. — 320 с. 27. Маилян Р.Л., Маилян Д.Р. Проектирование промышленного, гражданского и сельскохозяйствен ного строительства. Библиографический указатель. — М.: Высшая школа, 1990. — 85 с. 28. Минаков И.П., Рафалович И.И., Тимощук В.С. Использование ЭВМ при проектировании генеральных планов и объемнопланировочных решений зданий промышленных предприятий. — Л.: Стройиздат, 1982. — 111 с. 29. Михайлов В.С., Белецкий О.Б. Основы построения и проектирования автоматизированных систем управления в строительстве. — Киев: Вища школа, 1984. — 392 с.

529

30. Мостаченко В.Н., Мирвис Я.Г., Уколов В.Н. Автоматизация проектирования железобетонных конструкций. — Ленинград: Стройиздат, 1982. —224 с. 31. Нагинская В.С. Автоматизация архитектурностроительного проектирования. — М.: Строй издат, 1986. — 247 с. 32. Русскевич Н.Л., Ткач Д.И., Ткач М.Н. Справочник по инженерностроительному черчению. — Киев: Будiвельник, 1987. — 263 с. 33. Семенов В.Н. Унификация и стандартизация проектной документации для строительства. Учебное пособие для вузов. — Ленинград. — Стройиздат, 1985. — 223 с. 34. Сычев В.И., Нерсесов С.Н., Мартынов Т.Т., Тищенко В.В. Стандартизация в строительстве. — М.: Стройиздат, 1985. — 191 с.

К РАЗДЕЛАМ 2 И 3 1. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. — М.: — ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 34 с. 2. СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия (Дополнения. Разд.10. Прогибы и перемеще ния). — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 7 с. 3. СНиП 11–7–81. Строительство в сейсмических районах. — М.: Стройиздат, 1982. —49 с. 4. СНиП 11–11–77*. Защитные сооружения гражданской обороны. — М.: ЦИТП,1985. —61 с. 5. СНиП 2.03.01–84*. Бетонные и железобетонные конструкции. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 86 с. 6. СНиП 2.03.04–84*. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 52 с. 7. СНиП 2.03.03–85. Армоцементные конструкции. — М.: ЦИТП, 1985. — 23 с. 8. СНиП 11–22–31. Каменные и армокаменные конструкции. — М.: Стройиздат, 1983. — 39 с. 9. СНиП 11–23–81*. Стальные конструкции. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. —96 с. 10. СНиП 2.03.Об.–85. Алюминиевые конструкции. — М.: ЦИТП Госстроя СССР,1986. — 46 с. 11. СНиП Н–25–80. Деревянные конструкции. — М.: Стройиздат, 1982. — 30 с. 12. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 193 с. 13. Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов. — М.: ЦИТП Госстроя СССР. 1986. — Часть I, 187с. — Часть II. — 144 с. 14. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП 11–22–81) // ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.— 150 с. 15. Пособие по расчету и конструированию сварных соединений стальных конструкций (к СНиП 11–23–81) / ЦНИИСК им.Кучеренко Госстроя СССР. — М. : Стройиздат, 1984. — 73 с. 16. Пособие по проектированию стальных конструкций из круглых труб / ЦНИИСК им. Кучерен ко Госстроя СССР,1983. — 69 с. 17. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II–25–80). — М.: Стройиз дат, 1986. — 215 с. 18. Пособие по проектированию силосов для сыпучих материалов. Шифр РМ–15–350/83. — М.: Стройиздат, 1983. — 298 с. 19. Пособие по проектированию крупнопанельных зданий для строительства в сейсмических районах / ЦНИИСК им.В.А. Кучеренко. — М.: Стройиздат, 1983. 20. Пособие по проектированию каркасных промзданий для сроительства в сейсмических районах / ЦНИИпромзданий. — М.: Стройиздат, 1984. — 292 с. 21. Рекомендации по статическому расчету связевых железобетонных каркасов многоэтажных производственных зданий / ЦНИИПромзданий, МИСИ им. В.В. Куйбышева, НИИЖБ. — М., 1982. 22. Рекомендации по конструированию и расчету панельноблочных зданий с применением объемных блоков типа «колпак». /ЦНИИЭПЖилища. — М.: Стройиздат, 1986. — 106 с. 23. Рекомендации по проектированию и изготовлению дощатых конструкций с соединениями на металлических зубчатых пластинах. — М.: ЦНИИСК, 1983. — 38 с. 24. Рекомендации по проектированию и расчету конструкций с применением пластмасс. — М.: изд.ЦНИИСК им.Кучеренко, 1969. — 147 с. 25. Рекомендации по расчету каркаснопанельных общественных зданий с применением ЭВМ. — М.: Стройиздат, 1986. — 77 с.

530

26. Рекомендации по применению монолитных ядер жесткости в сочетании со сборными конструкциями. — М.: Стройиздат, 1987. — 38 с. 27. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. — М.: Стройиздат, 1977. — 188 с. 28. Руководство по расчету многоэтажных зданий панельноблочной и объемноблочной конструктивных систем с учетом пространственной работы. — М.: Стройиздат, 1984. — 101 с. 29. Руководство по проектированию конструкций и технологии возведения монолитных бес каркасных зданий / ЦНИИЭПЖилища. — М.: Стройиздат, 1982. — 215 с. 30. Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покры тий и перекрытий. НИИЖБ. М., Стройиздат, 1979. — 421 с. 31. Руководство по проектированию железобетонных сборномонолитных конструкций / НИИЖБ. — М.: Стройиздат, 1977. — 62 с. 32. Руководство по проектированию железобетонных конструкций безбалочными перекрыти ями // М.: Стройиздат, 1979. — 63 с. 33. Руководство по проектированию железобетонных конструкций с жесткой арматурой / НИИЖБ, ЦНИИпромзданий. — М.: Стройиздат, 1978. — 55 с. 34. Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения). Ленинградский Промстройпроект, ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. — М.: Стройиздат, 1978. — 175 с. 35. Руководство по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций. НИ ИЖБ. — М.: Стройиздат, 1975. — 192 с. 36. Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства / ЦНИИПромзданий. — М.: Стройиздат, 1982. — 279 с. 38. Руководство по обеспечению долговечности деревянных клееных конструкций при воздей ствии на них микроклимата зданий различного назначения и атмосферных факторов. — М.: Стройиздат, 1981. — 96 с. 39. Руководство по проектированию противорадиационных укрытий. — М.: Стройиздат, 1981. — 97 с. 40. ТП 101–81. Технические правила по экономному расходованию основных строительных материалов. — М.: Стройиздат, 1982. — 41 с. 41. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооруже ний. Расчетнотеоретический / Под ред. А.А. Уманского. — 2е изд. — М.: Стройиздат, 1973. — 599 с. 42. Справочник проектировщика инженерных сооружений. — Киев: Издательство «Будiвельник», 1973. — 552 с. 43. Справочник проектировщика. Динамический расчет зданий и сооружений. — М.: Стройиз дат, 1984. — 303 с. 44. Справочник проектировщика. Динамический расчет специальных и инженерных сооруже ний и конструкций. — М.: Стройиздат, 1986. — 462 с. 45. Справочник проектировщика. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. М.: Стройиздат, 1981. —488 с. 46. Александров А В., Лащенков Б.Я., Шапошников Н.Н. Строительная механика тонкостенных пространственных систем. — М.: Стройиздат, 1983. — 488 с. 47. Александров А.В., Потапов В.Д., Державин Б.П. Сопротивление материалов/ М.: Высшая школа, 1995. — 560 с. 48. Банков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. — М.: Стройиздат, 1985. — 728 с. 49. Барашиков А.Я., Будникова Л.М., Гусеница А.П. и др. Железобетонные конструкции. Курсо вое и дипломное проектирование. Киев. — Вища школа, 1987. — 416 с. 50. Беленя Е.И. Предварительно напряженные несущие металлические конструкции. — М.: Стройиздат, 1975. — 415 с. 51. Берген Р.И., Дукарский Ю.М. Инженерные конструкции: Учеб.пос. для вузов. — М.: Высшая школа, 1982. — 432 с. 52. Бетон и железобетон. (Специальный номер журнала по инженерным сооружениям). — 1984. — № 12. — С. 6–32. 53. Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции. М.: Высшая школа, 1987. — 384 с.

531

54. Вахненко П.Ф., Хилобок В.Г., Андрейко Н.Т., Яровой М.Л. Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий. — Киев: Будiвельник, 1987. — 423 с. 55. Веревкин С.И., Корчагин В.А. Газгольдеры. — М.: Стройиздат,1966. — 239 с. 56. Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П. и др. Проектирование железобетонных конст рукций. Справочное пособие. — Киев. — Издательство «Будiвельник», 1985. — 496 с. 57. Дроздов П.Ф., Додонов М.И., Паньшин Л.Л., Саруханян Р.Л. Проектирование и расчет многоэтажных гражданских зданий и их элементов. М.: Стройиздат, 1986. — 351 с. 58. Дарков А.В., Шапошников Н.Н. Строительная механика. — М.: Высшая школа, — 1986. — 608 с. 59. Емельянов Л.М. Расчет подпорных сооружений. — М.: Стройиздат. — 1987. —287 с. 60. Железобетонные конструкции. Специальный курс. Байков В.Н., Дроздов П.Ф., Трифонов И.А. и др. Под ред. В.Н. Байкова. — М.: Стройиздат, 1974.— 799 с. 61. Ждахин Л.П. Расчет железобетонных бункеров по предельным состояниям. — М.: Стройиз дат. — 1970. — 302 с. 62. Залесов А.С., Кодыш Э.Н., Лемыш Л.Л., Никитин И.К. Расчет железобетонных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформациям. — М.: Стройиздат, 1988. — 320 с. 63. Иванов А.М. и др. Строительные конструкции из полимерных материалов. — М.: изд. Высшая школа, 1978. — 236 с. 64. Кирсанов Н.М. Висячие и вантовые конструкции: Учеб. пос. для вузов. — М.: Стройиздат, 1981. — 158 с. 65. Конструкции из дерева и пластмасс. — Под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова. — М.: Стройиздат, 1986. — 543 с. 66. Конструкции из дерева и пластмасс. — Примеры расчета и конструирования. — Под ред. Иванова В.А. — Киев: Вища школа, 1981. — 391 с. 67. Кудзис А.П. Железобетонные и каменные конструкции. 4.2. Конструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений. — М.: Высшая школа, 1989. — 240 с. 68. Латышев Б.В. Практические методы расчета железобетонных силосных корпусов. — Л.: Стройиздат, 1985. — 192 с. 69. Лессиг Е.Н., Лилеев А.Ф., Соколов А.Г. Листовые металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1970. — 488 с. 70. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. — М.: Стройиздат, 1979. — 319 с. 71. Лихтарников Я.М..Ладыженский Д.В., Клыков В.М. Расчет стальных конструкций. Справоч ное пособие. — Киев.: Будiвельник, 1984. — 368 с. 72. Мартемьянов А.И. Проектирование и строительство зданий и сооружений в сейсмических районах: Учеб.пособие для вузов. — М.: Стройиздат, 1985. — 255 с. 73. Махвиладзе Л.С. Сейсмостойкое крупнопанельное домостроение. — М.: Стройиздат, 1987. — 221 с. 74. Металлические конструкции. / Специальный курс. Беленя Е.И., Стрелецкий Н.Н., Веденни ков Г.С. и др. / Под ред. Е.И. Беленя. — М.: Стройиздат, 1982. — 472 с. 75. Металлические конструкции. Общий курс. Беленя Е.И., Балдин В.А., Веденников Г.С. и др. Под ред. Е.И.Беленя. — М.: Стройиздат, 1986. — 560 с. 76. Металлические конструкции. Справочник проектировщика. — Мельников Н.П., Гладштейн Л.И., Винклер О.Н. и др. / Под ред. Н.П.Мельникова. — М.: Стройиздат, 1980. — 776 с. 77. Морозов А.П., Василенко О.В., Миронков Б.А. Пространственные конструкции общественных зданий. — Л.: Стройиздат, 1977. — 168 с. 78. Москалев Н.С. Конструкции висячих покрытий. — М.: Стройиздат, 1980. —335 с. 79. Мурашко Н.Н., Соболев Ю.В. Металлические конструкции производственных сельскохозяй ственных зданий. Минск. — «Высшэйшая школа»,1987.— 278 с. 80. Поляков С.В. Сейсмостойкие конструкции зданий. — М. — Высшая школа,1983. — 304 с. 81. Попов Г.И. Железобетонные конструкции, подверженные действию импульсных нагру зок. — М.: Стройиздат, 1986. — 129 с. 82. Попов Н.Н., Расторгуев Б.С. Вопросы расчета и конструирования • специальных сооруже ний. — М.: Стройиздат, 1980. — 188 с. 83. Проектирование и строительство зданий методом подъема: Совм. изд. СССРНРБ / А.Айзуке вич, Х.Барк, О.Бютнер и др.; Под ред.’ Р.А. Саакяна. — М.: Стройиздат, 1986. — 221 с. 84. Проектирование и расчет деревянных конструкций. Справочник /Под ред. Н.М. Гриня. — Киев: Будiвельник, 1988. — 236 с.

532

85. Ржаницын А.Р. Строительная механика. — М.: Высшая школа, 1991. — 440 с. 86. Сперанский И.М., Сташевская С.Г., Бондаренко С.В. Примеры расчета железобетонных конструкций. — М.: Высшая школа, 1989. — 160 с. 87. Трушев А.Г. Пространственные металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1983. — 215 с. 88. Шимановский В.Н., Гордеев В.Н., Гринберг М.Л. Оптимальное проектирование простран ственных решетчатых покрытий. — Киев. — Будiвельник, 1987. — 224 с.

К РАЗДЕЛУ 4 1. ГОСТ 27751–88 (с изм. 1999). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: Издво стандартов, 1999. — 7с. 2. ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация. М.: Издво стандартов, 1996. — 27 с. 3. ГОСТ 21.302–96. СПДС. Условные графические обозначения в документации по инженерно геологическим изысканиям М.: Издво стандартов, 1997. — 20 с. 4. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М.: Издво стандартов, 1985. — 24 с. 5. ГОСТ 12248–96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М.: Издво стандартов, 1997. — 27с. 6. ГОСТ 20276–99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформи руемости. М.: Издво стандартов, 2000. — 28с. 7. ГОСТ 23161–78. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик просадочности. М.: Издво стандартов, 1978. — 7 с. 8. ГОСТ 20522–96. Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. М.: Изд во стандартов, 1996. — 14 с. 9. СНиП 2.02.01–83. Основания зданий и сооружений. — М.: Минстрой России, 1995. — 49с. 10. СНиП 2.02.03–85. Свайные фундаменты. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 48с. 11. СНиП 2.02.04–88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. — М.: Стройиздат, 1990. — 46 с. 12 . СНиП 2.02.05–87. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. — М.: Стройиздат, 1988. — 41с. 13. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под ко лонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84). — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 52 с. 14. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01–83). — М.: Стройиздат, 1986. — 415 с. 15. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84 и СНиП 2.02.01–83). — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 113 с. 16. Руководство по выбору проектных решений фундаментов // НИИОСП им. Герсеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР, — М.: Стройиздат, 1984. — 192 с. 17. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. — М.: Стройиздат, 1984. — 263 с. 18. Руководство по проектированию свайных фундаментов // НИИОСП Госстроя СССР. — М: Стройиздат, 1980. — 151 с. 19. Руководство по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками // НИИОСП Госстроя СССР, — М.: Стройиздат, 1982. — 207 с. 20. Основания и фундаменты. Справочник / Г.И. Швецов, И.В. Носков, А.Д. Слободян, Г.С. Госькова. Под ред. Г.И. Швецова. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. 21. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения // Под общ. ред. Е.А. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. — М.: Стройиздат. — 480 с. 22. Основания и фундаменты. 4.2. Основы геотехники: Учебник. /Под ред. Б.И. Долматова. — М: Издво АСВ; СПбГАСУ, 2002. — 392 с. 23. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие / Под ред. Б.И. Долматова; 2е изд. — М.: Издво АСВ; СПб.; СПбГАСУ; 2001. — 440 с. 24. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие для строит, спец. вузов /Под ред. СБ. Ухова. — 2е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2002. — 556 с. 25. Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании: Учебное пособие для вузов. — Саратов: Издво Сарат. Унта, 1986. — 224 с.

533

26. Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий. — М.: Стройиздат, 1986. — 303 с. 27. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных грунтах. — М.: Стройиздат, 1979. — 272 с. 28. Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах. — Киев: Будiвельник, 1982. — 224 с. 29. Гильман Я.Д. Основания и фундаменты на лессовых просадочных грунтах. — Ростовна Дону: Изд. Севкав НИПИагропрома, 1991. — 217 с. 30. Клепиков С.Н., Трегуб А.С., Матвеев И.В. Расчет зданий и сооружений на просадочных грунтах. — Киев: Будiвельник, 1987. — 200 с. 31. СНиП 2.01.09–01 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах / Госстрой СССР. — М.: АПП ЦИТП, 1992. — 32 с.

К РАЗДЕЛУ 5 1. СНиП 2 02.01–83*. Основания зданий и сооружении. — М.. Минстрой России, 1995 — 49 с. 2 СНиП 2 02 03–85 Свайные фундаменты. — М.. ЦИТП Госстроя СССР,1986 — 48 с. 3. СНиП 2.02 04–88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. — М.: Стройиздат, 1990. — 46 с. 4. СНиП 2.02.05–87. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. — М. Стройиздат, 1988. — 41 с. 5. ГОСТ 25100–82. Грунты. Классификация. — М.: Издво стандартов, 1982. — 10 с. 6. ГОСТ 51 80–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. — М.: Издво стандартов, 1985. — 24 с. 7. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84). — М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 52 с. 8. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01–83). — М.: Стройиздат, 1986. — 415 с. 9. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84 и СНиП 2.02.01–83). — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 113 с. 10. Руководство по выбору проектных решений фундаментов // НИИОСП им.Герсеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1984. — 192 с. 11. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа / НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. — М.: Стройиздат, 1984. — 263 с. 12. Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий. — М.: Стройиздат, 1978. — 109 с. 13. Руководство по проектированию свайных фундаментов // НИИОСП Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1980. — 151 с. 14. Руководство по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками // НИИОСП Госстроя СССР, — М.: Стройиздат, 1982. — 207 с. 15. Основания и фундаменты. Справочник/ Г.И. Швецов, И.В. Носков, А.Д.Слободян, Г.С.Гось кова. Под ред. Г.И.Швецова. — М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. 16. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения // Под общ.ред. Е.А.Сорочана и Ю.Г.Трофименкова. — М.: Стройиздат. — 480 с. 17. Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. — Л.: Стройиздат, 1988. — 415 с. 18. Далматов Б.И., Морарескул Н.Н., Науменко В.Г. Проектирование фундаментов зданий промышленных сооружений. — М.: Высшая школа, 1986. — 240 с. 19. Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании: Учебное пособие для вузов. — Саратов. Издво Сарат унта,1986. — 224 с. 20. Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий. — М.: Стройиздат, 1986. — 303 с. 21. Ю.М.Абелев, М.Ю.Абелев. Основы проектирования и строительства на просадочных грун тах. — М.: Стройизда., 1979. — 272 с. 22. В.И. Кругов. Основания и фундаменты на просадочных грун тах — Киев: Будiвельник, 1982 — 224 с. 23. Я.Д.Гильман. Основания и фундаменты на лессовых просадочных грунтах. — Ростовна Дону. Изд. СевкавНИПИагропрома, 1991. — 217 с. 24. Е.А Сорочан. Строительство сооружений на набухающих грунтах. — М.: Стройиздат. — 1989. — 312 с.

534

25. С.Н.Клепиков, А.С.Трегуб, И.В.Матвеев. Расчет зданий и сооружений на просадочных грун тах. — Киев: Будiвельник. — 1987. — 200 с. 26. СНиП 11–60–75* Планировка и застройка городов, поселков и сельских населенных пунктов. — М.: Стройиздат, 1984. — 80 с. 27. СНиП 2.01.01–82. Строительная климатология и геофизика. — М.: Стройиздат,1983. —136 с. 28. СНиП 2.01.07–85. Карты районирования территории СССР по климатическим характеристи кам // Приложение 5 (обязательное). — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1987. — 479 с. 29. СНиП 2.01.02–85. Противопожарные нормы. — М. — ЦИТП Госстроя СССР, 1986.— 16 с. 30. СНиП П–3–79**. Строительная теплотехника. — М.: Стройиздат, 1979. — 32 с. 31. СНиП П–4–79. Естественное и искусственное освещение. — М.: Стройиздат, 1980. — 48 с. 32. СНиП 11–8–78. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях — М.: Стройиздат, 1979. — 23 с. 33. СНиП П–26–76. Кровли. — М.: Стройиздат, 1978. — 23 с. 34. СНиП 2.03.13–88. Полы. Нормы проектирования. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. — 16 с. 35. СНиП 2.08.02–85. Общественные здания и сооружения. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 13 с. 36. СНиП П–79–78. Гостиницы. — М.: Стройиздат, 1978. — 17 с. 37. СНиП П–76–78*. Спортивные сооружения. — М.: Стройиздат, 1979. — 84 с. 38. СНиП 2.08.01–85. Жилые здания.— М. — ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 13 с. 39. СНиП П–80–80. Генеральные планы промышленных предприятий. — М.. Стройиздат, 1980. — 33 с. 40. СНиП 2.09.02–85. Производственные здания. — М. — ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 16 с. 41. СНиП Н–79–76. Генеральные планы сельскохозяйственных предприятий. — М.: Стройиз дат, 1977. — 13 с. 42. СНиП 2.10.02–84. Здания и помещения для хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1984 — 4 с. 43. СНиП 2.10.03–84. Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и помеще ния. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1984. — 8 с. 44. СНиП 2.10.05–85. Предприятия, здания и сооруженною хранению и переработке зерна. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 24 c. 45. СНиП 2.11.04–85. Подземные хранилища нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 37 c. 46. СНиП 2 09 03–85 Сооружения промышленных предприятий. — М. ЦИТП Госстроя СССР, 1986. — 56 с. 47. СТ СЭВ 1405–78. Здания жилые и общественные Геометрические параметры. — М. Изво стандартов, 1979 — 3 с. 48. ГОСТ 23838–79 (СТ СЭВ 1404–78). Здания промышленных предприятий одноэтажные. Параметры. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 12 с. 49. ГОСТ 23837–79. Здания промышленных предприятий одноэтажные. Габаритные схемы. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 8 с. 50. ГОСТ 24337–80. Здания производственные, вспомогательные и складские многоэтажные. Габаритные схемы. — М.: Издательство стандартов, 1981. — 15 с. 51. ГОСТ 24436–80 (СВ СЭВ 1404–78, СТ СЭВ 1408–78). Здания производственные, вспомогатель ные и складские многоэтажные. Параметры. — М.: Издательство стандартов, 1981. — 5 с. 52. ГОСТ 23839–79. Здания сельскохозяйственных предприятий одноэтажные. Габаритные схемы. — М.: Издательство стандартов, 1980. — 4 с. 53. ГОСТ 23840–79 (СТ СЭВ 1408–78). Здания сельскохозяйственных предприятий одноэтаж ные. Параметры. — М.: Издательство стандартов, 1981. — 10 с. 54. Рекомендации по реконструкции и расширению предприятий машиностроительной, легкой и пищевой промышленности. ЦНИИПромзданий Госстроя СССР. — М .: Стройиздат, 1988. — 110 с. 55. Пособие по строительной климатологии (к СНиП 2.01.01–82) / НИИСФ. — М.: Стройиздат, 1987. — 136 с. 56. Пособие по проектированию жилых зданий. Вып.З. Конструкции жилых зданий (к СНиП 2.08.01–85). М.: Стройиздат, 1989. — 303 с. 57. Пособие по проектированию предприятий, зданий и сооружении по хранению и переработ ке зерна (к СНиП 2.10.05–85) — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 145 с. 58. Архитектура гражданских и промышленных зданий: Учебник для вузов в 5ти т. Т.3. Жилые здания / Л.Б. Великовский, А.С. Ильяшев, Т.Г.Маклакова и др.: Под общ. ред. К.К. Шевцова. — М.: Стройиздат, 1983. — 239 с.

535

59. Архитектура гражданских и промышленных зданий: Учебник для вузов в 5ти т. Т.5. Промышленные здания / Л.Ф.Шубин. — М.: СтройизДат, 1986. — 335 с. 60. Андерсен Б., Бентфельд Г., Бенеке П. и др. Гаражи. Проектирование и строительство. — М. Стройиздат, 1986. — 391 с. 61. Ашфорд Н., Райт П.Х. Проектирование аэропортов. М.: Транспорт, 1988. — 328 с. 62. Ким Н.Н., Маклакова Т.Г. Архитектура гражданских и промышленных зданий. — М.: Строй издат, 1987. — 287с 63. Кистяковский А. Ю. Проектирование спортивных сооружений. — Высшая школа, 1980. — 320 с. 64. Миловидов Н.Н., Орловский Б. Я., Белкин А.Н. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания. — М.: Высшая школа, 1987. — 352 с. 65. Моисеев Ю.М., Шимко В.Т. Общественные центры / Под обще.ред Н.Н.Миловидова, Б.Я Орловского, А.Н.Белкина. — М.: Высшая школа, 1987. — 96 с. 66. Ольхова А.П. Гостиницы. — М.: Стройиздат, 1983. — 175 с. 67. Орловский Б.Я., Орловский Я.Б. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Про мышленные здания. — М.: Высшая школа, 1 985. — 287 с. 68. Сельскохозяйственные здания и сооружения. — М.: Агропромиздат, 1985.— 480 с. 69. Степанов В.Э. Основы проектирования агропромышленных комплексов: Учеб.пособие для вузов. — М.: Агропромиздат, 1985. — 303 с. 70. Уренев В.П. Предприятия общественного питания. — М.: Стройиздат, 1986. — 176 с. 71. Федосеева И.Р., Токмаджян А.Г., Васильева И.П. Торговые центры. — М: Стройиздат, 1988. — 192 с. 72. Ясный Г.В. Спортивные бассейны. — М.: Стройиздат, 1988. — 271 с. 73. ТП 101–81. Технические правила по экономному расходованию основных строительных материалов. — М.: Стройиздат, 1983. — 41 с. 74. Дыховичный Ю.А., Жуковский Э.З. Пространственные составные конструкции. — М.: Выс шая школа, 1989. — 320 с. 75. Дыховичный Ю.А., Максименко В.А. Сборный железобетонный унифицированный кар кас. — М.: Стройиздат, 1985. — 296 с. 76. Ильяшев А.С. Специальные вопросы архитектурностроительного проектирования. — М.: Стройиздат, 1985. — 165 с. 77. Каммерер Ю.Ю., Кутырев А.К., Харкевич А.Е. Защитные сооружения гражданской оборо ны. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 231 с. 78. Кутуков В.Н. Реконструкция зданий: Учеб. пос. для вузов. — М.: Высшая школа, 1981. — 263 с. 79. Кутухтин Н.Г., Коробков В.А. Конструкции промышленных и сельскохозяйственных произ водственных зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1982. — 206 с. 80. Резниченко Б.И. Конструкции крупнопанельных зданий с несущими объемными блоками. Киев: Будiвельник, 1983. — 80 с.

К РАЗДЕЛУ 6 1. ГОСТ 27751–88 (с изм. 1999). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: Издво стандартов, 1999.–7 с. 2. ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация. М.: Издво стандартов, 1996. — 27 с. 3. ГОСТ 21.302–96. СПДС. Условные графические обозначения в документации по инженерно геологическим изысканиям. М.: Издво стандартов, 1997. — 20 с. 4. ГОСТ 5180–84. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М.: Изд во стандартов, 1985. — 24 с. 5. ГОСТ 12248–96. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и дефор мируемости. М.: Издво стандартов, 1997. —27с. 6. ГОСТ 20276–99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформиру емости. М.: Издво стандартов, 2000. — 28 с. 7. ГОСТ 23161–78. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности. М.: Изд во стандартов, 1978. — 7 с. 8. ГОСТ 20522–96. Грунты. Методы статической обработки результатов испытаний. М.: Издво стандартов, 1996. — 14 с. 9. СНиП 2.02.01–83*. Основания зданий и сооружений. М.: Минстрой России, 1995. — 49 с. 10. СНиП 2.02.03–85. Свайные фундаменты/Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1995. — 48 с.

536

11. СНиП 2.02.04–88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Стройиздат, 1990. — 46 с. 12. СНиП 2.02.05–87. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. М.: Стройиздат, 1988. — 41 с. 13. Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84). М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. — 52 с. 14. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01–83). М.: Строй издат, 1986. — 415 с. 15. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01–84 и СНиП 2.02.01–83). М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. — 113 с. 16. Руководство по выбору проектных решений фундаментов // НИИОСП им. Герсеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1984. — 192 с. 17. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа / НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М.: Стройиздат, 1984. — 263 с. 18. Руководство по проектированию свайных фундаментов // НИИОСП Госстроя СССР. М.: Стройиз дат, 1980. — 151 с. 19. Руководство по проектированию фундаментов машин с динамическими нагрузками // НИИОСП Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1982. — 207 с. 20. Основания и фундаменты. Справочник / Г.И. Швецов, И.В. Носков, А.Д. Слободян, Г.С. Госькова. Под ред. Г.И. Швецова. М.: Высшая школа, 1991. — 384 с. 21. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения // Под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. М.: Стройиздат. — 480 с. 22. Основания и фундаменты. Ч.2. Основы геотехники: Учебник/Под ред. Б.И. Долматова. М.: Изд во АСВ; СПбГАСУ, 2002. — 392 с. 23. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: Учеб. пособие / Под ред. Б.И. Долматова; 2е изд. М.: Издво АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2001. — 440 с. 24. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие для строит. спец. вузов/Под ред. С.Б. Ухова. — 2е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2002. — 556 с. 25. Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании: Учеб. пособие для вузов. Саратов: Издво Сарат. Унта, 1986. — 224с. 26. Сорочан Е.А. Фундаменты промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1986. — 303 с. 27. Абелев Ю.М., Абелев М.Ю. Основы проектирования и строительства на просадочных грунтах. М.: Стройиздат, 1979. — 272 с. 28. Крутов В.И. Основания и фундаменты на просадочных грунтах. — Киев: Будивельник, 1982. — 224 с. 29. Гильман Я.Д. Основания и фундаменты на лессовых просадочных грунтах. — РостовнаДону: Изд. Севкав НИПИагропрома, 1991. — 217 с. 30. Клепиков С.Н., Трегуб А.С., Матвеев И.В. Расчет зданий и сооружений на просадочных грунтах. Киев: Будевельник, 1987. — 200 с. 31. СНиП 2.01.09 — 01. Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах/Госстрой СССР. М.: АПП ЦИТП, 1992. — 32 с. 32. ТСН — 50–301–03–61 (РО). Основания и фундаменты повышенной несущей способности/ Мин. строительства, архитектуры и ЖКХ Ростовской области. РостовнаДону, 2004 — 55 с. 33. СНиП 3.02.01–87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. М.: Стройиздат, 1988. — 85 с.

537

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ......................................................................................................... 3 РАЗДЕЛ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ................................................................................ 4 (др техн. наук, проф. Д.Р. Маилян, инж. А.Л. Маилян)

ГЛАВА1.1. СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ .............................................. 4 1.1.1. Системы стандартизации и нормирования в строительстве ..................... 4 1.1.2 Модульная координация размеров в строительстве ................................. 6 1.1.3. Унификация и типизация в строительстве ................................................ 9 1.1.4. Единая система конструкторской документации (ЕСКД) и система проектной документации для строительства (СПДС) ....................................... 11 1.1.5. Правила оформления расчетнопояснительной записки и чертежей проектов ......................................................................................... 11 1.1.6. Нормоконтроль проектов ........................................................................ 21 1.1.7. Патентные исследования ......................................................................... 22 ГЛАВА 1.2. МЕТРОЛОГИЯ И СИСТЕМА ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, ПРИМЕНЯЕМЫХ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ............................................................... 26 1.2.1. Основные определения ........................................................................... 26 1.2.2. Международная система единиц СИ ....................................................... 27 1.2.3. Единицы измерений ................................................................................. 30 ГЛАВА 1.3. СПРАВОЧНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ .......................... 32 1.3.1. Алгебра .................................................................................................... 32 1.3.2. Геометрия ................................................................................................ 35 1.3.3. Тригонометрия ......................................................................................... 41 РАЗДЕЛ 2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ .............. 45 (др техн. наук, проф. Л.Р. Маилян, инж. Л.Д. Маилян)

ГЛАВА 2.1. ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ ....... 45 2.1.1. Осевое растяжение и сжатие .................................................................. 45 2.1.2. Растяжениесжатие по двум направлениям ............................................ 47 2.1.3. Моменты инерции плоских фигур ........................................................... 48 2.1.4. Определение напряжений при изгибе прямого бруса ........................... 51 2.1.5. Упругая линия бруса ................................................................................ 54 2.1.6. Внецентренное сжатие и растяжение. Ядро сечения ............................. 55 2.1.7. Косой изгиб и косое внецентренное сжатие (растяжение) .................... 56 2.1.8. Продольный изгиб ................................................................................... 58 ГЛАВА 2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ...................................... 60 2.2.1. Значения изгибающих моментов, прогибов, углов поворота опорных реакций в однопролетных балках и консолях .................................. 60 2.2.2. Расчет многопролетных неразрезных балок и плит при упругой работе ............................................................................................ 68 2.2.3. Расчет многопролетных неразрезных железобетонных плит и балок с учетом перераспределения усилий .................................................. 78 538

2.2.4. Расчет поперечника одноэтажных каркасных зданий ........................... 2.5.5. Расчет двухветвевых колонн ................................................................... 2.2.6. Приближенный расчет рам многоэтажных каркасных зданий .............. 2.2.7. Расчет двускатных стропильных балок ................................................... 2.2.8. Расчет ферм ............................................................................................. 2.2.9. Расчет арок ..............................................................................................

81 87 89 94 95 97

РАЗДЕЛ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И КАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ............................................................................. 103 (др техн. наук, проф. Л.Р. Маилян, др техн. наук, проф. Д.Р. Маилян)

ГЛАВА 3.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ .......................................................... 103 3.1.1. Расчет строительных конструкций по предельным состояниям .......... 103 3.1.2. Нагрузки и воздействия ......................................................................... 104 3.1.3. Международные условные буквенные обозначения, используемые в нормах проектирования ....................................................... 117 ГЛАВА 3.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ......................................................... 122 3.2.1. Основные положения ............................................................................ 122 3.2.2. Нормативные и расчетные характеристики бетона .............................. 127 3.2.3. Нормативные и расчетные характеристики арматуры ......................... 138 3.2.4. Расчет бетонных элементов .................................................................. 147 3.2.5. Расчет прочности нормальных сечений железобетонных элементов .... 149 3.2.6. Расчет прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента ... 159 3.2.7. Расчет прочности коротких консолей ................................................... 167 3.2.8. Расчет железобетонных элементов по образованию трещин ............. 169 3.2.9. Расчет железобетонных элементов по раскрытию и закрытию трещин .......................................................................................... 173 3.2.10. Расчет железобетонных элементов по деформациям ....................... 177 3.2.11. Правила конструирования железобетонных элементов .................... 183 3.2.12. Сортамент арматуры и арматурных изделий ...................................... 202 ГЛАВА 3.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАМЕННЫХ И АРМОКАМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ............................................................ 214 3.3.1. Материалы для каменных конструкций ................................................ 214 3.3.2. Расчетные характеристики каменных и армокаменных кладок .......... 215 3.3.3. Расчет каменных конструкций по несущей способности ..................... 224 3.3.4. Расчет армокаменных конструкций по несущей способности ............. 234 3.3.5. Расчет каменных конструкций по предельным состояниям второй группы .................................................................................................. 236 3.3.6. Основные правила проектирования каменных конструкций ............... 238 РАЗДЕЛ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ, ДЕРЕВЯННЫХ И ПЛАСТМАССОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ................................................................ 245 (канд. техн. наук, доц. Э.Б. Лукашевич, канд. техн. наук, доц. Ю.А. Веселев, канд. техн. наук, доц. Г.Б. Вержбовский)

ГЛАВА 4.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ .......... 245 4.1.1. Сталь для стальных конструкций .......................................................... 245 4.1.2. Сортаменты профилей стального проката ........................................... 251 4.1.3. Соединения металлических конструкций ............................................. 270 539

4.1.4. Расчетные характеристики материалов и соединений ......................... 305 4.1.5. Расчет элементов стальных конструкций по несущей способности .... 314 ГЛАВА 4.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ................. 332 4.2.1. Материалы, применяемые в деревянных конструкциях ....................... 332 4.2.2. Расчет элементов деревянных конструкций ......................................... 340 4.2.3. Соединения элементов конструкций ..................................................... 345 4.2.4. Конструкции из цельной древесины ..................................................... 352 4.2.5. Дощатоклееные конструкции сплошного сечения ............................... 355 4.2.6. Клеефанерные конструкции ................................................................. 360 4.2.7. Фермы .................................................................................................... 366 4.2.8. Обеспечение пространственной устойчивости плоскостных конструкций ............................................................................... 374 4.2.9. Пространственные конструкции ............................................................ 374 4.2.10. Ремонт и усиление ДК ......................................................................... 381 ГЛАВА 4.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАСТМАССОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ........ 385 4.3.1. Материалы для изготовления пластмассовых конструкций и их расчетные характеристики ...................................................................... 385 4.3.2. Волнистые прозрачные листы ............................................................... 391 4.3.3. Трехслойные конструкции .................................................................... 392 РАЗДЕЛ 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ .................... 399 (канд. техн. наук, доц. В.В. Лагутин)

ГЛАВА 5.1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ .......................................................... 399 5.1.1. Анализ местных условий строительства ............................................... 400 5.1.2. Анализ технологического назначения и конструктивного решения здания. Сбор нагрузок ..................................................................... 414 5.1.3. Назначение вариантов оснований и фундаментов ............................... 415 ГЛАВА 5.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ........................................ 428 5.2.1. Выбор глубины заложения подошвы фундамента ............................... 428 5.2.2. Определение расчетного сопротивления грунта основания ................ 431 5.2.3. Проектирование столбчатых фундаментов стаканного типа под сборную железобетонную колонну ................................................. 436 5.2.4. Проектирование железобетонного фундамента .................................. 444 под металлическую колонну ........................................................................... 444 5.2.5. Проектирование ленточных фундаментов под стены здания с подвалом ....................................................................................................... 445 5.2.6. Расчет осадки основания фундамента .................................................. 447 ГЛАВА 5.3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ...................... 451 5.3.1. Определение длины и несущей способности свай ............................... 452 5.3.2. Размещение свай в подошве ростверка ................................................ 458 5.3.3. Проектирование свайного фундамента под колонну ........................... 460 5.3.4. Расчет осадки основания из куста свай ................................................ 461 РАЗДЕЛ 6. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ................................................................................................... 463 (др техн. наук, проф. Л.Р. Маилян, др техн. наук, проф. Д.Р. Маилян)

ГЛАВА 6.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ................................................................. 463 540

ГЛАВА 6.2. ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ ................... 464 6.2.1. Конструктивные решения одноэтажных производственных зданий .............................................................................. 464 6.2.2. Железобетонные конструкции одноэтажных производственных зданий .............................................................................. 466 6.2.3. Стальные конструкции одноэтажных производственных зданий .............................................................................. 482 ГЛАВА 6.3. МНОГОЭТАЖНЫЕ ЗДАНИЯ ........................................................ 491 6.3.1. Железобетонные конструкции многоэтажных зданий ........................ 491 6.3.2. Многоэтажные здания со стальным каркасом ..................................... 501 ГЛАВА 6.4. КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ СПОРТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ ........................................................................ 503 ГЛАВА 6.5. БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ............................................. 504 6.5.1. Большепролетные тонкостенные железобетонные покрытия .................. 504 6.5.2. Металлические большепролетные покрытия зданий ........................... 505 ГЛАВА 6.6. ДЕРЕВЯННЫЕ И ПЛАСТМАССОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ ................................................................................ 514 ГЛАВА 6.7. КОНСТРУКЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ ....................... 522 ГЛАВА 6.8. РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ .......................... 527 ЛИТЕРАТУРА .................................................................................................... 529 К разделу 1 ...................................................................................................... 529 К разделам 2 и 3 .............................................................................................. 530 К разделу 4 ...................................................................................................... 533 К разделу 5 ...................................................................................................... 534 К разделу 6 ...................................................................................................... 536

Ñïðàâî÷íîå èçäàíèå

СПРАВОЧНИК СОВРЕМЕННОГО ПРОЕКТИРОВЩИКА Ïîä îáùåé ðåäàêöèåé çàñëóæåííîãî ñòðîèòåëÿ Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè, äîêòîðà òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîðà Ë. Ð. Ìàèëÿíà ÀÂÒÎÐÛ: Ìàèëÿí Ëåâîí Ðàôàýëîâè÷, Ìàèëÿí Äìèòðèé Ðàôàýëîâè÷, Ëóêàøåâè÷ Ýäóàðä Áðîíèñëàâîâè÷, Âåñåëåâ Þðèé Àëåêñååâè÷, Âåðæáîâñêèé Ãåííàäèé Áåðíàðäîâè÷, Ëàãóòèí Âàëåðèé Âàñèëüåâè÷, Ìàèëÿí Ëèÿ Äìèòðèåâíà, Ìàèëÿí Àëåêñàíäð Ëåâîíîâè÷ Ответственные редакторы Технический редактор Корректор Художник

Оксана Морозова, Наталья Калиничева Галина Логвинова Алла Багдасарян Александр Вартанов

Компьютерная верстка: Макет обложки:

Михаил Говоров Александр Вартанов

Подписано в печать 25.07.2010. Формат 60u84 1/16. Бумага типографская № 2. Гарнитура TextBook. Тираж 2 000 экз. Зак. № 2222 Издательство «Феникс» 344082, г. Ростов9на9Дону, пер. Халтуринский, 80

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ФЕНИКС» РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛЬСТВА: Москва 17 Проезд Марьиной рощи, д.1 (метро «Тимирязевская») тел.: (495) 618-03-34; e-mail: [email protected] Директор: Моисеенко Сергей Николаевич Шоссе Фрезер, 17, район метро «Авиамоторная» тел.: (495)517-32-95; тел/факс: (495) 789-83-17 e-mail: [email protected], [email protected] Директор: Мячин Виталий Васильевич Торговый Дом «КноРус» ул. Б. Переяславская, 46. Тел.: (495)680-02-07, 680-72-54, 680-91-06, 680-92-13; e-mail: [email protected] Тарасова Стелла Борисовна Санкт-Петербург тел.: 8-911-101-74-44; e-mail: [email protected] Директор: Бобровская Лариса Михайловна Екатеринбург 620085, г. Екатеринбург, ул. Сухоложская, д. 8 тел.: (343) 297-25-75; e-mail: [email protected] Директор: Кутянина Олеся Сергеевна Челябинск ООО «Интер-сервис ЛТД», 454007, г. Челябинск, ул. Артиллерийская, д. 124 тел.: (351) 247-74-13; e-mail: [email protected] Менеджер: Шарманова Любовь Новосибирск ООО «ТОП-Книга», г. Новосибирск, ул. Арбузова, 1/1 тел.: (3832) 36-10-28, доб. 1438; e-mail: [email protected] Менеджер: Михайлова Наталья Валерьевна Украина ООО ИКЦ «Кредо», г. Донецк, ул. Куйбышева, 131 тел.: +38 (8062) 345-63-08, 348-37-91, 348-37-92, 345-36-52, 339-60-85, 348-37-86; e-mail: [email protected] Моисеенко Владимир Вячеславович САМАРА (Нижнее Поволжье) Самара, ул. Товарная 7 «Е» (территория базы «Учебник») тел.: (846)-951-24-76; e-mail: [email protected] Директор: Митрохин Андрей Михайлович

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ФЕНИКС» ОТДЕЛ ОПТОВЫХ ПРОДАЖ 344082, г. Ростов-на-Дону, пер. Халтуринский, 80. Контактные телефоны: (863) 261-89-53, 261-89-54, 261-89-55, 261-89-56, 261-89-57, факс 261-89-58. Начальник отдела Родионова Татьяна Александровна e-mail: [email protected] Менеджер по развитию Невенченко Олеся Николаевна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам на территории Москвы, Центра европейской части России и республики Казахстан Чермантеева Татьяна Степановна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Аникина Елена Николаевна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Франк Татьяна Викторовна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам на территории ближнего и дальнего зарубежья Верещага Марина Николаевна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Федотова Ирина Петровна e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Бибик Николай Викторович e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Бескровный Виктор Александрович e-mail: [email protected] Менеджер по продажам Воронин Алексей Александрович e-mail: [email protected]

Вы можете получить книги издательства «Феникс» по почте, сделав заказ: 344082 г. Ростов-на-Дону, пер. Халтуринский 80, издательство «Феникс», «Книга-почтой», Лоза Игорю Викторовичу, тел. 8-909-4406421, e-mail: [email protected]; www.shop50.ru