Железобетонные монолитные конструкции зданий

7.1 Основными  несущими элементами ( рис. 5.1- 5.5) конструктивной системы являются колонны, стены, плиты перекрытий и покрытий, различные фундаменты, в том числе свайные ростверки и т.п. (см. пп. 5.6- 5.11).

7.2 Основными  конструктивными параметрами колонн  являются их высота, размеры поперечного  сечения, класс бетона по прочности  на сжатие и содержание продольной  арматуры (процент армирования), определяемые  в зависимости от высоты здания, нагрузки на перекрытия (с учетом  собственного веса перекрытий) и  шага колонн.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные  конструктивные параметры колонн, устанавливаемые  на основе технико-экономического анализа. При этом минимальный размер поперечного  сечения квадратных и круглых  колонн ( рис. 5.3) рекомендуется принимать не менее 30 см, для колонн с вытянутым поперечным сечением - не менее 20 см, класс бетона, как правило, - не менее В25 и не более В60, процент армирования в любом сечении (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) - не более 10.

7.3 Конструктивные  параметры колонн рекомендуется  принимать одинаковыми на одном уровне перекрытий.

7.4 В тех случаях, когда технико-экономический анализ конструктивных параметров колонн показывает, что требуемое армирование превышает максимальные значения, приведенные в п. 7.3, рекомендуется применять сталежелезобетонные, в том числе трубобетонные, а также сталефибробетонные колонны.

В тех случаях, когда технико-экономический анализ конструктивных параметров колонн показывает, что требуемый класс бетона превышает  В60, рекомендуется применять для  колонн высокопрочный бетон классов  В80 и выше. Расчет и конструирование  сталежелезобетонных колонн, колонн с высокопрочным бетоном выше класса В80 следует производить по специальным документам, согласованным  с НИИЖБ, а сталефибробетонных колонн - по СП 52-104.

7.5 Основными  конструктивными параметрами стен  являются размеры (толщина стен), класс бетона по прочности  на сжатие и содержание вертикальной  арматуры (процент армирования), определяемые  в зависимости от высоты здания, нагрузки на перекрытия, шага  стен.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные  конструктивные параметры стен, устанавливаемые  на основе технико-экономического анализа. При этом размеры поперечного  сечения (толщину) стен рекомендуется  принимать не менее 18 см, класс бетона - не менее В20, процент армирования в любом сечении стены (включая участки с нахлесточным соединением арматуры) - не более 10.

При применении высоких процентов армирования  сечений должны выполняться указания СП 52-101 п. 8.3.3, при этом максимальная крупность заполнителя в бетонной смеси не должна превышать 10 мм.

7.6 При пролетах  до 6-8 м перекрытия рекомендуется  выполнять плоскими, при больших  значениях - плоскими с капителями  ( рис. 5.4, а, б) или межколонными балками и стенами ( рис. 5.5, а), а при пролетах до 12 м - с межколонными балками или стенами и ребристыми, и пустотными плитами ( рис. 5.5, а, б).

Для зальных  помещений пролетом 12-15 м рекомендуются  кессонные, ребристые или пустотные  плиты при опирании по четырем сторонам на балки и стены ( рис. 5.5, в, г).

7.7 Основными  конструктивными параметрами плоских  плит перекрытий являются размеры  поперечного сечения (толщина  плиты), класс бетона по прочности  на сжатие и содержание продольной  арматуры, определяемые в зависимости  от нагрузки на перекрытие  и длины пролетов.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные  конструктивные параметры перекрытий, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом толщину плоских  плит перекрытий сплошного сечения  рекомендуется принимать не менее 16 см и не менее 1/30 длины наибольшего  пролета и не более 25 см, класс  бетона - не менее В20. Высота пустотных, ребристых и кессонных плит принимается  не менее 25 см и не более 50 см, класс  бетона - не менее В25.

7.8 При пролетах более 7 м рекомендуется применение дополнительной предварительно напряженной арматуры из высокопрочных канатов класса К-7 без сцепления с бетоном.

Для снижения массы  перекрытий желательно применять легкие бетоны, пустотелые вкладыши или вкладыши в виде плит и блоков из особо  легких бетонов.

7.9 В плоских плитах перекрытий, на густо армированных участках, вокруг колонн, где действуют максимальные поперечные силы, изгибающие и крутящие моменты, для предотвращения продавливания, упрощения армирования и облегчения бетонирования рекомендуется укладка фибробетона класса по прочности на растяжение не менее Bt2.

7.10 Основными  конструктивными параметрами плоских  фундаментных плит являются размеры  (толщина плиты), класс бетона  по прочности на сжатие и  содержание продольной арматуры, определяемые в зависимости от  реактивного давления грунта  основания и шага колонн и  стен.

При проектировании рекомендуется принимать оптимальные  конструктивные параметры фундаментных плит, устанавливаемые на основе технико-экономического анализа. При этом толщину фундаментных плит рекомендуется принимать не менее 50 см и не более 200 см, класс  бетона - не менее В20, армирование - не менее 0,3 %, а марку по водонепроницаемости - не менее W6.

7.11 Ребристые  и коробчатые фундаменты состоят  из плитных и стеновых элементов и применяются для повышения жесткости здания, а при высоте более 2 м и для использования подземного пространства в качестве технических этажей.

7.12 Свайные фундаменты  состоят из монолитных ростверков  в виде общих фундаментных  плит, ленточных фундаментных плит  под стенами, отдельно стоящих  фундаментных плит под колоннами  и забивных, буронабивных, буроинъекционных и других свай.

Тип и расположение свай по полю фундаментной плиты следует  выбирать в зависимости от конструктивной системы здания, нагрузок, приходящихся на сваи и инженерно-геологических  условий основания.

Расчет и конструирование  свайных фундаментов следует  производить по специальным нормативным  документам.

7.13 Для обеспечения термической трещиностойкости массивных фундаментных плит объемом до 14000 м³ без разбивки на отдельные технологические блоки рекомендуется применять метод непрерывной укладки высокоподвижной и самоуплотняющейся смеси из модифицированных бетонов с низкой экзотермией и содержащие поликомпонентные модификаторы, разработанные в НИИЖБ.

7.14 Допускается не делать оклеечную гидроизоляцию для фундаментных плит и наружных стен подземных этажей при устройстве разработанных в НИИЖБ конструкций технологических и осадочных швов, предотвращающих протечки, и применении бетонов с компенсированной усадкой за счет добавки РД и маркой по водонепроницаемости W12-W16.

7.15 Для несущих элементов конструктивных систем зданий высотой более 75 м следует учитывать требования к конструктивным параметрам, регламентируемые специальными документами.

8 Расчет несущих  железобетонных конструкций

8.1 Расчет несущих  железобетонных элементов конструктивной  системы (колонн, стен, плит перекрытий, покрытий и фундаментов) следует  производить по предельным состояниям  двух групп: по несущей способности  (по прочности и устойчивости) и по эксплуатационной пригодности  (по трещиностойкости и деформациям). При этом расчет на устойчивость отдельных сжатых элементов (колонн и стен) рекомендуется производить в рамках расчета по прочности этих элементов с учетом влияния продольного изгиба или в рамках расчета конструктивной системы по деформированной схеме, а расчет по деформациям элементов - в рамках расчета статически неопределимой конструктивной системы.

8.2 Расчет по  прочности колонн следует производить  по нормальным сечениям на  действие изгибающих моментов  и продольных сил и по наклонным  сечениям на действие поперечных  и продольных сил, полученных  из расчета конструктивной системы  (рис. 8.1).

Рисунок 8.1 - Схема усилий, действующих на выделенный стержневой элемент

Расчет по прочности  колонн по нормальным сечениям рекомендуется  производить по предельным усилиям  или с использованием деформационной модели согласно СП 52-101.

Влияние продольного  изгиба следует учитывать умножением изгибающих моментов, полученных из расчета  конструктивной системы по недеформированной  схеме, или эксцентриситета продольной силы на коэффициент, определяемый в  зависимости от условной критической  силы согласно СП 52-101.

8.3 Расчет по  прочности плоских плит перекрытий, покрытий и фундаментных плит  следует производить как плоских  выделенных элементов на совместное  действие изгибающих моментов  в направлении взаимно перпендикулярных  осей и крутящих моментов, приложенных  по боковым сторонам плоского  выделенного элемента, а также  на действие продольных и поперечных  сил, приложенных по боковым  сторонам плоского элемента, полученных  из статического расчета несущей  конструктивной системы методом  конечных элементов (рис. 8.2).

Рисунок 8.2 - Схема усилий, действующих на выделенный плоский элемент единичной ширины

Кроме того, при  опирании плоских плит на колонны следует производить расчет плит на продавливание на действие сосредоточенных нормальных сил и моментов согласно СП 52-101. При применении сталефибробетона расчет производится по СП 52-104.

8.4 Расчет по  прочности плоских плит в общем  случае рекомендуется производить  путем разделения плоского элемента  на отдельные слои сжатого  бетона, растянутой и сжатой арматуры  и расчета каждого слоя отдельно  на действие нормальных и сдвигающих  сил в этом слое, полученных  от действия изгибающих и крутящих  моментов и нормальных сил  (рис. 8.3).

Рисунок 8.3 - Схема усилий, действующих в бетонном и арматурном слоях выделенного плоского элемента плиты (усилия на противоположных сторонах условно не показаны)

Расчет плоских  элементов плит может также производиться  без разделения на слои бетона и  растянутой арматуры на совместное действие изгибающих и крутящих моментов из условий, основанных на обобщенных уравнениях предельного равновесия:

                                                                          (8.1)

                                                                                                                 (8.2)

                                                                                                                 (8.3)

                                                                                                               (8.4)

где М_х, М _y, M_xy - изгибающие и крутящие моменты, действующие на выделенный плоский элемент;

М_{х, ult}, М _{y, ult}, M_{xy, ult} - предельные изгибающие и крутящие моменты, воспринимаемые плоским выделенным элементом.

Значения предельных изгибающих моментов М_{х, ult} и М _{y, ult} следует определять из расчета нормальных сечений, перпендикулярных осям Х и Y, плоского выделенного элемента с продольной арматурой, параллельной осям Х и Y, согласно СП 52-101.

Значения предельных крутящих моментов следует определять по бетону M _{bxy, ult} и по растянутой продольной арматуре M _{sxy, ult} по формулам:

M_bxy,ult = 0,1 r_bb² h,                                                                                                   (8.5)

где b и h - соответственно меньший и больший размеры плоского выделенного элемента;

M_sxy,ult = 0,5 r_s( A_sx + A_sy) h₀,                                                                                         (8.6)

где A_sx и A_sy - площади сечения продольной арматуры в направлении X и Y;

h₀ - рабочая высота поперечного сечения плиты.

Допускается применять  и другие методы расчета по прочности  плоского выделенного элемента, полученные на основе равновесия внешних усилий, действующих по боковым сторонам выделенного элемента и внутренних главных усилий в диагональном сечении  плоского выделенного элемента.