Рекомендации по проектированию и применению железобетонных коробчатых настилов для покрытий и перекрытий

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ И ПЕРЕКРЫТИЙ

Рекомендовано к изданию секцией несущих конструкций НТС ЦНИИпромзданий Госстроя СССР.

Содержат материалы для конструирования как самих элементов, так и зданий различного производственного, общественного и гражданского назначения. Приведены методика и примеры расчета конструкций из тяжелого бетона на различных стадиях работы, область применения конструкций, конструктивные схемы зданий и узлы сопряжений элементов. Даны рекомендации по выбору материалов, арматуры и закладных изделий.

Для инженерно-технических работников научных, проектных, строительно-монтажных и транспортных организаций и предприятий стройиндустрии.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Рекомендации содержат сведения по проектированию и применению сборных железобетонных предварительно напряженных коробчатых настилов для покрытий и перекрытий зданий различного назначения.

В Рекомендациях приведены основные положения по проектированию; применяемые марки бетона, стали и вид закладных изделий; расчет коробчатых настилов по предельным состояниям первой и второй групп, на монтажные нагрузки, с учетом их пространственной работы, на динамические, температурные и огневые воздействия; конструктивные схемы зданий и узлы сопряжений коробчатых настилов; теплотехнический расчет конструкций покрытия с коробчатыми настилами; технология изготовления коробчатых настилов и правила их перевозки железнодорожным и автомобильным транспортом.

В Рекомендациях даны примеры расчета, охватывающие наиболее типичные случаи, встречающиеся в практике проектирования.

Рекомендации разработаны ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук А.М. Манькин, Р.И. Рабинович, А.А. Болтухов, инженеры И.А. Шмакова, Б.С. Михалев), НИИСК Госстроя СССР (кандидаты техн. наук А.И. Буракас, П.И. Кривошеев, Л.Ф. Вознесенский, В.И. Булаковский, инженеры А.В. Чемер, О.П. Семенова, В.И. Пастушенко), НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук Г.И. Бердичевский, канд. техн. наук Ю.В. Дмитриев), ГПИ-5 Минлегпрома СССР (инженеры А.Л. Левитин, В.С. Фрейц), ГПИ-8 Минлегпрома СССР (инж. Э.И. Исаев), ЦНИИЭП торгово-бытовых зданий и туристских комплексов (канд. техн. наук А.С. Семченков).

По разделам 1; 3; 4; 6; 11 и расчету по предельным состояниям I и II групп буквенные обозначения усилий от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении коробчатого настила, характеристик предварительно напряженной конструкции, характеристик материалов, характеристик положения продольной арматуры в поперечном сечении конструкции и геометрических характеристик следует принимать в соответствии со СНиП 2.03.01-84 и «Пособием по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов» (М.: ЦИТП, 1986).

По расчету на динамические воздействия буквенные обозначения следует принимать в соответствии с «Инструкцией по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (М.: Стройиздат, 1970).

Замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просьба направлять в ЦНИИпромзданий по адресу: 127238, Москва, И-238, Дмитровское шоссе, 46.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Проектирование и применение

1.1. Настоящие Рекомендации применяются при проектировании предварительно напряженных железобетонных коробчатых настилов (в дальнейшем именуемых коробчатыми настилами) покрытий и перекрытий из тяжелого бетона, выполняющих одновременно функции несущих, ограждающих и коммуникационных конструкций.

1.2. Коробчатые настилы рекомендуется принимать однопустотными, двухпустотными, трехпустотными, с постоянными по длине сечениями пустот, ребер и полок при номинальных размерах по ширине до 3000 мм, длине от 12000 до 24000 мм и высоте сечения от 600 до 900 мм.

Для зданий промышленных предприятий коробчатые настилы рекомендуются номинальной длины 18000 мм, двухпустотными, сечением 2000 x 900 мм, с консольными свесами верхней полки (по 500 мм) и без них (рис. 1).

1.3. При проектировании коробчатых настилов следует соблюдать основные положения СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», «Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов», СНиП II-2-80 «Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений», СНиП II-6-74 «Нагрузки и воздействия», СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», «Инструкции по сварке соединений арматуры и закладных деталей железобетонных конструкций» СН 393-78, ГОСТ 23009-78 «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные. Условные обозначения (марки)», СНиП II-90-81 «Производственные здания промышленных предприятий», СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика», СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника», «Инструкции по расчету фактических пределов огнестойкости железобетонных строительных конструкций на основе применения ЭВМ» (ВНИИПО МВД СССР, М., 1975), «Рекомендаций по защите бетонных и железобетонных конструкций от хрупкого разрушения при пожаре» (НИИЖБ, М.: Стройиздат, 1979), «Технических условий погрузки и крепления грузов» (Министерство путей сообщения, издание 1981 г.), «Руководства по перевозке автомобильным транспортом строительных конструкций» (М.: Стройиздат, 1980), «Правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий» (М.: Стройиздат, 1966), «Руководства по проектированию конструкций, испытывающих динамическое воздействие», «Инструкции по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (М.: Стройиздат, 1970), СН 245-71 «Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий».

1.4 Расчет коробчатых настилов рекомендуется производить для следующих стадий работы конструкций:

а) до приобретения бетоном проектной прочности — на усилия от обжатия напрягаемой арматурой, на воздействия транспортных и монтажных нагрузок и другие воздействия и возможные сочетания их, возникающие в процессе возведения здания;

б) после приобретения бетоном проектной прочности — на постоянные и временные нагрузки (в соответствии со СНиП II-6-74), в том числе на нагрузки от виброопасного технологического оборудования, на несимметричные временные нагрузки на перекрытиях, на нагрузки от огневых воздействий и другие нагрузки и возможные их сочетания, возникающие в процессе монтажа и эксплуатации здания.

1.5. Выбор конструктивных решений коробчатых настилов должен производиться исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, а также с учетом условий эксплуатации конструкций.

1.6. Коробчатые настилы предназначены для применения в покрытиях и перекрытиях отапливаемых зданий, расположенных в I — III районах СССР по скоростному напору ветра и по весу снегового покрова, на площадках при сейсмичности не выше 6 баллов по шкале ГОСТ 6249-52, с расчетной зимней температурой наружного воздуха не ниже минус 30 °C.

1.7. Коробчатые настилы должны обеспечивать возможность крепления к ним подвесного подъемно-транспортного оборудования общего назначения грузоподъемностью не более 1,0 т.

1.8. Пустоты коробчатых настилов могут быть использованы для подачи воздуха при температуре его от 0 до 50 °C включительно и относительной влажности не более 95% (слабоагрессивная степень воздействия газовой среды).

1.9. При проектировании зданий с использованием коробчатых настилов должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.

1.10. Коробчатые настилы должны отвечать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях.

1.11 Конструкции узлов и соединений коробчатых настилов должны обеспечивать:

а) беспрепятственную подачу через пустоты конструкций воздуха и прокладку инженерных и технологических коммуникаций;

б) надежную передачу усилий, прочность самих конструкций в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции с помощью различных конструктивных и технологических мероприятий.

Основные расчетные требования

1.12. Коробчатые настилы должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы).

Расчет по предельным состояниям первой группы должен обезопасить конструкцию от разрушения под воздействием силовых факторов.

Расчет по предельным состояниям второй группы должен обезопасить конструкцию от чрезмерного или длительного раскрытия трещин и недопускаемых прогибов под совместным воздействием силовых факторов и постоянного воздействия слабоагрессивной газовой среды.

1.13. Расчет коробчатого настила должен производиться для стадий изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. При этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.

1.14. К трещиностойкости отдельных элементов и коробчатого настила в целом предъявляются требования 3-й категории.

1.15. Расчет коробчатых настилов по продольным состояниям первой и второй групп необходимо проводить с приведением их сечения к эквивалентному двутавровому сечению, в котором для упрощения расчетов приведенные толщины полок и ребер определяются с учетом соответственно площадей вутов или уширений. Расчетную ширину полок при расчете по предельным состояниям первой и второй групп следует назначать равной 8 \cdot h\prime_{f} в каждую сторону от ребра.

1.16. Расчетная схема коробчатого настила — шарнирно опертая балка, загруженная по ширине сечения равномерно распределенной нагрузкой. Консольные свесы верхней полки должны быть проверены на действие сосредоточенной нагрузки, возникающей за счет увеличения грузовой площади при установке компенсаторов на кровле в местах температурных швов.

1.17. Нагрузки на полки коробчатых настилов допускается принимать на 25% выше, чем на конструкцию в целом.

1.18. Обязательным условием применения коробчатых настилов в перекрытиях зданий промышленных предприятий, в том числе при размещении на конструкциях виброопасного оборудования, является наличие армированной сетками в одном или в двух уровнях бетонной подготовки пола толщиной не менее 70 мм. Совместную работу армированной бетонной подготовки пола с бетоном коробчатых настилов рекомендуется осуществлять путем устройства шероховатой поверхности конструкций. Поверхности коробчатых настилов, подлежащие бетонированию, должны быть тщательно очищены и промыты.

Предварительные напряжения в коробчатом настиле

1.19. Для обеспечения несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации напрягаемая арматура в коробчатых настилах располагается только в нижней зоне ребер конструкции симметрично по ширине ребра.

1.20. Учет потерь предварительного напряжения арматуры при расчете коробчатых настилов следует производить из условия механического натяжения арматуры на упоры стенда. При этом потери предварительного напряжения от деформации форм принимаются равными 30 МПа (300 кгс/см2).

1.21. Величина напряжений в напрягаемой арматуре G_{sp} , контролируемая по окончании натяжения на упоры стенда, принимается равной 0,65 — 0,70 R_{s,ser} .

1.22. Предельную величину предварительного напряжения в напрягаемой арматуре A следует назначать с учетом допустимых отклонений p величины предварительного напряжения, чтобы выполнялись условия

1.23. Потери предварительного напряжения арматуры от температурного перепада (разность температур напрягаемой арматуры и устройства, воспринимающего усилие натяжения при пропаривании бетона) следует принимать равными нулю.

2. МАТЕРИАЛЫ КОНСТРУКЦИЙ. БЕТОН

2.1. Коробчатые настилы рекомендуется проектировать из тяжелого бетона марок по прочности на сжатие от B30 до B60 включительно.

2.2. Морозостойкость и водонепроницаемость бетона конструкции должны приниматься в зависимости от режима эксплуатации и климатических условий района строительства в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84. При этом марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W6.

2.3 Передаточная прочность бетона должна быть не менее 70% проектной.

2.4. Отпускная прочность бетона должна составлять не менее 70% проектной в летнее время года и не менее 90% — в зимнее время года.

2.5. Для сокращения времени твердения бетона рекомендуется применять комплексные добавки на основе пластификаторов и ускорителей твердения, например, СДБ-СН (сульфатно-дрожжевая бражка и сульфат натрия), а также разжижители типа С-3. При назначении содержания добавок в бетоне следует руководствоваться действующими нормативными документами.

Арматурные стали и закладные изделия

2.6. В качестве продольной напрягаемой рабочей арматуры коробчатых настилов рекомендуется принимать канаты стальные арматурные спиральные семипроволочные (1 x 7) класса К-7 диаметром 15 мм по ГОСТ 13840-68* или стержневую горячекатаную арматурную сталь периодического профиля класса А-IV диаметром не более 32 мм по ГОСТ 5781-82 марки 20ХГ2Ц. Для коробчатых настилов высшей категории качества следует принимать только канаты.

Поперечную арматуру каркасов следует принимать из обыкновенной арматурной проволоки периодического профиля класса Вр-1 по ГОСТ 6727-80 диаметром 3 — 5 мм; стержневой горячекатаной арматуры гладкой класса А-I (марки B Ст3сп2) и периодического профиля А-II и А-III (марки 25Г2С) по ГОСТ 5781-82.

Продольную конструктивную арматуру каркасов, рабочую и конструктивную арматуру сеток, а также косвенную арматуру в виде гребенок следует принимать из указанной выше проволоки класса Вр-1.

2.7. Сварные товарные сетки должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8478-81, а сварные арматурные изделия и стальные закладные изделия и соединительные накладки — требованиям ГОСТ 10922-75.

2.8. Арматурные каркасы и сетки должны изготовляться при помощи контактной точечной электросварки, а заготовки напрягаемой арматуры класса А-IV длиной более 11,5 м при помощи стыковой электросварки в соответствии с требованиями ГОСТ 14098-68 и СН 393-78. Стыковку напрягаемой арматуры класса А-IV следует осуществлять в четвертях пролета коробчатого настила.

2.9. Для закладных изделий и соединительных накладок рекомендуется применять прокатную углеродистую сталь класса C 38/23 согласно СНиП II-23-81.

2.10. Антикоррозионная защита закладных изделий соединительных накладок должны осуществляться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11-85.

3. РАСЧЕТ КОРОБЧАТОГО НАСТИЛА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси коробчатого настила

3.1. Расчет коробчатых настилов при \xi = x/h_{0} \leq \xi_{R} должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница сжатой зоны проходит в полке, т.е. соблюдается условие

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной в соответствии с указаниями п. 3.15 СНиП 2.03.01-84;

б) если граница сжатой зоны проходит в ребре, т.е. условие (2) не соблюдается, расчет производится из условия

при этом высота сжатой зоны бетона x определяется из формулы

и принимается с учетом указаний п. 3.17 СНиП 2.03.01-84. Величина b\prime_{f} , вводимая в расчет, принимается равной 8 \cdot h\prime_{f} .

Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси коробчатого настила

3.2. Расчет должен производиться на действие поперечной силы и изгибающего момента в соответствии с указаниями пп. 3.29 - 3.33 СНиП 2.03.01-84 и «Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов» (М.: ЦИТП, 1986).

3.3. Особые указания по размещению поперечной арматуры в ребрах коробчатого настила, в том числе на торцовых участках конструкции, приведены в пп. 11.7 и 11.8.

Расчет сечений полок коробчатого настила

3.4. Расчет сечений полок коробчатого настила в их пролетах и на опорах рекомендуется производить на действие момента, определяемого по приближенной формуле

где q — эквивалентная равномерно распределенная нагрузка;

l — пролет полки, равный расстоянию между осями ребер коробчатого настила.

3.5. Расчет на продавливание полок коробчатого настила от действия сил, равномерно распределенных на ограниченной площади, должен производиться из условия

где F — продавливающая сила;

U_{m} — среднее арифметическое величины периметров верхнего и нижнего основания пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения полок h_{0} ( h_{0} = h_{f} + h бетонной подготовки).

Для коробчатых настилов перекрытий зданий промышленных предприятий при определении U_{m} обязательно включение в расчет на продавливание бетонной подготовки пола толщиной не менее 70 мм.

4. РАСЧЕТ КОРОБЧАТОГО НАСТИЛА ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

Расчет по образованию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси коробчатого настила

4.1. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси коробчатого настила, следует выполнять для двух зон конструкции:

а) для верхней до приобретения бетоном проектной прочности расчет производится в местах установки монтажных петель на совместные воздействия усилий от обжатия напрягаемой арматурой и монтажных нагрузок;

б) для нижней после приобретения бетоном проектной прочности расчет производится в середине пролета на постоянные и временные нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации.

4.2. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси коробчатого настила, следует выполнять на уровне центра тяжести приведенного сечения:

а) в середине пролета;

б) в конце зоны передачи напряжений.

Расчет коробчатого настила по раскрытию трещин

4.3. Расчет по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси коробчатого настила, рекомендуется выполнять только для нижней зоны конструкции, в середине пролета в соответствии с пп. 4.14 и 4.15 СНиП 2.03.01-84, а также методом конечных элементов, программа расчета по которому разработана НИИСК Госстроя СССР.

4.4. Расчет по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси коробчатого настила, следует выполнять на уровне центра тяжести приведенного сечения на расстоянии от опоры не меньше h_{0} .

Расчет по закрытию трещин, нормальных к продольной оси коробчатого настила

4.5. Расчет следует выполнять в соответствии с п. 4.19 СНиП 2.03.01-84.

Расчет коробчатого настила по деформациям

4.6. Величины кривизны и деформаций коробчатого настила следует определять в соответствии с пп. 4.22 - 4.24, 4.25 - 4.31 СНиП 2.03.01-84.

Расчет по образованию и раскрытию трещин в приопорной зоне нижней полки коробчатого настила

4.7. Расчет по образованию и раскрытию трещин в приопорной зоне нижней полки коробчатого настила от усилий предварительного обжатия напрягаемой арматурой следует выполнять из условия рассмотрения этой зоны как внецентренно растянутого в поперечном направлении элемента в соответствии с требованиями п. 4.5 СНиП 2.03.01-84.

4.8. Расчетное сечение приопорной зоны нижней полки коробчатого настила следует принимать прямоугольным, шириной, равной толщине полки, и высотой, равной половине расстояния в чистоте между ребрами конструкции.

4.9. Усилие предварительного обжатия напрягаемой арматурой, действующее на расчетное сечение приопорной зоны нижней полки коробчатого настила, определяется по формуле

где K_{\text{об}} — коэффициент, определяемый по табл. 1;

N_{01} — усилие предварительного обжатия при натяжении одного каната или стержня напрягаемой арматуры с учетом первых потерь напряжения;

h — расстояние в чистоте между ребрами конструкции, деленное на два;

\delta_{\text{п}} — толщина нижней полки конструкции.

Примечание. Табл. 1 дана только для двухпустотных коробчатых настилов, применяемых в практике проектирования и строительства.

4.10. Напряжения в арматуре приопорной зоны нижней полки коробчатого настила от усилий предварительного обжатия напрягаемой арматурой определяются по формуле

где

Z_{s} — расстояние между стержнями арматуры в приопорной зоне нижней полки конструкции.

5. РАСЧЕТ КОРОБЧАТОГО НАСТИЛА НА ВОЗДЕЙСТВИЕ УСИЛИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ПОДЪЕМЕ, МОНТАЖЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИИ

5.1. При расчете коробчатых настилов на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от собственного веса конструкции следует вводить в расчет с коэффициентами динамичности, равными соответственно 1,4; 2,7 и 1,4. Коэффициент перегрузки от собственного веса конструкции при указанных расчетах не вводится.

6. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ РАСЧЕТ ПЕРЕКРЫТИЯ С КОРОБЧАТЫМИ НАСТИЛАМИ

6.1. Пространственный расчет перекрытия необходимо выполнять при наличии стыков между коробчатыми настилами, установленными в перекрытиях без промежутков, и неравномерных нагрузках, ширина приложения которых в поперечном направлении превышает величину l/2 (где l — номинальная длина конструкции), а величины временных нормативных нагрузок равны или превышают значения, приведенные в табл. 2.

6.2. Пространственный расчет перекрытия с коробчатыми настилами следует считать поверочным и рекомендуется выполнять после проведения расчетов конструкций по нормальным и наклонным сечениям по предельным состояниям первой и второй групп. Методика и пример расчета приведены в Прил. 1.

7. РАСЧЕТ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ ПЕРЕКРЫТИЙ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Расчет коробчатых настилов перекрытий на динамические воздействия необходимо проводить с учетом совместной работы конструкций с армированной бетонной подготовкой пола толщиной не менее 70 мм.

7.2. Динамические нагрузки от технологического оборудования и расстановку его следует принимать в соответствии с заданием на строительное проектирование и паспортными данными на оборудование, представляемыми заводами-изготовителями. При отсутствии перечисленных данных их назначают согласно указаниям «Инструкции по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий» (М.: Стройиздат, 1966).

8. РАСЧЕТ КОРОБЧАТОГО НАСТИЛА НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

8.1. Температурные воздействия на коробчатый настил, которые могут возникать в процессе монтажа зданий при большой разнице температур по высоте сечения конструкции, следует предотвращать. Для этого монтаж конструкций и их закрепление в проектном положении необходимо выполнять в соответствии с требованиями, приведенными в п. 12.2.

9. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОКРЫТИЙ С КОРОБЧАТЫМИ НАСТИЛАМИ

Расчет требуемого сопротивления теплопередаче покрытия

9.1. Величину требуемого сопротивления теплопередаче покрытия следует определять для двух зон: а) над пустотами коробчатых настилов; б) над консольными свесами верхней полки коробчатых настилов или при их отсутствии в промежутках между коробчатыми настилами.

9.2. Требуемое сопротивление теплопередаче покрытий для зоны «а» следует определять по методике НИИСФ Госстроя СССР «Разработка инженерных методов теплотехнического расчета покрытий с пустотным настилом при обтекании поверхности сжатым воздухом» из расчета невыпадения конденсата в пустотах коробчатых настилов при пропуске через них воздуха с относительной влажностью более 75%:

где t_{0} — температура воздуха в начале воздуховода, °C;

t_{\text{н}} — расчетная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая по указаниям п. 2.3 СНиП II-3-79**, °C;

t_{\text{в}} — расчетная температура внутреннего воздуха в помещении, °C;

t_{\text{р}} — температура точки росы воздуха в воздуховоде (пустотах), °C;

V — скорость воздуха в воздуховоде (пустотах), м/с.

Скорость воздуха в пустотах коробчатых настилов для зданий промышленных предприятий, имеющих площадь поперечного сечения, равную 0,75 м2, определяется по формуле

где N — количество воздуха, раздаваемое последним в пустотах коробчатого настила распределителем, м3/ч.

Для облегчения расчетов в табл. 3 приводятся значения величин скорости в дробных степенях.

9.3. Скорость воздуха в пустотах коробчатых настилов должна быть больше нуля. С этой целью не следует допускать в пустотах коробчатых настилов тупиковых участков, устанавливая заглушки за последним воздухораспределителем.

9.4. Величину тепловой инерции покрытия следует определять по п. 2.4 СНиП II-3-79**.

9.5. Требуемое сопротивление теплопередаче покрытий для зоны «б» следует определять по формуле (1) СНиП II-3-79** с учетом коэффициентов, равных 1,3 и 1,5 при утеплителях соответственно из легких бетонов и минеральной ваты.

Расчет пароизоляции покрытия с коробчатыми настилами

9.6. Расчет пароизоляции покрытия с коробчатыми настилами должен выполняться по наибольшей величине упругости водяного пара в зонах «а» и «б» по формулам раздела 6 СНиП II-3-79**.

10. РАСЧЕТ КОРОБЧАТОГО НАСТИЛА НА ОГНЕВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

10.1. Расчет предела огнестойкости коробчатых настилов следует производить по признаку потери несущей способности конструкции при сохранении ею теплоизолирующей способности и отсутствии проникновения пламени в пустоты конструкции.

10.2. Предел огнестойкости коробчатого настила по несущей способности определяется по времени \tau_{0} , когда несущая способность конструкции становится недостаточной для восприятия приложенной нормативной нагрузки.

10.3. Для определения несущей способности коробчатого настила в момент времени огневого воздействия \tau_{j} следует выполнять теплотехнический и статический расчеты.

10.4. На основании теплотехнического расчета определяются температуры напрягаемой арматуры и бетона в наиболее напряженных зонах для расчетного времени воздействия «стандартного» температурного режима. При этом коробчатый настил расчленяется на ряд элементов балочного типа таврового и двутаврового сечений (рис. 2).

10.5. На основании статического расчета по прочностным характеристикам напрягаемой арматуры и бетона, принятым с учетом их температуры нагрева, определяется предельный изгибающий момент, который может воспринять коробчатый настил.

10.6. Для обеспечения прочности нижней полки коробчатого настила при пожаре необходимо предусматривать специальные мероприятия по защите бетона от хрупкого разрушения. В качестве защитных мероприятий рекомендуются:

а) установка в защитном слое бетона сетки из проволоки диаметром 0,7 ... 1,0 мм с ячейками размером 3,0 ... 15,0 мм;

б) дисперсное армирование бетона у нагреваемой поверхности на глубину до 20,0 мм базальтовыми, асбестовыми или металлическими волокнами;

в) армирование наружного слоя бетона на глубину 4,0 ... 6,0 мм тканеподобными материалами из базальтовых волокон.

10.7. Температуру нагрева канатов или стержней напрягаемой арматуры следует определять в зависимости от направленности огневого воздействия и защитных слоев бетона.

10.8. Расчет температуры нагрева i-го каната или стержня (i = 1, 2, ..., n) производится по формуле

где t_{i}(yx) — температура каната или стержня при трехслойном нагреве конструкции, °C;

t_{c} — изменение температуры во времени

\tau — рассматриваемый промежуток времени нагрева, ч (для формулы (13) — в мин);

t_{\text{н}} — начальная температура конструкции и окружающей среды со стороны ее необогреваемых сторон (принимается равной 20 °C);

t_{i}y и t_{i}x — температуры, вычисляемые по формулам:

где y_{i} ; x_{1i} ; x_{2i} — расстояние до оси i-го каната или стержня от нагреваемой поверхности конструкции, м (см. рис. 2);

erf — функция ошибок Гаусса, определяемая по таблице Прил. 2;

K — коэффициент, принимаемый для тяжелых бетонов равным 0,62;

\text{а}_{\text{пр}} — приведенный (средний) коэффициент теплопроводности бетона.

10.9. Со стороны обогреваемых поверхностей коробчатого настила расстояние до оси напрягаемой арматуры принимается по рабочим чертежам конструкции.

10.10. Со стороны внутренних поверхностей коробчатого настила расстояние до оси напрягаемой арматуры следует увеличивать на толщину бетона нижней полки, учитывая прогрев через нижнюю полку и воздушную прослойку в пустотах конструкции.

10.11. Для промежутков времени \tau_{1} и \tau_{2} (\tau_{1}<\tau_{2}) вычисляется температура нагрева t_{i,j} всех канатов или стержней по формулам (1) - (4) в соответствии с принятыми толщинами защитных слоев бетона: t_{1,1} ; t_{2,1} ; ...; t_{n,1} — для промежутка времени \tau_{1} ; t_{1,2} ; t_{2,2} ; ...; t_{n,2} — для промежутка времени \tau_{2} .

10.12. Несущая способность коробчатых настилов вычисляется для двух значений времени огневого воздействия \tau_{1} и \tau_{2} (\tau_{1}<\tau_{2}) , заключающих между собой ожидаемую величину предела огнестойкости.

10.13. В первом приближении в качестве нижнего предела рекомендуется принимать время, равное требуемому пределу огнестойкости по табл. 1 СНиП II-2-80. Расчет выполняется в соответствии с общими положениями СНиП 2.03.01-84 для изгибаемых элементов, по нормативным прочностным характеристикам арматуры и бетона. При этом нормативные сопротивления вводятся в расчет с коэффициентом условий работы арматуры m_{at} при высоких температурах.

В качестве внешних нагрузок принимаются нормативные значения от постоянных и временных длительных нагрузок.

10.14 Несущая способность коробчатых настилов по изгибающему моменту вычисляется по формуле

(при промежутке времени \tau_{1} и \tau_{2} ),

где m_{ati} — коэффициент условий работы напрягаемой арматуры в зависимости от нагрева;

R_{s} — нормативное сопротивление арматуры растяжению;

Z_{\delta,i} — расстояние от i-го каната или стержня до центра тяжести сжатой зоны бетона. Допускается принимать положение центра тяжести сжатой зоны посредине толщины верхней полки коробчатого настила.

10.15 Вычисленные значения изгибающих моментов должны удовлетворять неравенствам

Если неравенства выполняются и смежные величины отличаются не более чем на 40%, то производится вычисление фактического предела огнестойкости коробчатого настила по формуле

10.16. В случае, если одно из неравенств не выполняется или смежные величины разнятся более чем на 40%, то необходимо задаваться скорректированным значением промежутка времени \tau_{2} или \tau_{1} и повторить вычисление предельных изгибающих моментов.

11. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Толщины полок и ребер коробчатого настила, защитные слои бетона

11.1. Размеры сечения элементов коробчатого настила определяются из расчета конструкции на статические нагрузки в диапазоне от 2,0 (200) до 16,0 (1600) кПа (кгс/м2), а также некоторые виды динамических и огневых воздействий, оговоренные в разделах 7 и 10, по соответствующим группам предельных состояний, на различных стадиях работы конструкции.

11.2. Размеры сечения полок и ребер коробчатого настила назначаются с учетом экономических требований, технологии изготовления, соблюдения условий по расположению арматуры (с надлежащей ее анкеровкой) в сечениях элементов, условий эксплуатации конструкции как в неагрессивных, так и в слабоагрессивных средах, необходимости унификации опалубочных форм и армирования конструкции.

11.3. Рекомендуемые минимальные размеры сечения элементов коробчатого настила: верхняя и нижняя полки (включая консольные свесы верхней полки) — 30 мм, ребра — 50 мм.

11.4 Защитный слой бетона для продольной напрягаемой рабочей арматуры должен составлять:

а) не менее 15 мм при эксплуатации коробчатого настила в неагрессивных средах;

б) не менее 20 мм со стороны наружных поверхностей конструкции (для крайних ребер) и не менее 25 мм со стороны внутренних поверхностей конструкции (для крайних и среднего ребра) при эксплуатации коробчатого настила и в слабоагрессивных средах.

11.5. Защитный слой бетона для рабочей поперечной арматуры каркасов ребер коробчатого настила должен составлять не менее 20 мм, а для распределительной арматуры — не менее 10 мм.

11.6. Защитный слой бетона для рабочей и распределительной арматуры полок коробчатого настила для сечений у опор и в пролетах должен составлять не менее 15 мм.

11.7. На торцовых участках коробчатых настилов в ребрах необходимо устанавливать каркасы длиной не менее 200 мм с шагом поперечных стержней 50 мм и приваркой к ним в нижней части прокатных профилей.

Распределительная арматура каркасов на торцовых участках и в пролетах коробчатого настила стыкуется на длине не менее 20 мм.

Ненапрягаемая поперечная арматура ребер коробчатого настила должна воспринимать не менее 20% усилий в продольной напрягаемой рабочей арматуре.

11.8. На торцовых участках коробчатых настилов в нижней полке необходимо устанавливать арматурные сетки, размеры и сечение стержней которых определяются в соответствии с требованиями пп. 4.7, 4.10.

Распределительная арматура сеток нижней и верхней полок коробчатого настила на торцовых участках и в пролетах конструкции стыкуется на длине не менее 80 мм.

Ненапрягаемая поперечная арматура нижней полки коробчатого настила должна воспринимать не менее 10% усилий в продольной напрягаемой рабочей арматуре.

11.9. Для обеспечения пространственной работы коробчатого настила в системе перекрытий арматурные сетки нижней и верхней полок конструкции запускаются в ребра на длину не менее 200 мм.

11.10 Фиксация арматуры в коробчатых настилах обязательна.

Предельные отклонения фактических размеров толщины защитного слоя бетона для рабочей и распределительной арматуры от номинальных размеров не должны превышать: +/- 5 мм — для толщины защитного слоя бетона, равной 20 мм и более; +/- 3 мм — для толщины защитного слоя бетона, равной 15 мм; +3 мм — для толщины защитного слоя бетона, равной 10 мм.

11.11. Для использования пустот коробчатых настилов в качестве воздуховодов сечение первых должно быть квадратным или близким к нему и обеспечивать кратность воздухообмена в помещениях от 2 до 27 раз.

11.12. В нижней полке коробчатых настилов допускается устройство отверстий. Для коробчатого настила с номинальными размерами 2000 (или 3000 мм при наличии консольных свесов верхней полки) x 18000 x 900 мм указанные отверстия изображены на рис. 3. При устройстве отверстий согласно рис. 3 марку коробчатого настила следует увеличить на одну ступень. При других номинальных размерах коробчатого настила и наличии отверстий в нижней полке марка конструкции должна определяться расчетом.

11.13. В консольных свесах верхней полки коробчатых настилов допускается устройство вырезов. Для коробчатых настилов, указанных в п. 11.12, они изображены на рис. 4.

11.14. Устройство отверстий в ребрах коробчатых настилов не допускается.

11.15. Число канатов или стержней продольной напрягаемой рабочей арматуры в каждом ребре коробчатого настила определяется расчетом и не должно превышать шести штук. В смежных ребрах коробчатого настила число канатов или стержней продольной напрягаемой рабочей арматуры может отличаться не более чем на одну штуку.

11.16. На торцовых участках коробчатых настилов в ребрах на длине не менее 0,6l_{p} необходимо устанавливать косвенную арматуру в виде гребенок с шагом 5 — 10 см. Установка гребенок производится при армировании конструкции со стороны пустот коробчатых настилов.

11.17. При размещении арматуры в поперечном сечении коробчатого настила для зданий промышленных предприятий следует руководствоваться схемами, приведенными на рис. 5.

12. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ЗДАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ

12.1. Конструктивная схема здания с использованием коробчатых настилов должна быть рассчитана с учетом шарнирного опирания их на продольные конструкции. Длина опирания коробчатых настилов определяется расчетом, но не должна составлять менее 200 мм.

12.2. Крепление коробчатых настилов к продольным конструкциям следует осуществлять в углах крайних ребер монтажными сварными швами через закладные изделия и соответствующих конструктивных элементах. При этом необходимо соблюдать очередность крепления коробчатых настилов: по одному из торцов конструкции — до устройства кровли с утеплителем, по второму — после устройства кровли с утеплителем.

12.3. Использование коробчатых настилов в одноэтажных производственных зданиях предусматривает жесткую заделку колонн в стаканы фундаментов. Горизонтальные нагрузки с покрытия следует передавать на колонны через продольные балки, опорную часть которых необходимо рассматривать как продолжение колонн и соответствующим способом конструировать и армировать.

Крепление продольных балок к колоннам следует осуществлять расчетными сварными швами через закладные изделия в соответствующих конструктивных элементах.

Передачу ветровых нагрузок с торца здания необходимо выполнять через фахверковые железобетонные стойки на продольные балки.

12.4. Использование коробчатых настилов в многоэтажных производственных зданиях предусматривает рамную конструктивную схему каркаса в обоих направлениях, что обеспечивается жестким сопряжением продольных и поперечных ригелей с колоннами и жесткой заделкой последних в стаканы фундаментов.

Поперечные ригели следует устанавливать по каждой поперечной координационной оси здания в уровнях всех перекрытий и размещать их ниже верхних полок коробчатых настилов (рис. 6).

Фахверковые стойки следует выполнять из металла и устанавливать поэтажно на продольные ригели.

13. УЗЛЫ СОПРЯЖЕНИЙ ТОРЦОВ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ

13.1. Узлы сопряжений торцов коробчатых настилов должны обеспечивать герметичность системы каналов при использовании пустот конструкций в качестве воздуховодов.

13.2. Узлы сопряжений торцов коробчатых настилов могут быть жесткими или гибкими.

13.3. Жесткие узлы сопряжений торцов коробчатых настилов должны предусматривать заполнение их бетоном марки не ниже B20 на мелком заполнителе с крупностью щебня не более 15 — 20 мм по контуру ребер и полок конструкции.

13.4. Для жесткой заделки узлов сопряжений торцов коробчатых настилов рекомендуется применять быстросъемную инвентарную опалубку из металла, дерева или других материалов, устанавливаемую внутри и вне пустот конструкции (рис. 7).

13.5. Порядок производства работ при осуществлении жесткой заделки узлов сопряжений торцов коробчатых настилов должен быть следующим:

а) установка арматурных стержней;

б) заполнение бетоном нижней полки через отверстия в ней;

г) уплотнение бетона нижней полки и ребер сверху через ребра глубинными вибраторами с иглонасадкой длиной не менее 900 мм;

д) заполнение бетоном верхней полки и уплотнение бетона площадочным вибратором.

13.6. Гибкие узлы сопряжений торцов коробчатых настилов должны предусматривать приклейку по контуру пустот конструкций армированных пленок (типа поливинилхлоридной) или алюминиевой фольги.

14. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ В СОЧЕТАНИИ СО СВЕТИЛЬНИКАМИ ИСКУССТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ И АКУСТИЧЕСКИМИ ПОТОЛКАМИ

14.1. Светильники искусственного освещения производственных помещений следует располагать с шагом 3000 мм.

Встроенные светильники необходимо размещать в промежутках между пустотами коробчатых настилов, а подвесные светильники — в местах, указанных выше, и по продольным осям коробчатых настилов.

14.2. Устанавливать встроенные светильники рекомендуется на специальные металлические рамки уголков при несъемных акустических потолках и из полосовой стали — при съемных акустических потолках (рис. 8).

14.3. Подвесные светильники рекомендуется устанавливать с помощью штанг, к которым крепятся специальные уголки, входящие в спецификацию электротехнического оборудования. Штанги на противоположном конце имеют резьбу и ввинчиваются в гайки, приваренные к закладным изделиям коробчатых настилов (рис. 8 и 9).

14.4. Акустические потолки рекомендуется выполнять из несгораемых или трудносгораемых звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов в двух вариантах конструктивных решений — с относом и без относа от коробчатых настилов.

14.5. Акустические потолки, устраиваемые с относом от коробчатых настилов, подвешиваются на металлических полосах, вставляемых в уголки, приваренные к закладным изделиям коробчатых настилов (см. рис. 8).

14.6. Акустические потолки, устраиваемые без относа от коробчатых настилов, приклеиваются к ним и к продольным металлическим уголкам (в пределах промежутков между пустотами коробчатых настилов) с помощью гумилакса (рис. 10).

14.7 Устройство съемных участков акустических потолков обязательно.

14.8. При устройстве акустических потолков в многоэтажных зданиях с размещением на коробчатых настилах виброопасного оборудования звукоизолирующие и звукопоглощающие минераловатные плиты во избежание их распыления необходимо применять только в полиэтиленовой пленке.

15. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА

15.1. Изготовление коробчатых настилов должно осуществляться на коротких стендах (далее именуемых стенд-формами) длиной на одно изделие. Стенд-формы следует располагать в линию с размещением между ними установок двухстороннего действия для извлечения вкладышей-пустотообразователей из отформованных коробчатых настилов (рис. 11).

15.2. Натяжение арматуры следует осуществлять групповым способом с применением гидродомкратов, входящих в состав стенд-камер (автономно для каждой стенд-камеры).

15.3. Укладку бетонной смеси в стенд-камеру следует осуществлять бетоноукладчиком, уплотнение — с помощью вибраторов с вертикальными дебалансными валами.

15.4. Тепловлажностную обработку изделий необходимо производить в стенд-камерах путем пуска пара в полость, образуемую продольными силовыми балками поддона стенд-камер и уложенными на них термоизоляционными крышками.

15.5. Стенд-камера должна обеспечивать двух- и одностадийное формование коробчатых настилов.

Формовочное оборудование

15.6. Силовая стенд-камера должна включать поддон, жестко прикрепленные к поддону вибраторы с приводами, продольные борта, тяги для открывания и фиксации продольных бортов в рабочем положении, съемные торцовые борта с крышками, захватные устройства, силовые балки с домкратами для натяжения напрягаемой арматуры и фиксаторами, прижимные балки.

15.7. Стенд-камеры следует устанавливать на упругие резино-металлические опоры.

15.8. Продольные борта стенд-камеры необходимо выполнять отгибаемыми и устанавливать в рабочем положении с помощью гидроцилиндров.

15.9. Торцовые борта стенд-камеры необходимо выполнять съемными с проемами для фиксации вкладышей-пустотообразователей.

15.10. Силовые балки, входящие в состав стенд-камеры, следует располагать в двух направлениях при подвижном и неподвижном соединении поперечных силовых балок с продольными силовыми балками. Подвижное и неподвижное соединение следует осуществлять со стороны натяжения арматуры, а только неподвижное — со стороны извлечения вкладышей-пустотообразователей. Между подвижной и неподвижной силовыми балками необходимо размещать домкраты и фиксаторы.

15.11. Для образования пустот в коробчатых настилах следует применять складывающиеся металлические вкладыши-пустотообразователи двухстороннего действия, с размерами, соответствующими размерам пустот в коробчатых настилах.

15.12. Для фиксации вкладышей от всплытия во время бетонирования необходимо применять прижимные балки с креплением их к продольным силовым балкам поддона.

15.13. Следует использовать бетоноукладчик для укладки бетонной смеси последовательно в нижнюю полку, в ребра и в верхнюю полку коробчатого настила.

15.14. Отрыв от бетона, складывание и извлечение вкладышей-пустотообразователей необходимо производить установкой, конструкция которой должна позволять осуществлять эту операцию поочередно из двух стенд-камер.

Требования к формовочному оборудованию

15.15. Конструкция вкладышей-пустотообразователей должна допускать возможность периодической их чистки, смазки, ремонта и замены изношенных частей.

15.16. Для формования коробчатых настилов рекомендуется использовать вибраторы преимущественно с круговыми или эллипсоидальными колебаниями в горизонтальной плоскости со следующими параметрами вибрации: частота — 24 Гц; амплитуда горизонтальных колебаний — 0,6 ... 0,8 мм, вертикальных — 0,3 ... 0,5 мм.

Материалы для изготовления коробчатого настила

15.17. Состав бетонной смеси для формования коробчатых настилов должен определяться заводской лабораторией в соответствии с требованиями проекта.

15.18 Для формования коробчатых настилов рекомендуется применять бетонные смеси следующей подвижности:

а) при двухстадийном формовании — для нижней полки осадка конуса — 5 ... 6 см; для ребер и верхней полки осадка конуса — 10 ... 12 см;

б) при одностадийном формовании — для нижней полки осадка конуса 15 ... 17 см; для ребер и верхней полки осадка конуса — 8 ... 10 см.

При изготовлении коробчатых настилов с использованием бетонной смеси постоянной подвижности при двухстадийном формовании осадка конуса бетонной смеси должна быть не ниже 12 см, при одностадийном формовании — равна 16 см.

Порядок формования коробчатых настилов

15.19. Подготовка установки и вкладышей-пустотообразователей должна включать чистку и смазку формующих поверхностей ручным пневмоинструментом; тип смазки ОЭ-2.

15.20. Установку и сборку арматуры следует производить вручную непосредственно в стенд-камере из предварительно заготовленных укрупненных элементов.

15.21. Арматуру следует укладывать в следующей последовательности: арматурные сетки нижней полки, закладные изделия и напрягаемая арматура, арматурные каркасы ребер.

15.22. Армирование верхней полки коробчатого настила необходимо производить после сборки формы, формования нижней полки коробчатого настила и установки вкладышей-пустотообразователей.

15.23. При двухстадийной технологии формования должна соблюдаться следующая последовательность выполнения операций: укладка бетонной смеси на нижнюю полку бетоноукладчиком, разравнивание и уплотнение вибропрофилером на бетоноукладчике, установка вкладышей-пустотообразователей, укладка бетонной смеси в ребра и в верхнюю полку коробчатого настила, уплотнение вибраторами на стенд-камере, заглаживание вибробрусом на бетоноукладчике.

15.24. При одностадийной технологии формования должна соблюдаться следующая последовательность выполнения операций: армирование нижней полки и ребер коробчатого настила, сборка формы, установка вкладышей-пустотообразователей, армирование верхней полки, укладка бетонной смеси бетоноукладчиком, уплотнение вибраторами на стенд-камере, заглаживание вибробрусом на бетоноукладчике.

15.25. Виброуплотнение бетонной смеси должно обеспечивать создание плотного бетона с коэффициентом плотности не менее 0,96.

15.26. Оптимальным следует считать одностадийный способ формования коробчатых настилов.

15.27. Интенсификация твердения бетона должна обеспечиваться прогревом свежеотформованных изделий на стенде путем пропуска пара в полость, создаваемую продольными силовыми балками стенд-камер и устанавливаемыми на них термоизоляционными крышками.

15.28. Рекомендуется следующий ориентировочный режим тепловлажностной обработки: выдерживание перед тепловлажностной обработкой — 2 ч; подъем температуры до 80 °C — 3 ч; изотермический прогрев при 80 °C — 6 ч; остывание до 40 °C — 2 ч.

15.29. Распалубка коробчатых настилов и передача напряжения на бетон должна включать следующие этапы: извлечение вкладышей-пустотообразователей после 4 — 5 ч термообработки; снятие торцевых и открывание продольных бортов; отпуск натяжения и обрезка напрягаемой арматуры.

15.30. Плавную передачу напряжения арматуры на бетон коробчатого настила следует осуществлять гидродомкратами с помощью клиновых устройств. Обрезку напрягаемой арматуры необходимо выполнять автогенным аппаратом или бензорезом.

15.31. Рекомендуемая последовательность обрезки напрягаемой арматуры представлена на рис. 12.

15.32. На посту доводки выступающие концы напрягаемой арматуры необходимо вторично обрезать заподлицо с коробчатым настилом, а торцы заделать цементным раствором состава 1:3. На посту доводки необходимо также осуществлять продувку пустот сжатым воздухом.

15.33. В траверсе для подъема и перемещения коробчатых настилов угол наклона строповочных канатов к плоскости верхней полки должен составлять 90°.

15.34. При изготовлении коробчатых настилов необходимо вести пооперационный контроль на всех технологических переделах производства.

15.35 Приемка коробчатых настилов должна производиться поштучно.

15.36. Испытания коробчатых настилов для оценки прочности, жесткости и трещиностойкости необходимо производить при освоении производства изделий, изменений технологии их изготовления и в случае замены используемых материалов.

Маркировка и складирование коробчатых настилов

15.37. Маркировочные знаки должны наноситься на крайние ребра коробчатых настилов в местах, видимых при хранении и монтаже конструкций.

15.38. При складировании коробчатых настилов как на предприятии-изготовителе, так и на строительной площадке должны соблюдаться следующие условия:

а) хранение в штабелях в проектном положении не более трех коробчатых настилов по высоте;

б) штабели на складе и строительной площадке должны иметь проходы шириной не менее 0,7 м и зазоры между смежными штабелями не менее 0,2 м с соблюдением условий свободной строповки и подъема коробчатых настилов;

в) коробчатые настилы складируются на инвентарные подкладки и прокладки, укладываемые под торцовые участки крайних и средних ребер. Подъем, погрузка и разгрузка коробчатых настилов должны производиться с помощью специальных грузозахватных приспособлений.

Техника безопасности

15.39. К осмотру оборудования допускаются лица, ознакомленные с его работой и прошедшие специальный инструктаж по технике безопасности.

15.40. Осмотр, очистку и ремонт оборудования разрешается производить только при отключенном электрооборудовании.

15.41. Перед натяжением арматуры на стенде должны быть даны видимые световые и звуковые сигналы. Рабочие, не участвующие в натяжении арматуры, должны покинуть рабочие места.

15.42. Все стенд-камеры должны быть снабжены стационарными или съемными предохранительными козырьками, закрывающими упоры после натяжения арматуры и предохраняющими рабочих от травм в случае обрыва арматуры.

15.43. Выход рабочих на стенд для устранения каких-либо дефектов в натянутой арматуре запрещается до снижения натяжения арматуры.

15.44. Не разрешается проводить какие-либо сварочные работы в зоне натянутой арматуры.

15.45. При изготовлении коробчатых настилов необходимо соблюдать «Единые правила техники безопасности и производственной санитарии для предприятий промышленности строительных материалов», часть I (1969 г.) и раздел XII, часть II, а также требования СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве».

16. ПРАВИЛА ПЕРЕВОЗКИ КОРОБЧАТЫХ НАСТИЛОВ

Перевозка железнодорожным транспортом

16.1. Перевозку коробчатых настилов железнодорожным транспортом следует осуществлять в рабочем положении в соответствии с проектом размещения и крепления их на сцепе из трех железнодорожных платформ с использованием комплекта турникетов, разработанных НИИСК Госстроя СССР, с фрикционно-клиновыми амортизаторами.

16.2. Разработку проекта размещения и крепления коробчатых настилов на железнодорожном подвижном составе, расчеты и проектирование турникетно-крепежных устройств следует выполнять в соответствии с требованиями главы 1 «Технических условий погрузки и крепления грузов» Министерства путей сообщения (издание 1981 г.) с учетом нормативов, предусматривающих скорость движения грузовых поездов до 100 км/ч.

16.3. Для перевозки коробчатых настилов необходимо использовать четырехосные платформы грузоподъемностью 62 — 63 т с металлическими бортами на тележках ЦНИИ-ХЗ-О.

16.4. На сцепе из трех платформ следует перевозить четыре однотипных коробчатых настила (с двумя консольными свесами верхней полки, с одним консольным свесом верхней полки, без консольных свесов верхней полки).

При перевозке коробчатых настилов с односторонним консольным свесом верхней полки обязательным условием является расположение в разные стороны консолей коробчатых настилов верхнего и нижнего рядов.

16.5. Размещение коробчатых настилов на платформах следует принимать в два яруса без использования зауженной части габарита.

16.6. Общий вид сцепа платформ, загруженных коробчатыми настилами с применением комплекта турникетов, изображен на рис. 13.

16.7. Принципиальная схема устройства несущего турникета с фрикционно-клиновым амортизатором изображена на рис. 14.

16.8. Для опирания верхнего коробчатого настила на нижний следует принимать промежуточную раму, общий вид которой изображен на рис. 15. Положение промежуточной рамы является фиксированным как в продольном, так и в поперечном направлениях.

16.9. На время транспортирования торцовые борта платформ должны быть откинуты на кронштейны, а боковые борта — закреплены кольцами на продольных балках, а при отсутствии колец — увязаны проволокой диаметром не менее 6 мм. Допускается эксплуатация сцепа с полностью снятыми бортами платформ.

16.10. Несущий турникет должен устанавливаться на средней платформе, а подвижные турникеты — на крайних платформах сцепа со сдвижкой на 2475 мм от поперечной оси платформы в сторону от середины сцепа.

16.11. Выгрузку коробчатых настилов следует производить в порядке, обратном погрузке, — отведение торцовых рам, снятие верхних коробчатых настилов, снятие промежуточных рам, отведение боковых упоров, снятие нижних коробчатых настилов.

Перевозка автомобильным транспортом

16.12. При перевозке коробчатых настилов автомобильным транспортом должны соблюдаться общие требования «Руководства по перевозке автомобильным транспортом строительных конструкций» (М.: Стройиздат, 1980).

16.13. Транспортирование коробчатых настилов, запроектированных под расчетную нагрузку от 4,50 (450) до 12,50 (1250) кПа (кгс/м2), следует осуществлять в рабочем положении с опиранием по концам или со свесами длиной до 1250 мм. Схемы опирания коробчатых настилов, запроектированных под расчетную нагрузку от 2 (200) до 3 (300) кПа (кгс/м2) (число опор, длина свесов), должны определяться расчетами с учетом коэффициента динамичности, равного 2,7.

16.14. Для транспортирования коробчатых настилов рекомендуется использование специализированных автопоездов с полуприцепами типа ПК-1418, ПК-2018, ПЛК-2918 (проект Укроргтехстроя Минпромстроя СССР) и ПК-1821 (проект ЦЭКБ Строймехавтоматика Минпромстроя СССР). Допускается также применение прицепа-роспуска типа ПР-2321 (проект объединения «Автоспецтранс» Минпромстроя БССР), имеющего специальные балансирные коники с упорами.

16.15. Грузовые платформы транспортных средств, перечисленных в п. 16.14, должны оборудоваться подкладками, обеспечивающими опирание изделий только под ребрами. Подкладки могут быть деревянными или металлическими с облицовкой зон опирания резиной (рис. 16).

16.16. На полуприцепе ПЛК-2918 допускается перевозка двух коробчатых настилов шириной до 2000 мм.

16.17. При размещении коробчатых настилов на транспортных средствах, перечисленных в п. 16.14, расстояние «а» (см. рис. 16) от шкворня седельно-сцепного устройства тягача до переднего коробчатого настила не должно превышать 700 мм при ширине коробчатого настила до 2000 мм и 1100 мм — при ширине коробчатого настила, равного 3000 мм (рис. 17).

16.18. Транспортные средства должны быть снабжены ограничителями поперечного смещения коробчатых настилов.

16.19. Перевозка коробчатых настилов шириной 3000 мм как негабаритных грузов должна осуществляться с разрешения Госавтоинспекции.

16.20. Скорость перевозки коробчатых настилов шириной до 2000 мм не должна превышать максимальной скорости тягача, а коробчатых настилов шириной 3000 мм — 50 км/ч.

16.21. При использовании для перевозки коробчатых настилов прицепов-роспусков типа ПР-2321 последние должны оборудоваться упорами (рис. 18). Упор и крепежные детали должны быть рассчитаны на продольную силу, равную 150,0 (15000) кН (кгс).

16.22. Размеры опорной пластины продольного упора должны быть не менее 250 x 70 мм. Опорная поверхность пластины продольного упора должна быть облицована упругим материалом.

Техника безопасности при транспортировании

16.23. Коробчатые настилы на железнодорожном подвижном составе должны быть размещены и закреплены в соответствии с указаниями НИИСК Госстроя СССР — «Размещение и крепление железобетонных коробчатых настилов размером 3 x 18 м на сцепе трех платформ с применением турникета НИИСК Госстроя СССР с клиновыми амортизаторами».

16.24. Руководство погрузочно-разгрузочными работами должно осуществляться специально выделенным лицом из числа инженерно-технических работников.

16.25. Подъем коробчатых настилов следует производить в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», утвержденными Госгортехнадзором СССР, с применением для этой цели специальной траверсы, разработанной НИИСК Госстроя СССР.

16.26. Коробчатый настил во время его подъема и перемещения должен удерживаться от раскачивания и вращения гибкими оттяжками.

16.27. При горизонтальном перемещении краном коробчатых настилов или элементов турникетно-крепежного устройства последние должны быть подняты не менее чем на 500 мм выше встречающихся на пути препятствий.

16.28. Скорость движения автопоезда с коробчатыми настилами на строительных площадках и на заводских территориях не должна превышать 10 км/ч на прямых участках и 5 км/ч — на поворотах.

17. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

Расчет коробчатого настила по предельным состояниям первой и второй групп

Исходные данные. Предварительно напряженный коробчатый настил изображен на рис. 1, а; номинальная длина конструкции — 18,0 м; расчетный пролет — 17,7 м; монтажные петли установлены на расстоянии a = 0,5 м от торцов конструкции; прокладки при складировании ставятся у торцов коробчатого настила; расчетная нагрузка без учета собственного веса конструкции q = 8 кПа (800 кгс/м2); газовая среда — неагрессивная.

Коробчатый настил изготавливается из бетона класса B40 ( R_{bn} = R_{b,ser} = 29,0\text{МПа} ; R_{btn} = R_{bt,ser} = 2,1\text{МПа} ; R_{b} = 22,0\text{МПа} ; R_{bt} = 1,4\text{МПа} ; E_{0} = 32,5 \cdot 10^{3}\text{МПа} , передаточная прочность бетона R_{bp} = 25,0\text{МПа} ( R_{b(,s)er}^{p} = 18,5\text{МПа} ; R_{b(t,)ser}^{p} = 1,6\text{МПа} ), бетон подвергается тепловой обработке при атмосферном давлении.

Напрягаемая арматура — канаты К-7 Ø15мм ( R_{sn} = R_{s,ser} = 1295\text{МПа} ; R_{s} = 1080\text{МПа} ; E_{s} = 18 \cdot 10^{4}\text{МПа} ), площадь арматуры A_{sp} = 14 \cdot 1,415 = 19,81c\text{м}^{2} = 19,81 \cdot 10^{- 4}\text{м}^{2} .

Ненапрягаемая арматура — класса Вр-1 ( E_{s}^{1} = 17 \cdot 10^{4}\text{МПа} ; R_{sw} = 265\text{МПа} ; R_{sc} = 365\text{МПа} ), площадь арматуры в верхней полке — A_{s}\prime = 3,64 \cdot 10^{- 4}\text{м}^{2} , в нижней полке — A_{s}\prime = 0,76 \cdot 10^{- 4}\text{м}^{2} .

Нагрузка от собственного веса настила: q_{w} = 3,2\text{кПа} (320 кгс/м2); q_{w} = 320 \cdot 1,1 = 3,52\text{кПа} (352 кгс/м2).

Поперечное сечение коробчатого настила приведено к двутавровому и изображено на рис. 19. Расчет производим в соответствии с положениями СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Определение толщин верхней и нижней полок приведенного сечения коробчатого настила (см. рис. 19).

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения до нижней грани настила:

Величину предварительного напряжения арматуры без учета потерь принимаем

Определяем P в трех характерных сечениях: в середине пролета, в конце зоны передачи напряжения и в месте установки монтажной петли.

Сечение в середине пролета. Определяем потери предварительного напряжения в арматуре (табл. 5 СНиП 2.03.01-84).

а) Первые потери:

от релаксации напрягаемой арматуры

от температурного перепада \sigma_{2} = 0 ;

от деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств,

С учетом первых потерь

Для определения потерь от быстронатекающей ползучести находим напряжения в бетоне на уровне центра тяжести арматуры S

\frac{\sigma_{bp}}{R_{bp}} \leq \alpha ; \frac{7,3}{25,0} = 0,3<0,88 ; \alpha = 0,25 + 0,025R_{bp} = 0,88 .

l_{op,01} = h - y - a = 90 - 50 - 0,2 = 0,38\text{м }(38\text{см}) ;

\alpha = 0,25 \cdot 0,025R_{bp} = 0,88 ; \frac{0,96}{25,0} = 0,04<0,88 ;

б) Вторые потери: от усадки бетона \sigma_{8} = 40\text{МПа} ; от ползучести бетона \sigma_{9} ; для этого определяем \sigma с учетом потерь позиций 1 - 6 табл. 5 СНиП 2.03.01-84.

\sigma_{sp,02} = \sigma_{sp1} - \sigma_{8} - \sigma_{9} = 874,6 - 40 - 38,3 = 796,3\text{МПа}(7963\text{кгс}/\text{см}^{2}) ;

Сечение в конце длины зоны передачи напряжений. Поскольку \sigma_{1}...\sigma_{5} не зависят от места расположения сечения по длине настила, то \sigma_{sp,1} и P_{I} в рассматриваемом сечении такие же, как в середине пролета, т.е.

Длину зоны передачи напряжений определяем в двух вариантах: при \sigma_{sp} = \sigma_{spI} = 874,6\text{МПа} и \sigma_{sp} = R_{s} = 1080\text{МПа} ; l_{p} = (W_{p} \frac{\sigma_{sp}}{R_{bp}} + \lambda_{p})a ; W_{p} = 1,00 ; \lambda_{p} = 25 (табл. 28 СНиП 2.03.01-84);

x = 1,023 - \frac{0,135}{2} = 0,96\text{м}(96\text{см}) ;

\sigma_{sp,6} = 40 \frac{\sigma_{bp}}{R_{bp}} = 40 \cdot 0,44 = 17,6\text{МПа}(176\text{кгс}/\text{см}^{2})

и

l_{op} = 0,36\text{м}(36\text{см}) .

\sigma_{spII} = 874,6 - 40 - 56,1 = 778,5\text{МПа}(7785\text{кгс}/\text{см}^{2}) ;

Сечение в месте установки монтажной петли. Расчет производим аналогично предыдущим, вводя момент M, равный:

Вторые потери \sigma_{sp,8} = 40\text{МПа}(400\text{кгс}/\text{см}^{2}) ;

С учетом вторых потерь

Проверка сжимающих напряжений \sigma_{bp} . Наибольшие сжимающие напряжения \sigma_{bp} имеют место в сечении, проходящем через конец приопорной зоны длиной l_{p} , поскольку здесь разгружающее влияние момента наименьшее. Напряжения \sigma_{bp} определяются на уровне нижнего крайнего волокна (т.е. при y = y_{0} = 0,5\text{м} ) при действии усилия P_{I} с учетом первых потерь.

От воздействия усилия P верхняя зона настила растянута, а нижняя — сжата. В соответствии с этим в данном расчете:

Расчет производим для сечения в месте установки монтажной петли. Расчетное усилие обжатия:

P = A_{sp}(\sigma_{sp1}\gamma_{sp} - 330) = 19,81 \cdot 10^{- 4}(857,4 \cdot 10^{6} \cdot 1,1 - 330 \cdot 10^{6}) = 12146,3 \cdot 10^{2}H(121463\text{кгс}),

где \gamma = 1,1 при механическом способе натяжения.

значит граница сжатой зоны проходит в полке.

Определяем x по формуле (29) СНиП 2.03.01-84:

\xi = \frac{x}{h_{0}} = \frac{2,0}{88} = 0,023<\xi_{R} = 0,37 ;

\xi_{R} = \frac{\omega}{1 + \frac{\sigma_{SR}}{\sigma_{sc,u}} (1 - \frac{\omega}{1,1})} = \frac{0,674}{1 + \frac{708,34 \cdot 10^{6}}{330 \cdot 10^{6}} (1 - \frac{0,674}{1,1})} = 0,37;

\omega = \alpha - 0,008R_{b} = 0,85 - 0,008 \cdot 22 = 0,674 ;

l = h_{0} - a_{p} + \frac{M_{w}}{P} = 88 - 14,5 + \frac{0,17 \cdot 10^{4}}{12146,3 \cdot 10^{2}} = 0,735\text{м}(73,5\text{см}) ;

\sigma_{sc,u} = 330\text{МПа}(3300\text{кгс}/\text{см}^{2}) ,

1,4 — коэффициент динамичности при монтаже;

a = 0,5 м — расстояние от торца настила до монтажной петли.

Условие (28) выполняется, значит, прочность сечения обеспечена.

Расчет производим для сечения в середине пролета. По табл. 15 СНиП 2.03.01-84 \gamma_{b2} = 1 ; h_{0} = h - a = 90 - 14,5 = 0,755\text{м}(75,5c\text{м}) .

Определяем коэффициент \gamma_{s6} по формуле (27) СНиП 2.03.01-84, для этого определяем величину \xi при \gamma_{s6} = 1 :

Расчет выполнен по «Пособию по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов» (М.: ЦИТП, 1986).

Прочность наклонных сечений по поперечной силе. Определяем величины M_{b} и g_{w} .

Так как b_{f} - b = 2,216 - 0,2 = 2,016\text{м}(201,6\text{см})>3h\prime_{f} = 3 \cdot 0,044 = 0,132\text{м}(13,2\text{см}) , принимаем b_{f} - b = 0,132\text{м}(13,2\text{см}) .

Тогда

M_{b} = \varphi_{b2}(1 + \varphi_{f} + \varphi_{n})R_{bt}bh_{0}^{2} = 2 \cdot 1,749 \cdot 1,4 \cdot 10^{6} \cdot 0,2 \cdot 0,755^{2} = 558305,2\text{Н } \cdot \text{м}(55830,52\text{кгс} \cdot \text{м});

g_{sw} = \frac{R_{sw}A_{sw}}{S} = \frac{260 \cdot 10^{6} \cdot 0,196 \cdot 10^{- 4}}{0,15} = 101920\text{Н}/\text{м}(10192\text{кгс}/\text{м}) .

Проверяем условие (79):

Условие (79) не выполняется, следовательно, необходима корректировка значения момента M_{b} .

принимаемое C_{0} = 2h_{0} = 1,51\text{м}(151\text{см}) .

Значение C равно C = \sqrt{M_{b}/g\prime} = \sqrt{387312,97/57075,2} = 2,6\text{м}(260\text{см}) .

Q_{max} = (1,13 \cdot 17,7 \cdot 3)/2 = 300015\text{Н }(30001,5\text{кгс}) ;

344159,2\text{Н }>Q = 157327\text{Н} .

Прочность сечения обеспечена.

Проверка прочности наклонных сечений на действие изгибающего момента необходима, так как напрягаемая арматура не имеет анкеров. Предполагаем, что наклонные трещины имеют место. Расчет производим согласно пп. 3.31 и 3.33. Начало наклонного сечения принимаем у грани опоры, т.е. на расстоянии 0,135 м от торца настила. Высоту сжатой зоны x определяем как для прямоугольного сечения (предполагая, что граница сжатой зоны проходит в полке), принимая \gamma_{S6} = 1 ; b = b\prime_{f} = 2,216\text{м}(221,6c\text{м}) ;

C = Q/(g_{sw} + g) = 305900/(101920 + 7100) = 2,8\text{м}(280\text{см}) ;

Момент внешних сил относительно оси, расположенной по середине высоты сжатой зоны наклонного сечения, проходящего через указанную ось, т.е. на расстоянии l_{y} + C от точки приложения реакции (где l_{y} = 135/2 — расстояние от этой точки до конца закладного изделия):

значит прочность наклонного сечения на действие изгибающего момента обеспечена.

Рассмотрим сечение в середине пролета. По табл. 2 СНиП настил относится к 3-й категории по трещиностойкости. По табл. 7 \gamma_{sp} = 0,95 . Проверим образование в этом сечении начальных (верхних) трещин в стадии изготовления.

P_{I} = 17352 \cdot 10^{6} , а с учетом \gamma_{sp} - P_{I} = 0,95 \cdot 17352 \cdot 10^{2} = 16484,4 \cdot 10^{2}\text{Н }(164844\text{кгс}) .

Поскольку момент от собственного веса настила в этом сечении сжимает верхнюю грань, то определяем его минимальное значение, т.е. при подъеме настила (без учета коэффициента динамичности):

W_{red}^{inf} = J_{red}/y = 0,047/0,5 = 0,094\text{м}^{3}(94 \cdot 10^{3}\text{см}^{3}) ;

\varphi = 1,6 - \sigma_{b}/R_{bser}^{p} = 1,6 - 7,0/18,5 = 1,22 , но не более 1.

Принимаем \varphi = 1,0 ;

При b\prime_{f}/b = 221,6/20 = 11,8>8 и h\prime_{f}/h = 0,044/0,9 = 0,05 , \gamma = 1,25 . Тогда W_{pe}^{sup} = jW_{red}^{sup} = 1,25 \cdot 0,018 = 0,15\text{м}^{3}(15 \cdot 10^{3}\text{см}^{3}) .

Проверяем условие (205), принимая M_{r} = M_{w} = 34,68 \cdot 10^{4}\text{Н } \cdot \text{м} ;

P_{I}(l_{op} - r_{inf}) - M_{r} = 16484,4 \cdot 10^{2}(0,36 - 3,11)<0 , т.е. верхние трещины в середине пролета не образуются и значение момента M_{rp} определяем без учета коэффициента \theta .

r_{sup} = \varphi W_{red}/A_{red} = = 1 \cdot 0,094/0,38 = 0,25\text{м}(25\text{см}) ;

Рассматриваем сечение в середине пролета. К настилам предъявляются требования по трещиностойкости 3-й категории.

Определяем момент трещинообразования в предположении отсутствия верхних трещин M_{tot}<M_{crc} :

то значение \sigma_{s} определяем по упрощенной формуле (236) Пособия. При этом (так как l_{op} = y_{sp} = 0,36 ) l_{sp} = 0 , тогда M_{s} = M_{crc} = 120,9 \cdot 10^{4}\text{Н } \cdot \text{м}(120,9 \cdot 10^{3}\text{кгс} \cdot \text{м}) ; \mu = A_{sp}/(bh_{0}) = 19,81/(20 \cdot 75,5) = 0,01312 ; \alpha = 5,54 ; \mu \cdot \alpha = 0,0727 ;

\varphi_{f} = \frac{(b\prime_{f} - b)h\prime_{f} + \frac{\alpha A_{s}\prime}{2v}}{bh_{0}} = \frac{(2,216 - 0,2) \cdot 0,044 + \frac{5,54 \cdot 3,64 \cdot 10^{- 4}}{0,9}}{0,2 \cdot 0,88} = 0,55;

Для нахождения коэффициента \varphi_{crc} по табл. 40 принимаем ближайшие табличные значения \varphi_{f} = 0,5 и \mu\alpha = 0,1 . При l_{s,tot}/h_{0} = 0,8 \varphi_{crc} = 0,04 , а при l_{s,tot}/h_{0} = 0,9 ; \varphi_{crc} = 0,12 , тогда при l_{s,tot}/h_{0} = 0,871 ; \varphi_{crc} = 0,04 + (0,12 - 0,04) \cdot \frac{0,871 - 0,8}{0,9 - 0,8} = 0,1 ; \sigma_{crc} = M_{c}\varphi_{crc}/A_{sp}h_{0} = 120,9 \cdot 10^{4} \cdot 0,1/19,81 \cdot 10^{- 4} \cdot 0,88 = 69,4\text{МПа}(694\text{кгс}/\text{см}^{2}) .

Принимая M_{r} = M_{tot} = 135,3 \cdot 10^{4}\text{Н } \cdot \text{м} , имеем

Принимая размеры нижней полки равными b_{f} = 1,216\text{м} и h_{f} = 3,7c\text{м} , определяем \mu = \frac{A_{sp}}{bh_{0} + (b_{f} - b)/(h_{f} - a)} = \frac{19,81}{20 \cdot 88 + (121,6 - 20) \cdot (3,7 - 2,0)} = 0,0102<0,02 ; \delta = 1 ; \varphi_{e} = 1 ; \eta = 1,2 ; a_{crc} = \delta\varphi_{e}\eta \frac{\sigma_{s}}{E_{s}} \cdot 20 \cdot (3,5 - 10\mu) \sqrt[3]{\alpha} = 1 ; 1 \cdot 1,2 \cdot \frac{148,4 \cdot 10^{6}}{1,8 \cdot 10^{5}} \cdot 20 \cdot (3,5 - 100 \cdot 0,012) \sqrt[3]{15} = 0,12\text{мм }<a_{crc} = 0,2\text{мм} (табл. 2 СНиП 2.03.01-84).

значит напряжения сжатия на нижней грани настила менее 0,5 МПа.

Проверяем условие (154) СНиП:

Расчет по раскрытию трещин в стадии изготовления

Расчет производим для сечения в месте расположения монтажной петли. Расчет ведем на действие усилия P_{I} при \gamma_{sp} = 1 ; P_{I} = 16985,0 \cdot 10^{2}\text{Н} и на действие момента от собственного веса настила при подъеме

\varphi_{f} = \frac{(b\prime_{f} - b)h\prime_{f} + \frac{\alpha_{p}A_{sp}}{2\nu}}{bh_{0}} = \frac{(2,216 - 0,2) \cdot 0,044 + \frac{5,54 \cdot 19,81 \cdot 10^{- 4}}{2 \cdot 0,45}}{0,2 \cdot 0,88} = 0,57;

l_{sp} = l_{op} + h_{0} - y_{0} = 0,36 + 0,88 - 0,5 = 0,74\text{м}(74\text{см}) ;

l_{s,tot}/h_{0} = M_{s}/P_{I}h_{0} = 125,86 \cdot 10^{4}/(16985,0 \cdot 10^{2} \cdot 0,88) = 0,84 ;

\mu\alpha = (A_{s}\alpha_{s})/(b - h_{0}) = (3,64 \cdot 5,23)/(20 \cdot 88) = 0,01082 ;

Z = h_{0}[1 - \frac{\frac{h_{f}}{h_{0}} \varphi_{f} + \xi^{2}}{2(\varphi_{f} + \xi)}] = 0,88[1 - \frac{0,048 \cdot 0,57 + 0,457^{2}}{2(0,57 + 0,457)}] = 0,78\text{м}(78\text{см}) .

\sigma_{s} = \frac{P_{I}(l_{sp} - Z) + M_{w}}{A_{s}Z} = \frac{16985,0 \cdot 10^{2}(0,74 - 0,78) + 0,168 \cdot 10^{4}}{3,64 \cdot 10^{- 4} \cdot 0,78} <0 ,

Проверку отсутствия трещин в пределах зоны передачи напряжений производим на уровне центра тяжести сечения как наиболее опасном. Учитываем все нагрузки при \gamma = 1,0 и усилие обжатия P_{2} при \gamma_{sp} = 0,9 .

Уточним длину зоны передачи напряжений, принимая \sigma_{sp} = \sigma_{spI} = 874,6\text{МПа} ;

Расстояние от рассматриваемого сечения до опорной реакции равно:

следовательно, действие (местное) опорной реакции не учитываем.

Значит \sigma_{y} = 0 . Поперечная сила равна: Q = (1,152 x 3 x 17,7)/2 = 305900 Н (30590 кгс) при нагрузке на 1 м длины, равной 0,32 x 1,1 + 0,8 = 1,152 тс/м; \tau_{xy} = (QS_{red})/(J_{red}b) = (305,9 \cdot 10^{3} \cdot 0,051)/0,047 \cdot 0,2 = 1,7 \cdot 10^{6}\text{Па}(17\text{кгс}/\text{см}^{2}) ;

\sigma_{mt} = - 1,83 \cdot 10^{6} + 2,5 \cdot 10^{6} = 0,67\text{МПа}(6,7\text{кгс}/\text{см}^{2}) ;

\gamma_{b4} = \frac{1 - m_{c}/R_{b,ser}}{0,2 + \alpha B} = \frac{1 - 4,33/29}{0,2 + 0,01 \cdot 40} = 1,42 ( \alpha см. п. 4.11).

Принимаем \gamma_{b4} = 1 . Тогда \gamma_{b4}R_{bt} = 2,1\text{МПа}>\sigma_{mt} = 0,67\text{МПа} , т.е. трещин в пределах зоны передачи напряжений нет, что обеспечивает надежную анкеровку арматуры.

Полная кривизна (\frac{1}{r}) для участка с трещинами в растянутой зоне должна определяться по формуле (140) СНиП 2.03.01-84:

Определяем кривизны (\frac{1}{r_{1}})...(\frac{1}{r_{4}}) по формуле (160) СНиП. Для этого находим нижеследующие величины согласно пп. 4.28, 4.29 СНиП 2.03.01-84.

Определение кривизн (\frac{1}{r_{1}}) и (\frac{1}{r_{2}}) (непродолжительное действие нагрузки):

\varphi_{f} = \frac{(b\prime_{f} - b)h\prime_{f} + \frac{\alpha}{2\nu} A_{sp}}{b \cdot h_{0}} = \frac{(2,216 - 0,2) \cdot 0,044 + \frac{5,54}{2 \cdot 0,45} \cdot 19,81 \cdot 10^{- 4}}{0,2 \cdot 0,755} = 0,67;

\delta = \frac{M}{bh_{0}^{2}R_{b,ser}} = \frac{135,3 \cdot 10^{4}}{0,2 \cdot 0,755^{2} \cdot 29 \cdot 10^{6}} = 0,4 ;

Z = h_{0}[1 - \frac{\frac{h_{f}}{h_{0}} \varphi_{f} + \xi^{2}}{2\varphi_{f} + \xi}] = 0,755[1 - \frac{\frac{0,044}{0,755} \cdot 0,67 + 0,42^{2}}{2(0,67 + 0,42)}] = 0,68\text{м}(68\text{см});

\psi_{s} = 1,25 - \varphi_{es}\varphi_{m} - \frac{1 - \varphi_{m}^{2}}{(3,5 - 1,8\varphi_{m}) \frac{l_{s,tot}}{h_{0}}} = 1,25 - 1 \cdot 0,35 \cdot \frac{1 - 0,35^{2}}{(3,5 - 1,8 \cdot 0,35) \cdot 1,03} = 0,60;

\varphi_{m} = \frac{R_{bt,ser}W_{pe}^{inf}}{P_{I}(l_{op} - r_{sup}) + M_{w}} = \frac{1,6 \cdot 10^{6} \cdot 0,1175}{17352 \cdot 10^{2}(0,36 - 0,25) + 34,68 \cdot 10^{4}} = 0,35;

\psi_{s} = 1,25 - 1 \cdot 0,35 \cdot \frac{1 - 0,35^{2}}{(3,5 - 1,8 \cdot 0,35) \cdot 0,60} = 0,39 ;

Определение кривизны (\frac{1}{r})3 (продолжительное действие нагрузки):

\varphi_{\alpha} = = \frac{(2,216 - 0,2) \cdot 0,044 + \frac{5,54}{2 \cdot 0,15} \cdot 19,81 \cdot 10^{- 4}}{0,2 \cdot 0,755} = 0,83;

\psi_{s} = 1,25 - 0,8 \cdot 0,35 - \frac{1 - 0,35^{2}}{(3,5 - 1,8 \cdot 0,35) \cdot 0,60} = 0,46 ;

\xi = \frac{1}{1,8 + \frac{1 + 5(0,24 + 0,81)}{10 \cdot 0,0727}} + \frac{1,5 + 0,83}{11,5 \cdot 0,59 - 5} = 1,396>1,

Z = 0,755[1 - \frac{\frac{0,044}{0,0755} \cdot 0,83 + 1^{2}}{2(0,83 + 1)}] = 0,53\text{м}(53\text{см});

(\frac{1}{r})_{4} = \frac{\epsilon_{b}}{h_{0}} = \frac{\sigma_{6} + \sigma_{8} + \sigma_{9}}{h_{0}E_{s}} = \frac{12 + 40 + 38,3}{0,755 \cdot 18 \cdot 10^{4}} = 664,5 \cdot 10^{- 6}\text{м}^{- 1} .

Так как (l/h > 10), то прогиб f_{\text{н}} равен прогибу от действия изгибающего момента. Считая нагрузку равномерно распределенной, получаем:

f = \frac{1}{r} \cdot S \cdot l^{2} = 2128 \cdot 10^{- 6} \cdot \frac{5}{48} \cdot 17,7^{2} = 0,065\text{м }< \frac{l}{250} = 0,696\text{м} .

Расчет коробчатого настила перекрытия на динамические воздействия

Расчет производим в соответствии с положениями «Руководства по проектированию конструкций, испытывающих динамическое воздействие» (Научно-технический отчет ЦНИИСК, шифр 8Н03Б0060, М., 1979) и «Инструкции по расчету несущих конструкций промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки» (М.: Стройиздат, 1970). Коробчатый настил перекрытия рассчитываем на действие вертикальных динамических нагрузок от ткацких станков. Номинальная длина коробчатого настила — 18000 мм, сетка колонн здания — 6 x 18 м.

Поперечное сечение коробчатого настила показано на рис. 21, схема расстановки станков приведена на рис. 21.

Определение частот собственных колебаний (вертикальных) коробчатого настила. Нагрузка на коробчатые настилы с площади 6 x 18 м включает: а) вес коробчатого настила — 15,75\text{тс} \cdot 2 = 31,5 \cdot 10^{4}\text{Н }(31,5 \cdot 10^{3}\text{кгс}) ; б) вес набетонки — 27 \cdot 10^{4}\text{Н }(27,0 \cdot 10^{3}\text{кгс}) ; в) вес технологического оборудования (включая нагрузки в проходах между оборудованием и исключая вес виброизолированных ткацких станков) — 29,59 \cdot 10^{4}\text{Н }(29,59 \cdot 10^{3}\text{кгс}) .

Определение жесткости приведенного сечения на ширине 6 м.

Расчет производится из условия, что набетонка толщиной 100 мм работает совместно с коробчатым настилом. При марке бетона коробчатого настила B40 (E = 3,3 \cdot 10^{4}\text{МПа}) и марке бетона набетонки B20 (E_{b} = 2,4 \cdot 10^{4}\text{МПа}) жесткость приведенного сечения на ширине 6 м составляет:

Квадраты частотного коэффициента \lambda_{r}^{2} по возрастанию частот имеют величину: \lambda_{r}^{2} = 9,87 ; 39,48; 88,83.

Возможная погрешность при определении частот собственных колебаний коробчатого настила принята как для однопролетных балок: \epsilon_{0} = 0,25 .

Определение границы частотных зон для коробчатых настилов

Найденные значения частотных зон наносим на рис. 22 в виде пунктирных линий. Затем на этот рисунок наносим частоту колебаний установленных на коробчатые настилы ткацких станков. Пересечение этих частот говорит о том, что в данном случае будет резонанс.

Таблица 5

Данные табл. 5 следует понимать таким образом, что если с одной стороны станка на коробчатый настил передается нагрузка A_{1} , то с другой — A_{2} , если же принимается нагрузка A_{1}\prime , то с другой стороны станка нужно принять нагрузку A_{2}\prime .

Определение перемещений коробчатого настила при гармоническом воздействии нагрузки определяется по формулам:

По длине коробчатого настила действует одновременно нагрузка в 12 точках, поэтому коэффициент разложения нагрузки в ряд по форме собственных колебаний может быть представлен в виде

Поскольку станки работают независимо друг от друга, то при установке 6 станков по длине коробчатого настила комбинация нагрузок может быть самой разнообразной. Соответственно этому будет иметь различную величину и коэффициент b_{r} . Наиболее неблагоприятным будет случай, когда b_{r} имеет наибольшую величину. Знак перед нагрузкой в табл. 6 указывает направление ее действия: положительное направление — действие нагрузки вниз, отрицательное направление — вверх или наоборот.

Используя данные табл. 6, получаем значения \sum_{1}^{12} P_{i}X_{r}(\alpha_{i}) : по 1-й форме колебания — 179,04 Н (17,904 кгс);

Динамические перемещения определяем при \alpha = 0 ; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5. Значения \text{Х}_{1} и \text{Х}_{2} находим в табл. 23 Инструкции.

Определение перемещений по первой форме колебания при частоте колебаний от ткацких станков f = 5,7 Гц. Круговая частота колебаний станков \omega = 5,7 \cdot 2\pi = 35,8c^{- 1} .

Расчетная зона собственных колебаний — 4,04 ... 6,73, тогда P = 25,37 ... 42,26, отсюда \chi_{1} = 1 - \omega^{2}/P^{2} = 0 , так как в данном случае имеет место резонанс.

В общем случае за расчетную собственную частоту конструкции принимается частота колебания коробчатого настила, ближайшая по значению к частоте вынужденных колебаний f или \omega .

Определяем перемещения в 1-й точке при \alpha_{1} = 0,2 ; X_{1} = 0,8313 ; \gamma = 0,025 .

Z_{1} = \sqrt{(Z_{0}\prime)^{2} + (Z_{0}\prime\prime)^{2}} = \sqrt{(1,098 \cdot 10^{- 3})^{2} + (0,027 \cdot 10^{- 3})^{2}} = 1,098 \cdot 10^{- 3}\text{мм}.

Определяем перемещения во 2-й точке при \alpha_{2} = 0,3 ; X_{1} = 1,1441:Z_{2} = 2,08 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определяем перемещения в 3-й точке при \alpha_{3} = 0,4 ; X_{1} = 1,345:Z_{3} = 2,88 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определяем перемещения в 4-й точке при \alpha_{4} = 0,5 ; X_{1} = 1,4142:Z_{4} = 3,18 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определение перемещений по второй форме колебания при частоте колебаний от ткацких станков f = 5,7. Расчетная зона собственных колебаний — 4,04 ... 6,73 Гц, тогда \chi = 1 - \omega^{2}/P^{2} = 0 , P = 35,8c^{- 1} ; \gamma = 0,025 как для случая резонанса.

Определяем перемещения в 1-й точке при \alpha_{1} = 0,2 ; X_{2} = 1,345:Z_{1} = 2,88 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определяем перемещения во 2-й точке при \alpha_{2} = 0,3 ; X_{2} = 1,345:Z_{2} = 2,88 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определяем перемещения в 3-й точке при \alpha_{3} = 0,4 ; X_{2} = 0,8313:Z_{3} = 1,098 \cdot 10^{- 3}\text{мм} .

Определяем перемещения в 4-й точке при \alpha_{4} = 0,5 ; X_{2} = 0:Z_{4} = 0 .

Полученные результаты определения перемещений по двум формам колебаний увеличиваем в 1,4 раза, поскольку на расчетной ширине (2 настила шириной по 2,975 м) в среднем размещается 1,4 станка. Результаты расчетов сведены в табл. 7.

Проверка прочности коробчатого настила. При расчете конструкций, подвергающихся действию эксплуатационных нагрузок, по первой группе предельных состояний допускается не учитывать динамические нагрузки, если динамические перемещения от расчетных нагрузок за вычетом перемещений опор не превышают 1/40000 пролета конструкции. Сумма перемещений коробчатого настила по 1-й форме колебаний составляет:

0,0015372 + 0,002912 + 0,004032 + 0,004452 + 0,004032 +

Увеличивая эту сумму в 1,3 раза (ткацкие станки относятся к машинам с конструктивно неуравновешенными движущимися частями) и отнеся ее к пролету, имеем

Таким образом, при расчете прочности коробчатого настила достаточно учитывать только статические нагрузки. Сумма перемещений коробчатого настила по 2-й форме колебания, отнесенная к пролету конструкции, равна:

(0,002912 + 0,002912 + 0,0015372) x 1,3/18000 =

Расчет коробчатого настила на огневые воздействия

Исходные данные. Предварительно напряженный железобетонный коробчатый настил с консольными свесами верхних полок; номинальная длина конструкции — 18,0 м; расчетный пролет — 17,4 м; нормативная нагрузка (без учета собственного веса) — 10500 Па (1050 кгс/м2); нагрузка от собственного веса — 2990 Па (299 кгс/м2); напрягаемая арматура — канаты К-7 Ø15мм ; число канатов — 18 (по 6 в каждом ребре); бетон класса B40; предел огнестойкости для применения в здании II степени огнестойкости — не менее 0,75 ч.

Опалубочные размеры сечения и расчетная схема огневого воздействия приведены на рис. 24 и 2. Задаемся временем огневого воздействия \tau_{1} , равным требуемому пределу огнестойкости — 0,75 ч.

Приведенный коэффициент температуропроводности для тяжелого бетона на гранитном гравии равен a_{\text{пр}} = 0,00129\text{м}^{2}/\text{ч} . Вычисляем для каждого арматурного каната значения температур t_{y,i} при величине защитных слоев yi по формуле (14) Рекомендаций. Величины защитных слоев yi, соответствующие расположению канатов по сечению настила на рис. 24:

y_{1} = y_{7} = y_{13} = 0,030\text{м} ; y_{2} = y_{8} = y_{14} = 0,085\text{м} ; y_{3} = y_{9} = y_{15} = 0,140\text{м} ;

Вычисляем интегральную температуру нагрева каждого арматурного каната соответственно расположению их по сечению и величинам защитных слоев y и x по формуле (12). Подставляя вычисленные выше значения температур, получим:

t_{12}(x,y) = 902 - \frac{(902 - 122) \cdot (902 - 20)}{882} = 122^{\circ}C .

m_{a,t_{1}} = m_{a,t_{13}} = 0,30 ; m_{a,t_{7}} = 0,74 ; m_{a,t_{3}} = m_{a,t_{14}} = 0,68 ; m_{a,t_{8}} = 1,0 ; m_{a,t_{13}} = m_{a,t_{15}} = 0,68 ; m_{a,t_{9}} = 1,0 ; m_{a,t_{4}} = m_{a,t_{16}} = 0,68 ; m_{a,t_{10}} = 1,0 ; m_{a,t_{12}} = 0,68 ; m_{a,t_{11}} = 1,0 ; m_{a,t_{6}} = m_{a,t_{18}} = 0,68 ; m_{a,t_{12}} = 1,0 .

Максимальный момент от нормативной нагрузки:

т.е. предел огнестойкости коробчатого настила не менее 0,75 ч.

Теплотехнический расчет покрытия с коробчатыми настилами

Расчет покрытия производим на примере прядильного цеха главного производственного корпуса хлопкопрядильной фабрики в г. Долине Ивано-Франковской области для зон «а» и «б» (рис. 25). Состав покрытия с коробчатыми настилами приведен на рис. 26. Конечная задача расчета — определение толщины утеплителя. Величину тепловой инерции определяем по СНиП II-3-79** (п. 2.4) в зависимости от конструктивного состава покрытия.

По СНиП II-3-79** (табл. 5) и СНиП 2.01.01-82 определяется расчетная зимняя температура, принимаемая равной средней температуре наиболее холодных суток.

В нашем примере имеют место следующие характеристики:

а) расчетная температура наружного воздуха t_{\text{н}} = - 24^{\circ}\text{С} ;

б) расчетная температура внутреннего воздуха в прядильном цехе t_{\text{в}} = 24^{\circ}\text{С} ;

в) температура воздуха в начале воздуховода (коробчатого настила) t_{0} = 19,8^{\circ}\text{С} ;

г) температура точки росы воздуха в коробчатом настиле \tau_{\text{р}} = 13,5^{\circ}\text{С} ;

д) относительная влажность воздуха в коробчатом настиле \varphi = 78\% ;

е) нагрузка на эжекторный воздухораспределитель ВПЭП N = 9790 м3/ч.

Определяем последовательно скорость воздуха в коробчатом настиле и требуемое сопротивление теплопередаче покрытия для зоны «а».

Определение R_{0}^{\text{тр}} для зоны «б» покрытия производится аналогично предыдущему расчету по формуле (1) СНиП II-3-79** с учетом параметров воздуха в цехе и коэффициентов, приведенных в п. 9.5 раздела 9.

После определения R_{0}^{\text{тр}} в соответствии с выбранным типом утеплителя по формулам СНиП II-3-79** вычисляется его толщина для зон «а» и «б». Максимальное значение толщины утеплителя назначается в целом по всему покрытию.

1. При расчете коробчатых настилов перекрытия со стыками, препятствующими взаимным смещениям, необходимо учитывать дополнительные усилия в ребрах и полках конструкций, возникающие от передачи неравномерной нагрузки в поперечном направлении (рис. 1, а — в).

2. При расчете коробчатых настилов перекрытий следует рассматривать пространственную схему, в которой постоянная часть нормативной нагрузки g_{1} (с учетом собственного веса конструкции) прикладывается по всей площади перекрытия, а временная часть нормативной нагрузки g_{3} — только на части площади (рис. 1, а).

3. Пространственный расчет сборного перекрытия сводится к расчету на краевую максимальную реакцию V_{0(x)} , действующую вдоль границы приложения временной нагрузки (рис. 1, г). Расчет выполняется по методу сил, для чего перекрытие членится вдоль стыков на отдельные настилы. Тогда реакции и прогибы в шве (рис. 1, д) определяются по формулам:

где \eta , \alpha — коэффициенты, характеризующие эффективность пространственной работы настилов;

V_{0} — амплитудное значение реакции V_{0(x)} , изменяющейся вдоль конструкций по синусоиде;

W^{\text{с}} , W^{\text{а}} — амплитудные значения прогибов швов от единичных симметричных и асимметричных реакций, изменяющихся по синусоиде;

B_{\text{и}} , B_{\text{к}} — жесткости коробчатых настилов на изгиб и кручение, для коробчатых настилов с деформируемым поперечным сечением эти жесткости являются фиктивными, учитывающими дополнительные деформации вдоль швов за счет искривления сечения;

b, l — ширина и расчетный пролет коробчатых настилов;

m — число коробчатых настилов в перекрытии (рис. 1, д).

4. Ширину участка коробчатого настила, вовлекаемого в пространственную работу, следует определять по формуле

5. Значение краевой реакции при различных жесткостях участков перекрытия, загруженных постоянной (1-й участок) и расчетной (2-й участок) нагрузками, необходимо определять по формуле

где P_{1} = g_{1} \cdot b ; P_{2} = P_{1} + P_{3} ; P_{3} = g_{3}b — равномерно распределенная постоянная, расчетная и временная нагрузки на коробчатые настилы;

H_{1} и H_{2} — коэффициенты для 1-го и 2-го участков;

\rho_{I} = 2W_{gI}^{c}/W_{I}^{c} ; \rho_{II} = 2W_{gII}^{c}/W_{II}^{c} — коэффициенты, учитывающие поперечные прогибы коробчатых настилов от нагрузки;

W_{gI}^{c} , W_{gII}^{c} — то же, что и W_{I}^{c} и W_{II}^{c} , но от единичной погонной нагрузки.

6. При ширине участков перекрытия b_{1} \geq b_{y}^{I} и b_{2} \geq b_{y}^{II} рекомендуется принимать коэффициенты \text{Б}_{1}^{I} = \text{Б}_{1}^{II} = 1 , тогда

где

B_{\text{и}}^{II} , B_{\text{и}}^{I} — изгибные жесткости коробчатых настилов на 1-м и 2-м участках, определяемые соответственно от действия постоянной и расчетной нагрузок.

7. При отсутствии в коробчатых настилах трещин B_{\text{и}}^{I} = B_{\text{и}}^{II} = B_{\text{и}} ; \xi_{2} = 1 ; \alpha_{1} = \alpha_{2} = \alpha ; П = 1 и V_{0} определяется по формуле

8. При различных значениях жесткостей соседних коробчатых настилов реакции в швах более точно рекомендуется определять из решения системы линейных алгебраических уравнений совместности деформаций вида

Число уравнений в системе равно

где m_{y}^{I} , m_{y}^{II} — число вовлекаемых в совместную работу коробчатых настилов на участке I и II.

9. Определение поперечных изгибающих моментов и перерезывающих сил в ребрах и полках коробчатых настилов следует выполнять от максимальных значений реакций V_{0} и V_{1} в стыках между крайними настилами перекрытий.

10. Для нахождения действующих в пространственно деформируемом перекрытии максимальных значений реакций V_{0} и V_{1} и вызванных ими дополнительных поперечных изгибаемых моментов и касательных напряжений в ребрах и полках коробчатого настила необходимо определить деформационные характеристики W^{a} , W^{c} и W_{g}^{c} .

11. При наличии в коробчатых настилах консольных свесов верхней полки единичные прогибы вдоль швов следует находить с учетом прогибов консолей и податливости стыков:

где W_{p}^{c} , W_{p}^{\text{а}} , W_{p}^{g} — прогибы крайних ребер в середине пролета от единичных симметричных и асимметричных погонных реакций и нагрузок;

W_{\text{с}} — деформация стыков;

W_{\text{к}} и W_{\text{к}}^{g} — прогибы концов консолей полок от единичных симметричных и асимметричных реакций и нагрузки g = 1/ak.

12. Для упрощения расчетов прогибов консолей и ребер коробчатого настила ребра и полки переменной толщины (рис. 2, а) принимаются постоянной эквивалентной толщиной (рис. 2, б), определяемой из равенства площадей их сечений. Вуты по контакту ребер и полок, описанные по дуге круга радиусом R, заменяются треугольными (рис. 2, б) с размером сторон:

13. Прогибы крайних ребер коробчатого настила от единичной погонной нагрузки необходимо определять как для двутавровой балки с учетом положений пп. 4.24, 4.27 СНиП 2.03.01-84 и рекомендаций разделов 1.16, 12 и 23 Прил. 1

14. Пространственный расчет коробчатого настила на действие реакций, приложенных к крайним ребрам, следует выполнять с применением метода сил и вариационного метода В.З. Власова с членением конструкции вдоль ребер на однокоробчатые настилы (рис. 2, в) и приложением в сечении вертикальных перерезывающих реакций V_{j} (см. п. 1, в).

где j — порядковый номер ребра коробчатого настила (рис. 2, в);

r — число пустот в коробчатом настиле;

\text{Г}^{j} , \text{Б}_{j} , \text{Г}^{2 - j} , \text{Б}_{2 - j} — определяются по формулам п. 3, с заменой в них i на j, m на r, а \eta на \eta_{0} = W_{0}^{a}/W_{0}^{c} ; W_{0}^{c} = 2rW_{p}^{g} ;

W_{0}^{c} ; W_{0}^{a} — то же, что и W_{p}^{c} и W_{p}^{\text{а}} , но однокоробчатого настила (рис. 2, в, г, д).

15. Толщина каждого из рассеченных ребер коробчатого настила принимается равной

Однокоробчатые настилы с разными толщинами ребер приводятся к эквивалентным коробчатым настилам с одинаковыми толщинами ребер, равными

16. Расчет однокоробчатого настила, загруженного асимметричными единичными реакциями по ребрам (рис. 2, г, д) по методу В.З. Власова сводится к определению прогибов ребер W_{0}^{a} и продольных перемещений узлов U_{0}^{a} , которые в случае равной толщины полок \delta_{2} = \delta_{3} = \delta_{n} и ребер \delta_{0} = \delta_{1p} = \delta_{p} и образовании продольных трещин в полках и ребрах вдоль вутов находятся по формулам:

W_{0}^{a}(x) = \phi\overline{W_{0}^{a}}sin \frac{\pi x}{l} ; U_{0}^{a} = \phi\overline{U_{0}^{a}}cos \frac{\pi x}{l} , (36)

где

G — модуль сдвига бетона коробчатого настила;

B_{\text{р}}^{\text{пр}} = 0,5(B_{\text{р}.\text{л}}^{\text{пр}} + B_{\text{р}.\text{п}}^{\text{пр}}) ; B_{\text{п}}^{\text{пр}} = 0,5(B_{\text{п}.\text{в}}^{\text{пр}} + B_{\text{п}.\text{н}}^{\text{пр}}) — приведенные изгибные жесткости ребер и полок;

B_{\text{р}.\text{л}}^{\text{пр}} = \frac{B_{\text{р}}}{1 + \frac{3h_{\text{в}}^{2}t_{\text{рл}}}{h_{\text{р}}^{3}} (\frac{B_{\text{р}}}{B_{\text{с}.\text{т}}^{\text{сл}}} - 1)} ; B_{\text{р}.\text{п}}^{\text{пр}} = \frac{B_{\text{р}}}{1 + \frac{3h_{\text{в}}^{2}t_{\text{р}.\text{п}}}{h_{\text{р}}^{3}} (\frac{B_{\text{р}}}{B_{\text{с}.\text{т}}^{\text{сл}}} - 1)} — приведенные средние изгибные жесткости левого и правого ребра;

B_{\text{п}.\text{в}}^{\text{пр}} = \frac{B_{\text{р}}}{1 + \frac{3h_{\text{в}}^{2}t_{\text{рл}}}{h_{\text{р}}^{3}} (\frac{B_{\text{р}}}{B_{\text{с}.\text{т}}^{\text{сл}}} - 1)} ; B_{\text{п}.\text{н}}^{\text{пр}} = \frac{B_{\text{п}}}{1 + \frac{3d_{3\text{в}}^{2}t_{\text{п}.\text{н}}}{d_{\text{п}}^{3}} (\frac{B_{\text{п}}}{B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{сн}}} - 1)} — приведенные средние изгибные жесткости верхней и нижней полок;

B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{сл}} = 0,5(B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{л}.\text{в}} + B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{л}.\text{н}}) ; B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{сп}} = 0,5(B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{п}.\text{в}} + B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{п}.\text{н}}) ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{с}.\text{в}} = 0,5(B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{в}.\text{л}} + B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{в}.\text{п}}) ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{с}.\text{н}} = 0,5(B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{н}.\text{л}} + B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{н}.\text{п}}) — средние изгибные жесткости левой и правой частей ребра и верхней и нижней полок на участках трещин;

B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{л}.\text{в}} ; B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{л}.\text{н}} ; B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{п}.\text{в}} ; B_{\text{р}.\text{т}}^{\text{п}.\text{н}} ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{в}.\text{л}} ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{в}.\text{п}} ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{н}.\text{л}} ; B_{\text{п}.\text{т}}^{\text{н}.\text{п}} — жесткости левого и правого ребра на участках трещин вдоль верхних и нижних вутов и верхней и нижней полок на участках трещин вдоль левых и правых вутов, определяемые из формулы (160) СНиП 2.03.01-84;

\text{В}_{\text{п}} , \text{В}_{\text{р}} — изгибные жесткости полок и ребра эквивалентного однокоробчатого настила в местах отсутствия трещин, определяются из формулы (156) СНиП 2.03.01-84;

\beta_{p} = h_{1}/h_{p} ; \beta_{\text{п}} = (\beta_{2} + \beta_{3})/2 = (d_{2} + d_{3})/2d_{\text{п}} — коэффициенты, учитывающие влияние вутов;

d_{\text{п}} , h_{\text{р}} — расстояния в осях между полками и ребрами эквивалентного однокоробчатого настила (рис. 2, г);

d_{\text{п}} , h_{\text{р}} — расстояния между началами вутов в полках и ребрах (рис. 2, б);

d_{2} , d_{1} , h_{1} — ширина зоны падения жесткости консолей, полок и ребер на участке образования продольной трещины, принимается равной четверти условного расстояния между трещинами изгибаемого элемента (обозначения по книге — Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М.: Стройиздат, 1985).

17. В случае различной толщины полок необходимо выполнять переход от перемещений и усилий конструкции симметричного сечения (36) к значениям их для асимметричного сечения (рис. 2, г, д, е) по следующим формулам:

где

18. Прогибы крайних ребер коробчатого настила от единичных симметричных и асимметричных реакций следует находить по формуле

19. Прогибы консолей верхней полки коробчатого настила от нагрузки и реакций находятся из расчета рамы (рис. 2, ж), полученной путем врезания шарниров в ребра в месте начала нижних вутов, а также в начале вутов верхней полки возле вторых от краев ребер (рис. 2, б, ж). При этом учитывается, что нагрузки и реакции на консолях верхней полки вызывают деформации только верхних полок и внешних ребер крайних пустот коробчатого настила. Прогибы консолей верхней полки при наличии трещин в полках и ребрах вдоль вутов (рис. 2, ж) определяются по формуле

B_{\text{к}}^{\text{п}.\text{р}} = \frac{B_{\text{к}}}{1 + \frac{d_{\text{ов}}^{2}t_{\text{к}}}{d_{\text{к}}^{3}} \cdot (\frac{B_{\text{к}}}{B_{\text{кт}}} - 1)} — приведенная изгибная жесткость консоли;

d_{\text{к}} , h_{\text{ш}} , d_{\text{ш}} — расстояние от осей ребер и полок до шарниров;

\gamma = 2 ; \gamma_{1} = 0,75 — при действии нагрузки и \gamma = \gamma_{1} = 1 — при действии реакций;

d_{0} , h_{0} , d_{1} — расстояния от центров тяжести вутов до шарниров консолей, ребер и полок (рис. 2, ж);

B_{\text{к}} , B_{\text{р}} , B_{\text{п}} — изгибные жесткости консолей и полок рассчитываемых рам.

20. Деформацию сдвига стыков соседних коробчатых настилов в вертикальной плоскости следует учитывать в зависимости от конструкций стыков. В случае омоноличиваемых стыков со шпонками замкнутого поперечного сечения, а также армированных монолитных стыков, деформацию стыков не учитывают. При объединении коробчатых настилов в перекрытии с помощью приварки накладок к металлическим закладным изделиям податливость стыков учитывается. Сдвиговая жесткость стыков с закладными изделиями из уголков G_{c} при отсутствии результатов испытаний принимается равной (5...20) \cdot 10^{4}\text{Н} . Деформации сдвига стыка определяются по формуле

где l_{c} — расстояние между стыками в консолях вдоль верхней полки.

21. Металлические стыки вдоль консолей верхней полки следует устанавливать в перекрытии через l_{c} = 1,5...2\text{м} . Прогибы консолей при отсутствии монолитной армированной набетонки верхней полки от действия реакции V_{i} следует увеличивать путем введения коэффициента

где t_{\text{з}} — длина закладного изделия вдоль стыка консолей.

22. В случае образования продольных трещин вдоль вутов по контакту полок и ребер в формулах (37), (39), (43) соответствующие коэффициенты \beta следует принимать равными единице (30, 36, 41). Ширину верхней полки, учитываемую в расчетах при определении W_{g}^{c} и W^{c} , необходимо назначать равной 8h\prime_{f} .

23. При пространственном расчете коробчатых настилов с учетом их совместной работы в составе перекрытия допускается учитывать армированную монолитную набетонку, устраиваемую по верхней полке. Приведенная толщина верхней полки с учетом набетонки определяется по формуле

где \delta_{\text{м}} , \text{Е}_{\text{м}} — соответственно толщина набетонки и модуль упругости монолитного бетона.

24. При определении усилий в пространственно-деформируемом коробчатом настиле необходимо учитывать характер изменения продольных изгибающих моментов, возрастание на участке b_{y}^{I} , где приложена неполная расчетная нагрузка, и снижение на участке b_{y}^{II} , где приложена полная расчетная нагрузка (см. рис. 1).

25. Поперечные изгибающие моменты в коробчатом настиле без консольных свесов верхней полки следует определять как сумму моментов M_{y}^{d} от постоянной g_{1} и временной g_{3} нагрузок на верхней полке и собственного веса полки и моментов M_{y}^{v} от пространственной работы перекрытия. При наличии консолей в коробчатом настиле необходимо учитывать изгибающие моменты M_{y}^{\text{к}} от нагрузки и реакций, приложенных на консолях верхней полки.

26. Для упрощения расчетов моментов M_{y}^{\text{а}} в основании ребер в начале нижних вутов врезаны шарниры (рис. 3, а), а моменты в крайних ребрах, на концах и в середине полок от нагрузки, расположенной в пределах между ребрами, рекомендуется определять по формулам:

M_{0}^{l} = M_{0}^{n} = \frac{gd_{j}^{2}}{12} - \lambda_{0} ; M_{1}^{n} = - 2M_{cp}^{n} = \frac{gd^{2}}{24} (3 - \lambda_{0}) , (48)

27. Моменты в верхней полке и крайних ребрах от нагрузки и реакций на консолях при наличии шарниров в ребрах и полках крайних пустот (рис. 3, б) рекомендуется определять по формулам:

где M_{\text{к}} — момент в основании консоли полки.

28. Эпюру моментов M_{y}^{v} (рис. 3, в) в коробчатом настиле от реакций V_{0} и V_{1} необходимо определять путем сложения эпюр (рис. 2, е) в отдельных элементах (рис. 2, в). Значения моментов в узлах среднего и крайних элементов определяются по формулам:

29. Расчетную эпюру поперечных изгибающих моментов M_{y}^{\text{р}} (рис. 3, г) следует определять как сумму трех эпюр M_{y}^{g} + M_{y}^{\text{к}} + M_{y}^{v} для обоих коробчатых настилов, расположенных по обе стороны границы приложения временной части нагрузки.

30. Огибающая эпюра моментов строится в результате наложения расчетных эпюр в обоих коробчатых настилах, расположенных с двух сторон от границы приложения временной части нагрузки.

31. По значениям ординат огибающей эпюры моментов в сечениях в начале вутов консолей, полок и ребер необходимо проверять условие образования продольных трещин. В случае их образования выполняются повторный деформационный расчет с учетом требований раздела 21, построение огибающей эпюры моментов и подбор поперечной арматуры.

32. Касательные напряжения в ребрах от симметричной составляющей реакции и нагрузки следует определять как для балочных конструкций от асимметричных реакций. Они находятся по формуле

Исходные данные. Перекрытие — из предварительно напряженных железобетонных коробчатых настилов; номинальная длина коробчатого настила (рис. 1, а) l = 17,40 м; конструкция изготовлена из тяжелого бетона класса B40; монолитная армированная бетонная подготовка пола выполнена из бетона класса B30 и имеет толщину 100 мм; расчетная нагрузка — 6000 Па (без учета собственного веса); временная часть расчетной нагрузки составляет 4000 Па (400 кгс/м2) и приложена на части перекрытия (рис. 1, а).

Приведенное сечение коробчатого настила с учетом рекомендаций п. 12 дано на рис. 2, а. Стороны треугольных вутов полок определены по формуле (31), толщины верхней полки настила и консоли найдены по формуле (47):

Момент инерции приведенного сечения настила равен J_{red} = 6,7 \cdot 10^{6}\text{см}^{4} .

Поскольку на обоих участках перекрытия трещины отсутствуют, а образование продольных контактных трещин пока не установлено, прогиб крайних ребер настила от единичной погонной нагрузки равняется:

Определение прогибов крайних ребер настила от единичных симметричных W_{p}^{c} и асимметричных W_{p}^{a} реакций выполняется с использованием метода сил, для чего настил членится на два однокоробчатых настила, которые рассчитываются с использованием вариационного метода В.З. Власова.

Единичные прогибы ребер однокоробчатых настилов от симметричных реакций равняются:

Осредненная толщина полок и ребер эквивалентного однокоробчатого настила (35) равняется:

Коэффициенты, учитывающие влияние вутов, равны:

Имея в виду, что продольные контактные трещины отсутствуют, приведенные жесткости полок и ребер равняются таковым без трещин, а ширина зон падения жесткостей в местах образования трещин t = 0. Тогда:

M^{a} = \frac{E}{d_{\text{п}}(\frac{\beta_{\text{р}}^{3}h_{\text{р}}}{\delta_{\text{р}}^{3}} + \frac{\beta_{\text{п}}^{3}d_{\text{п}}}{\delta_{\text{п}}^{3}})} = \frac{E}{94,6 \cdot (\frac{0,9^{3} \cdot 88,2}{6^{3}} + \frac{0,9^{3} \cdot 94,6}{5,2^{3}})} = 1,34 \cdot 10^{- 2}E;

W_{0}^{a} = \phi\overline{W_{0}^{a}} = 0,35 \cdot \frac{3242}{E} = \frac{1135}{E} ;

Жесткостной коэффициент (см. п. 14), необходимый для определения реакций между однокоробчатыми настилами, равен:

При двух пустотах реакция в асимметрично загруженном единичными реакциями по ребрам коробчатом настиле определяется по формуле (33):

\overline{v_{1}} = 2\text{ГБ}_{1} \cdot sin \frac{\pi x}{l} = \frac{(1 - \eta_{0}) \cdot sin \frac{\pi x}{l}}{1 + \eta_{0}} = 0,96 \cdot sin \frac{\pi x}{l} ,

W_{p}^{a} = \frac{1}{2E} [W_{0}^{a}(1 + \overline{v_{1}^{a}}) + W_{0}^{c}(1 - \overline{v_{1}^{a}})] = \frac{1}{2E} \cdot [1135(1 + 0,96) + 56000(1 - 0,96)] = \frac{2232}{E} ;

Определим прогибы консолей полок (41). Коэффициенты, учитывающие влияние вутов (43), равняются:

\beta_{0} = \frac{h_{0}}{h_{\text{ш}}} = \frac{76}{82,8} = 0,92 ; \beta_{1} = \frac{d_{1}}{d_{\text{ш}}} = \frac{80,6}{86} = 0,94 ; \beta_{\text{к}} = \frac{d_{0}}{d_{\text{к}}} = \frac{48,3}{53,35} = 0,91 ;

\lambda = \frac{1}{1 + (\frac{\delta_{2}}{\delta_{p}})3 \frac{h_{0}}{d_{1}}} = \frac{1}{1 + (\frac{9,8}{6,7})^{3} \cdot \frac{7,6}{80,6}} = 0,25.

Фиктивные изгибные жесткости консолей полок (41) при отсутствии продольных трещин также определяются по упрощенной формуле (42) и при действии реакций равняются:

Подставив значения найденных жесткостей в формулу (41), получим:

Податливость стыков между настилами (45) при наличии армированной бетонной подготовки можно не учитывать, принимая W_{c} = 0 .

Зная единичные прогибы крайних ребер и консолей настила, определим единичные прогибы вдоль швов (30):

При найденных значениях единичных прогибов определим жесткостные коэффициенты (21) и амплитудные значения реакций в нулевом (28) и первом шве (19):

Ширина вовлекаемых в пространственную работу участков перекрытий (рис. 1, б, в) равняется:

Следовательно, в совместную работу вовлекается шесть коробчатых настилов.

Поперечные изгибающие моменты в коробчатых настилах возникают от действия нагрузки и реакций от пространственной работы перекрытия (рис. 2, в, г, д).

Постоянная нагрузка на настиле равняется:

где q_{\text{п}1} — постоянная часть нормативной нагрузки, принимается не менее массы монолитной подготовки под полы;

q_{\text{с}.\text{в}}^{\text{п}} — нормативная нагрузка от собственного веса верхней полки.

На участке перекрытия, загруженном временной нагрузкой, суммарная нормативная нагрузка на полке равняется

Поперечные изгибающие моменты в коробчатом настиле от нагрузки на полке (рис. 3) определяются (48) с использованием жесткостного коэффициента (33):

При ширине полосы настила вдоль пролета l_{x} = 100\text{см} моменты от постоянной (рис. 2, г) нагрузки составляют:

а с учетом временной нагрузки равняются:

При отсутствии трещин в коробчатых настилах, расположенных с обеих сторон от нулевого шва (рис. 1, г, д), ординаты эпюр поперечных изгибающих моментов M_{y}^{v} (рис. 3) одинаковые и получаются в результате сложения эпюр в однокоробчатых настилах. Реакция между последними

Нулевая точка на ребре (рис. 2, е) в эпюре поперечных изгибающих моментов однокоробчатого настила с разными толщинами полок равняется (21):

Тогда изгибающие моменты в верхних и нижних узлах первого однокоробчатого настила (j = 1) (рис. 4, в) определяются по формулам (38, 52):

M_{2}^{\text{в}} = M_{1}^{\text{в}} \frac{V_{1} + v_{1}}{V_{0} + v_{1}} = 12572 \cdot \frac{3,35 + 4,8}{6,7 + 4,8} = 891\text{Н } \cdot \text{м}(8910\text{кгс} \cdot \text{м}) ;

Поперечные изгибающие моменты в коробчатом настиле от нагрузки и реакций на консоли полки определяются в соответствии с рекомендациями п. 27.

В настиле, загруженном постоянной нагрузкой (рис. 4, е), моменты в середине пролета X = 1/2 в узле возле реакции V_{0} равняются (50):

а в узле возле реакции V_{1} равняются:

Аналогично определяем моменты в узлах коробчатого настила дополнительно загруженного временной нагрузкой (рис. 4, ж):

На рис. 4, з, и приведены расчетные эпюры в настилах расположенных с обеих сторон от нулевого шва перекрытия (рис. 1, г) в соответствии с п. 29 Прил. 1. В результате наложения расчетных эпюр построена огибающая эпюра моментов в коробчатом настиле (рис. 4, к).

Моменты трещинообразования консолей, полок и ребер больше значений моментов огибающей эпюры в сечениях в начале вутов, поэтому продольные контактные трещины не образуются и повторного пространственного расчета не требуется (см. п. 31).

По значениям моментов огибающей эпюры в сечениях в начале вутов выполняется подбор поперечной арматуры в консолях, полках и ребрах в средней части пролета коробчатого настила.