СП 355.1325800.2017 «Конструкции каркасные железобетонные сборные одноэтажных зд»

5.2Конструктивные системы каркасов одноэтажных зданий

Жесткий диск покрытия образуется плитами покрытия, приваренными к стропильным фермам или балкам с последующим замоноличиванием швов.

• по первой схеме колонны по крайним рядам устанавливают с шагом 6 м, по среднему ряду, где шаг колонн 12 м, устанавливают подстропильные конструкции и на них опирают стропильные фермы или балки через 6 м, перекрывая пролеты здания в поперечном направлении и опирая их на колонны крайних рядов.
• по второй схеме основные колонны крайних и средних рядов устанавливают с шагом 12 м, стропильные конструкции устанавливают через 12 м и пролет между ними перекрывают плитами длиной 12 м.

Для каркасов одноэтажных зданий с железобетонными колоннами следует применять стальные вертикальные связи (рисунок 5.7):

• крестовые - при шаге 6 м;
• портальные - при шаге 12 м.

Связи следует выполнять из прокатных уголков и соединять с колоннами путем сварки косынок крестов с закладными деталями, возможно крепление связей непосредственно к фундаментам.

Допускается использовать вариант натягиваемых тросов в качестве связей.

а - крестовые связи; б - портальные связи

Рисунок 5.7 - Конструкция вертикальных продольных связей между колоннами

• то же по

а - вертикальные связи; б - горизонтальные связи по нижнему поясу; в верхнему поясу; г - связи фонаря;

1 - вертикальные связевые фермы; 2 - распорка поверху колонн; 3 - вертикальные связи по колоннам; 4 - стропильная конструкция; 5 - распорка по центру верхнего пояса ферм в фонаре; 6 - плоскость остекления фонаря; 7 - фермы фонаря

Рисунок 5.8 - Схемы связей покрытия

СП 355.1325800.2017 устанавливать распорки, которые в крайних пролетах температурного блока прикрепляют к горизонтальным фермам из стальных уголков (рисунок 5.8, в ). Если же фонарь не доходит до конца температурного блока, то горизонтальную связевую ферму по верхнему поясу стропильных конструкций не устраивают, а распорки прикрепляют к элементам покрытия крайнего пролета.

5.3Подъемно-транспортное оборудование

Для обработки грузов массой более 5 т с перемещением их в трех взаимно перпендикулярных направлениях (вдоль цеха, по ширине пролета и по высоте) следует применять опорные краны (в большинстве случаев мостовые).

• 750 мм - при грузоподъемности крана до 50 т включительно при отсутствии проходов вдоль подкрановых путей;
• 1000 мм - при наличии проходов вдоль подкрановых путей при кранах грузоподъемностью до 50 т включительно и при грузоподъемности крана более 50 т.

Необходимость устройства проходов для осмотра подкрановых путей возникает в зданиях с тяжелым режимом работы кранов.

Минимальный размер приближения габарита крана к надкрановой части колонны δ следует принимать 60 или 75 мм.

Если подъемно-транспортные механизмы обслуживают только узкую рабочую полосу цеха, целесообразно применять вместо подвесных кранов монорельс, представляющий собой двутавровую балку, прикрепленную к нижнему поясу стропильной конструкции покрытия (балке, ферме).

Рисунок 5.9 - Привязка к осям здания мостового опорного крана

Необходимость регулярной замены технологического оборудования требует гибких объемно-планировочных решений зданий. Оборудование в таких зданиях устанавливают на силовой пол, собственные фундаменты или на сборно-разборные встроенные этажерки, конструкции которых не связаны с конструкциями каркаса. Мостовые краны при этом заменяют напольными или мобильными грузоподъемными транспортными средствами. При необходимости применения мостовых кранов на отдельных участках их размещают на самостоятельных эстакадах. а - один подвесной кран для пролетов 12 и 18 м; б - то же, 18 и 24 м; в - то же, 30 и 36 м; г - два подвесных крана для пролета 30 м

Рисунок 5.10 - Схемы расположения подвесных кранов в пролете

6.1Нагрузки и воздействия

СП 355.1325800.2017 оси опоры стропильной конструкции и может передаваться на колонну с эксцентриситетом:

• в верхней надкрановой части: е = 0,25 / 2 = 0,125 м - при привязке 250 мм; е = 0 - при нулевой привязке.
• в нижней подкрановой части: е = (h н - h в ) / 2 - 0,125 - при привязке 250 мм; е = (h н - h в ) / 2 -при нулевой привязке.

Нагрузка F приложена с моментом M=Fe.

при этом давление на колонну на противоположной стороне

Соответствующие моменты от крановой нагрузки следует определять по формулам:

СП 355.1325800.2017 а - нагрузка, действующая на поперечную раму; б - к определению вертикальной нагрузки от мостового крана на колонну; в - к определению моментов от крановой нагрузки на колонну

Рисунок 6.1 - Расчетно-конструктивная схема поперечной рамы

Ветровое давление, действующее на фонарь и часть стены, расположенной выше колонн, передается в расчетной схеме в виде сосредоточенной силы W .

• где t в - температура воздуха, принимаемая для отапливаемых зданий равной расчетной температуре воздуха помещений по технологическому заданию для теплотехнических расчетов наружных ограждений, а для неотапливаемых зданий - средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки или средней температуре воздуха в 13 ч самого жаркого месяца района строительства;
• t з -температура воздуха в период закрепления на колонне горизонтальных конструкций (замыкание системы), принимаемая равной средней температуре воздуха за три самых холодных или жарких месяца района строительства.

В расчете учитывается наиболее неблагоприятное значение изменения температуры t р .

6.2Расчетная схема каркаса здания

• расчет несущей системы с определением усилий и деформаций;
• расчет элементов конструктивной системы (колонн, стропильных и подстропильных конструкций, плит покрытия, фундаментов) по первой и второй группам предельных состояний;
• расчет зданий на прогрессирующее обрушение для обеспечения прочности и устойчивости каркаса при возможной аварийной ситуации, которую следует предусматривать для зданий классов КС-3 и КС-2 с массовым нахождением людей согласно 5.2.6 ГОСТ 27751-2014;
• оценку несущей способности основания и деформации фундаментов.

Для расчета рекомендуется применять дискретные расчетные модели, используя программные комплексы с методом конечных элементов (МКЭ), в инструкциях к которым содержатся детализированные указания по их применению, в том числе по разбивке на участки.

Значения жесткости железобетонных элементов определяют по поперечному сечению с учетом образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре по диаграммам состояния, соответствующим кратковременному и длительному действиям нагрузки.

При применении упрощенных диаграмм состояния бетона и арматуры значение жесткости железобетонных элементов на ее начальном участке определяется как для упругого тела. На следующих участках необходимо учитывать напряженное состояние по принятой диаграмме в соответствии с разделом 6 СП 63.13330.2012.

Учитывая, что распределение усилий в элементах конструктивных систем, в основном, зависит не от значений жесткостей, а от соотношения жесткостей этих элементов, рекомендуется принимать модуль упругости бетона Еb с понижающими коэффициентом 0,85.

Запас по устойчивости должен быть не менее чем двукратным.

При расчете устойчивости положения конструктивные системы следует рассматривать как жесткое недеформированное тело. При расчете на опрокидывание удерживающий момент от вертикальной нагрузки должен превышать опрокидывающий момент от горизонтальной нагрузки с коэффициентом 1,5. При расчете на сдвиг удерживающая горизонтальная сила должна превышать действующую сдвигающую силу с коэффициентом 1,2. При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.

СП 355.1325800.2017 конструкций, и объединенных связями сдвига в плоскости и из плоскости покрытия. Продольные швы между плитами воспринимают только сжимающие и сдвигающие усилия

Расчеты наклонных и пространственных сечений железобетонных элементов следует производить на основе полученных комбинаций усилий по схемам, приведенным в СП 63.13330.

7.1Фундаменты

• столбчатые фундаменты на естественном основании;
• ленточные фундаменты на естественном основании;
• сплошные (плитные) фундаменты на естественном основании;
• свайные фундаменты.

Расчет оснований

При расчете фундаментов по прочности и по раскрытию трещин возникающие в них усилия от температурных и им подобных деформаций принимаются изменяющимися вертикально по прямой от полного значения

СП 355.1325800.2017 усилия у места заделки колонны в фундамент до половинного значения на уровне подошвы фундамента

Столбчатые фундаменты на естественном основании

Общие данные

Площадь сечения подошвы фундамента следует принимать по расчету, исходя из усилий, передаваемых колонной и допускаемых удельным давлением грунта, определенным в соответствии с 5.6.26-5.6.30 СП 22.13330.2016.

7.1.15 Высоту фундамента следует принимать исходя из условий: а) обеспечения жесткой заделки колонны в фундаменте H ф.з ≥ h з + 250 мм, где:

• для сплошной колонны h з ≥ h 1 и h з ≥ 1,5 b , где h 1 и b - высота и ширина сечения колонны в подкрановой части;
• для двухветвевой колонны h з ≥ 0,5+ 0,33 h 1 и h з ≥ 1,5 b ; б) обеспечения анкеровки рабочей арматуры колонн H ф. an ≥ l an + 250 мм, где l an следует определять в соответствии с 10.3.25 СП 63.13330.2012; в) устройства фундамента ниже глубины промерзания грунта df , которую следует определять в соответствии с 5.5.4 СП 22.13330.2016.

В перечислениях а) и б) 250 мм - минимальная толщина дна стакана 200 мм с учетом подливки под колонну 50 мм.

Определение площади подошвы фундамента

где Mк и Qк - момент и поперечная сила колонны на уровне верха фундамента; h -высота фундамента.

Расчет плитной части фундамента на продавливание

Рисунок 7.1 - Схема для расчета фундамента на продавливание

Момент сопротивления контура расчетного поперечного сечения Wb определяют по формуле

где l c и bc - см. рисунок 7.1; h 0 -рабочая высота плитной части фундамента, равная среднеарифметическому значению рабочих высот для арматуры плиты в направлении размеров l и b .

где Ac = 2 (bc+lc)dc площадь боковой поверхности колонны, заделанной в стакан фундамента.

Рисунок 7.2 - К расчету фундамента стаканного типа на продавливание

Расчет фундамента на раскалывание

Рисунок 7.3 - К расчету фундамента стаканного типа на раскалывание

Расчет фундамента на местное сжатие

Расчет нормальных сечений плитной части фундамента

где р кр - краевое давление грунта, определенное без учета веса фундамента и грунта на его уступах, т. е. при γ mtd = 0;

М ф -момент, определенный по формуле (7.1).

При этом должно выполняться условие

где bv ширина верхней части рассматриваемого сечения;

As - площадь сечения арматуры по всей ширине подошвы b .

Расчет подколонника и его стаканной части

В железобетонных внецентренно сжатых подколонниках площадь сечения арматуры с каждой стороны (А и А ' ) должна быть не менее 0,05 % площади поперечного сечения подколонника.

Железобетонные подколонники армируются продольной и поперечной арматурой по рисунку 7.4.

Рисунок 7.4 - Армирование подколонника и его стаканной части

а -расчетная растянутая арматура в одной плоскости; б - то же, в двух плоскостях

Рисунок 7.5 - Армирование фундаментов колонн сварными сетками с навеской их на опалубку

Рисунок 7.6 - Расчетная схема стаканной части подколонника

Поперечная арматура подколонника (рисунок 7.6) в сечениях III-III или III' -III' определяется по расчету на момент от действующих сил относительно оси, проходящей через точку k или k' поворота колонны.

Моменты принимаются равными

При одинаковых диаметрах поперечной арматуры и одинаковой марке стали площадь сеченая поперечной рабочей арматуры каждой сварной сетки равна

Если это необходимо по расчету, рекомендуется увеличивать диаметр стержней двух верхних сеток по сравнению с остальными сетками, диаметр стержней которых назначается в соответствии с 7.1.34.

В случае заглубления стакана в плитную часть фундамента (рисунок 7.7) сечение поперечной рабочей арматуры сеток определяется по формулам (7.7) и (7.8); сетки поперечного армирования устанавливаются в пределах подколонника.

Рисунок 7.7 - Расчетная схема стаканной части при заглублении стакана в плитную часть фундамента

Рисунок 7.8 - Расположение сварных сеток при армировании фундамента узкими сетками

СП 355.1325800.2017

В случае действия нормальной силы в пределах ядра сечения 0 6 c l e ≤ поперечное армирование подколонника назначается конструктивно.

Конструктивные требования

При внецентренной нагрузке фундамент рекомендуется принимать прямоугольной формы с соотношением сторон прямоугольной подошвы фундамента от 0,6 до 0,85.

Диаметр рабочих стержней, укладываемых вдоль стороны фундамента размером 3 м и менее, должен быть не менее 10 мм; диаметр рабочих стержней, укладываемых вдоль стороны размером более 3 м, - не менее 12 мм

Арматурные сетки должны быть сварены во всех точках пересечения стержней. Допускается часть пересечений связывать проволокой при условии обязательной сварки всех точек пересечения в двух крайних рядах по периметру сеток.

При возможности изготовления и транспортирования сеток больших размеров требуемых диаметров допускается армировать подошвы фундаментов цельными сетками.

Диаметр продольных рабочих стержней подколонников должен быть не менее 12 мм.

В тех случаях когда выполняются условия 7.1.25 и 7.1.26, армирование подколонников осуществляется сварными сетками, устанавливаемыми, в зависимости от расчета, по двум или четырем сторонам подколонника (рисунок 7.9 ). В этом случае соединение продольных стержней сеток хомутами или шпильками не производится; толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 50 мм и не менее двух диаметров продольной арматуры.

Рисунок 7.9 - Армирование фундаментов колонн пространственными самонесущими арматурными каркасами, собираемыми из плоских сеток

Поперечное армирование стенок стакана следует выполнять в виде сварных плоских сеток с расположением стержней у наружных и внутренних поверхностей стенок.

Диаметр стержней сеток следует принимать по расчету, но не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольных стержней подколонника.

Расстояние между сетками следует назначать не более четверти глубины стакана и не более 200 мм.

Подколонник ниже дна стакана армируется в соответствии с 7.1.35 - по общему принципу армирования подколонников. Продольная рабочая арматура подколонника, устанавливаемая по расчету, должна проходить внутри ячеек сеток поперечного армирования.

Ленточные, сплошные и свайные фундаменты

Рисунок 7.10 - Ленточные монолитные фундаменты под колонны

Сплошные фундаменты бывают: плитными безбалочными, плитнобалочными и коробчатыми (рисунок 7.11). Наибольшей жесткостью обладают коробчатые фундаменты. а плитный безбалочный; б плитно-балочный; в коробчатый

Рисунок 7.11 - Сплошные фундаменты под колонны

Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, объединенных вверху ростверком в виде железобетонной плиты или балки.

7.2Фундаментные балки

Общие данные

Рисунок 7.12 - Опирание фундаментных балок на фундаменты колонн

Расчет фундаментных балок

• на нагрузки, действующие в период возведения стен, от собственного веса фундаментной балки и веса свежеуложенной неотвердевшей кладки;

СП 355.1325800.2017

• на нагрузки, действующие в законченном здании, от собственного веса фундаментной балки, веса отвердевшей кладки и различных местных распределенных нагрузок, приложенных к стене в случае, если она является несущей.

Для вычисления усилий в сечениях фундаментной балки предварительно определяют очертание, интенсивность и расположение эпюр давления, которые в дальнейшем рассматриваются как внешняя нагрузка на балку.

Эпюру распределения давления следует принимать в соответствии с 9.50 СП 15.13330.2012, а при наличии проемов - в соответствии с 9.52 СП 15.13330.2012.

Конструктивные требования

7.3Колонны

Общие данные

• от типа сечения:
• сплошного поперечного сечения,
• сквозного поперечного сечения (двухветвевые);
• от наличия кранового оборудования:
• бескрановые,
• крановые;
• от наличия прохода в уровне кранового пути:
• без прохода,
• с проходом;
• от числа консолей:
• бесконсольные,
• одноконсольные,
• двухконсольные;
• от назначения фахверка:
• рядовые,
• торцевые.

а - колонна бесконсольная; б - колонна одноконсольная; в - колонна двухконсольная; г -колонна крановая одноконсольная; д - колонна крановая двухконсольная; е - колонна крановая с проходом одноконсольная; ж - колонна крановая с проходом двухконсольная; и - колонна продольного фахверка; к - колонна торцевого фахверка

Рисунок 7.13 - Виды колонн сплошного сечения и с проходом в надкрановой части

где Н п.б. - высота подкрановой балки;

Н р - высота кранового рельса;

Н кр - высота крана на опоре; δ -минимально допустимый габарит приближения крана к стропильным конструкциям (5.1.5). а - колонна одноконсольная, колонна для продольного и торцевого фахверка; б - колонна двухконсольная; в - колонна с проходом одноконсольная; г - колонна с проходом двухконсольная

Рисунок 7.14 - Виды колонн сквозного сечения (двухветвевые)

Высоту колонны в подкрановой части следует определять по формуле

где Н г.к.р - отметка верха кранового рельса; а 1 - отметка верхнего обреза фундамента (7.1.9).

Полную высоту колонны от верхнего обреза фундамента следует определять по формуле

При этом габаритный размер здания H = H к -а 1 должен быть кратным 0,6 м.

Высоту сечения h в крайних колонн следует определять по формуле, округляя в меньшую сторону кратно 100 мм, но не менее 380 мм

• где a привязка колонн крайнего продольного ряда к координационным осям (5.1.7);
• λ - расстояние от продольной разбивочной оси до оси подкранового рельса (5.3.3);

B - расстояние от оси подкранового рельса до торца крана; δ - минимальный размер приближения габарита крана (5.3.3).

Высоту сечения h в средних колонн следует определять исходя из условия обеспечения опирания стропильных конструкций.

Выбор колонн для расчета

Так, для регулярных рам при бесконечно жестком диске покрытия (если все колонны крайних и средних рядов одинаковые) обычно рассчитывается вторая от торца или температурного шва колонна по крайнему и среднему ряду, при этом из колонн средних рядов рассчитывается колонна, ближайшая к крайнему ряду. Эти колонны - расчетные, так как в них действуют наибольшие усилия от вынужденных перемещений, в то время как усилия от других нагрузок такие же, как и в остальных колоннах. Сечения колонн крайних поперечных рам не проверяются, если эти колонны такие же, как и соответствующие колонны примыкающей рядовой рамы, и при этом

СП 355.1325800.2017 вертикальная нагрузка на них не превышает вертикальной нагрузки на соответствующие колонны рядовой рамы. Колонны крайних поперечных рам следует проверять при действии на них больших местных нагрузок.

При действии изгибающих моментов одновременно в плоскости поперечной и продольной рамы расчет как колонн сплошного сечения, так и ветвей двухветвевых колонн производится на совместное действие этих моментов и продольной силы.

Расчетные сочетания усилий в сечениях колонн

• минимальная продольная сила N min и соответствующий наибольший момент;
• максимальная продольная сила N max и соответствующий наибольший момент;
• максимальный момент M max и соответствующая продольная силы.

При сочетаниях нагрузок, которым соответствует N max или M max, определяется (при заданном сечении колонны) марка бетона и сечение сжатой арматуры, а при сочетаниях, соответствующих N min или M max, сечение растянутой арматуры.

СП 355.1325800.2017

• минимальная продольная сила N min и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;
• максимальная продольная сила N max и соответствующие ей наибольший момент и поперечная сила;
• максимальный момент M max и соответствующие ему продольная и поперечная силы;
• максимальная поперечная сила Q max и соответствующие ей продольная сила и момент.

Если при N max обе ветви сжаты, а при N min одна сжата, а другая растянута, что выражается условием пр x m n 1 ma i М е N N ≥ > , то опасным для более сжатой ветви может оказаться промежуточное граничное состояние, соответствующее отсутствию продольного усилия в одной ветви; при этом вся поперечная сила передается на сжатую ветвь, вследствие чего моменты в ней резко возрастают. Этому состоянию соответствует продольная сила в сечении колонны пр 1 N М е = продольное усилие в сжатой ветви будет таким же.

Здесь момент М пр принимают соответствующим N max, а момент в сжатой ветви определяют, принимая Q также соответствующим N max.

Особенности расчета двухветвевых колонн

• в) верхняя распорка колонны принимается бесконечно жесткой, так как ее погонная жесткость во много раз превышает жесткость ветвей и рядовых распорок; г) при наличии растяжения в ветви в пределах какой-либо панели жесткость на изгиб ветви на этом участке при расчете по предельному состоянию первой группы принимается равной нулю. В этом случае моменты в сжатой ветви и в распорке определяются из условия передачи всей поперечной силы в сечении колонны на сжатую ветвь. Растянутая ветвь при усилиях от нормативных значений нагрузок обладает некоторой жесткостью, поэтому при расчете трещиностойкости по предельному состоянию второй группы считается, что в этой ветви действует момент, значение которого определяется из условия передачи на нее 1/6 поперечной силы в сечении колонны. При расчете по деформированной схеме в этом случае жесткость растянутой ветви принимается равной жесткости на изгиб ее арматурного каркаса.

Расчетная схема двухветвевой колонны приведена на рисунке 7.15.

а - конструктивная схема; б - расчетная схема; 1 - обе ветви сжаты; 2 - левая ветвь растянута

Рисунок 7.15 - Схема двухветвевой колонны

Особенности расчета фахверковых колонн

Опирание фахверковых колонн на фундаменты обычно принимается шарнирным даже при заделке колонны в стакан фундамента, так как ввиду малых вертикальных нагрузок фундаменты получаются небольшими и могут поворачиваться. Однако при заделке фахверковой колонны в стакан фундамента из-за наличия бетонного основания под полы и отпора грунта на боковых поверхностях фундамента в нижнем сечении колонны могут возникать значительные моменты. Допуская образование в этом сечении пластического шарнира, при проверке прочности эти моменты можно не учитывать. При проверке трещиностойкости фахверковые колонны рассчитываются как защемленные в фундаменте. Предпочтительно осуществлять шарнирное соединение фахверковых колонн с фундаментами в упрощенном исполнении - по типу сопряжений стальных фахверковых колонн.

При расчете фундаментов фахверковых колонн считается, что на фундамент в уровне его верха действуют только продольные и поперечные силы.

Учет продольного изгиба колонны

В таблице 7.1 и [2] приведены расчетные длины колонн или их участков.

Высоту подкрановой части колонны следует определять от верха фундамента до низа подкрановой балки, а высоту надкрановой части колонны - от верха ступени фундамента до низа стропильной конструкции.

где N - продольная сила.

СП 355.1325800.2017

Таблица 7.1 Расчетные длины колонн

СП 355.1325800.2017 где М - суммарный момент, за исключением момента от температурных перемещений Mt и момента от удлинения нижних граней конструкций покрытия ML ; пс - коэффициент сочетания нагрузок.

При определении е 0 необходимо учитывать случайный эксцентриситет еa согласно 8.1.7 СП 63.13330.2012.

Знак эксцентриситета еa принимается таким, чтобы суммарный эксцентриситет е 0 достиг наибольшего абсолютного значения.

Расчет сечений колонн

При расчете прямоугольных сечений по первому случаю (когда относительная высота условной сжатой зоны сечения ξ в обоих направлениях меньше или равна относительной высоте условной сжатой зоны ξ s , соответствующей достижению в арматуре напряжений Rs ) прочность сечения при действии моментов в направлении обеих осей симметрии допускается определять по формуле

где Мх и Му - составляющие моменты от внешней нагрузки в плоскости поперечной и продольной рам, определенные с учетом влияния продольного изгиба колонны;

Мх пр и Му пр - предельные расчетные моменты, которые могут быть восприняты сечением при внецентренном его сжатии

СП 355.1325800.2017 заданной продольной силой N , эксцентрично приложенной в плоскостях X и Y .

Расчет по раскрытию трещин на стадиях изготовления, хранения, транспортирования и монтажа производят, принимая нормативное значение нагрузок с учетом коэффициента динамичности для стадий изготовления, транспортирования и монтажа и рассматривая эти нагрузки как кратковременные. Предельное раскрытие трещин в этих случаях составляет 0,4 мм.

Конструирование колонн

Продольное армирование

Продольная рабочая арматура внецентренно сжатых в одной плоскости колонн располагается по граням, перпендикулярным к плоскости изгиба колонн. При изгибе в двух направлениях продольную рабочую арматуру целесообразно концентрировать в углах сечения.

Расстояния между осями арматуры следует принимать в соответствии с 10.3.8 СП 63.13330.2012. По граням колонн, перпендикулярным к плоскости изгиба, при ширине этих граней до 400 мм устанавливается не менее двух продольных рабочих стержней арматуры; при большей ширине рабочие стержни устанавливаются на расстояниях не более 400 мм (рисунок 7.16). По граням колонны, параллельным к плоскости изгиба, при ширине этих граней более 500 мм устанавливается конструктивная продольная арматура (если эта

СП 355.1325800.2017 арматура не поставлена по расчету), так чтобы расстояние между продольными стержнями составляло не более 500 мм. Диаметр продольных рабочих стержней колонн принимается не менее 16 мм и не более 40 мм, диаметр продольных стержней конструктивной арматуры 12 мм.

1 - грань, параллельная плоскости изгиба; 2 - грань, перпендикулярная к плоскости изгиба

Рисунок 7.16 - Размещение продольной арматуры в сечении колонны

В одном плоском каркасе продольные рабочие стержни рекомендуется принимать одного диаметра. При применении двух различных диаметров они должны отличаться не менее чем на два номера по сортаменту арматуры.

При необходимости продольные стержни допускается располагать без зазора между ними в соответствии с 10.3.5 СП 63.13330.2012.

где Q - расчетная поперечная сила (соответствующая случаю загружения, для которого определена точка теоретического обрыва) в сечении, соответствующем месту теоретического обрыва стержней; ds - расчетный диаметр обрываемого стержня; qsw - усилие в поперечной арматуре на единицу длинны элемента;

Asw - площадь сечения одного поперечного стержня или одной ветви хомута в плоскости изгиба;

СП 355.1325800.2017 п - число поперечных стержней или ветвей хомутов, расположенных в плоскости изгиба в рассматриваемом сечении; sw - расстояние между поперечными стержнями или хомутами.

В любом случае обрываемые в соответствии с огибающей эпюрой моментов и продольных сил сжатые и растянутые продольные стержни должны заводится на длину не менее l an , принимаемую по расчету в соответствии с 10.3.25 СП 63.13330.2012.

Продольная арматура верхнего участка в крановых колоннах (в месте изменения сечения колонны) заделывается также в бетоне нижнего участка на длину l an .

При стыковке рабочей арматуры внахлестку длину перепуска следует определять в соответствии с 10.3.30 СП 63.13330.2012.

Поперечное армирование

В местах стыкования продольной рабочей арматуры внахлестку без сварки поперечные стержни ставятся на расстоянии не более 10 d и не более 300 мм.

Если площадь требуемой по расчету сжатой продольной арматуры составляет с одной стороны сечения более 1,5 %, то поперечные стержни и хомуты устанавливаются на расстоянии не более 10 d.

При назначении расстояния между поперечными стержнями и хомутами не принимаются во внимание сжатые продольные стержни конструктивной арматуры диаметром 12 мм, не учитываемые в расчете.

Арматурные каркасы

Пространственные сварные каркасы образуются путем соединения плоских каркасов с помощью соединительных стержней и непосредственно друг с другом (рисунок 7.17). На этом рисунке для колонн, внецентренно сжатых в одной плоскости, h - ширина грани, параллельной плоскости изгиба, b - ширина грани, перпендикулярной к плоскости изгиба; для колонн, внецентренно сжатых в обеих плоскостях, b - меньший размер сечения, h -больший размер сечения. а - колонны, внецентренно сжатые в одной плоскости; б - колонны, внецентренно сжатые в обеих плоскостях; 1 - плоский каркас; 2 - соединительный стержень (поперечный привариваемый стержень или шпилька)

Рисунок 7.17 - Примеры конструкций пространственных сварных каркасов колонн

Если крайние плоские сварные каркасы, расположенные у противоположных граней, с промежуточными продольными стержнями, то они, по крайней связываются с продольными стержнями противоположной грани с помощью поперечных стержней или шпилек, устанавливаемых по длине каркаса на том же расстоянии, что и поперечные стержни плоских каркасов. Такие соединительные стержни не ставят при ширине грани до 500 мм, если число продольных стержней у этой грани не более четырех.

Плоские каркасы объединяют в пространственный каркас, приваркой соединительных поперечных стержней.

1 - плоские сварные каркасы; 2 - поперечные отдельные стержни, привариваемые точечной сваркой к продольным стержням плоских каркасов

Рисунок 7.18 - Конструкции сварного пространственного каркаса

1 - поперечный стержень плоского каркаса; 2 - соединительный стержень

Рисунок 7.19 - Деталь сварки пространственного каркаса

1 - продольные стержни; 2 - поперечные стержни

Рисунок 7.20 - Схема плоского сварного арматурного каркаса

При образовании общего пространственного сварного каркаса колонны отдельные поперечные стержни плоских каркасов при пересечении их другим плоским каркасом или закладной деталью (например, в месте сопряжения сварных каркасов распорки и ветви в двухветвевой колонне) можно вырезать, при этом вместо вырезанных поперечных стержней должны быть предусмотрены шпильки.

Если на заводе-изготовителе отсутствуют сварочные клещи, то плоские сварные каркасы объединяют в пространственные с помощью шпилек. Для мощных колонн могут оказаться целесообразными пространственные каркасы, собираемые путем соединения крайних продольных стержней плоских каркасов дуговой сваркой прерывистыми фланговыми швами.

При наличии соответствующих гибочных машин пространственные каркасы изготовливают из плоских арматурных сеток.

Конструкция хомутов в вязаных каркасах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегиба хомутов, а перегибы - на расстояниях не более 400 мм по ширине грани колонны, перпендикулярной к плоскости изгиба, и не более 500 мм по ширине грани, параллельной плоскости изгиба. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех охват всех продольных стержней производится одним хомутом.

Длина продольных стержней каркасов назначается так, чтобы исключить устройство стыков. В случае необходимости соединения заготовок арматурных стержней по длине, применяется контактная стыковая сварка.

Рисунок 7.21 - Примеры конструкций вязаных каркасов колонн, внецентренно сжатых в одной плоскости

Примечание - В скобках приведены размеры граней при толщине защитного слоя до продольной арматуры не менее 25 мм.

Рисунок 7.22 - Примеры конструкций вязаных каркасов колонн, внецентренно сжатых в обеих плоскости

Примечание - В скобках приведены размеры граней при толщине защитного слоя до продольной арматуры не менее 25 мм.

где N р - растягивающая сила в ветви; h - высота сечения ветви;

Rbond - расчетное сопротивление сцепления, принимаемое равным 0,2 Rbt -при изготовлении колонны в металлической опалубке и 0,4 Rbt - при изготовлении колонны в деревянной опалубке; при этом расчетное сопротивление растяжения бетона Rbt принимается как для бетона замоноличивания.

При изготовлении стакана фундамента в металлической опалубке дополнительно проверяется прочность контакта бетона замоноличивания с бетоном стакана по условию

где расчетное сопротивление сцепления Rbond принимается равным 0,18 Rbt .

Если не выполняется условие (7.17), в колонне предусматриваются шпонки, расчет которых следует выполнять согласно приложению Е СП 63.13330.2012.

Для удобства распалубливания в шпонках предусматриваются скосы. Шпонки располагаются на расстоянии не менее 200 мм от верха стакана фундамента.

Размеры консолей

Рисунок 7.23 - Размеры подкрановой консоли ( h - не менее 200 мм и кратно 100 мм; l к - не менее 200 мм, кратно 50 мм до 400 мм и далее кратно 100 мм)

Угол наклона γ сжатой грани принимается равным 45°, высота свободного края консоли - не менее 1/3 высоты консоли в месте ее примыкания к колонне.

Рабочая высота h 0 подкрановой консоли при расположении крановой нагрузки в пределах вылета консоли (рисунок 7.24, а ), т. е. при с ≥ 0,5 b 1 определяется по формулам:

где Q - вертикальная нагрузка на консоль; b 1 - ширина площадки опирания подкрановой балки (для стальных балок с учетом стальной опорной плиты); b - ширина колонны и консоли;

• с - расстояние от оси кранового рельса до ближайшей грани подкрановой части колонны с учетом неблагоприятного его смещения вследствие неточности монтажа, принимаемого равным 3 см;
• γ b - коэффициент условий работы, учитывающий влияние динамичности и многократного приложения нагрузки и принимаемый равным 0,75 для кранов тяжелого режима работы и 1 - для кранов легкого и среднего режимов работы.

1 1 0,5(0,5 ), c b c = ± где знак плюс принимается при расположении оси подкрановой балки вне сечения подкрановой части колонны (рисунок 7.24, б ), а знак минус - внутри сечения подкрановой части (рисунок 7.24, в ) .

Рисунок 7.24 - Схемы приложения крановой нагрузки на консоль

где Q - вертикальная нагрузка, передающаяся со стропильной конструкции на колонну; а - расстояние от наружной грани подкладки до грани консоли; оп б b Q l R b = · -длина условной площадки опирания стропильной конструкции; b б - ширина стропильной конструкции или ширина колонны, если она меньше ширины стропильной конструкции; b - ширина колонны и консоли.

При расположении части нагрузки за пределами вылета консоли (рисунок 7.25, б ), т. е. при l оп > l к -а , рабочая высота консоли определяется по формулам (7.20) и (7.22):

при этом значение Q в формуле (7.22) следует умножить на значение ( l к -а )/ l оп .

Рисунок 7.25 - Схема приложения нагрузки от покрытия на консоль

Армирование консолей

Консоли армируются продольной арматурой, окаймляющей консоль, отогнутыми стержнями и хомутами (наклонными или горизонтальными) или поперечными стержнями. В качестве продольной арматуры и отогнутых стержней обычно используется сталь тех классов, что и для продольной арматуры колонн, т. е. классов А400 и А500С. В качестве хомутов и поперечных стержней используется сталь класса A240.

Пространственные арматурные каркасы консолей образуются из плоских сварных каркасов, объединенных хомутами и поперечными стержнями. При сложном армировании консолей (большое число пересекающихся стержней, наличие закладных деталей для крепления связей в пределах консоли и т. п.) каркасы выполняются вязаными.

При высоте консоли в месте примыкания к колонне h ≤ 2,5 l к консоли армируются (кроме окаймляющей арматуры) наклонными хомутами (рисунок 7.26, а), при h > 2,5 l к - отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами (рисунок 7.26, б) , при h > 3,5 l к и P ≤ Rbtbh 0 -горизонтальными хомутами (рисунок 7.26, в). а - армирование наклонными хомутами; б - армирование отогнутыми стержнями и горизонтальными хомутами; в - армирование горизонтальными хомутами и поперечными стержнями

Рисунок 7.26 - Армирование консоли

СП 355.1325800.2017

Диаметр хомутов принимается как для сечения колонны, шаг хомутов не более 150 мм и не более h /4. Диаметр отогнутых стержней не более 1/15 длины отгиба l от (рисунок 7.26, б ) и не более 25 мм. Суммарное сечение отгибов и наклонных стержней, пересекающих верхнюю половину наклонной линии, которая соединяет крайние точки в пределах вылета консоли (рисунок 7.26, а , б ), принимается не менее 0,002 bh 0 (по условиям ограничения раскрытия трещин).

При односторонней консоли, расположенной на уровне верха колонны, продольная арматура консоли заводится в тело колонны, вниз от верхней грани, на расстояние не менее значения l an .

Стержни, окаймляющие консоль, а также нижние концы отогнутых стержней заводятся в толщу бетона колонны за пределами консоли на 150 мм (рисунок 7.26).

Элементы двухветвевых колонн

Переход от грани ветви к грани распорки устраивается плавным. Для обеспечения удобства распалубливания в «окнах», образуемых ветвями и распорками, со всех четырех сторон предусматриваются уклоны граней, равные 3 % - 4 %.

Все рядовые распорки принимаются одинаковой высоты, равной однойдвум высотам ветвей. Высота верхней распорки, в месте перехода сечения колонны от двухветвевого к прямоугольному, принимается не менее удвоенной высоты рядовой распорки.

Высота распорки, располагаемой в пределах стакана фундамента, принимается не менее 200 мм.

Ширина распорок принимается равной ширине ветви. При обеих сжатых ветвях армирование распорок принимается симметричным. При наличии растяжения в одной из ветвей колонны (в этом случае отрицательный момент в распорке значительно превышает положительный) продольное армирование распорок принимается несимметричным (рисунок 7.27).

1 - каркас распорки; 2 - каркас ветви; 3 - дополнительные хомуты; 4 - дополнительные поперечные вертикальные стержни

Рисунок 7.27 - Пример армирования узла примыкания рядовой распорки к ветви двухветвевой колонны

Верхняя распорка армируется продольной рабочей арматурой, располагаемой по верхней и нижней граням распорки, горизонтальными и вертикальными хомутами (стержнями) и отгибами (рисунок 7.28). При устройстве в уровне верхней распорки подкрановых консолей учитываются требования, предъявляемые к подкрановым консолям.

Рисунок 7.28 - Армирование верхней распорки крановой двухветвевой колонны среднего ряда

При действии вертикальной нагрузки и сосредоточенного момента усилия в верхней распорке определяются как в шарнирно опертой балке с пролетом, равным расстоянию между осями ветвей (рисунок 7.29). При действии горизонтальных нагрузок усилия в верхней распорке можно определять как в элементе рамы, считая эту распорку бесконечно жесткой. Нижняя продольная рабочая арматура верхней распорки принимается большей из расчета сечения, нормального к ее продольной оси, на действие положительного момента по грани верхнего прямоугольного участка колонны (рисунок 7.29, сечение I -I ) и из расчета сечения, наклонного к ее продольной оси, на действие наибольшего положительного момента в пределах расстояния между гранями ветвей (рисунок 7.29, сечение II-II). Верхняя продольная рабочая арматура подбирается по большему из отрицательных моментов, действующих по грани верхнего прямоугольного участка колонны и по оси ветви (рисунок 7.29, сечение II -II). При наличии в уровне распорки подкрановых консолей момент от крановой нагрузки учитывается дополнительно в соответствии с 7.3.46-7.3.49. Общее число верхней продольной арматуры распорки должно обеспечивать восприятие всей поперечной силы, действующей в верхнем участке колонны.

Шаг горизонтальных стержней или хомутов в верхней распорке принимается не более 150 мм и не более четверти высоты распорки. Шаг вертикальных стержней или хомутов - не более 200 мм. Суммарная площадь горизонтальных хомутов - не менее 0,001 bh 0 , где h 0 - рабочая высота распорки. Отгибы в распорке должны пересекать нижнюю половину наклонной линии, идущей от угла примыкания верхнего участка колонны к углу примыкания ветви (показаны пунктиром на рисунке 7.28); сечение

СП 355.1325800.2017 отгибов должно быть не менее 0,002 bh 0 . При Q ≤ Rbtbh 0 отгибы не предусматриваются. а - действие вертикальной силы и сосредоточенного момента; б - действие горизонтальной силы

Рисунок 7.29 - Расчетные схемы и эпюры изгибающих моментов в верхних распорках двухветвевых колонн

Расчет и армирование участка колонны над проемом при h < 5 c 1 и Q ≥ 0,6 Rbtbh 0 производятся по аналогии с расчетом и армированием верхней распорки. Здесь h и h 0 - полная и рабочая высоты участка над проемом; c 1 -расстояние от вертикальной оси проема до внутренней грани ветви; Q -поперечная сила в участке над проемом, определяемая как для верхней распорки.

а - армирование ветви в месте стыка; б - стык ветви на монтаже (до замоноличивания); 1 - разделительный лист; 2 - болт; 3 - поддон; 4 - стык бетонных поверхностей

Рисунок 7.30 - Пример стыка ветви двухветвевой колонны

Закладные детали и сетки

Сетки проектируются сварными, с квадратными ячейками размером 5070 мм, но не более четверти меньшей стороны сечения колонны.

1 - закладные детали для крепления стен; 2 - закладные детали для крепления стальных консолей; 3 - закладная деталь для крепления стропильных конструкций; 4 - закладные детали для крепления подкрановых балок; 5 - закладные детали для крепления вертикальных связей

Рисунок 7.31 - Примеры расположения закладных деталей в колоннах (на схемах колонны крайнего ряда условно показаны только закладные детали для крепления стен (с разбивкой по высоте) и стальных консолей)

СП 355.1325800.2017

Закладные детали для крепления стропильных и подстропильных конструкций рассчитываются на усилия, полученные из статического расчета поперечной и продольной рам.

Стальные конструкции, опирающиеся на колонны, как правило, опорными вертикальными ребрами, передают вертикальную нагрузку в виде силы, сосредоточенной на малой площади. Для восприятия и передачи этой силы к горизонтальному листу закладной детали приваривается стальная полоса, расчет которой производится на реактивный отпор бетона колонны, принимаемый в виде нагрузки, равномерно распределенной по рабочей площади. В рабочую площадь включаются участки горизонтального листа закладной детали со стальной полосой, работа которых на упругий изгиб обеспечивает передачу нагрузки от конструкции покрытия на колонну. Требуемая рабочая площадь назначается по расчету на местное смятие. Стальные анкерные болты круглого сечения рассчитываются по резьбе на монтажные усилия. На концах анкерных болтов должны быть крюки. Длина заделки l аn анкерных болтов назначается как для растянутых стержней.

Закладные детали, располагаемые по верху подкрановой консоли, рассчитываются на усилия, полученные из статического расчета продольной рамы, с учетом коэффициента динамичности 1,2 для нагрузок от кранов; при неразрезных подкрановых балках учитывается отрывающая вертикальная опорная реакция балки.

Закладные детали колонн, располагаемые в уровне верха подкрановых балок, рассчитываются на сдвигающую или отрывающую силу от поперечного торможения крановой тележки.

При опирании стальных подкрановых балок расчет закладных деталей производится, как и при опирании стальных несущих конструкций покрытия.

В торцовых основных колоннах предусматриваются закладные детали в виде плоских элементов с анкерными стержнями; к этим закладным деталям привариваются промежуточные стальные конструктивные элементы каркаса торцовых стен. Закладные детали рассчитываются на отрывающую силу от действия ветровой нагрузки.

b - ширина панели; Q вес панели, опирающейся на опорную консоль; H - расстояние от оси закладной детали 4 до верха опорной консоли

1 - колонна; 2 - опорная консоль; 3 - стеновая панель; 4 - закладная деталь для крепления стеновой панели; 5 - связь панели с колонной;

Рисунок 7.32 -Схема передачи нагрузок от веса стеновых панелей на закладную деталь для крепления стен

В случаях, когда при эксплуатации здания возможны отколы граней колонны (при напольном транспорте и т. п.), углы колонн обрамляются закладными деталями из уголков, заанкеренных в теле колонны; при этом размер уголка, диаметр и шаг анкерующих стержней назначаются в зависимости от значений действующих нагрузок.

7.4Стропильные и подстропильные фермы Общие данные

• раскосные сегментные, для покрытий со скатной кровлей, с горизонтальным нижним и ломаным верхним поясом с прямоугольными участками (рисунок 7.33);
• безраскосные сегментные для покрытий со скатной (рисунок 7.34) и малоуклонной кровлей (рисунок 7.35) с круглым очертанием верхнего пояса.

Для малоуклонных кровель необходимо предусматривать дополнительные стойки над верхним поясом;

• полигональные для покрытий с малоуклонной кровлей. Фермы имеют параллельные пояса или малый уклон верхнего пояса (рисунок 7.36).

Рисунок 7.33 - Сегментные фермы для покрытий со скатной кровлей

Рисунок 7.34 - Безраскосные фермы для покрытий со скатной кровлей

Рисунок 7.35 - Безраскосные фермы для покрытий с малоуклонной кровлей

Рисунок 7.36 - Полигональные фермы для покрытий с малоуклонной кровлей

Типы конструктивных решений подстропильных ферм:

• раскосные для покрытий со скатной кровлей (рисунок 7.37). Плиты покрытия в плоскости подстропильных ферм следует опирать на их верхний пояс и дополнительные стойки, которые относятся к конструкции подстропильной фермы;
• безраскосные для покрытий с малоуклонной кровлей (рисунок 7.38) Плиты покрытия в плоскости подстропильной фермы следует опирать на ее верхний пояс и дополнительные стойки стропильных ферм.

Рисунок 7.37 - Подстропильные фермы для покрытий со скатной кровлей

Рисунок 7.38 - Подстропильные фермы для покрытий с малоуклонной кровлей

Сегментные раскосные фермы допускается проектировать из легкого бетона по ГОСТ 25820, класс бетона по прочности на сжатие не ниже В25.

• 600 мм - для ферм с параллельными поясами и полигональных ферм;
• 800 мм - для остальных ферм.

В фермах с закладной решеткой опорным и промежуточным узлам рекомендуется придавать трапецевидную форму, при этом все грани узла должны быть перпендикулярными к продольным осям (рисунок 7.39, б ). Оси элементов, сходящихся в узлах фермы, должны быть, как правило, сцентрированы.

Примечание - При необходимости унификации опалубочных форм допускается нарушение центрирования осей элементов в узлах. При этом дополнительно к расчету на внешние нагрузки и на усилия обжатия предварительно напряженной арматурой, фермы должны быть рассчитаны на изгибающий момент, возникающий от нарушения центрирования узлов. а - узлы ферм монолитного изготовления; б - узлы ферм с закладной решеткой

Рисунок 7.39 - Очертание узлов ферм

Расчет стропильных ферм

Примечания

1 При расчете по несущей способности верхних поясов раскосных ферм с внеузловой нагрузкой допускается определять изгибающие моменты приближенным способом, рассматривая верхний пояс как многопролетную неразрезную балку на непроседающих опорах (приложение Б). В случаях, когда в крайнем элементе верхнего пояса осевое усилие равно нулю, панель в расчет можно не включать, а остальные панели рассматриваются совместно с крайним сжатым раскосом.

2 При расчете нижних поясов раскосных ферм на появление трещин допускается определять изгибающие моменты приближенным способом, рассматривая нижний пояс как многопролетную неразрезную балку на упруго-проседающих опорах (приложение Б).

• 0,85 b red Е I · · - изгибная;
• b red Е F · - осевая. для элементов решетки раскосных ферм
• 0,5 b red Е I · · - изгибная;
• ψ s s s Е A - осевая (при этом коэффициентψ s , учитывающий работу бетона между трещинами, допускается принимать равным ψ s = 1); для элементов безраскосных ферм жесткость элементов определяется по бетонному сечению без учета арматуры. При этом увеличение жесткости стоек за счет вутов может не учитываться.

Примечание - Жесткость сжатых и предварительно напряженных элементов стропильных ферм также может приниматься по бетонному сечению без учета арматуры; для узловых участков при отношении 0,1 узл э ≤ I I изгибная и осевая жесткости принимаются бесконечно большими;

• 0,85 b red Е I · · - изгибная;
• b red Е F · - осевая, где b Е - модуль упругости бетона; s Е - модуль упругости арматуры; red F - приведенная площадь поперечного сечения; red I - момент инерции приведенного поперечного сечения; s A - площадь поперечного сечения арматуры; э I
• максимальный момент инерции поперечного сечения примыкающих к узлу элементов;

I узл - момент инерции поперечного сечения узла.

Примечание - Высота сечения поясов ферм на участке опорных узлов может условно приниматься равной половине высоты опорного узла, но не менее высоты пояса.

При расчете на прочность изгибающие моменты в верхнем поясе безраскосных ферм могут быть перераспределены до 30 %, в нижнем - до 50 %. В элементах решетки снижение моментов производить не рекомендуется в связи с необходимостью ограничения ширины раскрытия трещин.

При расчете ферм с криволинейным верхним поясом очертание панели криволинейного пояса может быть заменено ломаным, но не менее, чем с двумя прямолинейными участками.

Расчет элементов ферм

где μ - коэффициент приведения длины; l - расстояние по оси между центрами примыкающих к элементу узлов.

Коэффициент μ принимается по формуле

где l в - суммарная длина вутов в элементе (рисунок 7.40), принимаемая равной:

• сумме расстояний от центров узлов до точек вхождения элементов решетки в вут - для верхнего пояса;
• сумме расстояний от центров, примыкающих узлов до грани вута - для элементов решетки; h в - высота вута; h п - высота пояса; п в h h - принимается не более 2, а для элементов решетки всегда равным 2;

Рисунок 7.40 - Схемы узлов ферм

для центрально сжатых элементов верхнего пояса и решетки ферм из плоскости

• бесфонарные участки, элементы решетки и участки под фонарем шириной 6 м

где l - расстояние по оси между центрами узла, в котором устанавливается крайняя нога фонаря и узла, в котором устанавливается распорка; для элементов верхнего пояса ферм в плоскости при наличии внеузловой нагрузки

где μ и l - принимаются как для центрально сжатых элементов, коэффициент β при эксцентриситете l 0 < 3 см принимается равным 1, а для l 0 ≥ 3 см равным 0,9; для верхнего пояса арочных безраскосных ферм для плоских (малоуклонных) кровель - в соответствии с приложением В; в остальных случаях l 0 = l .

Во всех случаях l -расстояние, см, по оси между центрами примыкающих к рассчитываемому элементу узлов (при расчете в плоскости фермы) или между центрами закрепленных узлов (при расчете из плоскости фермы).

СП 355.1325800.2017

Поперечная арматура опорного узла рассчитывается из условий обеспечения прочности заанкеривания арматуры и прочности по наклонному сечению.

Вычисление прогибов безраскосных ферм следует проводить как для многократно статически неопределимой системы с учетом нормальных сил и изгибающих моментов, действующих в элементах ферм.

Конструирование ферм

1 - окаймляющая арматура каркасов; 2 - поперечная арматура; 3 - арматура растянутого раскоса; 4 - арматура, связывающая каркасы

Рисунок 7.41 - Схема армирования узлов ферм

Минимальный диаметр арматуры растянутых элементов решетки - 8 мм. 7.4.39 Узлы ферм (кроме промежуточных узлов, к которым подходит один элемент решетки) армируются пространственными каркасами, которые образуются за счет перегиба поперечных стержней плоских каркасов. Допускается образовывать пространственные каркасы узлов соединением плоских каркасов шпильками, гнутыми сетками или иными подобными арматурными элементами. Окаймляющие стержни узлов рекомендуется выполнять цельногнутыми, стыкуя их в верхней зоне опорных и промежуточных узлов верхнего пояса и в нижней зоне промежуточных узлов нижнего пояса.

Диаметр окаймляющих стержней промежуточных узлов должен быть не менее 10 мм при усилии в растянутых элементах решетки до 30 т, не менее 12 мм - при усилии до 45 т и не менее 14 мм - при усилии до 60 т.

Диаметр окаймляющих стержней опорных узлов должен быть не менее 10 мм. При этом площадь продольных верхних стержней (рисунок 7.42) должна быть не менее 0,05 % площади поперечного сечения опорного узла.

При диаметре продольных нижних стержней каркасов опорных узлов, равном или больше 14 мм, на концах стержней у торца узла рекомендуется создавать дополнительные анкеры в виде петель или высаженных головок.

Если расстояние между продольными стержнями каркасов опорных узлов в плоскости фермы больше 500 мм, необходима установка дополнительных продольных стержней диаметром 10 мм.

Рекомендуемый шаг поперечной арматуры - 100 мм.

Косвенное армирование опорных узлов анкерными стержнями закладных деталей, хомутами и дополнительными сетками рекомендуется выполнять в соответствии с рисунком 7.42. При этом дополнительные сетки устанавливаются с шагом 50-100 мм на длине не менее 10 диаметров продольной арматуры нижнего пояса и не менее 200 мм от торца опорного узла. Диаметр стержней сеток должен быть не менее 6 мм и не менее 0,25 диаметра продольной арматуры нижнего пояса.

Примечание - При номинальном диаметре предварительно напряженных прядей или канатов более 15 мм диаметр стержней сеток должен быть не менее 8 мм.

1 - продольные верхние стержни каркасов; 2 - сетки косвенного армирования; 3 -анкерные стержни закладных деталей

Рисунок 7.42 - Схема армирования опорных узлов

Петли могут привариваться контактно-стыковой или электродуговой сваркой. Длина сварного шва должна быть 6 d - при односторонней приварке и 3 d - при двухсторонней.

Коротыши изготовляются длиной 4 d из стали класса А400 или А500С того же диаметра, что и основная арматура. Длина сварного шва при односторонней приварке 6 d , при двухсторонней - 3 d .

Рисунок 7.43 - Схема узла безраскосной фермы

Узлы примыкания стоек к поясам безраскосных ферм должны армироваться дополнительной конструктивной арматурой в виде сеток, выполняемых из стали класса A240 или B500 диаметром 5-6 мм.

Примечание - При соответствующем обосновании может быть допущено и иное размещение арматуры, но минимальные расстояния должны быть не менее указанных в 10.3.5 СП 63.13330.2012.

7.5Стропильные балки

• односкатные;
• с параллельными поясами;
• двускатные (двутавровые и решетчатые).

Двускатные стропильные балки двутаврового сечения

Рисунок 7.44 - Двускатные стропильные балки двутаврового сечения

СП 355.1325800.2017 где L - длина балки; i - уклон;

Nа - усилие в растянутой арматуре; g значение равномерно распределенной нагрузки.

Из формулы видно, что положение наиболее опасного сечения зависит от усилия в растянутой арматуре, поэтому следует воспользоваться методом последовательных приближений. За начальное приближение можно принять x = (0,35…0,4) L . В этом сечении определяется требуемое значение Nа , по которому находят новое значение х . Процесс следует повторять до получения необходимой точности.

Необходимо выполнять расчеты по трещиностойкости, прогибам, а также расчеты прочности и трещиностойкости на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании и монтаже, и, в необходимых случаях, корректировку принятых размеров поперечного сечения и числа арматуры для удовлетворения этим требованиям.

1 - напрягаемая арматура; 2,3,4,5 - арматурный каркас; 6 - сетка косвенного армирования; 7 закладная деталь

Рисунок 7.45 - Схема армирования опорной части двускатной стропильной балки

Двускатные стропильные решетчатые балки

Рисунок 7.46 - Двускатные стропильные решетчатые балки

На стадии разрушения пояса решетчатых балок работают как нормальные сечения сплошных балок, поэтому допускается нормальные сечения решетчатых балок рассчитывать как нормальные сечения сплошных балок, ослабленные отверстиями.

1 напрягаемая арматура; 2-9 - арматурный каркас; 10 - сетки косвенного армирования; 11 - закладная деталь

Рисунок 7.47 - Схема армирования двускатной решетчатой балки длиной 18 м

Стропильные балки для покрытий с плоской и малоуклонной кровлей

Рисунок 7.48 - Стропильные балки для покрытий с плоской и малоуклонной кровлей

1 - напрягаемая арматура; 2,3,4,5 - арматурный каркас; 6 - сетка косвенного армирования; 7 закладная деталь

Рисунок 7.49 - Схема армирования опорной части стропильной балки для покрытий с плоской и малоуклонной кровлей

7.6Плиты покрытий

Общие данные

Рисунок 7.50 - Опалубочный чертеж плиты размерами 12×3 м

Расчет плит

• расчет по прочности нормальных сечений;
• расчет по прочности наклонных к продольной оси плиты сечений:
• а) на действие изгибающего момента;
• б) на действие поперечной силы;
• расчет на прочность концевых участков плиты при воздействии сосредоточенных усилий от натянутой арматуры (для предварительно напряженных плит);
• расчет по образованию трещин предварительно напряженных элементов:
• а) в нормальных сечениях;
• б) в наклонных сечениях к продольной оси элемента сечениях;
• расчет по деформациям;
• расчет по раскрытию трещин:
• а) нормальных к продольной оси элемента;
• б) наклонных к продольной оси элемента; для поперечных (торцевых) ребер:
• расчет по прочности нормальных сечений;
• расчет по прочности наклонных к продольной оси элемента сечений:
• а) на действие изгибающего момента;
• б) на действие поперечной силы;
• расчет по деформациям;
• расчет по раскрытию трещин:
• а) нормальных к продольной оси элемента;
• б) наклонных к продольной оси элемента; для полок плит:
• расчет по прочности;
• расчет по деформациям.

СП 355.1325800.2017

При проектировании плит шириной 3 м и, в частности, плит длиной 12 м, поперечные ребра рассчитывают при упрощенном расчете как шарнирно опертые балки без учета их защемления в продольных ребрах. При этом принимается в расчет пролет ребра в свету. Среднее поперечное ребро плит размерами 12×3 м рассчитывается из условия разрушения полки по «конверту» (по линиям биссектрис углов) в поле плиты размерами 6×3 м. При этом в продольном ребре учитывается влияние крутящих моментов от поперечных ребер.

Полки плит при соотношении длин сторон l 2 : l 1 < 1,5, работающих в двух направлениях, рассчитываются при упрощенном расчете как защемленные по контуру плиты. Армировать их рекомендуется сетками с арматурой, одинаковой в обоих направлениях.

Полки плит при соотношении l 2 : l 1 > 1,5, работающие преимущественно в одном направлении, рассчитываются как неразрезные балочные и армируются сетками с рабочей арматурой в одном направлении. В отдельных обоснованных случаях, полки плит допускается рассчитывать, как защемленные по контуру плиты, и при соотношениях 2 1 : 1,5 l l > , но менее 2.

СП 355.1325800.2017

Армирование плит

Дополнительная анкеровка напрягаемой стержневой арматуры требуется при сравнительно больших диаметрах арматуры повышенных классов.

Дополнительная анкеровка может выполняться путем высадки головок на концах обжимных шайб и гильз (термически упрочненные стали), контактной приваркой шайб (к свариваемым сталям).

Рисунок 7.51 - Схема армирования плиты размерами 12×3 м

7.7Подкрановые балки

Общие данные

• торцевые - у торцевых стен;
• рядовые;
• температурные - у температурных швов.

Расчет подкрановых балок

Рисунок 7.52 - Расчетные сечения подкрановой балки

Конструирование подкрановых балок

а - общий вид подкрановой балки; б - армирование напрягаемой проволочной арматурой; в - то же, стержневой арматурой

Рисунок 7.53 - Конструкция предварительно напряженной подкрановой балки пролетом 12 м

СП 355.1325800.2017 а - крепление подкрановой балки к колонне; б - крепление рельса к подкрановой балке; 1 - ребристые планки 100×12; 2 - закладная деталь подкрановой балки; 3 анкеры, выпущенные из колонны; 4 - лапки-прижим; 5 - упругие прокладки; 6 - закладные детали колонны толщиной 8 мм

Рисунок 7.54 - Детали крепления

7.8Фонари

7.9Наружные ограждающие конструкции

• на несущие;
• самонесущие;
• ненесущие.

• на однослойные;
• двухслойные;
• трехслойные.

Б.1Определение изгибающих моментов в верхних поясах стропильных ферм при воздействии внеузловой нагрузки (приближенный способ)

Б.1.1 При расчете раскосных ферм с прямолинейным (полигональным) очертанием верхнего пояса на внеузловую нагрузку и ферм с криволинейным очертанием верхнего пояса как на узловую, так и внеузловую нагрузки, изгибающие моменты в верхнем поясе определяются приближенно, как в неразрезных многопролетных балках на непроседающих опорах (рисунок Б.1). а - схема верхнего пояса (нагрузка не показана); б - схема замены влияния выгиба условной эквивалентной нагрузкой; в - расчетная схема

Рисунок Б.1 - Схема расчета верхнего пояса арочной фермы

Б.1.2 Значение изгибающего момента M оп в n -й панели верхнего пояса с учетом эксцентриситета нормальной силы (от выгиба панелей верхнего пояса) определяется по формуле

где Mn - изгибающий момент от местной (внеузловой) нагрузки в n -й панели верхнего пояса;

Nn - нормальная сила в n -й панели верхнего пояса, соответствующая Mn ; l n - выгиб (стрела подъема) n -й панели верхнего пояса, равный длине перпендикуляра, восстановленного из середины прямой, соединяющей узлы верхнего пояса фермы в n -й панели.

Б.1.3 Для учета влияния выгибов на значение изгибающих моментов многопролетную балку криволинейного очертания (рисунок Б.1, а ) следует заменить балкой, состоящей из прямолинейных участков (пролетов), на которые действует эквивалентная равномерно распределенная нагрузка, вызывающая изгибающие моменты М выг, равные по значению моментам от нормальных сил, приложенных эксцентрично (с учетом выгибов панелей верхнего пояса) (рисунок Б.1, б )

Значение эквивалентной равномерно распределенной нагрузки для n -й панели верхнего пояса определяется по формуле

где l n - проекция n -й панели верхнего пояса на горизонтальную ось; α n - угол наклона прямой, соединяющей узлы верхнего пояса в n -й панели к горизонтали.

Б.1.4 При статическом расчете допускается ряд упрощений: в качестве расчетной схемы неразрезной конструкции использовать проекцию верхнего пояса на горизонтальную ось (рисунок Б.1, в ); если отдельные панели верхнего пояса отличаются по длине не более, чем на 10 %, пояс допускается рассматривать как неразрезную балку с равными пролетами; учитывать только вертикальную составляющую равномерно распределенной нагрузки, горизонтальной составляющей пренебречь из-за ее незначительности; опорный узел условно принимать шарнирным.

Изгибающие моменты от различных комбинаций нагрузок в неразрезной балке определяются обычными методами строительной механики.

Б.2Определение изгибающих моментов в нижних поясах ферм (приближенный способ)

Б.2.1 При определении изгибающих моментов для расчета ферм по предельному состоянию второй группы расчетная схема нижнего пояса подстропильных ферм принимается в виде неразрезной балки с жестко закрепленными концами (рисунок Б.2, а ), а стропильных ферм, без сосредоточенных нагрузок, приложенных к опорным узлам -в виде неразрезной балки на упруго проседающих промежуточных опорах с шарнирным закреплением на концах (рисунок Б.2, б ).

• Б.2.2 В качестве основной системы при этом используется многопролетная неразрезная балка, неизвестные в которой - изгибающие моменты, действующие в нижнем поясе у узлов фермы (рисунок Б.2, в , г ).
• Б.2.3 При симметричном расположении узлов нижнего пояса относительно середины пролета фермы число неизвестных в канонических уравнениях сокращается. При нечетном числе панелей нижнего пояса система уравнений принимает следующий вид:

где Mn - изгибающий момент в нижнем поясе в узле n , примыкающем к средней панели. а - расчетная схема для подстропильной фермы; б - то же, стропильной; в - основные системы для подстропильной фермы; г - то же, для стропильной

Рисунок Б.2 - Расчетные схемы и основные системы при расчете трещиностойкости нижнего пояса

• Б.2.4 При четном числе панелей нижнего пояса система канонических уравнений имеет вид:

СП 355.1325800.2017 где Mn - изгибающий момент в нижнем поясе в узле n , расположенном в середине пролета.

Б.2.5 Если сечение нижнего пояса по длине фермы постоянно, коэффициенты при неизвестном определяют по формулам:

Б.2.6 Грузовыми членами являются σ B -кратные взаимные углы поворота панелей нижнего пояса:

где k l и 1 k l + - длины панелей нижнего пояса, примыкающих к узлу К ;

1 k f -, k f и 1 k f + - прогибы соответствующих узлов нижнего пояса от нагрузки, для которых расчитывается трещиностойкость,

B - изгибная жесткость нижнего пояса фермы, определяемая в соответствии с 7.4.25.

Б.2.7 Определение прогибов узлов производится по формуле Мора или с помощью диаграммы перемещений, дающей одновременно прогибы всех узлов фермы. При этом осевые деформации элементов фермы определяются по формуле

где Ni - осевые усилия в элементах ферм;

EFi - осевые жесткости элементов фермы; l i - длина элементов фермы между центрами узлов.

Б.2.8 Продольные силы в элементах определяются как в шарнирностержневой системе. По найденным значениям продольной силы и изгибающего момента, полученного из решения системы уравнений (Б.4) и (Б.5), производится расчет трещиностойкости нижнего пояса как внецентренно растянутого элемента по формулам: для подстропильных ферм пролетом 12м

для стропильных ферм пролетом 18 м

для стропильных ферм пролетом 24

где f 1 и f 2 - прогибы первого и второго промежуточных узлов нижнего пояса ферм; коэффициент К принимается равным 7 для пролета 24 м.

Длина панели нижнего пояса l для ферм пролетом 12 м и 18 м принимается равной фактической длине крайней панели (между центрами узлов), а для ферм пролетом 24 м - длине средних панелей.