В ПОМОЩЬ ПРОЕКТИРОВЩИКУ
Н.И. КАРПЕНКО, С.Н. КАРПЕНКО, доктора техн, наук (НИИСФ РААСН)
ПРАКТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА РАСЧЁТА ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ НА
ПРОДАВЛИВАНИЕ ПО РАЗЛИЧНЫМ СХЕМАМ
Доведена до практического применения методи-
ка, представленная в работе [1].
Критерии прочности на продавливание, включен-
ные в нормативные документы различных стран,
значительно различаются. Так, в СНиП 2.03.01-84*
фигурировало условие отрыва наклонных граней пи-
рамиды по площадкам главных растягивающих нап-
ряжений, в СП 52-101-2003 включен некоторый сме-
шанный критерий, основанный на соединении крите-
рия отрыва по наклонным сечениям пирамиды про-
давливания и критерия трещинообразования по её
нормальным сечениям, в Model-Code (2010) фигури-
рует условие, основанное на предельных углах пово-
рота плиты в местах опирания на колонны [2], кото-
рое значительно усложняет расчёт на продавлива-
ние. При этом в каждой методике фигурируют раз-
личные фиксированные углы наклона граней пира-
миды продавливания a:
в СНиП 2.03.01-84* а = 45°; в СП 52-101-2003 а ~ 30°;
в Model-Code и других европейских нормативных до-
кументах а ~ 34°41' или a = 30° (ctga = 1,5; ctga = 2).
Представим единый критерий, позволяющий
проверять прочность пирамиды на продавливание с
различными углами наклона её граней (от a = 45° до
а ~ 30°) и в качестве расчётной прочности принимать
её минимальное значение, хотя предварительные
расчёты показали, что достаточно проверять два слу-
чая: при a = 45° (ctga = 1) и a = 34°42' (ctga = 1,5). Ме-
тодика позволяет значительно упростить расчёт на
продавливание.
1. Общие положения и геометрические характе-
ристики. Рассматривается случай, когда на пирами-
ду продавливания действует продавливающая сила
F и случаи, когда кроме продавливающей силы F
действуют дополнительно моменты A/j и М2 в двух
взаимно перпендикулярных плоскостях или один из
этих моментов. Величина F определяется через
нормальные силы (Л^, Т\г2), а моменты Л/] и Л/2 -
соответственно через моменты М-р, Му' и Л/2*. Л/2"
в колоннах у пирамиды продавливания согласно
рис. 1, а, б.
Продавливающая сила F полностью восприни-
мается напряжениями, действующими на наклонных
гранях пирамиды продавливания, а моменты и
М2 - частично - величинами М^/Зт, М2{Зт, где коэф-
фициент рт определяется ниже, хотя еще требует
исследования. Остальная часть моментов восприни-
мается растянутой арматурой и бетоном сжатой зо-
ны под наклонными трещинами продавливания (эти
усилия на схемах не показаны).
Рис. 1. Схемы пирамиды продавливания
а, б, в - у колонн; г - под штамповой нагрузкой; 1, 2 - линии цент-
ров тяжести наклонных проекций горизонтальных сторон пи-
рамиды продавливания; в - проекция пирамиды продавливания на
горизонтальную плоскость
Напряжения по наклонным граням пирамиды
продавливания от действия F, (М]0т) и (Л/2^) при-
нимаются равномерно распределенными по этим
граням, где <тр, тр - соответственно нормальные и
касательные напряжения от действия продавливаю-
щей силы F (рис. 2, а), стр Т] - нормальные и каса-
тельные напряжения от действия момента М^рт
(рис. 2, б), ст2, т2 - нормальные и касательные напря-
жения от действия момента М2рт (рис. 2, в). Нор-
мальные напряжения <ур являются на всех четырех
гранях пирамиды продавливания растягивающими,
а касательные напряжения тр имеют одно направле-
ние. Что касается напряжений cq и ст2 от моментов,
то на одних половинах граней пирамиды продавли-
вания они являются растягивающими и на других
сжимающими, аналогичным образом изменяются и
направления действия касательных сил и т2. Эпю-
ры напряжений приведены на рис. 2, а, б, в. Наибо-
лее опасной, с точки зрения продавливания, являет-
ся четверть пирамиды продавливания, на гранях
которой нормальные растягивающие напряжения
стр, 0-]О-2 и касательные напряжения oF, Т]Т2 одного
знака суммируются.
10
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
эпюра
эпюра о7, т7
Рис. 2. Эпюры напряжений
Рис. 3. Схема усеченной пирамиды продавливания у угловых
колонн
а - от действия продавливающей силы F; б - от действия мо-
мента	в - от действия момента М2
Рис. 4. Схема усеченной пирамиды продавливания у края плиты параллельно оси
а - х; б - у; I - край плиты
На рис. 1, 2 показаны полные пирамиды продав-
ливания, которые реализуются у колонн, располо-
женных вне краев перекрытия. Для краев перекры-
тия следует учитывать не полные (частичные) пира-
миды продавливания (рис. 3, рис. 4).
Геометрические характеристики пирамиды про-
давливания: ho - приведенная рабочая высота сече-
ния h0 = 0,5(/г0л. + hoy), здесь /гОл., /г^ - рабочие высо-
ты сечения для продольной арматуры, расположен-
ной в направлении осей х и у, /z0/sina - высота нак-
лонной грани пирамиды продавливания; /zoctga -
проекция наклонной грани на горизонтальную плос-
кость (см. рис. 1, г); ak, bk-размеры колонны (разме-
ры основания пирамиды продавливания у колонны);
Ау Л2 - площади проекций наклонных граней пира-
миды продавливания на горизонтальную плоскость:
А1 = (bk + /20ctga)/?0ctga ,
А2 = (ак + ^0ctga)/20ctga ;	(1)
(4] и Л2 используются одновременно и как названия
граней);
q, е2, ср с2 - координаты центров тяжести наклон-
ных граней пирамиды продавливания и их полови-
нок (а также соответственно проекций этих граней и
их половинок) в осях х и у (см. рис. 1, в)
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
11
e\ =|(«fc + ^Actg«); e2
ci =j(«t+^ctg«); c2
3bk + 4/?0ctga
где Л =-------;
XVW)
= |(^+4Mg«);
=|(^+4Mg«),
= Зд^ + 4/^ctga
+ ^Ctga)
(2)
а - коэффициент, принимаемый (следуя СНиП
2.03.01-84*) равным для бетона
тяжелого............................1,0
мелкозернистого..................0,85
легкого..........................0,80
При учёте моментов
1
1 + -J tga
(7)
Рт
Вместо Л] и Л2 допускается использовать их
среднее значение
2 _ 44 + 44
+ у42
Линии, проведенные в гранях Л] иЛ2 параллель-
но их основаниям на расстоянии A/zoctga от линий пе-
риметра колонны, называются центральными. Их дли-
ны составляют /] а = ак + 2AA0ctga; 12а = bk + 2AA0ctga,
а периметр центральных линий равен
иа = 2(я* + ьк + 4AA0ctga).
Длины главных центральных линий и их пери-
метр определяются при а = 45°
А = ак + 2ЯА0 ; /2 = Ьк + 2Я7?о ;
U = 2(ak + Ьк + 4Л/?0) .
2.	Общее условие прочности для всех видов пи-
рамид продавливания. Расчёт прочности на продав-
ливание рекомендуется производить по условию,
представляющему некоторую модификацию условия
Кулона-Мора:
(tf + ij + т2) + (о> + Ст] + ст2)/?с < flFa'Rbt, (3)
которое преобразовывается к виду
(rF + Т] + т2)(1 + у„Дс) < ррсМы,	(4)
где уп = ctj/тД/ = F, 1,2) - коэффициент отношения нормальных
напряжений к касательным на наклонной грани пирамиды продав-
ливания; Рс - коэффициент влияния нормальных напряжений на
сдвиги
4 = tga; уи~0,17,	(5)
ftp - коэффициент влияния неоднородности напряженного состо-
яния на наклонных гранях на прочность, который определяется в
зависимости от угла а и вида пирамиды продавливания: полная -
вне краёв перекрытий, частичная - в угловых зонах плит и на кра-
ях перекрытий, при полной пирамиде продавливания
о ~(ак+ьк + 2^0)(2 - tga)
Рр ~-----------------------igoc
(at+Z>t + 2/?0ctga)
для неполных пирамид продавливания pF опре-
деляется ниже;
3.	Расчёт на продавливание полной пирамиды
при действии продавливающей силы F. Расчёт эле-
ментов без поперечной арматуры на продавливание
при действии продавливающей силы F производится
ПО УСЛОВИЮ ПРОЧНОСТИ (4) При Т] = т2 = 0,
2(4 +4)(/„ +tga)
Значение tf следует [1] из проекции сил, прило-
женных к наклонным граням пирамиды, на верти-
кальную ось при
°F = TFyn.
Из условия (4) следует, что максимальное значе-
ние силы F=Fb, которое может воспринять бетон се-
чения, равно
Fb = 2(3paRbt(A j + А2)(у„ + tga)/(l + y„/3c)	(9)
Расчет элементов с поперечной арматурой на
продавливание полной пирамиды производится по
УСЛОВИЮ ПРОЧНОСТИ (4) При Т] = т2 = 0
F 2(4+4)(/„+tga)
где TASW - здесь и ниже общая площадь поперечной арматуры,
устанавливаемой равномерно по эффективной площади граней
пирамиды продавливания при рассматриваемом угле а, плюс
площадь поперечной арматуры, установленной вне эффективной
площади, умноженная на коэффициент 0,75;	- коэффициент
влияния неоднородности напряженного состояния поперечной ар-
матуры, который (здесь и ниже) равен
Д™ = 0,4(1 + tga) .
Допускается использовать внутри эффективной
площади равномерное по двум направлениям поло-
совое армирование пирамиды с шириной полос не
менее размера колонны Ьк или ак. Эффективная
площадь граней заключена между двумя линиями,
отстоящими от внутреннего (у периметра колонны) и
наружного (расположенного на расстоянии /zoctga от
периметра колонны) краёв пирамиды на расстоянии
не меньшем минимального значения из двух вели-
чин: О,25/го и 0,2 м. Учитываемое в расчёте усилие в
поперечной арматуре 0,87^24^ должно быть не
12
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
меньше 0,25F6 и не больше Fb, хотя эти ограничения
остаются еще недостаточно исследованными.
Армирование начинается с рассмотрения пира-
миды при а = 45°, а затем добавляется (при необхо-
димости) в результате рассмотрения пирамид с дру-
гими углами а. Рекомендуется поперечную арматуру
располагать равномерно (с одинаковым шагом)
вдоль периметра U главных центральных линий и
симметрично относительно них. При необходимости
в призме при а = 33°42' дополнительная часть арма-
туры может располагаться вдоль её центральных ли-
ний или симметрично относительно них, и её пло-
щадь вводится в указанную площадь L4^.
Общая площадь арматуры, расположенной
вдоль периметра главных центральных линий, опре-
деляется по формуле
где fsw - погонная площадь всех рядов арматуры, установленных
вдоль периметра U (fsw = nFsJus, где Fsw - площадь попереч-
ного стержня арматуры; п - число рядов арматуры; и - шаг стерж-
ней в рядах).
При частом и равномерном распределении попе-
речных стержней общую площадь £4^ можно опре-
делять через коэффициент поперечного армирова-
ния в виде
—	1 + А2))л^ ,
где psw = Aisw/UxUy, Asw - площадь стержня поперечной арма-
туры; Ux, Uy - шаги установки стержней вдоль осей х и у
4.	Расчет элементов на продавливание при
действии продавливающей силы и изгибающих мо-
ментов. Представленные на рис. 2, б, в, схемы нап-
ряжений от действия моментов относятся к положи-
тельным моментам Л/] и М2. В случае отрицатель-
ных моментов направления напряжений на гранях
пирамиды меняются на обратные. При этом учиты-
ваемые в расчётах положительные направления
напряжений окажутся на противоположных гранях,
но их значения сохранятся. В связи с этим в расчё-
тах не следует учитывать знаки и М2, принимая
их положительными.
Расчет элементов на продавливание без попе-
речной арматуры на действие продавливающей си-
лы F и моментов Л/] и М2 производится по условию
(4), где значения тр определяются по (8) или (10), а
значения и т2 принимаются равными:
мхр„	I	
Ti —	, 2(4е,+Л2С1 )(r„+rga)	
	
т ^2 —	и и
2(А2е2 +Alc2)(yn+tga)	
Учёт поперечной арматуры при действии момен-
тов допускается производить, используя два подхода.
В первом подходе поперечная арматура SAsw
учитывается только в формуле (10) при определе-
нии тр. Такая арматура равномерно распределяет-
ся по всем граням пирамиды продавливания, и в
процессе действия моментов и М2 напряжения в
поперечной арматуре остаются во всех частях пи-
рамиды продавливания одинаковыми и равными
расчётным сопротивлениям. При этом они не ока-
зывают влияния на моменты и напряжения о-], тр
°2- т2-
Второй подход позволяет учесть влияние попе-
речного армирования на снижение действия момен-
тов, если оно будет дополнительно установлено по
граням пирамиды продавливания. Так, если в затем-
ненной части пирамиды на площади Аг и половинках
площадей А2 (рис.2, 6) при действии момента М\
установлено дополнительно равномерное армиро-
вание вдоль главной центральной линии /] и двух
половинок аналогичных линий 12 (£4^1 = УдуиА;
= fixswh)' тогда момент от усилий в этом до-
полнительном армировании составит
^F1 = Psw^sw(^^sw\e\ + ^Aw2c2) •	(12)
Такое же значение момента может возникать за
счёт снижения напряжений в основной поперечной
арматуре в незатемненной части пирамиды продав-
ливания, и значения момента могут удваивать-
ся. Однако этим эффектом при одностороннем ар-
мировании пренебрегают.
При этом в формулах (11) Л/] заменяется на
(JWj
Аналогично в формулах (11) момент М2 заменя-
ется на (М2 - Мр^, если усиливаются затемнённые
площади пирамиды продавливания, представлен-
ные на рис. 2, в, путём установки в них дополнитель-
ного вдоль главной центральной линии 12 и двух по-
ловинок аналогичных линий /] (Z4^2 = /^12 и
=/д™А)- в результате
^Fl ~ Psw^sw(^Asw\c2 + ^Aw2e2) •	(^)
Второй подход может приводить к ошибкам в оп-
ределении областей, требующих усиления. Поэтому
в практике проектирования допускается дополни-
тельное армирование распространять на всю пло-
щадь пирамиды продавливания, равную 2(4] + А2).
При этом допускается в формулах (11) заменять
на (Л/j — 2ЛУ^]), М2 — на (М2 — iMp^).
5.	Общее условие прочности полной пирамиды
на продавливание в усилиях. Представленные выше
частные условия прочности могут быть описаны сле-
дующим общим условием прочности, к которому
преобразовывается условие (4), записанное в напря-
жениях:
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
13
 • О FT О FT О FT | \1	± к ' • *91 |
2(^i + А2)	2(А1 + А2)	2(А1е1 + А2с1)
+	MF^»> < а *pFRbt (Гп + tga) /(1 + уп0с)
2(Л2е2+4с2)
6.	Продавливание плиты у колонн, расположен-
ных в углах плиты. Схема усечённой пирамиды про-
давливания плиты у угловой колонны показана на
рис. 3, а, б. Поверхность наклонных граней пирами-
ды продавливания и их проекций на горизонтальную
плоскость разделяется на 4 части (1-4). Положение
центров тяжести частей 1 и 2 (рис. 3, а) характеризу-
ется величинами q, е2, q, с2, которые определяются
по формулам (2), а их площади равны половинам
площадей Aj(i = 1,2), определяемых по формулам (1).
Положение центров тяжести частей 3, 4 относитель-
но осей х и у определяется, согласно рис. 3, а, вели-
чинами
е3 = 0,5(afc + Aoctga); с3 = 0,5(0,56Л + Д2);
е4 - 0,5(bk + /?octga); с4 = 0,5(0,5ак + Aj); (15)
а площади проекций наклонных граней пирамиды
продавливания на отрезках 3 и 4 на горизонтальную
плоскость будут равны
= (0,5bk + A2)A0ctga ;
А4 = (0,5ак + A])/zoctga ;	(16)
Общая площадь наклонных граней пирамиды
продавливания на горизонтальную плоскость соста-
вит
Л = 0,5(Л]+Л2)+Л3+Л4.	(17)
Длины главных центральных линий в частях 1-4
соответственно равны
/] = 0,5Ьк + A/iq ; 12 = 0,5ак + ЛЛ0 ;
/3 = 0,5Ьк + А]; /4 = 0,5^ + А2 ;
При этом при установке армирования линия /3
совмещается по уровню с линией Z*, а линия /4 с ли-
нией /2 (полагая /3 = /р /4 = /2; e3 = q; <?4 = е2).
Расчёт прочности на продавливание силой F в
угловых зонах плиты выполняется по условию (3),
где следует принимать:
* (M^-^ + Al + AzXS-tga)^ (18)
Ьк + ак + ZzQCtgof + Л] + Л2
При учёте поперечного армирования общей пло-
щадью X4W, равномерно устанавливаемого вдоль
главных центральных линий (/] + /3) и (/2 + /4),
Д/^+tga)
где ТА^ -fswQi + l2 + l3 + /4).
При частом равномерном расположении попе-
речных стержней допускается	определять че-
рез коэффициент армирования	2А^ = A)j.sw.
Из рис. 4 следует, что напряжения tf и <jf =
в бетоне и напряжения в поперечной арматуре,
действующие на наклонных гранях усеченной пира-
миды продавливания, будут приводить к новому эф-
фекту - к моментам MF^ и М^, действующим на ко-
лонны соответственно в плоскостях xOz и yOz
MF} =	+ ^сс)(Л3е3+0,5Л 1^1+0,5Л2С]-Л4е4) +
+ Z3>1 + Z2<4 - W ;
MF2 =	+ tga)(^4e4+o, 5A2e2+Q,5Axc2-A3e3) +
+Psw^swfswt(h + k)e2 + hc2~ Ьсз\ 	(20)
Таким образом, плита будет способна восприни-
мать продавливающую силу, если угловые колонны
у пирамиды будут способны воспринять моменты
MF\ и Мр2. Если действующие моменты Л/] и М2
(рис. 4, б) оказываются меньше значений и Мру
то они заменяются при расчёте колонн на MF\ и Мру
и необходимость учёта влияния \лМ2 на продавли-
вание отпадает. Если моменты Л/] и М2, действующие
в колоннах, превышают значения Мру и Мр2 и разни-
ца их составляет АЛ/] = Л/j - Мр\ и ДЛ/2 = М2 - Мру
то моменты АЛ/] и ДЛ/2 будут вызывать дополни-
тельные касательные и нормальные напряжения:
т1- ст1 = т1/ии т2-ст2 = т2Уп-
Значения q и т2 определяются по формулам:
________________ЩИ.____________________
(A3kte3 +0,54^ + O. 5/J2C| + ЛДе, )(/„ + tga) ’
ъ =________________
2	(Л*2е4+0>5Л^+°,М^	+
где £ _ 0,5Л]С2 +0,5Л2е2	_ А^+А^ >
о43С3 + -^4^4	-Аз^з + А4С4
(т.е., в областях 3 и 4 напряжения составляют к^ и
fc2?2, что следует из условий, что напряжения, соот-
ветствующие моменту АЛ/j, не должны вызывать
напряжения, приводящие к вкладу в момент АЛ/2, и
наоборот).
В критерии прочности (3) сумма (tj + т2) прини-
мается не меньше одной из величин ку^ или £2т2.
Критерий прочности (3) для угловых областей
плиты преобразовывается к виду:
14
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
A A
++
(А^куС^ + 0,5A^3j + 0,	“I-A^k]c^ )
+ал/2дот<
+ 0,5A2&2 + 0,5А}С2 ~Ь А^2^^ )
< 0,5Xb/a* *fiF(yn +tga)/(l + упРс). (22)
Если величины А] и Д2 превышают величину
Agctga, тогда проверка осуществляется по двум ус-
ловиям (22) и (14), и в качестве расчётного принима-
ется условие, приводящее к меньшей несущей спо-
собности на продавливание.
7.	Продавливание у краев плиты (см. рис. 4). Ес-
ли край плиты располагается параллельно оси х, тог-
да, согласно рис. 4, а,
F — Psw^-swPf Asw	(23)
F (Al+A2+2A3)(yn+tga)
(ак + 2bk + 2hn + 2A2)(2 — tga)
где /3F « k k--------J-----2A ё tga; (24)
+ 2h$ctga + 2Д2
=/U'i + '2 - 26) •
При частом равномерном расположении попе-
речных стержней
^sw = (^1 + А2 + 2А3)1Л^ .
Напряжения <jf = труп и tf будут приводить к мо-
менту Мр^, действующему на колонну в плоскости
yOz:
MF2 = TF<Yn + tga)(^lc2 + A2e2 - 2^3) +
+ ^^^swfswKhe2 + Ac2 - 213сз) -
/j = bk + 2AJiq ; /2 = ak + 2Л/?о:
73 = 0,5Z>fc + A2.	(25)
Если действующий момент Л/2 оказывается
меньше момента М^, то он при расчёте колонны за-
меняется на Мр^ и из расчётов на продавливание
исключается.
Если действующий момент М2 оказывается боль-
ше значения момента Л/^, то тогда определяется
разница моментов АЛ/2 = М2-М^ и от этой разницы
находятся приращения нормальных ст2 = т2/„ и каса-
тельных т2 напряжений:
т _____________________________
2 (Aft+А2е2+2A3c3)(yn + tga) (26)
Действие момента ft учитывается полностью.
При этом касательные напряжения (т]) составят
Т, =-------------.	(27)
(2Л3е3 + Aft + Aft )(у„ + tga)
Соответственно общий критерий прочности (4)
записывается в виде:
F Asw |
(4 + А2 + 2Л3) (Д +А2+ 2А3)
,	^iPm	।
(2Л3е3 + 4^1 "I" ^2С1)
(4с2 + А2е2 + 2Л3с3)
< 0,5/^a* PF(y„ +tga)/(l + ynfic). (28)
Если край плиты расположен параллельно оси у
(рис. 4, б), тогда зависимости по определению tf
преобразовываются к виду:
т _	F — Psw^swPf S Asw	>2Q)
F (Al+A2+2A4)(yn+tga)
(2ak + bk + 2hn + 2Ai )(2 — tga)
где BF	5----12S--°__L tga ; (30)
* bk + 2ak + 2/?0ctga + 2Aj
^Asw =	+ l2 + W или (ИРИ частом равно-
мерном расположении поперечных стрежней)
^Asw ~	+ А2 +
Предельные напряжения на гранях пирамиды
продавливания приводят к моменту kft, действую-
щему на колонны в плоскости xjOz:
Л/м = r^tga + уп) + (Aft + Aft - 2A4c43) +
+ PswRswfsw(l\e\ + hCl ~ 2/4C4) ,	(31)
где lx = bk + 2AhQ; l2 = ak + 2ЛЛ0 ; l4 = 0,5ak + AP
Здесь также, если действующий момент ока-
зывается меньше момента MF\, то он при расчёте
колонны заменяется на и из расчёта на продав-
ливание исключается.
Если момент оказывается больше значения
MFi, то тогда производится определение напряже-
ний Т] и ст1 = Т]/„ от разницы АЛ/] = -MFF При
этом
1 (Aft + Aft + 2Л4с4 )(уп + tga)
(32)
Напряжения т2 от действия момента М2 в плос-
кости x20z будут равны:
Т2 ___________^2Рт___________
(А1с2 + А2е2 + ^А4с4 )(/и + tga )
(33)
Бетон и железобетон. - 2012. - №5
15
Общий критерий прочности (4) преобразовывает-
ся к виду:
F flsyyRsW |
(А + А2 + 2 Ад ) (Д + А% + 2 Ад )
, ^1Рт ! М2Рт
(^2^1 + 2ДфСд ) (^[^2 + 4^2 + 2Д|Сд )
< 0,5Rbta *pF (уп + tga) /(1 + у J5C).	(34)
Библиографический список
1. Карпенко Н.И., Карпенко С.Н. К построению общей методи-
ки расчёта железобетонных плит на продавливание с учётом
влияния моментов. - Вестник МГСУ 3/2011/ - Т.2. - С. 86-91.
2. Тур В.В., Петцольд Т.М., Ран Н.А. О разработке националь-
ных ТИПА по проектированию железобетонных конструкций в све-
те новых требований европейских и международных норм. Мате-
риалы Международного симпозиума, том 1, Бетонные и желе-
зобетонные конструкции. - Минск: Минсктип. проект. - 2011. -
С. 465 - 472.
ЕЛ. ГУРОВ, главный конструктор СПбЗНИиПи (ЛенЗНИиЭП, г. Санкт-Петербург)
АНАЛИЗ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО КОНСТРУКТИВНОЙ НАДЕЖНОСТИ И
БЕЗОПАСНОСТИ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ В КАРКАСЕ
СЕРИИ Б1.020.1 -7 (В СИСТЕМЕ “АРКОС”)*
Известно, что качество архитектурно-планиро-
вочных решений зданий достигается прежде всего за
счет свободы его функциональной трансформации,
что напрямую зависит от принятой конструктивной
схемы. Недостатки широко распространенных в нас-
тоящее время жестких стеновых схем в зданиях об-
наруживаются постоянно на протяжении всего их
жизненного цикла. Поэтому современный, в частнос-
ти жилищный строительный рынок России, по мере
ухода от изоляции от мирового опыта строительства,
с 25...30-летним отставанием постепенно завоевы-
вают каркасные строительные технологии, удовлет-
воряющие этим требованиям без вмешательства в
несущую схему зданий. В каркасных зданиях эконо-
мически рациональны и стратегически правильны
решения перекрытий, реализуемые в сборно-моно-
литном исполнении, с использованием в них много-
пустотных плит, как наиболее экономичной конструк-
ции, "отшлифованной" самой природой. Идеальный
вариант, обеспечивающий планировочную свободу и
связанную с этим разводку инженерных коммуника-
ций в таком каркасе, возможен только при перекры-
тиях постоянной толщины (без выступающих риге-
лей или капителей).
Известный на строительном рынке сборно-моно-
литный каркас серии Б1.020.1-7 ( системы "АРКОС),
разработанный институтом БелНИИС (г. Минск),
можно рассматривать как первую и пока единствен-
ную в мировой практике попытку решения таких за-
дач для применения в массовом строительстве.
Вместе с тем, приведенный в первой части статьи
(журнал "Бетон и железобетон" № 2 - 2012 г.) анализ
принципиальных решений данного каркаса в части,
касающейся эксплуатационной надежности и безо-
пасности зданий, свидетельствует об их несоответ-
ствии требованиям российских норм и "Международ-
ных рекомендаций ...", отражающих многолетний
опыт и сложившиеся традиции. Основной недоста-
ток этого каркаса заключается в техническом реше-
* Окончание. Начало статьи см. в № 2 - 2012.
16
нии опорных узлов многопустотных плит с использо-
ванием в них бетонных (неармированных) шпонок.
Как отмечалось в предыдущей статье, данное
решение при расчетных деформациях плит и нерав-
номерных деформациях фундаментов приводит к
излому опорных шпонок и их хрупкому разрушению,
потенциально представляющему "недопустимый
риск, связанный с возможным причинением вреда".
В современных условиях требования безопасности
зданий (в том числе аварийной) приобретают осо-
бую остроту. Поэтому на основании Федерального
Закона РФ от 30.12.2009 № 384 ФЗ "О безопасности
зданий и сооружений" и ГОСТ Р54257-2010 "Надеж-
ность строительных конструкций и оснований" такие
решения недопустимы. Достаточно сказать, что в ев-
ропейской практике подобные решения опорных уз-
лов, при их очевидной простоте, рассматриваются
как крайне рискованные и не применяются. Кроме
того, в сборно-монолитных перекрытиях каркаса
Б1.020.1-7 с использованием многопустотных
экструдерных плит отсутствие на опорах анкеровки
рабочей арматуры плит исключает восприятие опор-
ными сечениями возникающих усилий от поперечно-
го растяжения, что также повышает трещинообразо-
вание и риск их хрупкого разрушения и среза.
В предыдущей статье также отмечено, что приня-
тое в серии Б1.020.1-7 "закрытое" исполнение арма-
турно насыщенных жестких опорных узлов сборных
неразрезных колонн и сборно-монолитных ригелей,
ввиду сложности и кропотливости выполнения и не-
возможности их контроля, также технически небла-
гоприятно, особенно для использования в массовом
строительстве.
Устранение перечисленных основных недостат-
ков сборно-монолитного каркаса серии Б1.020.1-7
(системы "АРКОС") определили идеологию новых
технических решений (патент № 2459662 - 2012 г.),
согласно которым колонны сборно-монолитного кар-
каса выполнены с поэтажной разрезкой плитными
ригелями и образованием в расчетной схеме шар-
Бетон и железобетон. - 2012. - №5