в.в. габрусенко, ведущий эксперт ООО ТЭЗИС, г. Новосибирск НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НОВЫМ НОРМАМ* В ПОМОЩЬ ПРОЕКТИРОВЩИКУ 6. Расчет пРочности Расчет по 1-му

случаю (при отсутствии изгиба пРи местном действии нагРузки ющего момента). Общий вид условия прочности остался без изменений:

F F = Fb,u + F u sw u 6.2. Расчет на пРодавливание где F - продавливающая сила, Расчет на продавливание ранее относился к F - несущая способность на продавлива u числу редко применяемых в массовой практике ние, проектирования. Им пользовались, в основном, Fb,u = Rbt Ab - предельное усилие в бетоне, тогда, когда к перекрытиям прикладывалась большая нагрузка по небольшой площади, при проектировании свайных ростверков и еще реже - при проектировании стаканных фундаментов под колонны (в большинстве случаев использо вали типовые сборные фундаменты).

Положение резко изменилось в 1990-е годы, когда популярными стали так называемые безри гельные перекрытия, т.е. плоские перекрытия не только без балок (ригелей), но и без капителей.

Самой нагруженной частью таких перекрытий стал опорный участок, испытывающий одновре менно максимальный изгибающий момент отри цательного знака и огромную продавливающую силу (опорную реакцию колонны от действия нагрузки на перекрытие).

Проблема надежности усугубилась насы щенностью таких опорных участков арматурой при не всегда должном (а порой и откровенно низком) качестве строительных работ, особенно в зимнее время.

Очевидно, этими причинами объясняется то, что расчету на продавливание в новых Нормах [1] и Своде правил [2] уделено более присталь ное внимание, чем в старых Нормах [3].

Если в старых Нормах рассматривался только случай (условно назовем его первым) осевого приложения продавливающей силы, то в СП к нему добавился и случай внецентренного ее приложения, т.е. случай, когда вместе с продав ливающей силой действует и момент, вызываю щий неравномерные скалывающие (касательные) напряжения по поверхности пирамиды продав ливания. Именно второй случай характерен для безригельных перекрытий рамных и рамно-свя Рис. 6. Контуры продавливания:

зевых каркасов.

1 - фактический, 2 - расчетный.

*Продолжение. Начало в 4, 6, 2006 и 2/2007.

5 (41), 24 ПРОЕКТИРОВАНИЕ и СТРОИТЕЛЬСТВО в Сибири конструкции зданий F - предельное усилие в поперечной арма- продольных усилий в колоннах смежных этажей в sw,u сечениях, примыкающим к перекрытию сверху и туре.

снизу, иными словами - нагрузка от перекрытия, Однако в понятие фигуры продавливания передающаяся на колонну. Что касается осталь внесено изменение. Фактически эта фигура ных случаев, когда продавливающая сила направ представляет собой четырехгранную усечен лена сверху вниз (продавливание фундаментов, ную пирамиду (при прямоугольной площадке продавливание плит в пролете от местной нагруз приложения продавливающей силы) с наклоном ки), то достаточно понятные разъяснения даны в боковых граней под углом 450. Старые Нормы старых Нормах, пособиях и справочниках.

допускали вычислять площадь боковой поверх Поскольку понятие пирамида продавливания ности пирамиды по упрощенной формуле:

из СП исчезло, изменилось и второе слагаемое Ab = U h m в условии прочности. Если раньше предельное усилие в поперечной арматуре определялось где U - среднеарифметическое значение m по формуле:

периметров верхнего и нижнего оснований пи F = 0,8SR A sw sw sw рамиды продавливания, h0 - рабочая высота пирамиды.

(где SR A - сумма всех поперечных усилий, sw sw которые воспринимаются поперечными стержня Иными словами, вместо пирамиды в расчетных ми, пересекающими боковые грани пирамиды формулах присутствовала призма (рис. 6) продавливания), то теперь по формуле:

В СП о пирамиде вообще не упоминается, F = 0,8 U, sw qsw а говорится лишь о расчетном сечении, рас положенном на расстоянии 0,5h0 от границы где qsw =R A /s, sw sw w приложения сосредоточенной силы F. Расчетная - периметр контура расчетного попереч U площадь Ab при этом не меняется, однако такая ного сечения (линия 2 на рис. 6), формулировка отдаляет пользователя от понима s - шаг поперечных стержней.

w ния физической сути работы на продавливание.

Не существенное на вид изменение формулы Очевидно, при чтении курса Железобетонные привело к существенному изменению результа конструкции эту суть студентам следует разъ тов расчета. Теперь стала учитываться только яснять, независимо от того, на какие норматив та поперечная арматура, которая находится ные документы ориентировано преподавание внутри расчетного контура, а такой арматуры курса.

оказывается вдвое меньше. Это отразилось и на соответствующем конструктивном ограничении:

если раньше в пределах большего основания пирамиды продавливания требовалось ставить арматуру с суммарной несущей способностью не менее 0,5Fb, то теперь, в пределах расчет ного контура, - не менее 0,25Fb (при меньшей несущей способности поперечная арматура в расчете не учитывается).

Указанное ужесточение привело, при прочих равных условиях, к уменьшению расчетной несу щей способности, однако введено и некоторое послабление. Если раньше поперечная армату ра, независимо от класса, вводилась с расчетным сопротивлением 170 МПа (как для класса А-I), то теперь это ограничение отсутствует.

Стоит попутно заметить, что формула F по sw версии СП лишена физического смысла, если за ней не видеть все ту же пирамиду продавливания, о которой в СП нет ни слова. В самом деле, как можно учитывать арматуру, которая не пересе кает расчетное сечение?

Рис. 7а. Эпюры касательных напряжений в бетоне по рас Расчет по 2-му случаю (при наличии момен четному контуру продавливания при действии силы F та). Условие прочности, без учета поперечной арматуры, в СП представлено в виде Недоумение вызывает и то, что в расчете на F/Fb, u + M/Mb,u 1, продавливание отсутствует само понятие про давливающая сила. Сила F в СП называется где Mb,u = Rbt Wb h0 - предельный изгибающий сосредоточенной силой, и рисунки 6.13 и 6.14, момент, иллюстрирующие расчетные схемы, никакой яс Wb - момент сопротивления расчетного кон ности не вносят. Это очевидное упущение (если тура поперечного сечения.

не сказать, брак) составителей СП приведет к Выражение Mb,u способно повергнуть в шок тому, что начинающий конструктор попросту не не только инженера, но и студента-второкурсни сможет правильно определить величину F. Поэтому ка, знающего, что момент М это произведение мы вынуждены внести некоторые разъяснения. При силы на расстояние, если, конечно, момент со расчете на продавливание междуэтажных пере противления это единица длины в кубе. Здесь же крытий продавливающая сила направлена снизу получается, что Mb,u - это произведение силы на вверх (рис. 7,а), а ее величиной будет разность 5 (41), ПРОЕКТИРОВАНИЕ и СТРОИТЕЛЬСТВО в Сибири конструкции зданий квадрат расстояния (такая размерность свойс- единицах длины, как и положено моментам со твенна жесткости сечений). противления.

Обращаемся за разъяснениями к только что Если бы составители СП включили в выраже появившемуся ПособиюЕ [4]. Там момент - это ние Wb рабочую высоту сечения h0, то они ока действительно произведение силы на расстояние, зали бы большую услугу инженерам, освободив а вот момент сопротивления это, оказывается, их от решения ненужных ребусов.

единица длины в квадрате: Wb = (a + h0) [(a+h0)/3 Не углубляясь в дальнейшие детали расчета + b + h0], или Wb = L (L /3 + L ). и конструирования, можно сделать основные x x y Короче - что ни запись, то новое слово в выводы.

теории расчета. Впервые представлена методика расчета на продавливание с учетом действия моментов, что является своевременным откликом на пот ребности проектирования каркасных зданий с безригельными перекрытиями.

Изложение этой методики в СП [2] и Пособии [4] выполнено крайне небрежно в текстологи ческом и смысловом отношениях. В частности, отсутствуют такие ключевые понятия как пира мида продавливания и продавливающая сила.

Допущены грубые извращения введенных еще в XIX веке и принятых мировой инженерной практи кой физических величин (момента сопротивления и момента инерции).

Поскольку другие методики расчета на про давливание с учетом моментов пока отсутствуют, проектировщикам придется пользоваться тем, что представлено в СП. Однако при проектировании внецентренно нагруженных фундаментов можно применять куда более простой метод расчета, изложенный, например, в Справочнике проек тировщика [5].

Библиографический список:

Х СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

Х СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения Рис. 7б. Эпюры касательных напряжений в бетоне по арматуры.

расчетному контуру продавливания при действии мо мента М.

Х СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции (с изменениями 1988 г.).

Попытаемся разобраться, что из себя в действительности представляет момент сопро Х Пособие по проектированию бетонных и желе тивления объемного сечения, каковым является зобетонных конструкций без предварительного сечение по прямоугольному контуру продавли напряжения арматуры (к СП 52-101-2003).

вания (рис. 7,б).

Сопротивление одной части внешнего момента Х Справочник проектировщика. Основания, фун (М1) оказывают боковые грани фигуры продавли даменты и подземные сооружения. - М., 1985.

вания, момент сопротивления которых равен Wb 2 = 2(h0L /6) = h0L /3. Следовательно, несущая x x (Продолжение в одном из ближайших номеров) способность этих граней определяется из выра жения M = Rbt (h0L /3).

u1 x Сопротивление же другой части момента (М2) оказывают торцевые грани той же фигуры, площадь каждой из которых равна Ab2 = h0L.

y Момент M2 действует на торцевые грани в виде перерезывающих сил Q = M2/L, а несущая спо x собность этих граней составляет Q = RbtAb2, или u M = Q L = Rbt (h0L )L. Отсюда общая несущая u2 u x y x способность:

M = M + M = Rbt [h0 (L /3 + L L )], u u1 u2 x x y где h0 (L /3 + L L ) = h0L (L /3 + L ) и есть момент x x y x x y сопротивления Wb, выражающийся в кубических 5 (41), 26 ПРОЕКТИРОВАНИЕ и СТРОИТЕЛЬСТВО в Сибири конструкции зданий    Книги, научные публикации