СП 266.1325800.2016 Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования

СП 266.1325800.2016

     
     
СВОД ПРАВИЛ

КОНСТРУКЦИИ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ

ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Composite steel and concrete structures. Design rules

     
Дата введения 2017-07-01

Предисловие

Предисловие

     Сведения о своде правил
     

1 ИСПОЛНИТЕЛИ - Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций им.В.А.Кучеренко (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко) - институт АО "НИЦ "Строительство"
     

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
     

3 ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
     

4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 30 декабря 2016 г. N 1030/пр и введен в действие с 1 июля 2017 г.
     

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
     

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
     
     
     В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
     
     

Введение

     Настоящий свод правил составлен с учетом требований Федеральных законов от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 22 июня 2008 г. N 123-ФЗ* "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности", от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".
________________
     * Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности". - Примечание изготовителя базы данных.
     
          
     Свод правил разработан авторским коллективом ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко - институт АО "НИЦ "Строительство", РААСН, НИИЖБ им.А.А.Гвоздева - институт АО "НИЦ "Строительство", ООО "ЦНИИПСК им.Мельникова", ООО "ТЕХСОФТ", ЗАО "ГОРПРОЕКТ", ЗАО "ЭРКОН", НИУ МГСУ:
     
     Руководитель работы - д-р техн. наук В.И.Травуш (ЗАО "ГОРПРОЕКТ", РААСН); д-р техн. наук И.И.Ведяков, д-р техн. наук П.Д.Одесский,, кандидаты техн. наук Д.В.Конин, Пронин Д.Г., инженеры А.С.Крылов, Л.С.Рожкова (ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко); д-р техн. наук С.Б.Крылов (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева); канд. техн. наук Э.Л.Айрумян, инженеры Н.И.Каменщиков, О.А.Хабилевская (ООО "ЦНИИПСК им.Мельникова"); д-р техн. наук В.А.Семенов, канд. техн. наук Е.Г.Викторов, канд. физ.-мат. наук В.А.Голованов (ООО "ТЕХСОФТ); инженер А.С.Мартиросян (ЗАО "ГОРПРОЕКТ"); д-р техн. наук Г.И.Белый (ЗАО "ЭРКОН"); инженер Смирнов П.П. (НИУ МГСУ).
     
     

1 Область применения

1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию сталежелезобетонных конструкций из тяжелого, мелкозернистого и напрягающих бетонов и распространяется на проектирование сталежелезобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых при систематическом воздействии температур не ниже минус 60°С и не выше 50°С, в среде с неагрессивной степенью воздействия.
_______________
      Кроме сталежелезобетонных плит с профилированным настилом, диапазон температур которых не ниже минус 50°С и не выше 40°С.
     
     
     Требования настоящего свода правил не распространяются на проектирование конструкций мостов, транспортных тоннелей, труб под насыпями, конструкций гидротехнических и других специальных сооружений, а также на конструкции, изготавливаемые из бетонов плотности менее 500 и свыше 2500 кг/м, бетонополимеров и полимербетонов, бетонов на известковых, шлаковых и смешанных вяжущих, на гипсовом и специальных вяжущих, бетонов на специальных и органических заполнителях, бетонов крупнопористой структуры.
     

1.2 При проектировании конструкций, находящихся в особых условиях эксплуатации (например, конструкций зданий, подвергающихся сейсмическим воздействиям, интенсивным воздействиям температуры, радиации, агрессивных сред), конструкций уникальных зданий и сооружений, зданий атомных электростанций, а также специальных видов конструкций (например, предварительно напряженных, пространственных, висячих), следует соблюдать дополнительные требования, предусмотренные соответствующими нормативными документами, в которых отражены особенности работы этих конструкций.
     
     

2 Нормативные ссылки

     В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
     
     ГОСТ 8829-94 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением
     
     ГОСТ 14918-80 Сталь тонколистовая оцинкованная с непрерывных линий. Технические условия
     
     ГОСТ 23118-2012 Конструкции стальные строительные. Общие технические условия
     
     ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
     
     ГОСТ 27772-2015 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
     
     ГОСТ 30247.0-94 (ИСО 834-75) Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость
     
     ГОСТ Р 1.4-2004 Стандарты организаций. Общие положения
     
     ГОСТ Р 52246-2004 Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия
     
     ГОСТ Р 55738-2013 Шпильки и керамические кольца для сварки
     
     СП 2.13130.2012 "Системы противопожарной защиты. Обеспечение огнестойкости объектов защиты" (с изменением N 1)
     
     СП 14.13330.2014 "СНиП II-7-81* Строительство в сейсмических районах" (с изменением N 1)
     
     СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции" (с изменением N 1)
     
     СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
     
     СП 22.13330.2011 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
     
     СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
     
     СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий"
     
     СП 48.13330.2011 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства"
     
     СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2)
     
     СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции"
     
     СП 122.13330.2012 "СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные"
     
     СП 130.13330.2012* "СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий"
________________
     * Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: СП 130.13330.2011. - Примечание изготовителя базы данных.
     
          
     СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99 Строительная климатология" (с изменением N 1)
     

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
     
     

3 Термины и определения

     В настоящем своде правил приведены термины по ГОСТ 27751, ГОСТ Р 1.4, СП 16.13330, СП 63.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:
     

3.1 бетонное ядро: Бетонная часть трубобетонных конструкций.
     

3.2 гибкий упор: Конструктивный элемент, объединяющий стальную и железобетонную части сталежелезобетонной конструкции при их совместной работе и возможном незначительном взаимном сдвиге; выполняется в виде арматурных петель и анкеров (в том числе на колоннах), коротышей из арматуры или калиброванной стали, стад-болтов с круглой головкой и т.д.
     

3.3 дюбель: Стальной гвоздь для соединения профилированного настила и уголковых анкерных упоров к опорной балке с помощью специального порохового пистолета.
     

3.4 железобетонные конструкции с жесткой арматурой: Сталежелезобетонные конструкции, состоящие из бетона, жесткой арматуры, выполненной из конструкционной стали, и стержневой арматуры.
     

3.5 жесткий упор: Конструктивный элемент, объединяющий стальную и железобетонную части сталежелезобетонной конструкции, не допускающий их сдвига друг относительно друга; выполняется в виде коротышей из фасонной стали, уголковых упоров и т.д.
     

3.6 комбинированная балка: Сталежелезобетонная конструкция, состоящая из железобетонной плиты и стальной балки, объединенных для совместной работы с помощью специальных упоров или обетонированием стальных балок.
     

3.7 конструкционная сталь: Материал стального элемента сталежелезобетонной конструкции.
     

3.8 опорная балка: Стальная или железобетонная балка, поддерживающая плиту.
     

3.9 профилированный настил: Соединенные между собой гофрированные листы из оцинкованной стали, выполняющие функции несъемной опалубки и внешней рабочей арматуры монолитной плиты.
     

3.10 рифление (рифы) на настиле: Местные вмятины и выпуклости, регулярно расположенные на стенках гофров профилированных листов, образованные при их прокатке для повышения сцепления настила с бетоном плиты.
     

3.11 самонарезающий винт: Самосверлящий стальной винт для крепления профилированного настила к балке на стадии монтажа.
     

3.12 сдвиговое соединение: Соединение между бетонным и стальным компонентами сталежелезобетонного элемента, исключающее сдвиг одного компонента относительно другого и позволяющее рассчитывать оба компонента как части единого конструктивного элемента.
     

3.13 совместная работа: Восприятие нагрузки сталежелезобетонным элементом, в котором бетонная и стальная компонента деформируются как единая конструкция.
     

3.14 стад-болт: Гибкий упор в виде калиброванного стального стержня с головкой, приваренного одним концом к стальной конструкции.
     

3.15 сталежелезобетонный каркас: Каркас, в котором значительная часть элементов или наиболее нагруженные элементы являются сталежелезобетонными.
     

3.16 сталежелезобетонные плиты с профилированным настилом: Монолитные бетонные или железобетонные плиты с профилированным настилом, выполняющим функции несъемной опалубки на стадии изготовления плиты и внешней рабочей арматуры совместно с гибкими стержнями на стадии эксплуатации плиты.
     

3.17 сталежелезобетонные конструкции: Конструкции, выполненные из монолитного и/или сборного железобетона, конструкционной стали или профилированного настила и гибкой арматуры, в которых обеспечена их совместная работа.
     

3.18 стержневая арматура: Арматура в виде отдельных стержней, каркасов и сеток.
     

3.19 трубобетонные конструкции: Сталежелезобетонные конструкции, состоящие из наружной стальной оболочки в виде круглой трубы и внутреннего бетонного ядра с рабочей и конструктивной стержневой арматурой или без нее; расчетные усилия от всех воздействий в трубобетонных конструкциях должны быть восприняты бетоном, металлом трубы и рабочей стержневой арматурой.
     
     

4 Общие положения

4.1 Типы сталежелезобетонных конструкций

     Настоящий свод правил следует применять для конструкций следующих типов:
     
     - сталежелезобетонные плиты с профилированным настилом, конструкция плиты с профилированным настилом показана на рисунке 4.1.
     
     

Рисунок 4.1 - Конструкция сталежелезобетонной плиты, армированная профилированным настилом

1 - стальной профилированный настил с рифлеными стенками гофров; 2 - элемент балочной клетки; 3 - монолитный бетон плиты; 4 - стержневой анкер; 5 - сетка противоусадочного армирования; 6 - соединение гофрированных профилей между собой; 7 - рабочая арматура

Рисунок 4.1 - Конструкция сталежелезобетонной плиты, армированная профилированным настилом

     - комбинированные балки, основные типы поперечных сечений приведены на рисунке 4.2.
     
     

Рисунок 4.2 - Варианты поперечных сечений комбинированных балок

а) стальная балка и плита объединены с помощью анкерных упоров; б) стальная балка частично обетонирована и объединена с плитой с помощью анкерных упоров; в) стальная балка и плита с вутами объединены с помощью анкерных упоров; г) стальная балка частично обетонирована, сборные железобетонные плиты опираются на нижний пояс балки через лист; д) опирание плиты по профилированному настилу на стальную балку (промежуточная опора настила), е) опирание плиты по профилированному настилу на частично обетонированную стальную балку (крайняя опора настила); ж) полное обетонирование стальной балки; з) опирание железобетонной плиты на нижний пояс балки, анкерные упоры на полке балки; и) опирание железобетонной плиты на нижний пояс балки, анкерные упоры на стенке балки

Рисунок 4.2 - Варианты поперечных сечений комбинированных балок

     - железобетонные конструкции с жесткой арматурой, работающие на центральное или внецентренное сжатие, растяжение, типовые поперечные сечения показаны на рисунке 4.3.
     
     

Рисунок 4.3 - Типовые поперечные сечения железобетонных конструкций с жесткой арматурой

1 - бетон;

2 - жесткая арматура; 3 - поперечная гибкая арматура; 4 - продольная гибкая арматура; 5 - анкерный упор

а) жесткая арматура в форме двутавра; б) жесткая арматура в форме крестообразного сечения; в) жесткая арматура коробчатого сечения, образованого швеллерами, объединенными планками; г) жесткая арматура в виде "сердечника", "сляба" сплошного сечения; д) сечение с частичным обетонированием жесткой арматуры

Рисунок 4.3 - Типовые поперечные сечения железобетонных конструкций с жесткой арматурой

     - трубобетонные конструкции с внешней стальной оболочкой в виде круглой трубы, с бетонным ядром без арматуры или с бетонным ядром, армированным продольной гибкой арматурой (с железобетонным ядром). Соответствующие типы сечений показаны на рисунке 4.4.
     
     

Рисунок 4.4 - Типы трубобетонных сечений

1 - бетонное ядро; 2 - труба; 3 - продольная гибкая арматура

а) с бетонным ядром, армированным продольной гибкой арматурой (с железобетонным ядром); б) с бетонным ядром, неармированным продольной гибкой арматурой (с бетонным ядром)

Рисунок 4.4 - Типы трубобетонных сечений

4.2 Основные требования к конструкциям

4.2.1 Сталежелезобетонные конструкции всех типов должны удовлетворять требованиям:
     
     - по безопасности;
     
     - по эксплуатационной пригодности;
     
     - по долговечности;
     
     - дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование.
     

4.2.2 Для удовлетворения требований по безопасности конструкции должны иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений были исключены разрушения любого характера или нарушения эксплуатационной пригодности, связанные с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу, окружающей среде, жизни и здоровью животных и растениям. При проектировании конструкций, которые на стадии эксплуатации не скрыты внутри бетона, следует соблюдать требования СП 28.13330.
     

4.2.3 Для удовлетворения требований по эксплуатационной пригодности конструкция должна иметь такие начальные характеристики, чтобы при различных расчетных воздействиях не происходило образование или чрезмерное раскрытие трещин, а также не возникали чрезмерные перемещения, колебания и другие отклонения или повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию (нарушение требований к внешнему виду конструкции, технологических требований по нормальной работе оборудования, механизмов, конструктивных требований по совместной работе элементов и других требований, установленных при проектировании).
     
     В сталежелезобетонных конструкциях допускается образование трещин, и к ним предъявляют требования по ограничению ширины раскрытия, соответствующие СП 63.13330. Образование трещин в сталежелезобетонных плитах с профилированным настилом допускается в зоне, закрытой профилированным настилом.
     

4.2.4 Для удовлетворения требований долговечности конструкция должна иметь такие начальные характеристики, чтобы в течение расчетного срока службы она удовлетворяла требованиям по безопасности и эксплуатационной пригодности с учетом влияния на геометрические характеристики конструкций и механические характеристики материалов различных расчетных воздействий (длительное воздействие нагрузки, неблагоприятные климатические, технологические, температурные и влажностные воздействия, попеременное замораживание и оттаивание, агрессивные воздействия и др.).
     

4.2.5 Требования по безопасности, эксплуатационной пригодности, долговечности сталежелезобетонных конструкций и другие, устанавливаемые заданием на проектирование должны быть обеспечены выполнением требований:
     
     - к бетону и его составляющим;
     
     - к арматуре;
     
     - к стали;
     
     - к расчетам конструкций;
     
     - конструктивных;
     
     - технологических;
     
     - по эксплуатации.
     
     Требования по нагрузкам и воздействиям, пределу огнестойкости, непроницаемости, морозостойкости, предельным показателям деформаций (прогибам, перемещениям, амплитуде колебаний), расчетным значениям температуры наружного воздуха и относительной влажности окружающей среды, по защите строительных конструкций от воздействия агрессивных сред и др. устанавливаются СП 14.13330, СП 20.13330, СП 22.13330, СП 28.13330, СП 44.13330, СП 122.13330, СП 131.13330.
     

4.2.6 При проектировании сталежелезобетонных конструкций следует:
     
     - принимать конструктивные схемы, обеспечивающие прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом и их отдельных элементов;
     
     - применять рациональные профили проката, эффективные стали и прогрессивные типы соединений; элементы конструкций должны иметь минимальные сечения, удовлетворяющие требованиям настоящего свода правил с учетом сортаментов на прокат и трубы;
     
     - предусматривать технологичность и наименьшую трудоемкость изготовления, транспортирования и монтажа;
     
     - учитывать производственные возможности и мощность технологического и кранового оборудования предприятий - изготовителей конструкций, монтажных организаций;
     
     - учитывать допускаемые отклонения от проектных размеров и геометрической формы элементов конструкций при изготовлении и монтаже.
     

4.2.7 При проектировании надежность сталежелезобетонных конструкций обеспечивается применением в расчетах расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных характеристик бетона, арматуры и конструкционной стали, определяемых по нормативным значениям этих характеристик с помощью соответствующих коэффициентов надежности, с учетом уровня ответственности зданий и сооружений.
     
     Нормативные значения нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке, устанавливают в соответствии с СП 20.13330.
     
     Расчетные значения нагрузок и воздействий принимают в зависимости от вида расчетного предельного состояния и расчетной ситуации.
     

4.2.8 Бетонные и железобетонные элементы сталежелезобетонной конструкции должны удовлетворять общим требованиям к бетонным и железобетонным конструкциям в соответствии с СП 63.13330 с учетом дополнений, приведенных в настоящем своде правил.
     

4.2.9 Стальной элемент сталежелезобетонной конструкции должен удовлетворять СП 16.13330.2011 (подраздел 4.1).
     

4.2.10 Стальной профилированный настил не допускается использовать в качестве внешней арматуры плит при следующих условиях:
     
     - при воздействии средне- и сильноагрессивной среды по СП 28.13330;
     
     - при динамических воздействиях с коэффициентом асимметрии цикла 0,7;
     
     - при температуре выше плюс 40°С или ниже минус 50°С;
     
     - при влажности более 60% без дополнительного защитного покрытия, обеспечивающего его коррозионную стойкость.
     

4.2.11 Требуемые пределы огнестойкости и правила применения огнезащиты для повышения пределов огнестойкости сталежелезобетонных конструкций следует выполнять согласно СП 2.13130.
     

4.2.12 Расчет огнестойкости сталежелезобетонных плит с профилированным настилом следует выполнять без учета использования профилированного настила в качестве внешней арматуры в соответствии с методами, разработанными для аналогичных по характеристикам бетона и рабочей арматуры железобетонных плит. При этом следует учитывать только нормативные нагрузки.
     

4.2.13 В случае, если предел огнестойкости сталежелезобетонных конструкций ниже требуемого нормативными документами, следует предусматривать мероприятия по огнезащите. При этом следует учитывать возможность потери несущей способности (обрушения) профилированного настила с нанесенными средствами огнезащиты при достижении ими критической температуры.
     

4.2.14 При расчете конструктивной системы или ее части на огнестойкость должны быть учтены соответствующие схемы разрушения, переменные от температуры характеристики материалов и жесткости элементов, в том числе тепловое расширение и силовые деформации (косвенные огневые воздействия).
     
     При расчете отдельной конструкции, она рассматривается без учета непрямых воздействий пожара, за исключением возникающих в результате температурных градиентов. Температурное воздействие следует предусматривать по ГОСТ 30247.0, если иное не установлено нормативными документами.
     

4.2.15 Расчетные модели при расчетах на огнестойкость включают отдельные модели для определения:
     
     - развития и распределения температуры внутри конструктивных элементов (теплотехническая модель);
     
     - статической работы конструкции или любой ее части (статическая модель).
     

4.2.16 Сталежелезобетонные конструкции следует монтировать в соответствии с требованиями СП 70.13330. Элементы сталежелезобетонных конструкций из конструкционной стали следует изготавливать с учетом требований ГОСТ 23118 и [1], сборные конструкции - требований СП 130.13330.
     

4.2.17 При проектировании сталежелезобетонных конструкций для сооружений промышленных предприятий следует учитывать положения СП 43.13330.
     
     

4.3 Основные положения по расчетам

4.3.1 Расчет сталежелезобетонных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп производят по упругой стадии или с учетом физической нелинейности материалов, возможного образования трещин в бетоне, анизотропии, накопления повреждений, с учетом продольного изгиба и геометрической нелинейности. Расчеты следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 27751 в том числе по особым предельным состояниям.
     
     В статически неопределимых конструкциях следует учитывать перераспределение усилий в элементах системы вследствие образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне, стали и арматуре вплоть до возникновения предельного состояния в элементе.
     
     При расчете конструкций по прочности, деформациям, образованию и раскрытию трещин на основе метода конечных элементов должны быть проверены условия прочности и трещиностойкости, а также условия возникновения чрезмерных перемещений конструкции.
     

4.3.2 Расчеты должны обеспечивать надежность зданий или сооружений в течение расчетного срока их службы, а также при производстве работ в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним.
     
     Расчеты по предельным состояниям первой группы включают проверку по:
     
     - прочности;
     
     - устойчивости формы (для тонкостенных конструкций);
     
     - устойчивости положения (опрокидывание, скольжение).
     
     Расчеты по предельным состояниям второй группы включают проверку по:
     
     - образованию трещин;
     
     - раскрытию трещин;
     
     - деформациям.
     

4.3.3 Расчеты сталежелезобетонных конструкций следует производить на все виды нагрузок, соответствующих функциональному назначению зданий и сооружений, с учетом влияния окружающей среды, технологических, температурных и влажностных воздействий, нагрузок от транспортных средств.
     

4.3.4 Проверку прочности и подбор сечений сталежелезобетонных конструкций выполняют на действие изгибающих моментов, продольных сил, поперечных сил и крутящих моментов, а также на местное действие нагрузки.
     

4.3.5 При расчете конструкций и соединений следует учитывать:
     
     - коэффициенты надежности по ответственности , принимаемые согласно ГОСТ 27751-2014 (раздел 10);
     
     - коэффициенты надежности по материалу: по бетону , принимаемый согласно СП 63.13330.2012 (6.1.1.1); по арматуре , принимаемый согласно СП 63.13330.2012 (6.2.8); по стали , принимаемый согласно СП 16.13330.2011 (6.2);
     
     - коэффициенты условий работы: элементов стальных конструкций и соединений , , , принимаемые по СП 16.13330.2011 (таблица 1, 7.1.2, таблица 45 и разделы 14-18 ); бетона , принимаемый согласно СП 63.13330.2012 (6.1.12).
     

4.3.6 Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные упругие пространственные системы с применением сертифицированных вычислительных комплексов, должно быть не менее коэффициента надежности по устойчивости системы , равного:
     
     - 2 - при расчете по недеформированной схеме;
     
     - 1,2 - при расчете по деформированной схеме с проверкой условия упругой работы стали и учете длительных деформаций бетона в соответствии с СП 63.13330.
     
     

4.4 Требования к расчетам

4.4.1 Расчет по прочности

     Расчеты по прочности компонентов сталежелезобетонных конструкций (конструкционные стальные элементы и железобетонные элементы) должны удовлетворять основным требованиям, предъявляемым к расчетам по прочности в СП 16.13330, СП 63.13330 и настоящем своде правил.
     
     

4.4.2 Расчет по образованию и раскрытию трещин

4.4.2.1 Расчеты по образованию и раскрытию трещин элементов сталежелезобетонных конструкций должны удовлетворять основным требованиям, предъявляемым к расчетам по трещиностойкости и трещинообразованию в СП 63.13330 и настоящем своде правил.
     

4.4.2.2 Расчет трубобетонных элементов по раскрытию трещин не проводится. Расчет по образованию трещин выполняется как вспомогательный в рамках расчета по деформациям.
     
     

4.4.3 Расчет по деформациям

4.4.3.1 Сталежелезобетонные элементы по деформациям рассчитывают из условия, по которому прогибы или перемещения конструкций от действия внешней нагрузки не должны превышать предельно допустимых значений прогибов или перемещений :
     

. (4.1)

4.4.3.2 Прогибы или перемещения сталежелезобетонных конструкций определяют по общим правилам строительной механики в зависимости от изгибных, сдвиговых и осевых жесткостных характеристик элемента в различных сечениях по его длине.
     

4.4.3.3 Жесткость рассматриваемого сечения сталежелезобетонного элемента определяют по общим правилам сопротивления материалов как для условно упругого сплошного элемента (согласно приложению Г). При вычислении жесткости в случае наличия трещин в растянутой зоне бетона, растянутый бетон не учитывается, а его влияние на работу конструкции учитывается с помощью приведенного модуля деформации растянутой арматуры в соответствии с СП 63.13330. Допускается не учитывать влияние растянутого бетона с трещинами.
     
     Кривизну и продольные деформации сталежелезобетонного элемента также определяют по нелинейной деформационной модели исходя из гипотезы плоских сечений, диаграмм деформирования бетона, арматуры и стали и средних деформаций арматуры между трещинами.
     

4.4.3.4 Деформации сталежелезобетонных элементов следует рассчитывать с учетом длительности действия нагрузок, устанавливаемых соответствующими нормативными документами.
     
     При вычислении прогибов жесткость участков элемента следует определять с учетом наличия или отсутствия нормальных к продольной оси элемента трещин в растянутой зоне их сечения.
     

4.4.3.5 Значения предельно допустимых деформаций принимают в соответствии с указаниями СП 20.13330 и нормативных документов на отдельные виды конструкций. При действии постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок прогиб сталежелезобетонных элементов во всех случаях не должен превышать 1/150 пролета и 1/75 вылета консоли.
     
     

4.4.4 Дополнительные требования к расчету комбинированных балок

4.4.4.1 Расчеты следует выполнять исходя из гипотезы плоских сечений, без учета податливости швов объединения стальной и железобетонной частей.
     
     Для сталежелезобетонных балок по прочности следует проверять расчетные поперечные сечения.
     
     Расчетные поперечные сечения включают:
     
     - сечения с максимальным изгибающим моментом;
     
     - опоры;
     
     - сечения, в которых приложены сосредоточенные нагрузки или реакции;
     
     - сечения со скачкообразным изменением своих размеров, при которых отношение большего момента сопротивления к меньшему превышает 1,2;
     
     - в элементах переменной высоты расчетные сечения выбирают таким образом, чтобы отношение большего значения несущей способности по изгибающему моменту к меньшему (при изгибе в одной плоскости) для любой пары смежных расчетных поперечных сечений не превышало 1,5;
     
     - свободные концы консолей - для расчетов объединения железобетонной плиты со стальной конструкцией.
     

4.4.4.2 В расчетах сталежелезобетонных конструкций следует применять коэффициент приведения , где - модуль упругости конструкционного металла стальной части, - модуль деформации бетона при сжатии и растяжении, определяемый по СП 63.13330 в зависимости от продолжительности действия нагрузки и с учетом наличия или отсутствия трещин.
     

4.4.4.3 При выполнении расчетов сталежелезобетонных конструкций следует учитывать неупругие деформации.
     
     - для расчетов по прочности и устойчивости:
     
     для постоянных воздействий: ползучесть бетона и обжатие поперечных швов сборных железобетонных плит;
     
     для временных, температурных и усадочных воздействий: поперечные трещины в железобетоне (от всей совокупности действующих нагрузок) и ограниченные пластические деформации стали и бетона (от всей совокупности действующих нагрузок и только при проверке сечения).
     
     - для расчетов по трещиностойкости:
     
     для постоянных воздействий: ползучесть бетона и обжатие поперечных швов сборных железобетонных плит при расчетах по образованию и раскрытию трещин;
     
     для временных вертикальных, температурных и усадочных воздействий и для воздействий при транспортировании, монтаже, предварительном напряжении и регулировании: без учета неупругих деформаций при расчете по трещинообразованию и с учетом поперечных трещин в железобетоне от всей совокупности действующих нагрузок при расчете по образованию трещин.
     

4.4.4.4 Ползучесть бетона следует учитывать в соответствии с положениями СП 63.13330.
     

4.4.4.5 При расчетах на усадку бетона разгружающее влияние усадки не учитывается.
     

4.4.4.6 Железобетонные плиты следует рассчитывать по прочности и трещиностойкости. Категории требований по трещиностойкости и расчеты следует выполнять согласно СП 63.13330.
     

4.4.4.7 В статически неопределимых системах усилия следует определять с учетом влияния поперечных трещин в железобетонной плите.
     

4.4.4.8 Расчет поперечного сечения следует выполнять по стадиям, число которых определяется числом частей сечения, последовательно включаемых в работу. Для каждой части сечения действующие напряжения следует определять суммированием их по стадиям работы.
     

4.4.4.9 Учитываемую в составе сечения расчетную ширину железобетонной плиты следует определять как сумму расчетных величин свесов плиты в обе стороны от оси стальной конструкции (рисунок 4.5). Расчетное значение свеса плиты следует определять пространственным расчетом методом конечных элементов, допускается принимать его значение в соответствии с таблицей 4.1.
     
     

Рисунок 4.5 - Схема для определения расчетной ширины железобетонной плиты

а) плита с вутами, б) плита без вутов

Рисунок 4.5 - Схема для определения расчетной ширины железобетонной плиты

     
Таблица 4.1
     

Положение свеса плиты относительно стальной части, его обозначение	Пролет плиты	Расчетная величина свеса плиты
Свес в сторону соседнего стального элемента	Свыше 4
	Менее 4	, но не более и не менее
Свес в сторону консоли	Свыше 12
	Менее 12	, но не более С и не менее
Обозначения: - половина ширины железобетонного ребра или вута, а при их отсутствии - половина ширины контакта железобетонной плиты и стального пояса; , - средняя толщина железобетонной плиты соответственно в пролете и на консоли (за вычетом ребра или вута); - пролет ребра плиты (стальной балки); - расстояние между осями стальных балок (см. рисунок 4.5); - консольный свес плиты от оси стальной конструкции (см. рисунок 4.5).

4.4.4.10 Площадь поперечного сечения железобетонной плиты , ее толщину и ширину ребра или вута следует принимать поделенными на коэффициент приведения согласно 4.4.4.2 настоящего свода правил. При учете неупругих деформаций допускается применять коэффициенты приведения, найденные по условным модулям упругости бетона.
     
     Площадь продольной арматуры, имеющей сцепление с бетоном, следует принимать поделенной на коэффициент приведения , где - модуль упругости арматуры, принимаемый согласно СП 63.13330.
     

4.4.4.11 Центры тяжести стального и приведенного сечений следует определять по сечению брутто.
     

4.4.4.12 Прочность и устойчивость стальных балок при монтаже проверяют согласно СП 16.13330.
     
     Прочность и трещиностойкость конструкций и их элементов при предварительном напряжении, транспортировании и монтаже следует проверять в предположении упругой работы стали и бетона. Проверку следует осуществлять без учета ползучести, усадки бетона и обжатия поперечных швов, но с учетом влияния потерь предварительного напряжения согласно СП 63.13330.
     

4.4.4.13 При учете ползучести бетона в статически определимых конструкциях следует выполнять расчеты в соответствии с СП 63.13330.
     

4.4.4.14 При учете ползучести бетона в статически неопределимых конструкциях следует определять внутренние силовые факторы, а также соответствующие деформации. Внутренние силовые факторы допускается вычислять методом конечных элементов.
     

4.4.4.15 Прочность узловых и стыковых сопряжений сборных железобетонных элементов между собой и со стальными элементами должна быть подтверждена расчетом.
     
     

4.4.5 Дополнительные требования к расчету трубобетонных элементов

4.4.5.1 Расчет по прочности трубобетонных элементов выполняют с учетом следующих особенностей работы этого вида конструкций:
     
     - бетон и металл трубы работают в многоосном напряженном состоянии. Это приводит к изменению их расчетных сопротивлений, учитываемых в расчете;
     
     - при действии продольных сжимающих сил, бетон ядра испытывает сжатие как в продольном направлении, так и в боковых направлениях со стороны трубы. Это приводит к повышению его расчетного сопротивления по сравнению с одноосным напряженным состоянием;
     
     - при действии продольных сжимающих сил, металл трубы испытывает сжатие в продольном направлении и растяжение в поперечном (тангенциальном) направлении из-за давления бетона. Это приводит к снижению его расчетного сопротивления по сравнению с одноосным напряженным состоянием;
     
     - с увеличением эксцентриситета приложения продольной нагрузки расчетные сопротивления материалов уменьшаются. При приложении продольной сжимающей силы (сжато-изогнутые элементы рассматриваются как внецентренно-сжатые) за пределами ядра сечения бетонной части (более 0,25 ) или при действии только изгибающего момента, расчетные сопротивления материалов принимаются как при одноосном напряженном состоянии.
     

4.4.5.2 Расчет трубобетонных элементов по прочности выполняют:
     
     - по нормальным сечениям на действие изгибающих моментов и продольных сил, по предельным усилиям или по нелинейной деформационной модели;
     
     - на действие поперечных сил и крутящих моментов по предельным усилиям.
     

4.4.5.3 Расчет трубобетонных элементов на действие поперечной силы, изгибающего и крутящего моментов выполняют: по прочности наклонного бетонного сечения на действие поперечной силы, по прочности трубы на действие поперечной силы, на действие изгибающего момента и на действие крутящего момента. Прочность сечения определяется большим из двух значений - прочностью бетонного (железобетонного) ядра или прочностью трубы.
     
     

5 Материалы

5.1 Бетон

5.1.1 Характеристики бетона следует принимать согласно СП 63.13330.2012 (6.1) с дополнениями, приведенными в настоящем подразделе.
     

5.1.2 Для сталежелезобетонных конструкций, следует предусматривать конструкционные бетоны:
     
     - тяжелый средней плотности от 2200 до 2500 кг/м включительно;
     
     - мелкозернистый средней плотности от 1800 до 2200 кг/м;
     
     - напрягающий.
     

5.1.3 Расчетные сопротивления бетона в трубобетонных конструкциях корректируются относительно приведенных в СП 63.13330 в зависимости от свойств бетона, металла трубы, геометрических характеристик сечения и эксцентриситета приложения нагрузки в соответствии с 7.2.1 настоящего свода правил.
     
     

5.2 Арматура

5.2.1 Характеристики арматуры следует принимать согласно СП 63.13330.2012 (6.2).
     
     

5.3 Сталь

5.3.1 Характеристики конструкционной стали следует принимать согласно СП 16.13330.2011 (разделы 5 и 6).
     

5.3.2 Диаграмму работы стали применяют при расчете сталежелезобетонных элементов по нелинейной деформационной модели, для этого принимают обобщенную расчетную диаграмму в соответствии с приложением Д.
     
     

5.4 Стальные листовые профили

5.4.1 Профилированный настил для сталежелезобетонных плит выполняется из листовых гнутых профилей с трапециевидными гофрами открытого (рисунок 5.1а) или закрытого (рисунок 5.1б) типа.
     

5.4.2 Профили должны иметь часто расположенные стенки гофров при соотношении не более 0,6 (см. рисунок 5.1).
     
     

Рисунок 5.1 - Геометрические параметры монолитной железобетонной плиты и профилированного настила

а) стальной профилированный настил с гофром открытого типа; б) стальной профилированный настил с гофром закрытого типа

Рисунок 5.1 - Геометрические параметры монолитной железобетонной плиты и профилированного настила

5.4.3 Профили, выполняющие функции рабочей арматуры плиты, должны быть способны передавать горизонтальные сдвигающие усилия по контактной поверхности с бетоном. Совместная работа профилей (настила в целом) с бетоном при работе плиты на поперечный изгиб должна обеспечиваться благодаря наличию выштамповок в виде местных вмятин или выпуклостей (рифов) глубиной от 3 до 5 мм на стенках гофров (приложение Б).
     

5.4.4 Для изготовления профилированного настила применяется рулонная сталь для холодного профилирования по ГОСТ 14918 и ГОСТ Р 52246.
     

5.4.5 Толщина стали для профилей от 0,7 до 1,5 мм, предел текучести стали от 230 до 350 Н/мм при относительном удлинении от 16% до 22%.
     
     

6 Расчет сталежелезобетонных конструкций, подверженных изгибу

6.1 Расчет сталежелезобетонных плит с профилированным настилом

6.1.1 Расчет плиты на стадии бетонирования

6.1.1.1 Нагрузки на настил на стадии бетонирования

     На стадии бетонирования плиты стальной профилированный настил выполняет функции опалубки и является несущей конструкцией, работающей на поперечный изгиб.
     
     До набора свежеуложенным бетоном плиты кубиковой прочности равной 10 МПа настил следует рассчитывать на прочность и жесткость как стальной тонкостенный изгибаемый элемент, работающий на нагрузки, приведенные в таблице 6.1.
     
     Нормативная нагрузка от собственного веса свежеуложенной бетонной смеси определяется по формуле (6.1) с учетом приведенной толщины бетона в пределах высоты сечения настила
     

, (6.1)

где - удельный вес бетонной смеси;
     
      - толщина бетона над верхними полками настила;
     
      - приведенная толщина бетона в пределах высоты сечения настила, определяемая по формуле
     

, (6.2)

     , , , - показаны на рисунке 6.1.
     
     
Таблица 6.1
     

Характеристика	Нормативная нагрузка, кПа	Коэффициент надежности по нагрузке
Нагрузка от собственного веса настила	по НД	1,05
Нагрузка от веса свежеуложенной бетонной смеси	по приведенному сечению плиты	1,2
Монтажная нагрузка:
при выгрузке бетонной смеси из бадей вместимостью до 0,8 м	2,5	1,3
при подаче бетонной смеси бетоноводами равномерно в пределах настила	0,5	1,3

     При прогибе настила более 1/10 высоты сечения плиты следует учитывать дополнительную нагрузку от собственного веса свежеуложенного бетона, определяемую по формуле
     

, (6.3)

где - прогиб настила от нормативной нагрузки .
     
     

Рисунок 6.1 - К определению приведенной толщины бетона в пределах высоты сечения настила

Рисунок 6.1 - К определению приведенной толщины бетона в пределах высоты сечения настила

6.1.1.2 Расчетные характеристики профилей настила

     Приведенные геометрические характеристики сечения профилей настила (моменты инерции и сопротивления) для его расчета на стадии бетонирования плиты должны определяться с учетом следующих допущений:
     
     - форма поперечного сечения гофров при действии нагрузки не изменяется;
     
     - гофры настила работают как тонкостенные балки трапециевидного сечения в упругой стадии;
     
     - нормальные напряжения по высоте поперечного сечения стенок гофров распределяются линейно;
     
     - нормальные напряжения по ширине продольно сжатых полок до местной потери устойчивости, а также по ширине растянутых полок распределяются равномерно;
     
     - после местной потери устойчивости продольно сжатых полок нормальные напряжения в них распределяются неравномерно, возрастая от середины полок к продольным краям. При расчете приведенных характеристик профиля после местной потери устойчивости продольно сжатых полок должна учитываться редукция участков профиля и снижение рабочей площади сечения профиля в целом.
     
     Расчетные геометрические характеристики редуцированного поперечного сечения профиля настила и масса 1 м настила приводятся в нормативных документах (НД), разработанных и утвержденных в установленном порядке с участием предприятия-изготовителя профилированных стальных листов.
     
     

6.1.1.3 Расчет настила на прочность

     На стадии бетонирования плиты прочность стального профилированного настила в надопорных и пролетных сечениях проверяют по формуле
     

, (6.4)

где - изгибающий момент от расчетных нагрузок;
     
      - минимальный расчетный момент сопротивления профиля настила по на* профилированные листы.
_______________
     * Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
     
     

6.1.1.4 Расчет на устойчивость стенок гофров на опорах

     Проверка устойчивости стенок трапециевидных гофров настила при укладке бетонной смеси проверяется по формуле
     

, (6.5)

где - поперечная критическая сила на одну стенку гофра, соответствующая потере ее местной устойчивости;
     
      - коэффициент, зависящий от значения опорной реакции, определяемый в зависимости от схемы раскладки настила на опоры и принимаемый равным:
     
     0,5 для однопролетного настила;
     
     1,25 для двухпролетного настила;
     
     1,2 для трехпролетного настила;
     
     1,223 для четырехпролетного настила;
     
     1,218 для настила с числом пролетов пять и более;
     
      - расчетная равномерно распределенная нагрузка на настил (таблица 6.1);
     
      - длина пролета гофров настила;
     
      - шаг гофров настила;
     
      - коэффициент условия работы стенок гофров настила равный:
     
     1,25 - для настила на промежуточной опоре;
     
     1,05 - для настила на крайней опоре.
     
     Поперечная критическая сила на промежуточной опоре неразрезного настила, соответствующая потере местной устойчивости одной из стенок его гофра, определяется по формуле
     

, (6.6)

где 0,15 - коэффициент для промежуточных опор;
     
      - толщина стенки настила;
     
      - предел текучести стали;
     
      - модуль упругости стали;
     
      - радиус гиба в гофрах;
     
      - расчетная ширина опоры настила;
     
      - угол наклона стенки гофра в градусах.
     
     

6.1.1.5 Расчет прогиба настила

     Максимальный прогиб профилированного настила нормативных нагрузок* , не должен превышать 1/200 пролета:
___________________

* Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

     

, (6.7)

где - коэффициент, определяемый в зависимости от схемы раскладки настила и принимаемый равным:
     
     0,013 для однопролетного настила;
     
     0,0091 для двухпролетного настила;
     
     0,0088 для настила с числом пролетов три и более;
     
      - нормативная равномерно-распределенная нагрузка на настил;
     
      - момент инерции сечения профиля на 1 м ширины настила (по НД на профилированные листы).
     
     

6.1.2 Расчет плиты на стадии эксплуатации

6.1.2.1 Общие положения

     На стадии эксплуатации плита рассчитывается как железобетонная конструкция с внешней рабочей арматурой из стального профилированного настила и с гибкой стержневой арматурой.
     
     Неразрезная железобетонная плита, армированная профилированным настилом, при отсутствии расчетной гибкой арматуры над опорами, рассчитывается как однопролетная конструкция. При этом опорные моменты, воспринимаемые настилом на промежуточных опорах, учитываются как внешняя нагрузка без учета работы бетона (рисунок 6.2).
     
     При установке над опорами плиты расчетной стержневой арматуры, усилия в плите определяются как в неразрезной железобетонной конструкции согласно СП 63.13330, допускающей перераспределение моментов в соответствии с требованиями трещиностойкости.
     
     

Рисунок 6.2 - Расчетная схема плиты при отсутствии гибкой арматуры в надопорной зоне

Рисунок 6.2 - Расчетная схема плиты при отсутствии гибкой арматуры в надопорной зоне

     Расчет по первой группе предельных состояний включает проверку по трем критериям прочности:
     
     - по нормальным сечениям (при условии обеспечения сцепления настила с бетоном);
     
     - по наклонным сечениям;
     
     - по условию обеспечения сцепления настила с бетоном.
     
     Расчет по второй группе предельных состояний включает:
     
     - расчет на образование и раскрытие нормальных и наклонных трещин;
     
     - определение прогиба плиты (при условии обеспечения сцепления настила с бетоном).
     
     

6.1.2.2 Расчет прочности плиты по нормальным сечениям

     Расчет прочности плиты по нормальным сечениям выполняется при следующих допущениях:
     
     - сопротивление растяжению бетона равно нулю;
     
     - напряжения в настиле равномерно распределены по высоте и не превышают расчетное сопротивление листовой стали ;
     
     - коэффициент условия работы принимается в зависимости от типа настила по результатам испытаний (приложение В).
     
     Значение граничной относительной высоты сжатой зоны сечения определяют в соответствии с СП 63.13330 по формуле
     

, (6.8)

где - относительная деформация сжатого бетона при напряжениях, равных , принимаемая в соответствии с указаниями СП 63.13330.2012 (6.1.20);
     
      - относительная деформации растянутого стального элемента.
     
     Значение принимается максимальным из значений относительной деформации растянутой арматуры при напряжениях, равных , определяемого в соответствии с требованиями СП 63.13330.2012 (8.1.6), и относительной деформации растянутого стального настила при напряжениях, равных , определяемого в соответствии с приложением Д.
     
     Для тяжелого бетона классов В70-В100 и для мелкозернистого бетона в числителе формулы (6.8) вместо 0,8 следует принимать 0,7.
     
     При отсутствии рабочей растянутой арматуры в плите для определения граничной относительной высоты сжатой зоны сечения по формуле (6.8) вместо следует использовать относительную деформацию настила при растяжении при напряжениях равных .
     
     При подборе сечений плиты высота ее сжатой зоны должна удовлетворять условию
     

, (6.9)

где - высота рабочего сечения плиты.
     
     Если это условие не соблюдается, то следует увеличить толщину плиты, повысить класс бетона по прочности на сжатие, расположить в сжатой зоне дополнительную стержневую арматуру с тем, чтобы высота сжатой зоны не превышала граничную.
     
     В зависимости от положения нейтральной оси в сечении плиты в пролете возможны три случая расчета на прочность.
     
     Случай 1. Нейтральная ось находится в пределах толщины полки плиты и не пересекает стенок профилированного настила (рисунок 6.3).
     
     Высоту сжатой зоны сечения плиты определяют из условия
     

. (6.10)

     При расчете прочности плиты должно выполняться условие
     

, (6.11)

где - площадь поперечного сечения одного гофра настила;
     
      - площадь поперечного сечения стержневой растянутой арматуры;
     
      - площадь поперечного сечения стержневой сжатой арматуры;
     
      - расчетное сопротивление сжатию стержневой сжатой арматуры;
     
      - изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты;
     
      - высота сжатой зоны бетона;
     
      - ширина верхней части расчетного сечения;
     
      - защитный слой сжатой стержневой арматуры;
     
      - высота рабочего сечения плиты, принимается как расстояние от крайней сжатой грани плиты до точки приложения равнодействующей растягивающих усилий в настиле и гибкой арматуре;
     
      - коэффициент условия работы, принимаемый равным:
     
     0,4 для профилированных настилов без выштамповок на стенках гофров с двумя упорами в каждом гофре;
     
     0,6 - для профилированных настилов с зигзагообразной выштамповкой на стенках гофров;
     
     0,8 - то же, с одним упором в каждом гофре.
     
     Коэффициент условия работы для других типов настила следует определять экспериментальным путем с применением стандартных методик испытаний (приложение В).
     
     

Рисунок 6.3 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах толщины полки плиты

Рисунок 6.3 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах толщины полки плиты

     Случай 2. Нейтральная ось пересекает стенки профилированного настила (рисунок 6.4).
     
     Высоту сжатой зоны сечения плиты определяют из условия
     

(6.12)

где - площадь сечения верхней полки одного гофра настила;
     
      - площадь сечения нижней полки одного гофра настила;
     
      - ширина бетонного ребра (рисунок 6.4);
     
      - толщина профилированного настила (рисунок 6.4);
     
      - площадь поперечного сечения растянутой зоны стенки одного гофра настила.
     
     

Рисунок 6.4 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах стенки гофра профилированного настила

Рисунок 6.4 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах стенки гофра профилированного настила

     При расчете прочности сечения плиты должно соблюдаться условие
     

, (6.13)

где - статический момент площади сечения сжатого бетона относительно оси ;
     
      - площадь сечения верхней полки одного гофра настила;
     
      - статический момент площади верхней полки профилированного настила относительно оси ;
     
      - статический момент площади нижней полки профилированного настила относительно ;
     
     , - статические моменты площади соответственно растянутой и сжатой стержневой арматуры относительно .
     
     Случай 3. Нейтральная ось находится на уровне верхней полки профилированного настила, (рисунок 6.5).
     
     При расчете прочности сечения плиты должно соблюдаться условие
     

. (6.14)

Рисунок 6.5 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси на уровне верхней полки профилированного настила

Рисунок 6.5 - Схема усилий в пролетном сечении плиты при расположении нейтральной оси на уровне верхней полки профилированного настила

     Если при определении высоты сжатой зоны по формуле (6.10) выполняется условие , а по формуле (6.12) - , то прочность нормального сечения плиты проверяется для случая 3.
     
     Расчет прочности нормальных сечений плиты на ее промежуточных опорах выполняется только в случаях установки расчетной надопорной стержневой арматуры, обеспечивающей неразрезность конструкции.
     
     Прочность нормальных сечений плиты определяется по СП 63.13330 как для сечений железобетонных элементов со стержневой арматурой. Сжатый профилированный лист из-за опасности выпучивания в расчете не учитывается.
     
     В зависимости от положения нейтральной оси в сечении плиты на опоре возможны два случая расчета на прочность:
     
     Случай А. Нейтральная ось пересекает стенки профилированного настила (рисунок 6.6).
     
     Высоту сжатой зоны сечения плиты определяют из условия
     

, (6.15)

где - площадь сечения верхней полки одного гофра настила.
     
     При расчете прочности сечения плиты должно соблюдаться условие
     

(6.16)

где - изгибающий момент в рассматриваемом сечении плиты;
     
      - расстояние от нижней полки стального профилированного листа до точки приложения растягивающих усилий в стержневой растянутой арматуре;
     
      - статический момент площади верхней полки профилированного настила относительно оси .
     
     

Рисунок 6.6 - Схема усилий в опорном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах стенки гофра профилированного настила

Рисунок 6.6 - Схема усилий в опорном сечении плиты при расположении нейтральной оси в пределах стенки гофра профилированного настила

     Случай Б. Нейтральная ось находится на уровне верхней полки профилированного настила, (рисунок 6.7).
     
     При расчете прочности сечения плиты должно соблюдаться условие
     

. (6.17)

     При положении нейтральной оси выше высоты профилированного листа () часть сжатой зоны бетона, расположенная над полкой профилированного листа, не учитывается. Прочность нормального сечения плиты над опорой проверяется как для случая Б.
     
     

Рисунок 6.7 - Схема усилий в опорном сечении плиты при расположении нейтральной оси на уровне верхней полки профилированного настила

Рисунок 6.7 - Схема усилий в опорном сечении плиты при расположении нейтральной оси на уровне верхней полки профилированного настила

6.1.2.3 Расчет прочности плиты по наклонным сечениям

     Расчет прочности плиты по наклонным сечениям выполняется на действие поперечной силы, а угол наклонной трещины принимается не менее 45° к горизонтальной оси (рисунок 6.8). При этом должны соблюдаться условия:
     

; (6.18)

,                                          (6.19)

где 0,34 - поперечное усилие, воспринимаемое стенками настила в одном гофре;
     
      - поперечное усилие, воспринимаемое бетоном.
     
     Поперечное усилие , воспринимаемое бетоном в наклонном сечении, определяют по формуле
     

(6.20)

     при условии, что
     

, (6.21)

где - длина проекции наклонного сечения;
     
      и - ширина бетонного ребра (рисунок 6.1).
     
     

Рисунок 6.8 - Схема усилий в наклонном сечении при расчете его прочности на действие поперечной силы

Рисунок 6.8 - Схема усилий в наклонном сечении при расчете его прочности на действие поперечной силы

6.1.2.4 Проверка прочности сцепления настила с бетоном

     Расчет прочности сцепления настила с бетоном определяют для крайних пролетов плиты, считая от концов элементов настила на свободных опорах.
     
     Сцепление настила с бетоном проверяют для нормального сечения плиты в месте наибольшего изгибающего момента, в четверти пролета и в местах приложения сосредоточенных нагрузок. При этом должно соблюдаться условие
     

. (6.22)

     Если по расчету плиты, кроме арматуры в виде настила необходимо предусмотреть дополнительную стержневую арматуру, сцепление рабочей арматуры плиты проверяют по формуле
     

, (6.23)

где - расчетный изгибающий момент от действия внешних сил на ширину одного гофра настила;
     
      - сопротивление анкерных упоров сдвигу бетона по концам настила;
     
      - сопротивление рифов, расположенных на стенках настила, сдвигу относительно бетона;
     
     , - расстояния от равнодействующей усилия сжатия в сечении плиты до равнодействующей усилия растяжения в сечении настила и стержневой арматуре соответственно (рисунок 6.9);
     
      - коэффициент условий работы анкеровки стержневой арматуры;
     

1 при (рисунок 6.10);
     
      при ;
     
      - базовая длина анкеровки стержневой арматуры определяется согласно СП 63.13330.2012 (10.3.24).
     
     

Рисунок 6.9 - Схема усилий при расчете по прочности анкеровки

1 - прогон; 2 - анкер; 3 - стальной профилированный настил

Рисунок 6.9 - Схема усилий при расчете по прочности анкеровки

    

Рисунок 6.10 - Схема расположения расчетного сечения для проверки сцепления настила с бетоном

1 - стальной профилированный настил; 2 - выштампованные рифы; 1-1 - сечение по пролету настила в месте наибольшего изгибающего момента, в четверти пролета, в местах приложения сосредоточенных сил; - длина участка расположения рифов на стенках настила, учитываемых в расчете его анкеровки по формуле (6.23)

Рисунок 6.10 - Схема расположения расчетного сечения для проверки сцепления настила с бетоном

     Расчетное значение принимается меньшим из полученных значений следующих двух величин:
     
     сопротивление сдвигу анкеров в виде стад-болтов по концам настила определяется по формуле
     

, (6.24)

где - площадь поперечного сечения стад-болта;
     
      - число стад-болтов в одной нижней полке настила;
     
      - расчетное сопротивление стали стад-болта;
     
     сопротивление анкеровки сдвигу с учетом скалывания бетона относительно стад-болтов определяется по формуле
     

, (6.25)

где - диаметр стержня стад-болта;
     
      - начальный модуль упругости бетона.
     
     Коэффициент равен:
     

при , (6.26)

1 при                                               (6.27)

     Здесь - длина стад-болта;
     
      - коэффициент условия работы анкера (среднее значение для стад-болта следует принимать равным 1,25).
     
     Сопротивление рифов настила на смятие при его сдвиге относительно бетона определяется по формуле
     

, (6.28)

где - коэффициент условия работы настила (см. 6.2.1);
     
      - длина одного рифа;
     
      - глубина выдавливания одного рифа;
     
      - число рифов на стенках одного гофра по длине участка настила от рассматриваемого сечения до ближайшей опоры настила (рисунок 6.10).
     
     При наличии в ребрах плиты стержневой арматуры число вводимых в расчет рифов принимается на длине участка плиты, уменьшенной на высоту ее сечения.
     
     Прочность анкеров должна быть обеспечена в соответствии с 9.1.2.
     
     

6.1.2.5 Расчет ребра плиты на опорах

     Ребра плиты на опорах должны рассчитываться на смятие. При этом должно быть выполнено следующее условие
     

, (6.29)

где - опорная реакция на один гофр настила;
     
      - ширина нижней полки настила;
     
      - ширина опоры плиты.
     
     

6.1.2.6 Расчет плиты на образование и раскрытие трещин в растянутой зоне бетона

     Расчет плиты на образование и раскрытие трещин в растянутой зоне бетона в пролете (на поверхности, закрытой профилированным настилом) не проводится. Для верхней поверхности бетона над промежуточными опорами неразрезной плиты расчет по трещиностойкости выполняется с учетом категории трещиностойкости по СП 63.13330 в зависимости от условий эксплуатации.
     
     Расчет монолитной неразрезной плиты на раскрытие трещин над промежуточными опорами выполняется как для железобетонного изгибаемого элемента с обычным армированием без учета профилированного настила в соответствии с требованиями СП 63.13330.
     
     Предельно допустимое значение ширины раскрытия трещин следует принимать не более 0,3 мм.
     
     

6.1.2.7 Расчет прогиба плиты

     Прогиб плиты рассчитывают по формуле
     

, (6.30)

где - максимальный прогиб настила от нормативных нагрузок на стадии укладки бетонной смеси;
     
      - прогиб плиты от действия постоянной и временной нагрузок на стадии эксплуатации с учетом ее расчетной кривизны;
     
      - дополнительный прогиб плиты за счет податливости анкерных связей.
     
     При наличии расчетной надопорной гибкой арматуры расчет прогиба плиты выполняется как для неразрезной конструкции.
     
     Прогиб не должен превышать предельных прогибов конструкций, устанавливаемых в СП 20.13330 для конструкций соответствующих видов, а также не должен превышать 1/150 значения пролета плиты.
     
     При отсутствии расчетной надопорной стержневой арматуры прогиб плиты определяется как для однопролетной, свободно опертой конструкции по формуле
     

, (6.31)

где - расчетная кривизна плиты на участке с наибольшим изгибающим моментом;
     
      - коэффициент по таблице 6.2;
     
      - пролет плиты.
     
     Дополнительный прогиб следует определять как для однопролетной балки с моментами на опорах по формуле (6.31), принимая коэффициент 0,125.
     
     Расчетная кривизна плиты определяется в соответствии с СП 63.13330 по формуле
     

, (6.32)

где - изгибающий момент от нормативной нагрузки;
     
      - изгибная жесткость приведенного сечения плиты, приведенная в Г.1 (приложения Г).
     
     
Таблица 6.2
     

Схема приложения нагрузки
	1 12
	1 8
	5 48

     Если при определении прогиба учитываются кратковременные и длительные нагрузки, то расчетная кривизна принимается равной сумме кривизн, определяемых раздельно для изгиба оси от нагрузок кратковременного и длительного действия:
     

. (6.33)

     Дополнительную кривизну, обусловленную податливостью анкерных связей, определяют по формуле
     

, (6.34)

где 2 - для однопролетных плит;
     
     1,5 и 1,0 - для крайних и средних пролетов неразрезных плит соответственно;
     
      - сдвиг настила относительно бетона, определяемый по формуле
     

, (6.35)

где - коэффициент жесткости стержневого анкера:
     

, (6.36)

     здесь - число анкерных стержней в одном гофре.
     
     Положение центра тяжести приведенного сечения плит, занимаемое относительно сжатой грани бетона , следует определять по следующим формулам:
     
     - если нейтральная ось, на которой находится центр тяжести приведенного сечения, не пересекает ребро плиты и профилированный настил, то положение этой оси определяется по формуле
     

, (6.37)

где - средняя высота сжатой зоны бетона, учитывающая влияние работы растянутого бетона между трещинами;
     
      - сумма приведенных площадей сечения арматуры, определение которой приведено в Г.1 (приложения Г);
     
      - статический момент площади относительно сжатой грани плиты;
     
     - если нейтральная ось пересекает ребро плиты и профилированный настил, то:
     

, (6.38)

где - сумма приведенных площадей сечений арматуры и площади свесов таврового сечения бетона плиты, определение которой приведено в Г.1 (приложения Г);
     
      - статический момент площади относительно сжатой грани плиты.
     
     - если нейтральная ось располагается на уровне верхней полки профилированного настила, то .
     
     

6.2 Расчет комбинированных балок

6.2.1 Расчет по прочности на действие изгибающих моментов

6.2.1.1 Расчеты по прочности нормальных сталежелезобетонных поперечных сечений выполняются для расчетных поперечных сечений (4.4.4.1).
     
     Расчет по прочности нормальных сталежелезобетонных поперечных сечений следует проводить с учетом нелинейных свойств материалов.
     
     При расчете принимается, что сталежелезобетонное поперечное сечение остается плоским.
     
     Напряжения в сжатом бетоне следует определять по нелинейной деформационной модели, согласно СП 63.13330.2012 (8.1.20-8.1.30).
     
     Напряжения в арматуре следует определять по диаграммам, приведенным в СП 63.13330.
     
     Напряжения в конструкционной стали при сжатии или растяжении следует определять по СП 16.13330, и учитывать влияние метода возведения (например, с применением временных опор или без них).
     
     При действии усилий в плоскости симметрии нормальных сечений с арматурой, расположенной у граней сечения перпендикулярных к плоскости изгиба допускается производить расчет на основе предельных усилий согласно 6.2.1.2-6.2.1.8.
     

6.2.1.2 Расчет сечений сталежелезобетонной балки на воздействие положительного изгибающего момента (вызывающего в верхнем поясе сжатие) в зависимости от значения напряжения в бетоне на уровне центра тяжести железобетонной плиты и напряжения в продольной арматуре , соответствующего деформации бетона при напряжении , допускается выполнять по 6.2.1.3-6.2.1.6.
     

6.2.1.3 В случае, если напряжения в бетоне и расчетной продольной арматуре удовлетворяют условиям (рисунок 6.11):
     

, (6.39)

,                                    (6.40)

     для верхнего и нижнего поясов стального сечения должны выполняться соответственно следующие условия:
     

, (6.41)

,                                    (6.42)

где - полный изгибающий момент (принимают так же, как и и с соответствующим знаком);
     
      - изгибающий момент первой стадии работы (нагрузку воспринимает стальная часть конструкции);
     
      - изгибающий момент второй стадии работы (нагрузку воспринимает сталежелезобетонная конструкция), определяемый для статически неопределимых систем с учетом ползучести бетона, обжатия поперечных швов, образования поперечных трещин в растянутых зонах железобетонной плиты, а также усадки бетона и изменений температуры;
     
      - нормальная сила;
     
     , - уравновешенные в поперечном сталежелезобетонном сечении напряжения, возникающие на уровне центра тяжести поперечного сечения бетона от его ползучести, обжатия поперечных швов сборной плиты, усадки бетона и изменений температуры;
     
      - площадь нетто поперечного сечения стальной балки;
     
     , , , , - площади элементов поперечного сечения нижнего и верхнего поясов, стенки стальной балки, бетона плиты, продольной арматуры плиты, соответственно;
     
     , , - моменты сопротивления;
     
      , - моменты инерции нетто сталежелезобетонного поперечного сечения балки, приведенного к стали, и поперечного сечения стальной балки, соответственно;
     
     , , , - расстояния согласно рисунку 6.11;
     
      - коэффициент приведения, принимаемый по 4.4.4.10;
     
      - коэффициент приведения, принимаемый по 4.4.4.2;
     
     , , - расчетные сопротивления материала стальной конструкции, бетона и арматуры соответственно;
     
     , и - коэффициенты, принимаемые согласно 4.3.5;
     
      - коэффициент условий работы верхнего стального пояса, учитывающий его разгрузку прилегающим бетоном и принимаемый не более 1,2.
     
     Примечание - Нормальную силу следует принимать растягивающей стальную балку при сжимающих напряжениях в железобетонной плите и сжимающей стальную балку при растягивающих напряжениях в железобетонной плите и арматуре (в формулы силу в обоих случаях следует подставлять со знаком "плюс").
     
     

Рисунок 6.11 - Усилия и напряжения в поперечном сечении комбинированной балки, воспринимающем положительный изгибающий момент, при выполнении условий 6.2.1.3

а) плита с вутами; б) плита без вутов

Рисунок 6.11 - Усилия и напряжения в поперечном сечении комбинированной балки, воспринимающем положительный изгибающий момент, при выполнении условий 6.2.1.3

6.2.1.4 В случае, если напряжения в бетоне и расчетной продольной арматуре удовлетворяют условиям (рисунок 6.12)
     

, (6.43)

,                                  (6.44)

     для верхнего и нижнего поясов стального сечения должны выполняться соответственно следующие условия:
     

; (6.45)

,                               (6.46)

где - нормальная сила при проверке верхнего пояса;
     
      - нормальная сила при проверке нижнего пояса (примечание к 6.2.1.3).
     
     , , , - расстояния согласно рисунку 6.12;
     
     

Рисунок 6.12 - Усилия и напряжения в поперечном сечении комбинированной балки, воспринимающем положительный изгибающий момент, при выполнении условий 6.2.1.4

а) плита с вутами; б) плита без вутов

Рисунок 6.12 - Усилия и напряжения в поперечном сечении комбинированной балки, воспринимающем положительный изгибающий момент, при выполнении условий 6.2.1.4

6.2.1.5 В случае, если напряжения в бетоне и расчетной продольной арматуре удовлетворяют условиям (рисунок 6.13)
     

, (6.47)

,                                  (6.48)

     для верхнего и нижнего поясов стального сечения должны выполняться соответственно следующие условия:
     

, (6.49)

,                              (6.50)

     а для железобетонной части сечения условие
     

, (6.51)

где - нормальная сила (примечание к 6.2.1.3);
     
     , , , - расстояния согласно рисунку 6.13;
     
      - условный момент сопротивления на уровне центра тяжести сечения бетона;
     
     0,0016 - предельная (для сталежелезобетонных конструкций) относительная деформация бетона на уровне центра тяжести его поперечного сечения;
     
      - коэффициент, учитывающий увеличение относительных деформаций бетона при развитии пластических деформаций:
     
     - если , то 1,0;
     
     - если , то ;
     
     - если , то определяют интерполяцией между предельными значениями 1,0 и .
     
     Здесь .