МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СВОД ПРАВИЛ    СП    387.1325800.2018

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ И ПЕРЕКРЫТИЙ

Правила проектирования

СП 387.1325800.2018

Предисловие

Сведения о своде правил

1    ИСПОЛНИТЕЛЬ — АО «НИЦ «Строительство» — НИИЖБ им. А.А. Гвоздева

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 от 15 августа 2018 г. № 525/пр и введен в действие с 16 февраля 2019 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

© Минстрой России, 2018 © Стандартинформ, оформление, 2018

Настоящий свод правил не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Минстроя России

СП 387.1325800.2018

Рисунок 4.1, лист 2

по материалам, из которых возводятся:

а)    железобетонные (в том числе с применением легких и других бетонов);

б)    комбинированные, состоящие из железобетонной плиты и металлических диафрагм или бортовых элементов;

в)    комплексные, состоящие из железобетонной пространственной конструкции и теплоизоляционных, гидроизоляционных и других материалов;

г)    армоцементные и сталефибробетонные.

4.1.2    Железобетонные пространственные конструкции должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения предельных состояний всех видов расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно настоящему своду правил. При этом должны быть выполнены технологические требования при изготовлении конструкций и соблюдены требования по эксплуатации зданий и сооружений, требования по экологии, устанавливаемые соответствующими НД.

4.1.3    Применение железобетонных пространственных конструкций в средах с агрессивным воздействием допускается при выполнении требований, установленных СП 28.13330 и настоящим сводом правил.

4.1.4    При проектировании пространственных конструкций в особых условиях (в районах с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более, на вечномерзлых грунтах, на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях) надлежит учитывать СП 22.13330 и СП 14.13330.

4.1.5    Выбор конструктивных решений пространственных конструкций покрытий и перекрытий зданий и сооружений следует производить, исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом архитектурных, технологических и производственных требований, максимального снижения их материало-, трудо-, энергоемкости и стоимости.

В необходимых случаях покрытия и перекрытия с применением тонкостенных пространственных конструкций должны соответствовать акустическим и светотехническим требованиям, условиям отопления и вентиляции, а также допускать возможность подвески кранового оборудования, технологических коммуникаций, потолка или площадок и т. п.

4.1.6    Элементы сборных и сборно-монолитных пространственных конструкций рекомендуется проектировать с учетом условий механизации их изготовления на заводах или полигонах, а железобетонные монолитные пространственные конструкции — с учетом механизированного выполнения опалубочных, арматурных и бетонных работ в соответствии с СП 48.13330.

5

4.1.7    Сборные и сборно-монолитные пространственные конструкции рекомендуется проектировать из унифицированных плоских, цилиндрических или иных, как правило, ребристых панелей, монтируемых с применением укрупнительной сборки или из крупноразмерных элементов, изготовленных вблизи места возведения конструкции.

Панели-оболочки и панели-складки следует проектировать с учетом особенностей их транспортирования и складирования.

Применение укрупненных тонкостенных элементов покрытий и перекрытий длиной более 24 м или шириной (высотой) более 3,2 м, а также массой более 15 т должно быть обосновано с учетом их транспортирования и монтажа.

4.1.8    Железобетонные покрытия пространственного типа следует проектировать с учетом комплекса требований по гидро- и теплоизоляции, водоотводу, устройству различных проходок через покрытие, фонарных и других проемов и отверстий.

Сборные пространственные конструкции рекомендуется проектировать повышенной готовности — утепленными, с гидроизоляцией и т. п.

4.2 Основные расчетные требования

4.2.1    Расчеты железобетонных пространственных конструкций следует производить по предельным состояниям, включающим:

-    предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);

-    предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.).

Расчеты по предельным состояниям первой группы включают расчет по прочности, с учетом в необходимых случаях деформированного состояния конструкции перед разрушением, и расчет по устойчивости (общей и локальной).

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают расчеты по образованию и раскрытию трещин и по деформациям.

Расчеты выполняют в соответствии с СП 63.13330 и настоящим сводом правил.

4.2.2    Расчет пространственных конструкций покрытий и перекрытий по предельным состояниям следует производить для всех воздействий на конструкции или их элементы на стадии изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, в том числе:

-    монолитные конструкции, в том числе с предварительно напряженным армированием, —должны быть рассчитаны по прочности и трещиностойкости при раскружаливании;

-    элементы сборно-монолитных конструкций — должны быть рассчитаны по прочности и трещи-ностойкости на действие собственного веса и веса бетона замоноличивания и монтажных нагрузок;

-    сборно-монолитные конструкции после достижения бетоном замоноличивания проектной прочности — должны быть рассчитаны в целом как монолитные с включением в работу сборных элементов, если для этого предусмотрены соответствующие конструктивные и технологические мероприятия;

-    элементы сборных конструкций, в том числе укрупненных, при монтаже (до замоноличивания), — должны быть проверены по прочности и трещиностойкости на усилия от действия собственного веса, монтажных нагрузок и реактивных усилий от временных опор, затяжек и других приспособлений;

-    сборные конструкции после достижения бетоном замоноличивания стыков проектной прочности и после раскружаливания — должны быть рассчитаны по прочности, жесткости, трещиностойкости на действие собственного веса, монтажных нагрузок и предварительного напряжения арматуры с учетом изменения на данной стадии напряженно-деформированного состояния конструкции от удаления всех или части временных связей.

Расчетные схемы и нагрузки должны соответствовать принятым конструктивным решениям пространственных конструкций и воздействиям для каждой рассматриваемой стадии.

4.2.3    Расчеты железобетонных пространственных конструкций следует производить с учетом наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре.

Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить по методам строительной механики, как правило, с учетом физической и геометрической нелинейности работы конструкций.

СП 387.1325800.2018

Усилия и деформации допускается определять в предположении упругой работы железобетонных элементов с последующей корректировкой результатов расчета для учета влияния физической нелинейности их работы.

4.2.4    При проектировании железобетонных пространственных конструкций их надежность обеспечивают применением в расчетах расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных значений характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик, с учетом степени ответственности зданий и сооружений (см. ГОСТ 27751).

Нормативные значения нагрузок и воздействий, подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные), значения коэффициентов надежности по нагрузке и коэффициентов сочетаний следует принимать согласно СП 20.13330.

4.2.5    Усилия и деформации в пространственных конструкциях следует определять, применяя:

-    метод конечных элементов с учетом физической нелинейности (неупругих деформаций бетона и арматуры) и возможного образования трещин в соответствии с СП 63.13330;

-    методы теории упругости, технической теории оболочек и практических методов расчета тонких оболочек и складок, учитывающих неразрезность конструкции, податливость опор и диафрагм, наличие ребер, отверстий и проемов, неравномерные и динамические нагрузки и т. п.;

-    методы упругопластической теории, прикладной теории деформаций железобетона с учетом практических гипотез и упрощений упругопластического расчета, вытекающих из особенностей работы железобетона с трещинами;

-    метод предельного равновесия, в том числе по деформированной схеме, для определения несущей способности или проверки назначенных сечений бетона и арматуры в предварительных и рабочих расчетах, с использованием схемы излома и формы разрушения, установленных испытаниями моделей конструкций до разрушения;

-    результаты экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния образцов пространственных конструкций.

При проектировании сложных пространственных конструкций помимо расчетной оценки несущей способности, трещиностойкости и деформативности следует проводить испытания их физических моделей.

4.2.6    При составлении расчетной схемы покрытия или перекрытия рекомендуется использовать срединную поверхность гладкой плиты, подкрепленной ребрами плиты оболочки, многогранника или складки. Для покрытий, которые по условиям возведения образуются как многогранники, вписанные в поверхность оболочки, с числом граней п> 7 (например, на участке между диафрагмами) за расчетную поверхность допускается принимать гладкую срединную поверхность оболочки с приближенным определением дополнительных моментов и нормальных сил, возникающих в местах переломов действительной поверхности.

Для пространственных ребристых конструкций, а также для складчатых и волнистых сводов-оболочек за срединную поверхность допускается принимать поверхность, в которой лежат центры тяжести поперечных сечений конструкций. В этом случае в расчетах ребристых, складчатых и волнистых оболочек допускается применять усредненную приведенную толщину оболочки 8_red = A_blc и усредненную приведенную жесткость D = ЕI_blc, где A_bv\I_b — площадь и момент инерции приведенного двутаврового сечения с шириной полки, равной с.

За расчетный пролет оболочек, многогранников и складок следует принимать расстояние между осями опор покрытий и перекрытий.

За расчетный размер сторон оболочек, многогранников и складок в плане следует принимать расстояние между осями соответствующих бортовых элементов или диафрагм. При этом, если для расчета система делится на поле оболочки и краевые элементы, в расчете следует учитывать эксцентриситет примыкания поля оболочки к диафрагме или к бортовым элементам.

При определении усилий в железобетонных пространственных конструкциях в упругой стадии площадь и момент инерции допускается принимать как для бетонного сечения или приведенного к нему, если ц > 1 % (ц — коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры к площади поперечного сечения элемента, %). При расчете с учетом неупругих свойств железобетона и образования трещин, а также методом предельного равновесия, следует учитывать действительные характеристики железобетонных сечений для рассматриваемой стадии их работы.

4.2.7    При расчете железобетонных пологих оболочек кинематическим способом метода предельного равновесия следует рассматривать равновесие конструкции в момент исчерпания ее несущей способности и перехода в изменяемую систему. Вид и характер пластического механизма, конфигурацию

7

и размеры дисков в схеме излома следует принимать с учетом вида нагрузки, свойств поверхности и условий закрепления контура. При необходимости расчет несущей способности следует выполнять с учетом деформированного состояния — как отдельных элементов конструкции, так и конструкции в целом.

Расчет несущей способности монолитных, сборно-монолитных и сборных пространственных конструкций методом предельного равновесия допускается производить без учета монтажных и других усилий, возникающих в них до замоноличивания, в процессе изготовления и раскружаливания. При необходимости следует учитывать деформированную схему конструкции, в том числе от перемещений, накопленных в процессе изготовления и возведения конструкции.

4.2.8    Участки плиты, оболочек и складок, в которых главные растягивающие напряжения o_prt превышают значение расчетного сопротивления бетона осевому растяжению R_bt, следует армировать, исходя из условия полного восприятия арматурой растягивающих усилий. При этом допускать a_prt> ZR_bt не рекомендуется — в этом случае толщину соответствующих участков конструкции следует увеличивать.

4.2.9    Диафрагмы и бортовые элементы оболочек, складок, многогранников и сводов-оболочек из условия их совместной работы с полем конструкции следует включать в расчет с учетом их жесткости и схемы нагружения.

4.2.10    Отверстия в плитах ребристых оболочек, размеры которых больше расстояний между ребрами сборных элементов, а для гладких оболочек — размерами более 208, должны учитываться при расчете конструкции.

4.2.11    Расчет предварительно напряженных конструкций следует производить с учетом начальных (предварительных) напряжений и деформаций в бетоне и арматуре, потерь предварительного напряжения и особенностей передачи предварительного напряжения на бетон.

При расчете пространственных конструкций по трещиностойкости и деформациям усилия от предварительного напряжения арматуры допускается принимать как внешние силы, приложенные в местах анкеровки арматуры, а при криволинейных стержнях — как нормальные силы, действующие по направлению радиуса кривизны.

Расчет предварительно напряженных элементов пространственных конструкций следует производить с учетом СП 63.13330.

4.2.12    При расчете пространственных покрытий пролетом более 100 м или с поверхностью очертания, не предусмотренного СП 20.13330, нагрузки от действия снега и ветра допускается определять по экспериментальным данным на основе результатов продувок моделей сооружений в аэродинамических трубах.

4.2.13    Сосредоточенные нагрузки, как правило, следует прикладывать к ребрам жесткости, диафрагмам и бортовым балкам оболочек и складок. Допускается при соответствующих конструктивных мероприятиях учитывать в расчете совместную работу пространственной конструкции и устройства для подвески грузов (крановых балок и т. п.).

4.2.14    Для тонкостенных элементов пространственных конструкций следует производить проверку местной устойчивости и прочности. Расчетную проверку местной прочности поля оболочки рекомендуется производить методом предельного равновесия с учетом изменения формы поверхности поля конструкции согласно 11.24, 11.26. При этом следует учитывать несовершенство формы поверхности тонкостенных пространственных конструкций.

Приближенную оценку критической нагрузки тонкостенных пространственных конструкций при потере устойчивости рекомендуется производить согласно 4.2.19—4.2.22.

4.2.15    При выборе расчетной схемы сборно-монолитных пространственных конструкций следует учитывать податливость стыков и особенности передачи усилий через них. При передаче усилий через закладные детали и приваренные к ним стержни или пластины податливость стыка допускается учитывать, исходя из значения 0,5—1 мм на каждое такое соединение. При передаче сжимающих усилий через стыки, омоноличенные мелкозернистым бетоном, податливость стыка допускается учитывать снижением значения начального модуля упругости мелкозернистого бетона и введением в расчет пониженной местной или усредненной жесткости с учетом отношения ширины стыков к расстоянию между ними.

4.2.16    Прогибы элементов в железобетонных пространственных конструкциях не должны превышать предельно допустимых значений, приведенных в СП 20.13330, при этом прогиб покрытий в виде оболочек двоякой кривизны или в виде многогранников пролетом 18—60 м должен быть не более 1/400 пролета, а пролетом более 60 м — 1/500 пролета.

4.2.17    При расчете элементов сборных пространственных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от массы элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным 1,60 — при транспортировании, 1,40 — при подъеме и монтаже. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициента динамичности, но не ниже 1,25.

8

гауссовой кривизны ребра следует, как правило, располагать в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для цилиндрических оболочек допускается устройство только кольцевых ребер.

Для предотвращения потери местной устойчивости расстояние между ребрами следует назначать не более 75, где R₁ — меньший радиус кривизны оболочки.

Ребристые оболочки при расчете устойчивости могут рассматриваться как ортотропные. В случае, когда размеры ребер обоих направлений и расстояния между ними различаются между собой не более чем на 20 %, ребристую оболочку при расчете допускается рассматривать как гладкую с условной толщиной определяемой по формуле

5 _f = V12//A    (4.6)

и с условным модулем упругости E_f, определяемым по формуле

где b — расстояние между осями соседних ребер;

А — площадь сечения, образованного одним ребром вместе с примыкающими частями тела оболочки шириной Ь;

/ — момент инерции того же сечения.

Для ребристых цилиндрических оболочек при пользовании формулами (4.1)—(4.3) под а, т, а₀ и т₀ следует понимать напряжения, отнесенные к условной толщине оболочки 8_f.

4.2.22    При проектировании железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий следует обеспечивать их устойчивость против прогрессирующего обрушения при локальных аварийных воздействиях. Устойчивость пространственных конструкций покрытий и перекрытий зданий и сооружений против прогрессирующего обрушения следует обеспечивать избыточной несущей способностью «ключевых» элементов, конструктивными мерами и применением материалов, обеспечивающих развитие в конструктивных элементах и их соединениях пластических деформаций.

Расчет на прогрессирующее обрушение следует производить на действие нормативных нагрузок, с применением нормативных значений прочностных характеристик арматуры и бетона и с учетом физической, геометрической и конструктивной нелинейностей.

4.2.23    Большепролетные пространственные конструкции зданий и сооружений следует рассчитывать на усилия от изменения температуры, а в случае необходимости — и от усадки бетона, возникающих в конструкциях вследствие заделки их в основание и взаимодействия наружных и внутренних конструкций с разными температурными и усадочными деформациями.

Расчетные значения температур принимаются для различных климатических районов Российской Федерации по СП 131.13330, а значения расчетных приведенных температур — в соответствии с СП 20.13330.

Расчет производят на неблагоприятные сочетания летних (июльских) и зимних (январских) приведенных температур, которые могут быть как в период строительства, так и в период эксплуатации зданий.

Расчет усилий и деформаций пространственных конструкций на изменение температуры допускается выполнять в упругой стадии, при этом следует учитывать податливость стыковых соединений (для сборных конструкций) и основания.

Изгибную и продольную жесткости стыков для сборных конструкций следует определять по СП 63.13330 — как для армированных бетонных сечений, с учетом трещин, пластических свойств и ползучести бетона.

4.2.24    Железобетонные пространственные покрытия и перекрытия должны соответствовать требованиям пожарной безопасности, приведенным в СП 112.13330.

Для расчета предела огнестойкости по потере несущей способности железобетонной конструкции следует применять те же уравнения равновесия и деформации, из которых выводят формулы для статического расчета.

Расчет предела огнестойкости по потере несущей способности следует производить в соответствии с расчетом железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы по СП 63.13330, СП 20.13330 и с учетом следующих условий:

-    в случаях, когда нельзя установить значение усилий от нормативной нагрузки, допускается принимать их равными 0,7 расчетных;

-    при проектировании пространственных конструкций зданий и сооружений, относящихся к первому уровню ответственности, отказы которых после пожара могут привести к тяжелым экономическим

СП 387.1325800.2018

и экологическим последствиям, а также конструкций, восстановление которых потребует больших материальных затрат, следует обеспечить их огнесохранность.

4.2.25 Для повышения пределов огнестойкости или обеспечения огнесохранности пространственных конструкций следует применять огнезащитные покрытия.

5    Требования к материалам и изделиям

5.1    Для железобетонных тонкостенных пространственных конструкций следует применять бетоны и арматуру, предусмотренные СП 63.13330.

5.2    Для несущих тонкостенных пространственных конструкций рекомендуется применять тяжелые, в том числе мелкозернистые, бетоны классов по прочности на сжатие от В20 до В60 или легкие бетоны по прочности на сжатие не ниже В12,5 (см. ГОСТ 25820).

Легкие бетоны классов по прочности на сжатие В7,5 и В10 допускается применять в совмещенных пространственных конструкциях покрытий (см. ГОСТ 25820).

Поризованные и крупнопористые бетоны в несущих железобетонных пространственных конструкциях допускается применять при специальном технико-экономическом обосновании.

5.3    В качестве предварительно напряженной арматуры растянутых бортовых элементов большепролетных пространственных конструкций рекомендуется предусматривать канатную проволочную арматуру или пучки из таких канатов, защищенные от коррозии до замоноличивания оцинковкой или другим способом, допускаемым СП 28.13330 (см. также 13.15).

5.4    Класс по прочности на сжатие тяжелого мелкозернистого бетона, применяемого для омоно-личивания несущих стыков, должен быть не ниже проектного класса по прочности на сжатие бетона стыкуемых элементов.

При омоноличивании конструктивных стыков класс по прочности на сжатие тяжелого бетона или бетона на пористых заполнителях должен быть не ниже В10.

5.5    Для пространственных конструкций покрытий, эксплуатируемых без наружной гидроизоляции, рекомендуется применять тяжелые бетоны марки по водонепроницаемости не ниже W8. В остальных случаях для конструкций, подверженных атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, марку бетона по водонепроницаемости не нормируют.

5.6    Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.

Для конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 °С до минус 40 °С, марку бетона по морозостойкости следует принимать не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С марку бетона по морозостойкости не нормируют.

В остальных случаях требуемые марки бетона по морозостойкости устанавливают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды (см. СП 131.13330).

5.7    Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении, а также значения модуля сдвига бетона следует принимать в соответствии с СП 63.13330.

При продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона определяют с учетом ползучести по формуле (6.3) СП 63.13330.2012.

При непродолжительном действии нагрузки значение модуля деформаций бетона определяют умножением значения его начального модуля упругости Е_ь на коэффициент 0,85.

6    Основные требования к конструированию

6.1    Монолитные пространственные конструкции

6.1.1    Монолитные пространственные конструкции следует проектировать, как правило, с гладкой плитой, толщиной 8, определяемой расчетом.

Для повышения жесткости поля оболочки или складки допускается предусматривать ребра прямоугольного или трапециевидного сечения. Шаг ребер следует определять расчетом поля оболочки или плиты складки на прочность, устойчивость или локальную несущую способность. Для уменьшения изгибающих моментов в плите оболочки ось симметрии сечения ребер рекомендуется совмещать с направлением нормали к поверхности (для ребер, располагаемых в местах перелома складчатой поверхности, — с направлением биссектрисы угла сопряжения граней).

11

6.1.2    Монолитные тонкостенные конструкции покрытий допускается проектировать с любыми очертаниями поверхности и формами в плане, предусмотренными 4.1.1 настоящего свода правил. Для возможности применения многократно оборачиваемой (подвижной и переносной) опалубки тонкостенные конструкции рекомендуется применять:

-    с линейчатыми поверхностями (цилиндрические, гиперболические оболочки, коноиды, призматические складки);

-    с поверхностями переноса положительной гауссовой кривизны (параболические и круговые оболочки).

6.1.3    Стрелу подъема монолитных оболочек следует принимать от 1/10 до 1/5 пролета, угол наклона касательной к поверхности монолитных покрытий с горизонтом для их бетонирования на односторонней опалубке — не более 35°.

6.1.4    В качестве бортовых элементов оболочек, складок, многогранников рекомендуется использовать балки, рамы или арки преимущественно с прямоугольной или квадратной формой поперечного сечения высотой не менее 1/80 пролета или фермы.

6.1.5    Переход от плиты к бортовым элементам и ребрам следует выполнять плавным, в виде вута шириной до 105. Если устройство вута недостаточно для восприятия краевых изгибающих моментов, следует предусматривать утолщения плиты от 0,55 до 5. При необходимости в плите следует предусматривать плавное утолщение от центра к бортовым элементам.

6.1.6    Армирование монолитных пространственных конструкций рекомендуется проектировать с применением готовых сварных сеток и каркасов.

У растянутой грани изгибаемых плит следует предусматривать не менее одной арматурной сетки. Сжатые плиты, толщина которых определяется условием обеспечения местной несущей способности или устойчивости, и растянутые плиты рекомендуется армировать по расчету двумя сетками, располагаемыми симметрично относительно срединной поверхности с обеспечением минимально допустимого значения защитного слоя бетона.

В случае, если в плите конструкции арматура по расчету не требуется, то следует предусматривать конструктивное армирование плиты не менее чем одной сеткой из арматурных стержней диаметром 3—4 мм. Наибольшие расстояния между осями арматурных стержней должны быть не более 45 и не более 200 мм.

6.1.7    Для восприятия растягивающих усилий в контурных элементах, диафрагмах и затяжках большепролетных покрытий рекомендуется предусматривать предварительно напрягаемую арматуру, принимаемую согласно СП 63.13330 и 5.7.

Предварительно напрягаемую арматуру следует располагать в каналах или пазах с последующим замоноличиванием бетоном или в трубчатых каналообразователях без сцепления с бетоном с последующим их заполнением противокоррозионными составами. Схемы расположения напрягаемой арматуры в основных типах пространственных конструкций показаны на рисунке 6.1.

а — в куполе; б — в пологой оболочке положительной гауссовой кривизны, опертой по контуру; в — в шатровой складке; з — то же, с фермами-диафрагмами, опертыми в углах оболочки; д — в цилиндрической оболочке; е — в шедовой однопролетной оболочке; ж— в шедовой неразрезной оболочке, армированной перекрестными пучками; и — в зонтичной оболочке, образованной из четырех гиперболических параболоидов

Рисунок 6.1, лист 1 — Схемы расположения напрягаемой арматуры

12

ж

6.1.8    В бортовых элементах балочных оболочек и складок до 80 % рабочей растянутой арматуры допускается размещать у растянутой грани. В тонкостенных элементах пространственных конструкций растянутую арматуру рекомендуется располагать равномерно вдоль растянутой зоны сечения оболочки, складки или многогранника.

6.1.9    Минимальные значения толщины защитного слоя бетона для рабочей арматуры следует принимать по СП 63.13330.

6.2 Сборно-монолитные пространственные конструкции

6.2.1 Сборно-монолитные конструкции покрытий и перекрытий следует проектировать с использованием в качестве несущей опалубки железобетонных или армоцементных тонкостенных элементов (см. рисунок 6.2), обеспечивающих создание готовой поверхности потолка, удовлетворяющей архитектурно-конструктивным требованиям. Требования к проектированию армоцементных элементов несущей опалубки приведены в СП 96.13330. Несущую опалубку пространственных конструкций следует рассчитывать на усилия от собственного веса, от веса уложенного монолитного бетона и монтажных нагрузок. Поверхность несущей опалубки, соприкасающаяся с монолитным бетоном, и выпуски арматуры должны обеспечивать совместную работу опалубки и монолитного бетона.

а — тонкостенный коробчатый железобетонный или армоцементный элемент; б — деталь поперечного сечения конструкции;

1 — монолитный бетон; 2 — выпуски арматуры из несущей опалубки

Рисунок 6.2 — Сборно-монолитные оболочки с использованием несущей железобетонной или армоцементной

опалубки

6.2.2 При проектировании сборно-монолитных конструкций рекомендуется предусматривать сборные диафрагмы, бортовые элементы или ребра. Сборные диафрагмы и бортовые элементы следует изготовлять железобетонными, в том числе с несущей арматурой, и металлическими. Схема сборномонолитной оболочки покрытия здания приведена на рисунке 6.3.

13

1 — монолитная плита-оболочка; 2 — металлическая или сборная железобетонная ферма-диафрагма Рисунок 6.3 — Схема сборно-монолитной оболочки покрытия

Для обеспечения передачи контактных усилий между монолитным бетоном и сборными элементами в них рекомендуется предусматривать шпонки, упоры, выпуски арматуры и закладные детали (по 6.4).

6.2.3    Для снижения размеров поперечного сечения сборных элементов при проектировании рекомендуется предусматривать на время монтажа временные затяжки, опоры и другие подкрепляющие устройства. Выбирать бетон и арматуру рекомендуется с учетом условий изготовления, предусмотренных проектом производства работ (ППР) по СП 70.13330.

6.2.4    При конструировании монолитных частей сборно-монолитных конструкций необходимо учитывать 6.1.1—6.1.6.

6.3 Сборные пространственные конструкции

6.3.1    Сборные пространственные конструкции рекомендуется проектировать из тонкостенных панельных, блочных (арочных) и других сборных элементов, которые после установки на место соединяются путем омоноличивания стыков и сварки закладных деталей и образуют своды, оболочки, складки и другие конструкции покрытий и перекрытий. Стыки сборных пространственных конструкций должны быть рассчитаны и сконструированы из условия надежной передачи от одного элемента к другому усилий, возникающих в соединении при монтаже (в стыках укрупненных элементов и при навесной сборке без лесов) и в процессе эксплуатации.

Форма и размеры элементов сборных конструкций должны удовлетворять требованиям расчета и назначаться с учетом технологии их изготовления, транспортирования и монтажа, в том числе монтажа блоками с применением укрупнительной сборки монтажных элементов на строительной площадке (см. СП 70.13330).

Допускается применять крупноразмерные элементы, изготовляемые на строительной площадке, в большепролетных и других уникальных конструкциях, а также в случаях, когда это технически и экономически целесообразно.

При проектировании сборных пространственных конструкций и их элементов допускаемые отклонения от их номинальных размеров следует назначать согласно ГОСТ 13015.

6.3.2    Очертание срединной поверхности сборных оболочек покрытий следует принимать с учетом удобства расчленения конструкции покрытия или перекрытия на минимальное число типов панелей и других элементов при максимальной их повторяемости. Например, для оболочек положительной гауссовой кривизны могут применяться поверхности вращения (сферическая, тороидальная) или круговая поверхность переноса.

В качестве сборных элементов пространственных конструкций покрытий и перекрытий рекомендуется использовать:

-    плоские или цилиндрические панели, в том числе комплексные, повышенной готовности;

-    диафрагмы и бортовые элементы в виде балок, арок, безраскосных и раскосных ферм, балок-стенок.

Балки и арки могут быть прямоугольного, таврового, двутаврового, пустотелого и других поперечных сечений. Растянутые и изгибаемые диафрагмы и бортовые элементы, а также панели длиной 12 м

СП 387.1325800.2018

Содержание

1    Область применения..................................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................................1

3    Термины и определения...............................................................2

4    Общие указания......................................................................3

4.1    Основные положения..............................................................3

4.2    Основные расчетные требования....................................................6

5    Требования к материалам и изделиям..................................................11

6    Основные требования к конструированию...............................................11

6.1    Монолитные пространственные конструкции.........................................11

6.2    Сборно-монолитные пространственные конструкции...................................13

6.3    Сборные пространственные конструкции ............................................14

6.4    Стыки сборных конструкций.......................................................16

6.5    Отверстия и проемы..............................................................19

6.6    Деформационные швы............................................................21

7    Своды.............................................................................22

Основные положения............................................................22

Расчет сводов..................................................................23

Конструирование сборных сводов.................................................29

Конструирование складчатых сводов...............................................30

Конструирование волнистых сводов................................................33

8    Треугольные и трапециевидные складки.................................................35

Основные положения............................................................35

Расчет складок.................................................................36

Конструирование ............................................................... 38

9    Цилиндрические и складчатые оболочки................................................42

Основные положения............................................................42

Расчет длинных цилиндрических и складчатых оболочек..............................43

Конструирование длинных цилиндрических и складчатых оболочек.....................46

Расчет коротких монолитных оболочек.............................................51

Конструирование коротких монолитных оболочек.....................................53

Расчет коротких призматических складок...........................................53

Расчет полки и поперечных ребер плиты............................................56

Расчет продольных ребер на кручение.............................................58

Схемы разрушения складок......................................................58

Расчет на сдвигающие усилия ....................................................59

Расчет диафрагм...............................................................59

Конструирование коротких призматических складок...................................59

Конструирование элементов складки...............................................60

Конструирование узлов складчатых покрытий.......................................61

10    Купола............................................................................62

Основные положения............................................................62

Расчет куполов.................................................................63

Определение усилий по безмоментной теории.......................................63

III

СП 387.1325800.2018

и более целесообразно проектировать с предварительно напряженной арматурой, а в случае необходимости на период монтажа — с временными подкреплениями (по 6.2.3).

При конструировании сборных пространственных покрытий и перекрытий допускается и другое членение при соответствующем технико-экономическом обосновании, например на панели, включающие части бортовых элементов или диафрагм.

Примеры членения основных сборных покрытий и перекрытий приведены на рисунке 6.4.

6.3.3 Размеры поперечных сечений сборных элементов, как правило, должны быть не менее: по толщине плиты 8 — 8—30 мм; по высоте сечения основных ребер панелей h — 1/20 их длины; по ширине сечения ребер панелей Ь — 40 мм.

Размеры в метрах

а — длинная цилиндрическая оболочка из панелей размером 3><6м, бортовых элементов и диафрагм, монтируемая укрупненными элементами; б — то же, короткая из плоских панелей размером Зх 12 м и диафрагм; е — оболочка вращения из трапециевидных криволинейных или плоских панелей; г — шатровые складки из трапециевидных и прямоугольных панелей; д — оболочки двоякой кривизны из панелей размером 3x6 м, монтируемые укрупненными элементами размером 3x18 м; е — волнистый свод из плоских панелей; ж— шатровая висячая оболочка (со средней опорой) из трапециевидных панелей; и — составная оболочка из четырех гиперболических параболоидов, собранных из неплоских панелей размером 3x9 м; к— стрельчатый свод-оболочка из гиперболических панелей с торцевой стенкой-диафрагмой; л — складчатое покрытие; 1 — панель; 2 — бортовой элемент; 3 — ферма-диафрагма

Рисунок 6.4, лист 1 — Примеры членения сборных пространственных покрытий и перекрытий

15

СП 387.1325800.2018

Определение краевого эффекта по приближенной моментной теории...................66

Расчет несущей способности куполов методом предельного равновесия.................68

Приближенный расчет несущей способности купола..................................70

Расчет несущей способности купола с учетом деформированного состояния..............72

Конструирование ............................................................... 73

11    Пологие оболочки положительной гауссовой кривизны на прямоугольном плане...............76

Основные положения............................................................76

Расчет отдельно стоящих (одноволновых) оболочек..................................79

Учет жесткости контурных диафрагм и их влияние на напряженно-деформированное

состояние оболочек.............................................................83

Расчет несущей способности оболочек методом предельного равновесия................86

Конструирование ............................................................... 97

12    Оболочки отрицательной гауссовой кривизны на прямоугольном плане......................99

Основные положения............................................................99

Расчет гипаров................................................................100

Конструирование .............................................................. 104

13    Висячие оболочки.................................................................105

Основные положения...........................................................105

Расчет висячих оболочек........................................................110

Расчет оболочек с радиальной и перекрестной системами вант........................110

Расчет оболочек с полигональной системой вант....................................115

Расчет жесткости, трещиностойкости и несущей способности оболочки.................117

Расчет оболочки по несущей способности методом предельного равновесия.............118

Расчет опорного контура........................................................118

Конструирование .............................................................. 118

Конструирование оболочек с радиальной и перекрестной системами вант...............118

Конструирование оболочек с полигональной системой вант...........................121

14    Панели-оболочки «на пролет здания» и сводчатые конструкции из них.....................123

14.1    Панели-оболочки КЖС..........................................................123

Основные положения...........................................................123

Расчет панели-оболочки КЖС....................................................124

Расчет панели-оболочки КЖС    по    несущей способности и устойчивости.................124

Расчет диафрагм на поперечную силу.............................................126

Расчет анкеров................................................................127

Расчет панели-оболочки КЖС по деформациям.....................................127

Расчет панели-оболочки КЖС по образованию трещин...............................128

Расчет поля оболочки на изгиб вдоль образующей..................................128

Проверка прочности сопряжения оболочки с диафрагмой.............................131

Расчет покрытий на нагрузки от подвесных кранов...................................131

Конструирование .............................................................. 132

14.2    Сегментные своды из панелей-оболочек КЖС......................................133

Основные положения...........................................................133

Расчет сегментных сводов.......................................................135

Конструирование сегментных сводов..............................................136

IV

СП 387.1325800.2018

14.3 Гиперболические панели-оболочки................................................137

Основные положения...........................................................137

Расчет гиперболических панелей-оболочек.........................................140

Конструирование гиперболических панелей-оболочек................................144

15    Вспарушенные панели с плоской верхней поверхностью.................................145

Основные положения...........................................................145

Расчет вспарушенных панелей...................................................146

Конструирование .............................................................. 148

16    Шатровые конструкции.............................................................152

Основные положения...........................................................152

Расчет шатровых конструкций....................................................153

Конструирование .............................................................. 157

Приложение А Основные буквенные обозначения.........................................160

V

СП 387.1325800.2018

Введение

Настоящий свод правил разработан с учетом требований, установленных в федеральных законах от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», и содержит требования к расчету и проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий.

Свод правил разработан авторским коллективом АО «НИЦ «Строительство» — НИИЖБ и м. А.А. Гвоздева (д-р техн. наук В. В. Шугаев, д-р техн. наук ТА. Мухамедиев, канд. техн. наук Б. С. Соколов).

VI

СВОД ПРАВИЛ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ И ПЕРЕКРЫТИЙ

Правила проектирования

Spatial reinforced concrete structures of roofs and floors. Design requirements

Дата введения — 2019—02—16

1    Область применения

1.1    Настоящий свод правил распространяется на проектирование железобетонных оболочек, складок и других тонкостенных пространственных конструкций покрытий и перекрытий зданий и сооружений промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства.

1.2    Свод правил устанавливает требования к проектированию пространственных конструкций, изготовляемых из тяжелого и мелкозернистого бетонов и эксплуатируемых в климатических условиях Российской Федерации, в среде с неагрессивной степенью воздействия, при статическом действии нагрузки.

2    Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия

ГОСТ 3062-80 Канат одинарной свивки типа ЛК-0 конструкции 1 х 7(1 +6). Сортамент ГОСТ 3063-80 Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1 * 19(1 + 6 +12). Сортамент ГОСТ 3064-80 Канат одинарной свивки типа ТК конструкции 1 х 37 (1 + 6 + 12 + 18). Сортамент ГОСТ 3066-80 Канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6^7(1 + 6)+ 1 х7(1+б). Сортамент

ГОСТ 3067-88 Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6x19(1+6 + 12) + 1 х19 (1+6 + 12). Сортамент

ГОСТ 3068-88 Канат стальной двойной свивки типа ТК конструкции 6x37(1 +6 +12 + 18) +1 х37 (1+6 + 12 + 18). Сортамент

ГОСТ 3081-80 Канат двойной свивки типа ЛК-0 конструкции 6x19(1+9 + 9) + 7х7(1+6). Сортамент

ГОСТ 3090-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент

ГОСТ 7372-79 Проволока стальная канатная. Технические условия

ГОСТ 7669-80 Канат двойной свивки типа ЛК-РО конструкции 6x36(1+7 + 7/7 + 14) + 7х7(1+6). Сортамент

ГОСТ 7675-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с одним слоем клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент

ГОСТ 7676-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент

Издание официальное

ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры

ГОСТ 14954-80 Канат двойной свивки типа ЛК-Р конструкции 6* 19(1 +6 + 6/6) + 7*7(1 +6). Сортамент

ГОСТ 18901-73 Канаты стальные. Канат закрытый несущий с двумя слоями зетобразной проволоки и сердечником типа ТК. Сортамент

ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия ГОСТ 21437-95 Сплавы цинковые антифрикционные. Марки, технические требования и методы испытаний

ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения СП 14.13330.2014 «СНиП 11-7—81*. Строительство в сейсмических районах» (с изменением № 1)

СП 16.13330.2017 «СНиП 11-23—81* Стальные конструкции»

СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07—85* Нагрузки и воздействия»

СП 22.13330.2016 «СНиП 2.02.01—83* Основания зданий и сооружений»

СП 28.13330.2017 «СНиП 2.03.11—85 Защита строительных конструкций от коррозии»

СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01—2004 Организация строительства» (с изменением № 1)

СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01—2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (с изменениями №1,2, 3)

СП 70.13330.2012 «СНиП 3.03.01—87 Несущие и ограждающие конструкции» (с изменениями №1,3)

СП 96.13330.2016 «СНиП 2.03.03—85 Армоцементные конструкции»

СП 112.13330.2011 «СНиП 21-01—97* Пожарная безопасность зданий и сооружений»

СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01—99* Строительная климатология» (с изменениями №1,2)

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 применены термины по СП 63.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    пространственные железобетонные конструкции: Выполненные из железобетона конструкции, работающие как пространственные системы, используемые в качестве покрытий, перекрытий, стен зданий и сооружений или представляющие собой сооружение в целом.

3.2    тонкостенные пространственные системы: Конструкции, у которых два измерения одного порядка существенно превышают третье (толщину).

3.3    оболочка (здесь): Пространственная конструкция, ограниченная двумя криволинейными поверхностями, расстояние между которыми (толщина) мало по сравнению с другими ее размерами.

3.4    складка: Оболочка, составленная из отдельных пластинок, соединенных между собой и образующих поверхность многогранника.

2

СП 387.1325800.2018

4 Общие указания

4.1    Основные положения

4.1.1    Железобетонные тонкостенные пространственные конструкции покрытий и перекрытий (см. рисунок 4.1) различаются:

по очертанию срединной поверхности

а)    складки с различной формой поперечного сечения, в том числе складчатые своды и оболочки (см. рисунок 4.1, а);

б)    оболочки и своды нулевой гауссовой кривизны — цилиндрические и конические оболочки и цилиндрические своды (см. рисунок 4.1, б);

в)    оболочки и волнистые своды положительной гауссовой кривизны — сферические оболочки и купола, очерченные по поверхностям вращения с вертикальной осью (см. рисунок 4.1, д); оболочки, очерченные по поверхности переноса в виде эллиптического параболоида, круговой поверхности (см. рисунок 4.1, в) и бочарные своды (см. рисунок 4.1, е, 10);

г)    оболочки и волнистые своды отрицательной гауссовой кривизны — оболочки, очерченные по линейчатым поверхностям гиперболического параболоида (гипары) (см. рисунок 4.1, г); и по поверхностям вращения с горизонтальной осью (см. рисунок 4.1, е, 11);

д)    оболочки разнозначной гауссовой кривизны — тороидальные оболочки (см. рисунок 4.1, ж); поверхности которых имеют на некоторых участках положительную, а на других — отрицательную кривизну, коноиды (поверхность которых имеет в большей части нулевую гауссову кривизну) и параболические оболочки на плоском контуре (в основном положительной кривизны), угловые участки которых имеют отрицательную гауссову кривизну и др.;

е)    многогранники, в том числе вписанные в поверхности оболочек, указанных в перечислениях б), в), г), д) (см. рисунок 4.1, и), а также шатровые складки (см. рисунок 4.1, к) и рамно-шатровые конструкции;

ж)    составные оболочки, имеющие сложную поверхность, образуемые из оболочек, указанных в перечислениях б), в), г), д), е) (см. рисунок 4.1, л, м)\

з)    вспарушенные плиты, в том числе ступенчато-вспарушенные и шатровые панели (см. рисунок 4.1, л, 16);

по форме перекрываемой площади (при опирании на стены, фундаменты или отдельные опоры) и конструктивным особенностям

а)    на круглом плане;

б)    на овальном (эллиптическом) плане;

в)    на квадратном плане;

г)    на прямоугольном плане;

д)    на треугольном плане;

е)    на полигональном плане;

ж)    кольцевые тороидальные и составные оболочки;

з)    неразрезные многоволновые оболочки, многогранники и складки;

и)    неразрезные многопролетные оболочки, многогранники и складки;

к)    висячие оболочки;

л)    шедовые конструкции;

м)    то же, что и в подпунктах «а» — «л», но гладкие или ребристые;

н)    консольные оболочки, складки и многогранники;

по способу изготовления и возведения

а)    монолитные;

б)    сборно-монолитные (когда сборные элементы служат несущей опалубкой или, например, бортовые элементы сборные, а плита-оболочка — монолитная);

в)    сборные из плоских, цилиндрических и других элементов;

г)    панели-оболочки и панели-складки, изготовляемые и монтируемые в готовом виде (как правило, не требующие расчетного замоноличивания швов между ними), размерами, соответствующими пролету между опорами и габаритам, установленным с учетом условий изготовления, транспортирования и монтажа;

3

СП 387.1325800.2018

а — призматические складки; б— оболочки нулевой гауссовой кривизны; в — оболочки положительной гауссовой кривизны; г — то же, отрицательной; д — оболочки с вертикальной осью вращения; е — оболочки с горизонтальной осью вращения;

ж — тороидальные оболочки разнозначной гауссовой кривизны; и — многогранники; к — тоже, шатрового типа; л — составные оболочки; м — то же, из гиперболических треугольных сводов; н — панели-оболочки размером на пролет покрытия и вспарушенные оболочки размером на ячейку здания; л — неразрезные оболочки; 1 — балочная складка с треугольным поперечным сечением; 2 — то же, с трапециевидным; 3 — то же, со сводчатым (призматические выпуклые складки); 4 — свод-оболочка; 5 — длинные цилиндрические оболочки, 6 — то же, короткие; 7 — коническая оболочка;

8—купол; 9 — бочарные своды; 10—гиперболические оболочки; 11 — тороидальная оболочка; 12 — покрытие с треугольным планом из оболочек положительной и отрицательной гауссовой кривизны; 13 — то же, с полигональным планом; 14 — покрытие из составных гипаров; 15—панели-оболочки КЖС; 16 — вспарушенные плиты-оболочки; 17—многоволновые оболочки;

18— многопролетные оболочки

Рисунок 4.1, лист 1 — Схемы тонкостенных пространственных конструкций покрытий и перекрытий

4