РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

ПРОСТРАНСТВЕННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

ПОКРЫТИЙ

И ПЕРЕКРЫТИЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (НИИЖБ)

РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОСТРАНСТВЕН Н ЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЙ И ПЕРЕКРЫТИЙ

МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1979

тсктурно-технологических и производственных требований [1, 6, 15, 16, 18].

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

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.

1.7.    Сборные и сборно-монолитные пространственные конструкции рекомендуется проектировать с учетом эффективных способов их изготовления и монтажа — из унифицированных плоских, цилиндрических или иных, как правило, ребристых панелей, монти-

10

руемых с применением укрупнительной сборки или из крупноразмерных элементов, изготовленных вблизи места возведения конструкции [3, 6].

Размеры укрупненных тонкостенных элементов покрытий и перекрытий: длина более 24 м, ширина (высота) более 3,2 м, а также вес более 15 т (учитывая условия перевозки, изготовления и монтажа)—должны быть специально обоснованы.

1.8.    Панели-оболочки и ианели-складки проектируют с учетом особенностей их транспортирования и хранения в штабелях.

1.9.    Железобетонные покрытия пространственного типа проектируют с учетом комплекса требований к ограждениям по гидро- и теплоизоляции, водоотводу, устройству различных проходок через покрытие, фонарных и других проемов и отверстий.

Панели сборных пространственных конструкций рекомендуется проектировать так, чтобы завод или полигон изготовлял их по возможности повышенной готовности — утепленными, с гидроизоляцией и т. п.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУИРОВАНИЮ

Монолитные конструкции

1.10.    Монолитные пространственные конструкции проектируют, как правило, с гладкой плитой, толщина которой должна удовлетворять требованиям п. 5.3 главы СНиП 11-21-75.

С целью повышения жесткости поля оболочки или складки допускается предусматривать ребра, как правило, прямоугольного сечения. Шаг ребер определяют исходя из расчета поля оболочки или плиты складки на прочность, устойчивость или локальную несущую способность (см. раздел и прил. 6 настоящего Руководства). С целью уменьшения изгибающих моментов в плите оболочки и упрощения опалубки рекомендуется ось симметрии сечения ребер совмещать с направлением нормали к поверхности (а для ребер, располагаемых в местах перелома складчатой поверхности, — с направлением биссектрисы угла сопряжения граней) и располагать ребра с выпуклой стороны оболочки. Ширину ребра следует принимать, как правило, не меньше высоты его сечения.

1.11.    Монолитные тонкостенные конструкции покрытий можно проектировать для любых очертаний поверхности и форм плана, предусмотренных п. 1.4 настоящего Руководства. С целью сокращения трудоемкости и стоимости опалубки рекомендуется применять тонкостенные конструкции, удобные для использования многократно оборачиваемой (подвижной и переносной) опалубки:

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

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

12

Стрелу подъема монолитных оболочек обычно принимают от Ую до 75 пролета. Угол наклона касательной к поверхности монолитных покрытий с горизонтом для их бетонирования на односторонней опалубке, как правило, должен быть не более 35°.

1.12.    В качестве бортовых элементов оболочек, складок, многогранников рекомендуется предусматривать балки, рамы или арки, как правило, прямоугольного или квадратного сечения, высоту которого принимают не менее у₈₀ пролета.

1.13.    Переход от плиты к бортовым элементам (а также к ребрам) должен быть плавным в виде вута шириной до 10 6. Если устройство вута недостаточно для восприятия краевых изгибающих моментов, следует предусматривать соответствующие утолщения плиты на величину от 0,5 6 до 6. В необходимых случаях, согласно требованиям расчета, плита может иметь плавное утолщение от центра к бортовым элементам.

1.14.    Армирование монолитных пространственных конструкций рекомендуется проектировать с использованием готовых сварных сеток и каркасов.

Изгибаемые плиты должны иметь у растянутой грани не менее одной арматурной сетки. Сжатые плиты, толщина которых назначается из условия местной несущей способности или устойчивости, и растянутые плиты рекомендуется армировать по расчету двумя сетками, располагаемыми симметрично относительно срединной поверхности с минимально допустимой величиной защитного слоя.

Если в плите конструкции арматура по расчету не требуется, то рекомендуется предусматривать конструктивное армирование согласно требованиям п. 5.16 главы СНиП 11-21-75, но не менее одной сетки, из стержней диаметром 3—4 мм, с шагом не более 4 6 или 200 мм, располагаемой у нижней грани сечения.

1.15.    Для восприятия основных растягивающих усилий в контурных элементах, диафрагмах и затяжках большепролетных покрытий рекомендуется предусматривать предварительно-напрягае-мые элементы с анкерными муфтами. Прсдварительно-напрягаемую арматуру рекомендуется располагать в каналах или пазах с последующим замоноличиванием.

Положение арматурных канатов и пучков по возможности должно совпадать с направлением растягивающих усилий (см. рис. 1.2) или их компонентов (см. рис. 1.2,в). В бортовых элементах балочных оболочек и складок до 80% основной растянутой арматуры допускается концентрировать у растянутой грани. В остальных случаях растянутую арматуру в тонкостенных элементах пространственных конструкций рекомендуется располагать, по возможности, равномерно вдоль растянутой зоны сечения оболочки, складки или многогранника.

1.16.    Канаты и пучки для предварительно-напряженного армирования -монолитных пространственных конструкций рекомендуется применять из высокопрочной проволоки, защищенной от коррозии до замоноличиванйя оцинковкой .или другим способом, допускаемым главой СНиП 11-28-73.

Сборно-монолитные конструкции

1.17.    Сборно-монолитные конструкции покрытий и перекрытий можно проектировать с применением в качестве несущей опалубки (рис. 1.3) железобетонных или армоцементных тонкостенных эле-

13

ментов, обеспечивающих создание готовой поверхности потолка, удовлетворяющей архитектурно-конструктивным требованиям. При проектировании армоцементных элементов несущей опалубки следует соблюдать требования «Инструкции по проектированию армоцементных конструкций» (СИ 356-77). М., Стройиздат, 1977.

Несущую опалубку пространственных конструкций рассчитывают на усилия от веса уложенного монолитного бетона и монтажных нагрузок с учетом ее последующей работы в качестве элемента составного сечения на эксплуатационные нагрузки. Поверхность несущей опалубки, соприкасающаяся с монолитным бетоном,

14

Рис. 1.2 —подпись см. на стр. 14

и выпуски арматуры должны обеспечивать совместную работу опалубки и монолитного бетона.

1.18.    При проектировании сборно-монолитных конструкций с целью упрощения лесов и подмостей рекомендуется предусматривать сборные диафрагмы, бортовые элементы или ребра в соответствии с принятым проектом организации работ. Схема сборномонолитной оболочки покрытия промышленного здания приведена на рис. 1.4. Сборные диафрагмы и бортовые элементы могут быть железобетонными, металлическими и бетонными с несущей арматурой.

Для обеспечения передачи контактных усилий между монолитным бетоном и сборными элементами в зонах омоноличивания этих элементов рекомендуется предусматривать шпонки, упоры, выпуски арматуры, закладные детали (см. пп. 1.30—1.33 настоящего Руководства).

1.19.    Для облегчения веса сборных элементов, работающих на существенные монтажные усилия, при проектировании рекомендуется учитывать применение на время монтажа временных затяжек, опор и других подкрепляющих устройств. Выбор бетона и арматуры при этом рекомендуется производить с учетом условий их изготовления, предусмотренных проектом производства работ.

1.20.    Размеры поперечного сечения сборно-монолитных пространственных конструкций (плиты, ребер, бортовых элементов и диафрагм) рекомендуется принимать согласно расчету на усилия, действующие в стадии эксплуатации.

При конструировании монолитных частей сборно-монолитных конструкций необходимо учитывать рекомендации пп. 1.10—1.16 настоящего Руководства.

15

УДК 69.024.4:691.328

Рекомендовано к изданию секцией конструкций научно-технического совета НИИЖБ.

Руководство по проектированию железобетонных пространственных конструкций покрытий и перекрытий / НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1979. — 421 с.

Руководство содержит основные положения по проектированию тонкостенных пространственных монолитных, сборно-монолитных и сборных конструкций из обычного, легкого, ячеистого бетона и предварительно-напряженного железобетона. Приведены рекомендации по конструированию и расчету железобетонных тонкостенных цилиндрических и пологих оболочек, оболочек вращения, а также сводов, шатров, ступенчато-вспару-шенных плит, призматических складок и оболочек висячего типа. Даны примеры расчета.

Руководство предназначено для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.

Табл. 59, ил. 192.

30213—£27 ||    ц    т.    —    ||    _ВЬ1П.    _    56—77    ©    Стройиздат,    1979

047(00-79

ПРЕДИСЛОВИЕ

Из года в год в строительстве возрастает роль железобетонных тонкостенных пространственных конструкций — сводов, куполов, складок, оболочек.

Фундаментальный вклад в дело создания и совершенствования таких конструкций внесли работы многих отечественных и зарубежных ученых (В. 3. Власова, А. А. Гвоздева, А. Л. Гольденвейзера, Ф. Дишингера, Ф. Канделла, О. Д. Ониашвнлн, П. Л. Пастернака, 10. Н. Работпова, А. Р. Ржаницына, Э. Тороха. О. Фни-стервальдсра, Б. Эллерса, И. Эскияна и др.).

Интенсивного развития железобетонные тонкостенные пространственные конструкции достигли в послевоенный период. В начале пятидесятых годов нашли применение монолитные длинные цилиндрические оболочки, а в конце -пятидесятых годов началось широкое возведение сборных сводов, длинных и коротких цилиндрических оболочек и оболочек положительной гауссовой кривизны для покрытий с прямоугольной и квадратной сетками колонн, а также получили распространение тонкостенные железобетонные элементы для массового гражданского и промышленного строительства в виде шатровых и вспарушенных панелей перекрытий, панелей-оболочек и панелей-складок покрытий и др.

Строительство зданий и сооружений развивается столь быстрыми темпами, что возникла необходимость выпуска новых нормативных документов но проектированию железобетонных несущих конструкций, отвечающих требованиям современного уровня промышленного, гражданского и сельскохозяйственного строительства.

Настоящее Руководство разработано ИИИЖБ Госстроя СССР при участии ряда научно-исследовательских организаций и отдельных специалистов на основе последних экспериментальных исследований железобетонных тонкостенных пространственных конструкций, опыта их проектирования и применения с использованием материалов «Инструкции по проектированию железобетонных тонкостенных пространственных покрытий и перекрытий» (М., Гос-стройиздат, 1961).

Отдельные разделы и подразделы настоящего Руководства составили:

разделы 1,3-д-р техн. наук проф. Г. К. Хайдуков (ИИИЖБ);

При составлении рекомендаций по сопряжению и монтажным усилиям оболочек были использованы материалы кандидатов техн. наук Э. 3. Жуковского и В. Ф. Шабля, а по стыкам складок материалы канд. техн. наук Е. К. Качановского и инж. К. А. Олешке-вича (НИИЖБ);

раздел 2 — канд. техн. «наук А. И. Рабинович (ЦНИИСК).

раздел 4 — Рекомендации по расчету и конструированию длинных цилиндрических оболочек и складок — д-р техн. наук проф. 10. В. Чиненков (НИИЖБ).

Рекомендации пс расчету и конструированию коротких призматических складок — кандидаты техн. наук Е. И. Стаковиченко, А. Д. Либерман, Ю. А. Катруца (НИИСК).

При составлении рекомендаций по монолитным коротким оболочкам были использованы материалы д-ра техн. наук проф.

1♦ Зак. 497

И. Е. Милейковского, инж. Л. И. Бабакова и канд. техн. наук М. С. Боришанского;

раздел 5 —д-р техн. наук Я. Ф. Хлебной (ЦНИИСК), канд. техн. наук К. П. Пятикрестовский (ЦНИИСК); подраздел «Расчет несущей способности куполов-оболочек по методу предельного равновесия» — канд. техн. наук Н. В. Ахвледиани при участии кандидатов техн. наук М. Л. Сехниашвили и М. А. Даииелашвили (ИСМиС);

раздел 6 —канд. техн. наук В. В. Шугаев (НИИЖБ); рекомендации по расчету и конструированию оболочек с контурными элементами в виде бруса, опертого на колонны, оболочек с переломами поверхности из цилиндрических панелей в стадии упругой работы с проверкой прочности панелей у контура, а также ребристых оболочек на сосредоточенные нагрузки без учета изменения формы поверхности — д-р техн. наук проф. Ю. В. Чиненков (НИИЖБ), канд. техн. наук Т. А. Кузьмич (НИИЖБ). В разделе использованы материалы кандидатов техн. наук Т. Ч. Байниетова (Казпромстройниипроект), Л. А. Коробова, М. Б. Краковского, А. М. Людковского ((НИИЖБ) и А. М. Дубинского (НИИСК), а также результаты проектных работ инженеров В. Я. Павилайнена, К. Н. Раша, А. В. Шапиро (ПИ-1) и кандидатов техн. наук М. Г. Косткжовского, Р. И. Рабиновича (ЦПИИПромзданий);

раздел 7 — кандидаты техн. наук М. Б. Краковский (НИИЖБ), А. М. Дубинский, Г. В. Шарапов (НИИСК);

раздел 8 — «Общие положения», а также рекомендации по расчету и конструированию оболочек с радиальной и перекрестной системами вант», — кандидаты техн. наук И. Г. Людковский и М. А. Иванов (НИИЖБ); рекомендации по расчету и конструированию оболочек с полигональной системой вант — д-р. техн. наук Р. Н. Мацелинский (НИИЖБ);

раздел 9 — д-р техн. наук Р. Н. Мацелинский (НИИЖБ); раздел 10 — кандидаты техн. наук А. А. Цейтлин и В. Н. Кол-чунов (НИИСК);

разделы И, 12 — д-р техн. наук проф. Г. К. Хайдуков (НИИЖБ) с использованием материалов: по сборным вспарушенным конструкциям— инж. Э. А. Магерамова (АзНИИСС им. С. А. Дадаше-ва), по выбору очертаний вопарушенных панелей — канд. техн. наук Б. Н. Бастатского (ГрузНИИЭГС);

приложение 1—канд. техн. наук М. Б. Краковский (НИИЖБ).

Пример расчета выполнен совместно с инж. Э. А. Щербенко (НИИСК); приложение 2 — кандидаты техн. наук А. С. Городецкий и В. С. Здоренко (НИИАСС Госстроя УССР); приложение 3 — д-р техн. наук проф. И. Е. Милейковский (ЦНИИСК);

приложение 4 — д-р техн. наук Р. Н. Мацелинский (НИИЖБ);

приложение 5-д-р техн. наук проф. Г. К. Хайдуков и канд.

техн. наук М. Б. Краковский (НИИЖБ). Рекомендации по выбору материалов для изготовления моделей составлены совместно с канд. техн. наук А. А. Дыховичным, Г. В. Шараповым, Ф. В. Ярмульником (НИИСК);

4

приложение 6 — д-р техн. наук. проф. А. А. Гвоздев п-ри участии канд. тех и. наук В. В. Шугаева; приложение 7 — кандидаты техн. наук М. Г. Костюковский, Р. И. Рабинович (ЦНИИПромзданий) и Л. С. Сиачнут (НИИЖБ); приложение 8^-пример 1—канд. техн. наук М. А. Даниела-швили (ИСМиС), примеры 2, 3 — д-р техн. наук Р. Н. Мацелинский (НИИЖБ), пример 4 — кандидаты техн. наук А. А. Цейтлин, В. Н. Колчуиов (НИИСК).

При составлении Руководства были использованы материалы проектных институтов ПИ-1, Леипромстройпроекта, Казахского ПромстройНИИпроекта, Киевского Промстройпроекта Госстроя СССР, ЛеиЗНИИЭПа, ТбилЗИИИЭПа, КиевЗНИИЭПа Госграж-данстроя, Мссгипротранса МПС СССР, МНИИТЭП Мосгорисполко-ма и др.

Работа осуществлялась под руководством д-ра техн. наук проф. Г. К. Хайдукова. Обобщение материалов и подготовка текста выполнены д-,ром техн. наук. проф. Г. К. Хайдуковым м к-анд. техн. наук М. Б. Краковским (НИИЖБ) при участии д-ра техн. наук Р. Н. Мацелинского и кандидатов техн. наук В. В. Шугаева (НИИЖБ) и В. Г. Корнилова (Госгражданстрой).

Рукопись Руководства рецензировалась комиссией в составе: докторов техн. наук проф. А. А. Гвоздева (председатель), проф. В. Н. Байкова, проф. В. С. Бартенева; кандидатов тсхи. наук О. А. Курбатова, Л. И. Неймзрка.. инженеров А. П. Морозова, А. В. Шапиро.

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 109389, Москчза, 2-я Институтская ул., д. 6.

Дирекция НИИЖБ

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

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

1.2.    Расчет по предельным состояниям и конструирование элементов пространственных конструкций осуществляется в соответствии с главой СНнП 11-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и с учетом рекомендаций настоящего Руководства. Если элементы пространственных конструкций подвергаются воздействию агрессивной среды, то должны соблюдаться требования СИиП 11-28-73 «Защита строительных конструкций от коррозии».

При проектировании пространственных конструкций в особых условиях (в районах с расчетной сейсмичностью 7 баллов и более, в районах Крайнего Севера, на просадочных грунтах и подрабатываемых территориях) надлежит учитывать специальные рекомендации.

1.3.    Настоящее Руководство не распространяется на проектирование армоцементных, стержневых пространственных конструкций и объемных блоков жилых зданий.

1.4.    Железобетонные тонкостенные пространственные конструкции покрытий и перекрытий различаются (рис. 1.1):

по очертанию срединной^{1 2 3 4 5 6} поверхности [14] [17]

а)    складки с различной формой поперечного сечения, в том числе призматические выпуклые, а также складчатые своды;

б)    оболочки и своды нулевой гауссовой кривизны — цилиндрические и конические оболочки и цилиндрические своды;

в)    оболочки и волнистые своды положительной гауссовой кривизны— сферические оболочки и купола, очерченные по поверхностям вращения с вертикальной осью, тороидальные оболочки вращения с горизонтальной осью, бочарные своды и оболочки, очерченные по поверхности переноса в виде эллиптического параболоида, круговой поверхности, а также по выпуклой поверхности на плоском контуре;

г)    оболочки и волнистые своды отрицательной гауссовой кривизны — оболочки, очерченные по линейчатым поверхностям гиперболического параболоида (гипары) и по поверхностям вращения с горизонтальной или вертикальной осью;

д)    оболочки разнозначной гауссовой кривизны — тороидальные оболочки, .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 гауссовую кривизну и др.;

е)    многогранники, в том числе вписанные в поверхности оболочек, предусмотренные подпунктами «б», «в», «г», «д», а также шатровые складки;

ж)    составные оболочки, имеющие сложную поверхность, образуемые из оболочек, предусмотренных подпунктами «б», «в», «г», «д», «е», в том числе из цилиндрических и гиперболических;

з)    вспарушениые плиты, в том числе ступенчато-вспарушенные и шатровые панели;

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;

и) 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) и имеющие размеры, соответствующие пролету между опорами и габаритам, установленным для данных условий изготовления, перевозки и монтажа;

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 эффективных теплоизоляционных, гидроизоля* ционных и других материалов.

1.5. Выбор типа и очертания поверхности пространственных конструкций покрытий пли перекрытий зданий и сооружений рекомендуется производить на основе технико-экономических обоснований (см. прил. 7 настоящего Руководства) с учетом архи- ⁷

►

Рис. 1.1. Схемы тонкостенных пространственных конструкций покрытий и перекрытий (см. стр. 9—II) 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 — многогранники; з — то же, шатрового типа; и — составные оболочки; к — то же, из гиперболических треугольных сводов; л — панели-оболочки; КЖС размером на пролет покрытия и вспарушенные оболочки размером на ячейку здания; м — 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; 0 — тороидальная оболочка; /О — бочарные своды; II — гиперболические оболочки; 12 — покрытие с треугольным планом из оболочек положительной и отрицательной гауссовой кривизны; 13 —то же, с полигональным планом; 14 — покрытие из составных гипа-ров; 15 — многоволновые оболочки; 16 — мпогопролстные оболочки

8

1

Под срединной поверхностью здесь и далее понимается гео

2

метрическое .место точек в плите оболочки или складки, равно

3

удаленных от ее нижней и верхней поверхностей. Тонкостенные конструкции покрытий и перекрытий, имеющих плиту поля посто

4

янной толщины, допускается различать по очертанию ее верхней

5

поверхности.

6

7