Принципы конструирования сборных железобетонных элементов заводского изготовления
Минимальные размеры сечения бетонных и железобетонных элементов, определяемые из расчета по действующим усилиям и соответствующим группам предельных состояний, назначают с учетом экономических требований, необходимости унификации опалубочных форм и армирования, а также условий принятой технологии изготовления конструкций. Размеры сечения элементов железобетонных конструкций принимаются такими, чтобы соблюдались требования в части расположения арматуры в сечении (толщины защитных слоев бетона, расстояний между стержнями и т.п.) и анкеровки арматуры (см. ниже). Кроме того, размеры бетонных и железобетонных элементов сборных конструкций следует назначать с учетом грузоподъемных средств на заводе-изготовителе и на строительстве. В необходимых случаях следует учитывать возможность подъема железобетонного изделия вместе с формой. При назначении размеров элементов следует учитывать также условия транспортировки. Защитный слой бетона для рабочей арматуры должен обеспечивать совместную работу с бетоном на всех стадиях работы конструкции, а также защиту арматуры от внешних атмосферных, температурных и других воздействий. Толщина защитного слоя бетона для стержневой арматуры (кроме арматуры подошвы фундаментов и также подколонников), как правило, должна быть не более 50 мм. В защитном слое толщиной более 50 мм растянутой зоны сечения следует устанавливать конструктивную арматуру в виде сеток, площадь сечения продольной арматуры которых должна быть не менее 0,1As, а шаг поперечной арматуры — не более 400 мм и не должен превышать высоты сечения элемента.
Толщина защитного слоя бетона для конструкций, работающих в агрессивных средах, должна назначаться с учетом требований СНиПа. Для полых элементов (кольцевого или коробчатого сечения) расстояние от стержневой продольной арматуры до внутренней поверхности бетона должно удовлетворять требованиям к назначению толщины защитного слоя у наружной поверхности.
Расстояние в свету между стержнями арматуры по высоте и ширине сечения должно обеспечивать совместную работу арматуры с бетоном и назначаться с учетом удобства укладки и уплотнения бетонной смеси. Расстояние в свету между стержнями периодического профиля принимается по номинальному диаметру без учета выступов и ребер. В элементах, изготовляемых без применения виброплощадок или вибраторов, укрепляемых на опалубке, должно быть обеспечено свободное прохождение между арматурными стержнями наконечников штыковых вибраторов или виброштампующих элементов машин, уплотняющих бетонную смесь. При назначении расстояния в свету между стержнями в конструкциях с большим насыщением арматуры учитывают фактические размеры поперечных сечений стержней периодического профиля с учетом допускаемых отклонений от них; радиусы загиба стержней и соответствующие фактические габариты гнутых элементов; допускаемые отклонения от проектных размеров при размещении стержней сварных сеток, каркасов, закладных деталей и т. п. Диаметр стержней продольной арматуры сборных и монолитных железобетонных конструкций, как правило, принимают не более 40 мм.
Площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах (в процентах площади сечения бетона) принимают не менее указанной в § 4.1, 5.4, 5.5. При этом указанчые значения не распространяются на армирование, определяемое расчетом элемента для стадии транспортирования и монтажа, когда площадь сечения арматуры определяется только расчетом по прочности. Кроме того, указанные значения не учитываются при назначении площади сечения арматуры, устанавливаемой по контуру плит или панелей из расчета на изгиб в плоскости плиты (панели), а также если их толщина назначена конструктивно, а минимальное армирование стеновых панелей принимается в соответствии с Инструкцией по проектированию панельных жилых зданий. У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура, как правило, предусматривают также поперечную арматуру, охватывающую крайние продольные стержни.
Если элементы не удовлетворяют требованиям минимального армирования, то их относят к бетонным элементам. В бетонных конструкциях предусматривают конструктивное армирование: в местах резкого изменения размеров сечения элементов; в местах изменения высоты стен (на участке не менее 1 м); в бетонных стенах под и над проемами каждого этажа; в конструкциях, подвергающихся воздействию динамической нагрузки; у растянутой или менее сжатой грани внецентренно сжатых элементов, если в сечении возникают растягивающие напряжения до 1 МПа; при наибольших сжимающих напряжениях более 0,8 (напряжения определяются как для упругого тела); при этом процент армирования принимается равным или более 0,025%. В бетонных элементах сборных конструкций, проверяемых в стадии транспортирования и монтажа, необходимое армирование определяется только расчетом по прочности. Если же согласно расчету с учетом сопротивления растянутой зоны бетона арматура не требуется и опытом доказана возможность транспортирования и монтажа таких элементов без арматуры, то конструктивная арматура не предусматривается.
Во избежание повреждения сборных элементов от местных концентраций напряжений при резком изменении направлений граней изделий (например, во внутренних углах) устраивают фаски или закругления по возможности небольшой величины (до 50 мм), чтобы не требовалось местное армирование (рис. 7.2, а...в), а на внешних углах — скобы или закругления (рис. 7.2, г, д), чтобы избежать скалывания бетона в этих местах. Небольшие отверстия в железобетонных элементах для пропуска, например, коммуникаций, строповки по возможности располагают в пределах ячеек арматурных сеток и каркасов так, чтобы не требовалось перерезать арматуру и вводить дополнительное местное армирование, а углы отверстий делают плавными.
Габариты и очертание бетонных и железобетонных конструкций принимают с учетом устройства и способа использования форм (опалубки). Например, при использовании форм с откидными бортами очертание изделия не должно препятствовать повороту борта (рис. 7.2, е) перед распалубкой. При использовании форм с одним неподвижным и одним откидным бортом для возможности вертикального подъема конструкций при распалубке переход от большей ширины изделия к меньшей, например от нижней полки к стенке (рис. 7.2, ж), принимают под углом не менее 40°. Эти требования не предъявляются, если на заводе-изготовителе имеется форма, снабженная выпрессовывающим устройством (рис. 7.2, з). В неразъемных формах соответствующие уклоны составляют 1:10 или 1:15 (рис. 7.2, и, к), а при немедленной распалубке — 1:50 (рис. 7.2, л).
При стыковании железобетонных элементов сборных конструкций усилия от одного элемента к другому передаются через стыкуемую рабочую арматуру, стальные закладные детали, заполняемые бетоном швы, бетонные шпонки или (в сжатых элементах) непосредственно через бетонные поверхности стыкуемых элементов.
Жесткие, т. е. нешарнирные, стыки сборных конструкций, как правило, замоноличивают путем заполнения швов между элементами бетоном. Если при изготовлении элементов обеспечивается плотная подгонка поверхностей друг к другу (например, путем использования торца одного из стыкуемых элементов в качестве опалубки для торца другого), то допускается при передаче через стык только сжимающего усилия выполнение стыков «насухо». Если стыки элементов воспринимают растягивающие усилия, то их выполняют: сваркой стальных закладных деталей; сваркой выпусков арматуры; пропуском через каналы или пазы стыкуемых элементов стержней арматуры, канатов или болтов с последующим натяжением их и заполнением пазов и каналов цементным раствором или мелкозернистым бетоном.
В любом случае в стыках элементов сборных конструкций предусматривают такие соединения закладных деталей, при которых не происходило бы разгибания их частей, а также выколов бетона. Кроме того, в стыках элементов сборных перекрытий устраивают швы, заполняемые бетоном. Ширину швов назначают из условий обеспечения качественного заполнения их (не менее 20 мм для элементов высотой сечения до 250 мм н не менее 30 мм при элементах большей высоты).