Сталежелезобетонные конструкции

Сталежелезобетонные конструкции представляют собой строительные системы, в которых стальные элементы работают совместно с железобетоном. В качестве стальных элементов применяются гофрированные листы (профилированный настил), гибкая арматура, фасонный и двутавровый прокат.

Основное требование при проектировании сталежелезобетонных конструкций — это обеспечение совместной работы стали и железобетона. Правила проектирования сталежелезобетонных конструкций приведены в СП 266.1325800.

Сталежелезобетонные конструкции можно разделить на следующие виды:

• сталежелезобетонные плиты;
• комбинированные балки;
• железобетонные конструкции с жесткой арматурой.

Колонны

Сталежелезобетонные колонны применяются в основном в высотных зданиях, так как способны воспринимать значительные усилия и обладают повышенной огнестойкостью. Сталежелезобетонные перекрытия применяются в многоэтажных зданиях, автостоянках, производственных зданиях. Они совмещают несущие и ограждающие функции, имеют небольшую строительную высоту, что позволяет уменьшить общую высоту многоэтажного здания.

Плиты

Сталежелезобетонная плита представляет собой конструкцию, в которой монолитный железобетон и гофрированные листы (профилированный настил) работают совместно. На стадии изготовления плиты гофрированные листы выполняют функцию несъемной опалубки, а на стадии эксплуатации гофрированные листы работают как внешняя рабочая арматура совместно с рабочим армированием плиты (согласно п.3.16 СП 266.1325800.2016).

Балки

Комбинированная балка, представляет собой конструкцию, в которой стальная балка и железобетонная плита объединены с помощью анкерных упоров, либо за счет полного или частичного обетонирования стальной балки.

Профилированный настил

В качестве несъёмной опалубки в виде гофрированных листов применяются профили листовые гнутые с трапециевидными гофрами открытого или закрытого типа по ГОСТ 24045 или ГОСТ Р 58389.

Для изготовления гофрированных листов используют тонколистовую оцинкованную сталь по ГОСТ 14918 или горячеоцинкованный листовой прокат по ГОСТ Р 52246. Толщина стали для профилей от 0,7 до 1,5 мм, предел текучести стали от 230 до 350 МПа при относительном удлинении от 16% до 22%.

Профили, выполняющие функции рабочей арматуры сталежелезобетонной плиты, должны воспринимать горизонтальные сдвигающие усилия по контактной поверхности с бетоном. Совместная работа профилей с бетоном при работе плиты на изгиб должна обеспечиваться благодаря наличию выштамповок (рифов) глубиной от 3 до 5 мм на стенках гофров.

При оценке трещиностойкости к конструкциям предъявляют требования по ограничению ширины раскрытия трещин, соответствующие СП 63.13330. Образование трещин в сталежелезобетонных плитах с профилированным настилом допускается в зоне, закрытой профилированным настилом.

Бетон

В сталежелезобетонных конструкциях используют конструкционные бетоны: тяжелый плотностью от 2200 до 2500 кг/м³ и мелкозернистый средней плотностью от 1800 до 2200 кг/м³.

Характеристики бетона принимают с учётом данных СП 63.13330 «Бетонные и железобетонные конструкции» и особенностей сталежелезобетонных конструкций согласно СП 266.1325800.

Арматура

В сталежелезобетонных конструкциях сталь используют в виде гибкой и жесткой арматуры.

В качестве гибкой арматуры применяют горячекатаную арматуру гладкую и периодического профиля диаметром 6-40 мм; термомеханически упрочненную периодического профиля диаметром 6-40 мм; холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3-16 мм; арматурные канаты диаметром 6-18 мм классов А400, А500 и А600, В500 и Вр500. Допускается применять арматуру более высоких классов.

В качестве жесткой арматуры используют прокатные профили из сталей С255 — С440. Применение элементов из горячекатаного проката значительно облегчает конструирование, проектирование и расчет сталежелезобетонных конструкций.

При проектировании внецентренно-сжатых и сжато-изогнутых элементов как правило применяют двутавры по ГОСТ Р 57837 типов К (колонные), С (свайные), ДК (колонные дополнительных серий). При значительных эксцентриситетах в одной из плоскостей допускается использовать усиленные листами прокатные двутавры указанных выше типов или составные сечения из нескольких двутавров.

Для изгибаемых элементов рекомендуется использовать прокатные двутавры типов Б (балочные нормальные), Ш (широкополочные), ДБ и ДШ (нормальные и широкополочные дополнительных серий).

Расчет конструкций

Расчет сталежелезобетонных конструкций выполняют по предельным состояниям первой и второй групп в соответствии с требованиями ГОСТ 27751. Расчет производят в упругой стадии работы или с учетом физической и геометрической нелинейности материалов, возможного образования трещин в бетоне.

В статически неопределимых конструкциях следует учитывать перераспределение усилий в элементах конструкции из-за образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне, стали и арматуре.

Расчет статически неопределимых систем допускается выполнять в предположении упругой работы сталежелезобетонных элементов. При этом влияние физической нелинейности рекомендуется учитывать путем корректировки результатов линейного расчета на основе данных экспериментальных исследований, нелинейного моделирования, результатов расчета аналогичных объектов и экспертных оценок.

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.

Численный расчёт сталежелезобетонной конструкции рекомендуется выполнять с учётом положений СП 266.1325800 «Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования», СТО АРСС 11251254.001-018-4 «Руководство по проектированию сталежелезобетонных конструкций».