Расчёт сталежелезобетонных конструкций ведётся по СП 266.1325800.2016: перекрытия по профилированному настилу, балки с анкерными упорами, колонны с жёсткой арматурой. Работа всегда делится на две стадии — монтажную, когда бетон ещё не набрал прочность, и эксплуатационную, когда включается совместное сечение.
Когда нужен расчёт сталежелезобетонных конструкций
Сталежелезобетонные конструкции — это не «стальная балка с плитой сверху», а составное сечение, в котором сталь и бетон работают совместно через сдвиговое соединение. Отсюда все особенности расчёта: жёсткость зависит от степени объединения, усилия перераспределяются со временем из-за ползучести и усадки, а монтажная стадия принципиально отличается от эксплуатационной.
Применяются такие конструкции там, где нужно получить большой пролёт при малой строительной высоте: перекрытия многоэтажных зданий по стальным балкам, перекрытия по профилированному настилу, трубобетонные колонны, балки с обетонированием. В России расчёт ведётся по СП 266.1325800.2016, а для конструкций по системам Ассоциации развития стального строительства применяется СТО АРСС 11251254.001-2016, где методика изложена подробнее и с учётом технологических особенностей.
Исходные данные для расчёта сталежелезобетона
- Конструктивное решение перекрытия: тип балок, шаг, способ объединения с плитой, наличие подпорок при бетонировании.
- Тип плиты: монолитная, по профилированному настилу, сборная или сборно-монолитная; для сборных плит важны поперечные швы и их обжатие.
- Классы бетона и стали, характеристики анкерных упоров или гибких связей — с подтверждением несущей способности по данным изготовителя или испытаниям.
- Технология возведения: бетонирование с временными опорами или без них. Это решение меняет расчёт целиком, а не отдельные проверки.
- Нагрузки, требования по прогибам и по трещиностойкости; условия эксплуатации и требования по огнестойкости.
- Для трубобетонных элементов — геометрия трубы, класс бетона ядра, способ передачи нагрузки на сечение.
Состав расчётов
Совместная работа стали и бетона
- Приведённое сечение с коэффициентами приведения; площадь продольной арматуры, имеющей сцепление с бетоном, принимается делённой на коэффициент приведения по модулям упругости. Центры тяжести стального и приведённого сечений определяются по сечению брутто (4.4.4.11 СТО АРСС).
- Расчёты по прочности и устойчивости выполняются с учётом неупругих деформаций: от постоянных воздействий — ползучести бетона и обжатия поперечных швов сборных плит; от временных, температурных и усадочных — поперечных трещин в железобетоне и ограниченных пластических деформаций стали и бетона.
- Расчёты по трещиностойкости ведутся по своим правилам: для постоянных воздействий с учётом ползучести и обжатия швов, для временных, температурных, усадочных и монтажных — без учёта неупругих деформаций при расчёте по трещинообразованию.
- Ползучесть в статически неопределимых конструкциях: определяются внутренние силовые факторы и соответствующие деформации, вычисление допускается выполнять методом конечных элементов (4.4.4.14).
Сдвиговое соединение
- Расчёт анкерных упоров или гибких связей на сдвигающее усилие по длине элемента; проверка на отрыв плиты от балки.
- Определение степени объединения и её влияния на жёсткость и распределение усилий: неполное объединение допустимо, но должно быть посчитано, а не принято по умолчанию.
- Проверка зоны над опорой, где бетон растянут, и трещинообразование меняет работу сечения.
Стадии возведения
Отдельный и обязательный блок. Прочность и устойчивость стальных балок при монтаже проверяются по СП 16.13330 (4.4.4.12 СТО АРСС) — стальная балка до набора прочности бетоном воспринимает вес свежеуложенной смеси и монтажные нагрузки в одиночку. Если бетонирование ведётся без временных опор, именно эта стадия обычно определяет сечение балки, а не эксплуатация.
Прочность и трещиностойкость при предварительном напряжении, транспортировании и монтаже проверяются в предположении упругой работы стали и бетона, без учёта ползучести, усадки и обжатия швов, но с учётом потерь предварительного напряжения.
Трубобетонные элементы
Расчёт ведётся с учётом многоосного напряжённого состояния: бетон ядра при продольном сжатии испытывает сжатие и в боковых направлениях со стороны трубы, что повышает его расчётное сопротивление; металл трубы одновременно сжимается продольно и растягивается в тангенциальном направлении, что его расчётное сопротивление снижает. Оба эффекта учитываются в расчёте, и оценка «по сумме несущих способностей трубы и бетона» неверна в обе стороны.
Порядок выполнения
Первое решение — с временными опорами или без. Оно принимается вместе с подрядчиком и заказчиком, потому что определяет и сечения, и сроки, и стоимость.
Затем — расчёт монтажной стадии: стальная балка на вес бетона и монтажные нагрузки. Только после этого имеет смысл считать составное сечение на эксплуатацию.
Дальше — приведённое сечение, проверки по прочности, устойчивости, прогибам и трещиностойкости с соответствующими наборами неупругих деформаций для каждого вида расчёта. Отдельно — длительные процессы: ползучесть и усадка, перераспределение усилий в неразрезных системах.
После этого рассчитывается сдвиговое соединение по длине элемента и назначается раскладка анкерных упоров. Завершают работу проверки узлов опирания, зон сосредоточенных сил и требования к бетонированию.
Что входит в результат
Расчётно-пояснительная записка с обоснованием принятой технологии возведения, расчётом монтажной стадии, расчётом составного сечения по обеим группам предельных состояний, учётом ползучести и усадки, расчётом сдвигового соединения с раскладкой анкеров. Задание конструкторам: сечения балок, шаг и тип анкерных упоров, армирование плиты, узлы опирания, требования к очерёдности бетонирования. Файл расчётной модели ЛИРА 10 (2024). Ответы на замечания экспертизы.
На что смотрит экспертиза
Наличие расчёта монтажной стадии и соответствие принятой в нём схемы проекту организации строительства. Учёт ползучести и усадки в неразрезных системах. Обоснование степени объединения и расчёт сдвигового соединения по длине, а не по среднему усилию. Проверка трещиностойкости плиты над опорами неразрезных балок. Для трубобетона — учёт многоосного состояния, а не суммирование несущих способностей. Подтверждение несущей способности анкерных упоров.
Типовые ошибки расчётной модели
Составное сечение задано сразу на все нагрузки, включая вес свежего бетона, — монтажная стадия не посчитана, и балка в натуре перегружена. Коэффициент приведения принят постоянным без разделения на кратковременные и длительные воздействия. Сдвиговое соединение проверено по суммарному усилию, а не по эпюре сдвига: у опор анкеров не хватает, в пролёте они лишние. Над опорой неразрезной балки бетон оставлен работающим на растяжение. Для сборной плиты не учтено обжатие поперечных швов. Прогиб посчитан по сечению без трещин, хотя над опорами трещинообразование неизбежно.
Выполненные работы
Публичных кейсов по сталежелезобетону на сайте пока нет. Родственные задачи — совместная работа разнородных материалов и проверки по второй группе предельных состояний — разобраны в кейсе атриума с безбалочными перекрытиями.
Срок и от чего зависит трудоёмкость расчёта
Основное — неразрезность и длительные процессы: разрезная балка считается быстро, неразрезная система с учётом ползучести, усадки и перераспределения усилий требует расчёта по стадиям во времени. Второй фактор — технология: бетонирование без временных опор добавляет полноценный расчёт монтажной стадии с подбором сечения по ней. Третий — число типов узлов и наличие трубобетонных элементов, для которых методика отдельная.
Стоимость привязывается к составу работ и фиксируется в предложении. Предложение действует на указанный в нём период и офертой не является.
Нормативная база
СП 266.1325800.2016 «Конструкции сталежелезобетонные. Правила проектирования» · СТО АРСС 11251254.001-2016 «Сталежелезобетонные конструкции. Правила проектирования» · СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» · СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции» · СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» · СП 294.1325800.2017 «Конструкции стальные. Правила проектирования» · ГОСТ 27751-2014
