про конструкции
Что такое продавливание и почему оно важно не только конструкторам

Ток короткого замыкания: расчет и защита электрических сетей

Что такое конструктивная схема
ОВ-шнику нужно провести воздуховод. ВК — пропустить стояк. ЭОМ или СС — организовать проходку для кабелей. На плане рядом с колонной как раз есть свободное место.
Логика понятная: никому не мешаем, трасса получается короче — давайте сделаем отверстие здесь.
Конструктор смотрит на тот же план и отвечает:
«Нет, здесь продавливание».
Для смежного инженера плита часто выглядит одинаковой по всей площади: сплошной железобетон толщиной, например, 200 или 250 мм. Но конструктивно разные участки одной и той же плиты могут находиться в совершенно разных условиях.
И особенно важная зона — место, где плита передаёт нагрузку на колонну или пилон.

Ток короткого замыкания: расчет и защита электрических сетей

Что такое продавливание
Рассмотрим безбалочное перекрытие: плита опирается непосредственно на колонны или пилоны.
На плиту действуют собственный вес, перегородки, люди, оборудование и другие нагрузки. Всё это в итоге должно передаться на вертикальные конструкции, а через них — дальше вниз по зданию.
В районе колонны эта передача происходит на сравнительно небольшой площади. В плите возникают значительные поперечные усилия, а при определённых условиях возможно особое разрушение — продавливание.
СП 63.13330.2018 рассматривает расчёт на продавливание для плоских железобетонных элементов при действии местных сосредоточенных сил и изгибающих моментов.
Иногда продавливание объясняют фразой «колонна протыкает плиту». Для первого знакомства образ понятный, но физика немного сложнее. Правильнее представить зону вокруг опоры, через которую усилия должны передаться с плиты на колонну. Если несущей способности этой зоны недостаточно, возникает опасность характерного разрушения вокруг опоры.
И именно поэтому эта часть плиты требует особого внимания.
Почему место возле колонны отличается от обычного пролёта
Возьмём одну плиту и мысленно переместим одинаковое отверстие в разные её части.
В первом случае отверстие находится далеко в пролёте.
Во втором — почти вплотную подходит к колонне.
Для инженера это всё ещё, например, одна проходка 400×400 мм. Но для конструктора это две разные расчётные ситуации.
Причина в том, что плита не работает одинаково по всей площади. В пролёте и над опорами различаются характер усилий и армирование. А возле колонны дополнительно решается задача передачи сосредоточенных усилий между плитой и опорой.
Поэтому в вопросе с проходками важно не только:
«Какого размера отверстие?»
Но и:
«Где именно оно находится относительно несущих элементов?»
Иногда положение оказывается принципиальнее размера.
Причём здесь отверстия
При расчёте продавливания конструктор рассматривает специальный расчётный контур вокруг зоны передачи нагрузки.
И отверстие рядом с колонной способно изменить этот контур.
Это не просто теоретическая осторожность конструктора. В п. 8.1.46 СП 63 прямо предусмотрено влияние отверстий: если отверстие располагается достаточно близко к площадке передачи нагрузки, часть расчётного контура между касательными к отверстию в расчёте не учитывается. В СП используется расстояние менее 6h от края или угла площадки передачи нагрузки до отверстия.

Но здесь важный нюанс.
Это не означает: «в пределах шести толщин плиты делать отверстия запрещено».
6h — не универсальная красная зона, в которой инженер должен автоматически запретить все проходки. Это условие расчётной модели, при котором расположенное отверстие уже учитывается при формировании расчётного контура продавливания.

А итоговое решение зависит от конкретной конструкции:
  • толщины плиты;
  • размеров и формы колонны или пилона;
  • положения опоры — внутри плиты, у края или угла;
  • величины и характера усилий;
  • армирования;
  • размеров и расположения отверстий;
  • наличия поперечного армирования;
  • других особенностей расчётной схемы.

СП 63 также различает расчётные контуры для опоры внутри плоского элемента и у его края или угла — то есть даже положение самой колонны относительно края перекрытия влияет на расчётную ситуацию.
Поэтому универсальная фраза «отойдите от колонны на метр, и всё будет нормально» — плохое инженерное правило.

Ток короткого замыкания: расчет и защита электрических сетей

Рабочая ситуация: воздуховод рядом с колонной
Представим обычный проект.
Есть безбалочное перекрытие. ОВ прокладывает воздуховод и выходит на место, где нужно пройти через плиту.
Рядом с колонной — прекрасный свободный участок.

Что видит ОВ-шник
  • короткая трасса;
  • нет конфликта с другими системами;
  • отверстие помещается;
  • архитектуре не мешаем;
  • можно идти дальше.
Что видит конструктор
  • колонну или пилон;
  • плиту, которая передаёт на эту опору усилия;
  • расчётную зону продавливания;
  • положение отверстия относительно опоры;
  • существующее продольное и, возможно, поперечное армирование;
  • необходимость проверить, как новая проходка повлияет на уже принятое решение.
И дальше вариантов может быть несколько.
Отверстие получится оставить на месте после проверки. Его попросят немного сместить. Изменят размеры или геометрию. Вместо одной большой проходки найдут другое решение. Поменяется трасса. Либо конструкция потребует дополнительного решения или усиления.
Главное — результат нельзя определить только по архитектурному плану.
Здесь уже встречаются две инженерные задачи.
«Но отверстие совсем маленькое»
Один из самых понятных аргументов смежника:
«Там всего 200×200. Что оно может изменить?»
Иногда — действительно ничего критичного.
Но размер сам по себе не даёт ответа.

Небольшое отверстие, расположенное неудачно, и более крупная проходка в другой части перекрытия — принципиально разные случаи.
Кроме того, отверстие затрагивает не только абстрактную площадь бетона. В реальной плите есть армирование. В приопорных зонах оно может быть особенно насыщенным, а поздняя проходка способна вступить в конфликт уже с разработанной схемой армирования.
Поэтому фраза:
«Для инженера это отверстие 200×200. Для конструктора — изменение уже рассчитанной зоны плиты»
довольно точно описывает проблему.
И отдельно стоит помнить про группы отверстий. Пять маленьких проходок рядом не стоит автоматически воспринимать как пять независимых безобидных точек. Конструктору важно видеть их совместное расположение.
А если про отверстие вспомнили после выпуска КЖ?
Вот здесь задача становится особенно интересной.
Одно дело — когда проходки приходят конструктору до окончательной разработки перекрытия. Их можно учесть в расчётной модели, армировании и документации.
Другое — когда КЖ уже разработан, а инженер сообщает:
«У нас появилась ещё одна проходка. Небольшая».
Это не означает, что сделать её невозможно. Но конструктору уже необходимо проверить принятое решение с учётом нового отверстия.
И чем позже оно появляется, тем меньше свободы для красивого решения.
В модели трассу можно передвинуть за несколько минут. После выпуска документации появляются связанные виды, армирование и спецификации. А после бетонирования к этому добавляется фактическое положение арматуры и необходимость принимать решение уже для существующей конструкции.

Когда смежнику точно стоит позвать конструктора
Не нужно самостоятельно определять «опасную зону» вокруг каждой колонны.
Гораздо полезнее научиться распознавать ситуации, которые требуют согласования.
Поводом задать вопрос конструктору будут, например:
  • проходка рядом с колонной или пилоном;
  • несколько отверстий, расположенных рядом;
  • крупное отверстие в несущей плите;
  • новая проходка после разработки КЖ;
  • перенос уже согласованного отверстия;
  • необходимость бурения, штробления или другой выборки в несущем элементе;
  • дополнительное оборудование и нагрузка около опоры;
  • изменение существующей проходки;
  • ситуация, когда непонятно, является ли конкретная конструкция несущей и можно ли в неё вмешиваться.
Как нормально поставить задачу конструктору
Сообщение:
«Можно здесь отверстие?»
содержит слишком мало информации.
Для проверки гораздо полезнее передать:
  • точное место проходки;
  • размеры;
  • отметку, если она имеет значение для решения;
  • назначение отверстия;
  • возможность его смещения;
  • насколько его можно уменьшить или изменить по форме;
  • допустимый диапазон расположения;
  • соседние проходки;
  • несколько возможных вариантов, если инженерная система позволяет выбирать.
Например, для конструктора огромная разница между:
«Отверстие должно стоять строго здесь».
и:
«Нужна проходка примерно 500×300, её можно переместить на 600 мм в любую сторону».
Во втором случае появляется пространство для совместного решения.
И здесь работает довольно простое правило:
  • чем раньше смежник передаёт проходки, нагрузки и ограничения — тем меньше вероятность получить ответ “здесь уже ничего нормального не сделать”.
Что инженеру важно запомнить
Не нужно самостоятельно считать продавливание, чтобы нормально работать с конструкторами.
Достаточно понимать несколько принципов.
1. Плита работает не одинаково по всей площади.
Свободное место на плане ещё не означает свободное место с точки зрения конструктива.
2. Зона около колонны или пилона требует особого внимания.
Именно здесь плита передаёт сосредоточенные усилия на опору.
3. Положение отверстия может быть важнее его размера.
4. Отверстия возле опоры действительно учитываются в расчёте продавливания. СП 63 предусматривает изменение расчётного контура при определённом расположении отверстия относительно площадки передачи нагрузки.
5. Несколько маленьких проходок тоже нужно показывать вместе.
6. Заранее предусмотренное отверстие почти всегда проще поздней проходки.
И самое главное: окончательное решение о возможности конкретного отверстия принимается не по универсальной картинке из интернета, а по конкретной конструкции и её расчёту.
Вместо вывода
Инженеру ОВ, ВК, ЭОМ или СС совершенно не обязательно уметь открывать расчётную модель перекрытия и проверять продавливание самостоятельно.
Архитектору не обязательно рассчитывать армирование.
ГИПу не обязательно перепроверять конструктора.
Но всем им полезно понимать физику точки пересечения своих решений с конструкциями.
Потому что тогда фраза конструктора:
«Здесь отверстие нежелательно из-за продавливания»
перестаёт звучать как очередное необъяснимое ограничение.
И появляется правильный следующий вопрос:
«Хорошо. В каких пределах мы можем его сместить, чтобы найти рабочее решение?»

Инженеру не обязательно уметь считать продавливание. Но полезно понимать, где его решение перестаёт быть просто трассировкой и начинает влиять на работу здания.
Хочешь быть в курсе всех новинок и секретов проектирования?
Подпишись на наши рассылки и получай полезные советы, истории и актуальную информацию прямо на свою почту!