Что такое кси в жбк

ЖБК / 7сем / шпоры / шпоры жбк / чужие / 92-95

СНИП ЖБК стр 33. Из формулы (37) при всех изветных параметрах вычисляют высоту сжатой зоны, затем определяют ксир, проверяют условие хксиР*. Если оно соблюдается то при найденном значении х проверяют несущую способность (условие прочности) по формуле(36). Несоблюдение условия (кси ) указывает на то что х необходимо определять при условии (кси >ксиР) по формуле (38).

93.какова последовательность подбора арматуры элементов прямоугольного сечения при внецентренном сжатии?

1.Выписывают расчетные данные Rb Rs Rsc вычисляют значения

2.Задаются коэффициентом армирования в пределах 0.005…0.035.

По формулам определяют

Если окажется что размеры сечения эл-та следует увеличить.

3.Определяют коэффициент n по формуле n= и находят расстояние от усилия N до арматуры S. e=

4.С помощью формулы х=(N-Rsc*As’+RsAs)/( задаваясь ожидаемом отношением As/As’ определяют высоту сжатой зоны х и затим кси= х/ после чего подбирают сечения As и As’ принимая их не менее минимального значения.

5 вычисляют коэф армирования по найденным сечениям арматуры. Если он отличается от исходного не более чем на 0.005 решение считается найденным.При большей разнице необходимо сечение пересчитать, задавшись новым коэф армирования. Если в решении получается >0.03 то следует пересмотреть размеры поперечного сечения b и h или изменить класс бетона и арматуры.

6.Проверяют прочность элемента с учетом влияния продольного изгиба в плоскости перпендикулярной плоскости изгиба как для сжатого элемента со случайным эксцентриситетом.

7.Если требуется проверять достаточность несущей способности элемента пользуются формулами (37) и (38)

94.Какова последовательность расчета прочности внецентренно сжатых элементов, усиленных сетчатой или спиральной арматурой?

В практике для элементов с круглым или многоугольным поперечным сечением получило распространение косвенное армирование в виде спиралей или сварных колец.Для элементов с прямоугольным сечением применяют объемное косвенное армирование в виде часто размещенных поперечных сварных сеток. Косвенное армирование в виде поперечных сеток широко применяют для местного усиления железобетонных сборных колонн вблизи стыков а также в зоне анкеровки предварительно напрягаемой арматуры. Прочность сжатых элементов при наличаи в них продольной и косвенной арматуры любого вида рассчитывают по формулам :

в которых учитывают лишь часть бетонного сечения, ограниченную крайними стержнями сеток, кольцами или спиральной косвенной арматурой, а вместо сопротивления бетона применяют приведенное его сопротивление определяемое по эмпирическим зависимостям

При армировании сварными сетками

При армировании спиралями и кольцами

расчетное сопротивление растяжению стержней сеток или спиралей. — коэф косвенного армирования сварными сетками.— эксцентриситет приложения продольной нагрузки ( без учета влияния прогиба) – диаметр бетонного сечения внутри спирали. коэф косвенного армирования спиралью или кольцами.

95.Когда применяют колонны с жесткой арматурой?их конструктивные решения и расчет

Сжатые элементы с несущей арматурой применяют в монолитных железобетонных конструкциях, для возведения которых требуется устройство сложных лесов. Такие условия встречаются, в частности, при возведении каркасов гражданских зданий особо большой этажности. В процессе строительства несущая арматура используется вместо лесов для поддержания нагрузки от опалубки, свежего бетона и всех монтажных устройств. После приобретения бетоном достаточной прочности несущая арматура включается в работу в составе железобетонного сечения конструкции. Наиболее целесообразно применять несущую арматуру в конструкциях, собственный вес которых не превышает 25 % полной нагрузки; в этом случае перерасход стали или совсем отсутствует, или незначителен и окупается экономией на лесах. В качестве несущей арматуры используют прокатную сталь двутаврового, швеллерного, крупного уголкового профиля, т. е. жесткую арматуру, или крупные круглые стержни и мелкий уголковый профиль — сварные каркасы. Отдельные профили соединяют планками или решеткой. Сечение жесткой арматуры принимают наименьшим, по условию восприятия нагрузок в процессе строительства — обычно в пределах 3—8 % площади бетона поперечного сечения элементов. Во избежание отслоения бетона насыщение арматурой поперечного сечения не должно превышать 15 % При большем проценте армирования считают, что бетон может выполнять только функции защитной неработающей оболочки. Класс бетона должен быть не ниже В15. Элемент необходимо снабжать поперечной арматурой. Если нужна дополнительная гибкая арматура, то ее размещают по периметру сечения и конструируют по общим правилам. Это могут быть отдельные стержни или плоские сварные каркасы. Если расчетное армирование осуществляется одной только жесткой арматурой, то по контуру сечения устанавливают легкие сварные сетки с монтажными стержнями по углам. Защитный слой бетона для прокатных профилей и расстояния между профилями назначают; при этих размерах обеспечивается высокое качество бетонирования. Несущую арматуру в виде сварных каркасов конструируют из круглой и мелкой фасонной стали, объединяя плоские сварные каркасы в пространственные устойчивые арматурные блоки. При этом основные продольные стержни раскрепляют поперечными и наклонными стержнями не реже чем через 20d (все сварные швы должны быть двусторонними), а дополнительные круглые стержни не реже чем через I5d приваривают к решетке несущего каркаса или укрепляют дополнительными хомутами. Несущую арматуру рассчитывают по нормам проектирования стальных конструкций на нагрузки, возможные в период возведения сооружения до отвердения бетона (учитываемые как особо кратковременные нагрузки). На последующие нагрузки бетон работает совместно с несущей арматурой. Полная эксплуатационная нагрузка на сооружение может быть передана лишь тогда, когда бетон достигает проектной прочности. На полную расчетную нагрузку железобетонную конструкцию с несущей арматурой рассчитывают как обычно с учетом сечения всей несущей и дополнительной гибкой арматуры. Экспериментальные исследования показали, что в правильно запроектированных конструкциях жесткая арматура может работать совместно с бетоном вплоть до разрушения, напряжение в ней достигает предела текучести; начальные напряжения, возникающие в несущей арматуре в процессе возведения, не снижают конечной прочности железобетонного элемента. При расчете внецентреино сжатых элементов с жесткой арматурой площадь сечения бетона сжатой зоны принимают за вычетом площади, занятой арматурой, что равносильно снижению расчетного сопротивления жесткой арматуры этой зоны до значения Rs—Rb. Расчет внецентреино сжатых элементов с жесткой арматурой из двух ветвей, размещенных у противоположных граней сечения — в сжатой и растянутой (или тоже сжатой, но менее напряженной) зонах, не отличается от расчета элементов с гибкой арматурой. При этом полезную высоту принимают равной расстоянию от более сжатой грани сечения до общего центра -тяжести жесткой и гибкой арматуры у противоположной грани.

Сжатая зона кси поясните

Не делал не когда кж, тока км, поясните как ВЫ считаете? почитал расчеты кж-ников, сжатая-растянутая зона, итого считаем арматуру или бетон — А ГДЕ СОВМЕСТНАЯ РАБОТА?

Просмотров: 9084
Сообщений: n/a

А Вы на составляющие предельного момента в сечении гляньте — там и бетон есть со своей прочностью и арматура — меняя любое из составляющих — получите другой результат — вот и совместная работа. Найдите главу в Байкове по стадиям работы жб элемента и начните с нее (при условии, что разобрались со свойствами материалов). Разберитесь — что такое стадия разрушения и для чего введена величина Кси Р — что она характеризует (достижение или не достижение арматурой предела текучести). Заодно было бы сразу неплохо разбирать деформационную модель, где предельное состояние определяется достижением одним из материалов предельных деформаций.
При этом в деформационной модели предельные деформации могут первыми всплыть как у бетона, так и у арматуры, но это будет не одно и то-же, что и Кси больше или меньше Кси Р соответственно при расчета по разрушающей нагрузке.
Важно помнить, что если Кси больше Кси Эр, то это означает что напряжение в растянутой арматуре не достигли ее предела текучести (т.е. сечение переармировано). Но это не одно и то-же, что и разрушение сечения при достижении бетоном предельных деформаций по деформационной модели — такое разрушение происходит в большинстве изгибаемых элементов, независимо от того — Кси больше Кси Р или меньше. Исключения, обычно, бывают при расчете усиления композитами, для которых (из условий сохранения сцепления с бетоном) принимаются очень маленькие предельные деформации.

Регистрация: 16.12.2010
Харьков, Украина
Сообщений: 298

Считается что нормальных сечениях, бетон на растяжение не работает, вместо него работает арматура. А на сжатие бетон и арматура (если есть сжатая). А вот по наклонным сечениям, совместно работает на поперечную силу и бетон, с расчетным сопротивлением на растяжение, и арматура с ним же. (в жб. на поперечную силу сечения несут гораздо меньше, чем в металле.) Вот так они и жили вместе и умерли в один день.

Регистрация: 17.03.2009
Сообщений: 367

я не понимаю пока в этом всем, ал-й Вы меня пугаете,
Моу я просто посчитать жб балку так (момент-сжатая зона, арматура (подбираю ее) и выпуск документации
НА ПЕРВОЕ ВРЕМЯ

Сообщений: n/a

Не бойтесь ))
вот Вам файлик на первое время =)
Расширение на xlsx смените. Сжатую арматуру не учитывает в запас ))

Изгиб-СП 2003.doc (12.9 Кб, 466 просмотров)

Регистрация: 17.03.2009
Сообщений: 367

Спасибо, буду разбираться, а пока спать, в ветке ж/б буду теперь долгое время (всегда думал что мне хватит металла, но блин судьба сложилась так — теперь я новичек)

Анализ отечественных и зарубежных исследований эффективности применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных стержнях Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Зараковская К.И.

Ввиду того, что железобетонные конструкции широкого используются при возведении и реконструкции зданий и сооружений, с точки зрения разработки новых и оптимизации существующих конструктивных решений зданий и сооружений интересная и актуальна область применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных элементах. Не смотря на то, что проведенные на сегодняшний момент исследования установили высокую эффективность применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных стержнях малой и средней гибкости, современные стандарты по расчету и проектированию железобетонных конструкций как в нашей стране, так и за рубежом рекомендуют применять арматуру со значением расчетного сопротивления сжатию в случае кратковременного нагружения, а в случае длительного нагружения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Анализ отечественных и зарубежных исследований эффективности применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных стержнях»

Анализ отечественных и зарубежных исследований эффективности применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных стержнях

Зараковская Кристина Игоревна,

аспирант, Балтийский федеральный университет им. Канта, kizarakovskaya@gmail.com;

сжатию ^ат ^ МПа в СЛуЧае кратковременного на-гружения, а в случае длительного нагружения

Ключевые слова: бетон; железобетон; высокопрочная арматура; длительное сжатие; ползучесть; напряжения; деформации; перераспределение усилий; сжатые колонны; напряженно-деформированное состояние сечений.

Впервые опытные данные о кратковременном и длительном сопротивлении сжатых железобетонных элементов в зависимости от их гибкости, величины эксцентриситета продольной силы, прочностных и деформативных свойств бетона и арматуры, содержания продольной арматуры и особенностей поперечного армирования нашли отражение в СНиП II—В.1—62 [16]. Этот нормативный документ дал рекомендации по учету длительного действия внешней нагрузки, которые были основаны на представлении расчетного значения продольной силы как суммы его кратковременной части внешней нагруз-

ки и увеличенной в раз длительной её составляющей. Коэффициент назначался на основании опытных данных, полученных в результате исследований К.Э. Таля и Е.А. Чистякова в НИИЖБ под руководством А.А. Гвоздева, также учитывал имевшиеся на то время экспериментальные данные зарубежных исследователей.

К настоящему моменту времени проведено немало теоретических и экспериментальных исследований, посвященных изучению прочности и деформативности сжатых железобетонных элементов при кратковременном и длительном действии нагрузки, в том числе доказывающих эффективность применения высокопрочной арматуры в сжатых стержнях как малой и средней, так большой гибкости. К этим исследованиям можно отнести работы Аутома Т., Аль Абед Ахмада, Баркая Т.Р., Бейсембаева М.К., Захарова В. Ф., Каляскина А.В., Кхлифи Х., Кусакина А.П., Матара П.Ю., Маткова Н. Г., Рискинда Б. Я., Су-рина В.В., Таля К.Э., Тарасова А.А., Узуновой Л.В. Хаита И.Г. , Чистякова Е.А., Шорниковой Г.И., Щелкунова В.Г. и др.

Одним из первых исследователей, который получил опытные данные, доказывающие увеличение несущей способности сжатых элементов с высокопрочной арматурой, стал советский ученый К.Э. Таль (начало 50-х годов прошлого века) [18-19]. Он получил диаграмму деформирования бетона с нисходящей ветвью, из кото-

рой видно, что предельное укорочение бетона при разрушении составила более 3 %о. Стоит заметить, что проведенные в то время испытания железобетонных призм, армированных арматурой класса АIII и ниже, зафиксировали разрушение при значениях деформаций сжатия бетона не превышающих (как правило) 2- 2,5 %о.

В 60-80 годы советские ученые Рискинд Б.Я. Сурин В.В., Шорникова Г.И. [11-14, 17] провели сравнительные исследования центрально и внецентренно сжатых колонн с продольной высокопрочной арматурой Ат-У1 (Ат1000) и Ат-У11 (Ат1200) и поперечным армированием в виде хомутов с аналогичными колонными с продольной арматурой класса А-111 (А400) (сечения -150×200 мм и 200×200 мм, длина образцов 1500 мм). В колоннах с высокопрочной арматурой предельные деформации бетона при центральном сжатии составили 2,4. 5,5 %о , при внецен-тренном сжатии — 3.6 %о. Предельная дефор-мативность бетона колонн с обычной арматурой оказалась примерно такой, как для бетона не-армированных образцов. В данных экспериментах был установлен факт, что применение высокопрочной арматуры приводит к значительному увеличению несущей способности железобетонных колонн (до 50%).

В те же годы Бейсембаевым М.К., Тарасовым А.А., Чистяковым Е.А. и Хаитом И.Г. [3, 20, 2224] проводились кратковременные испытания железобетонных колонн сечением 400×400 мм высотой 3 м с продольной высокопрочной арматурой класса Ат-У (Ат800). В результате проделанной работы было установлено, что применение в связевых каркасах колонн с высокопрочной арматурой при больших расчетных нагрузках (порядка 12 000 кН) вполне обосновано и целесообразно и приводит к снижению расхода стали почти в 2 раза.

К таким же выводам пришли Матков Н.Г. [10], Кусакин А.П.[7], Щелкунов В.Г. [25, 26], они подтвердили ранее установленный факт, что повышение несущей способности железобетонных элементов малой гибкости с высокопрочной продольной арматурой (Ат-1У (Ат600) и Ат-У(Ат800)) происходит как при кратковременных, так при длительных испытаниях за счет значительного увеличения усилий в высокопрочной арматуре и соответственно их уменьшения в бетоне, работающем по нисходящей ветви. Ку-сакин А.П. указал также на то, что сварные соединения продольной арматуры не снижают прочности железобетонных колонн.

Экспериментальные исследования железобетонных гибких колонн и колонн средней гиб-

кости * в с продольной высокопрочной

арматурой и поперечным армированием в виде хомутов в разное время были проведены Заха-

ровым В.Ф. и его аспирантами Аутомом Т., Аль Абед Ахмадом., Баркая Т.Р., Каляскиным А.В., Кхлифи Х., Матаром П.Ю., Узуновой Л.В. [1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 21] Проведенные ими опыты показали, что и при кратковременных, и при длительных нагрузках несущая способность железобетонных колонн большой и средней гибкости с высокопрочной ненапрягаемой арматурой Ат-У (Ат800) выше, чем у аналогичных колонн с обычной арматурой. В частности, разница между показателями прочности уменьшалась при значениях гибкости колонн, больших

. Таким образом, был сделан вывод о возможности применения высокопрочной арматуры в колоннах гибкостью до

Опираясь на данные приведенных выше исследований, можно утверждать, что в процессе нагружения железобетонных элементов при достижении напряжений в бетоне, когда начинают заметно развиваться неупругие деформации, происходит перераспределение усилий с бетона на высокопрочную арматуру, которая является мощной упругой связью при сжатии. Это приводит к развитию нисходящего участка диаграммы аь — еь. Указанному процессу перераспределения внутренних усилий способствует проявление деформаций ползучести бетона прежде всего при длительном сжатии и в определенной степени при кратковременном сжатии.

При кратковременном нагружении начало заметного перераспределения усилий наступает, видимо, при напряжениях, близких к Рь, и сопровождается уменьшением этих напряжений в бетоне при заметном росте деформаций. Разрушение элемента наступает при достижении деформациями бетона значений, близких к 4-5

При длительном нагружении перераспределение усилий наступает при достаточно низких напряжениях в бетоне. В этом случае повышение напряжений в арматуре и уменьшения напряжений в бетоне зависят от времени действия нагрузки, самого уровня этой нагрузки и эксцентриситета ее равнодействующей.

Эксперименты [4, 5] показывают, что при кратковременном (после длительной выдержки) догружении элемента до разрушения колонны разрушаются при больших значениях усилий. Несущая способность элемента и степень эффективности использования высокопрочной арматуры зависят от величины деформаций бетона, развившихся при длительной выдержке элемента под постоянной нагрузкой. При этом несущая способность увеличивается по сравне-

нию с несущей способностью при кратковременном режиме нагружения в пределах 20-35%.

Зарубежные исследователи также занимались изучением эффективности использования высокопрочной арматуры в железобетонных конструкциях, в том числе сейсмостойких. В 1934 году Richart, F.E. и Brown, R.L. [34] впервые опубликовали результаты испытаний железобетонных колонн, которые показали, что использование высокопрочной арматуры продольной арматуры с пределом текучести 72 и 96 кси (496,4 и 661,9 МПа соответственно) эффективно в железобетонных колоннах в случае центрального сжатия.

Позже в 60-е годы прошлого столетия ассоциация производителей портландцемента (the Portland Cement Association (PCA)) выпустила серию докладов под названием «Высокопрочная арматура для железобетонных конструкций» (High strength bars as concrete reinforcement) [32, 33]. Она включала в себя анализ результатов испытаний балок и колонн (Hognestad, 1961 Hognestad, 1962; Gaston and Hognestad, 1962 Kaar and Mattock, 1963; Pfister and Mattock, 1963 Pfister and Hognestad, 1964; Kaar and Hognestad, 1965; and Kaar, 1966). Испытания были направлены для изучения прочности и микротрещино-образования при изгибе, прочности на сжатие соединений железобетонных колонн. Прочность арматуры варьировалось от 55-120 кси.

В 1964 году Todeschini, C.E. и другие [35] исследователи опубликовали результаты испытаний внецентренно сжатых колонн, аналогичных колоннам Richart, F.E., and Brown, R.L. В исследованиях были сделаны выводы о том, что эффективнее всего использовать высокопрочную арматуру с пределом текучести свыше 90 кси (620,5 МПа).

Результаты вышеупомянутых испытаний были учтены в редакции американского стандарта ACI 318 в 1963 году [27], который рекомендовал использовать арматуру для железобетонных колонн с пределом текучести до 75 кси (520 МПа). В 1971 году этот предел увеличился до 80 кси (550 МПа) [28]. В действующих нормах ACI 318-2011 [29] не рекомендуется использовать при проектировании железобетонных конструкций арматуру с пределом текучести выше 80 кси (550 МПа).

Ведущие европейские стандарты Model Code for Concrete Structures 2010 [31] и EN 1992-1-1 [30], делят стальную арматуру на четыре класса A, B, C и D в зависимости от соотношения величин предела прочности стали на растяжение и предела текучести. При этом данная классификация действительна только для стальной арматуры с пределом текучести менее 600 МПа.

Также как и зарубежные нормативы в области проектирования железобетонных конструкций отечественный свод правил СП 63.13330.2012

[16] рекомендует выполнять расчет прочности железобетонных элементов с ненапрягаемой арматурой при расчетном сопротивлении арматуры сжатию не более 500 МПа.

На основании приведенного выше материала, который содержит основные результаты отечественных и зарубежных исследований, можно сделать вывод о том, что использование высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных элементах целесообразно и эффективно не только с точки зрения повышения прочности сечений, но и из соображений экономии материала. Однако, не смотря на это, действующие нормативы как в нашей стране, так за рубежом ограничивают область применения высокопрочной арматуры в массовом строительстве. Поэтому исследования эффективности применения высокопрочной арматуры в сжатых железобетонных стержнях особенно при длительном действии нагрузки продолжают быть актуальными и в настоящее время.

1. Аль Абед Ахмад. Несущая способность железобетонных внецентренно сжатых элементов средней гибкости с высокопрочной продольной арматурой: дисс. канд.техн.наук: 05.23.01 -строительные конструкции, здания и сооружения / Аль Абед Ахмад. — Тверь, 1997. — 167с.

2. Аутоум Т. Исследование влияния различных режимов нагружения на напряженно-деформированное состояние и несущую способность железобетонных колонн с арматурой класса Ат-У1: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения/ Т. Аутоум. — Тверь, 1994. — 202с.

3. Бейсембаев М. К. Прочность сжатых элементов с высокопрочной арматурой: дисс. канд.’техн.наук: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения / МИСИ, М. К. Бейсембаев. — М., — 1991. — 154с.

4. Захаров В. Ф. Несущая способность сжатых железобетонных стержней. Предельная эксплуатационная нагрузка / В. Ф. Захаров, Т. Р., Баркая, А. В. Каляскин // Сборник научных трудов инженеров строительного факультета / ТГТУ. — Тверь, — 1998. — вып.1. — с.31-33.

5. Захаров В. Ф. Несущая способность и деформации гибких железобетонных стоек при кратковременном нагружении / В. Ф. Захаров, П. Матар. — Тверь: ТвеПИ, — 1994. — 4с. деп. В ВИНИТИ № 502.

6. Каляскин А.В. Сопротивление длительному и осевому сжатию гибких золобетонных элементов с высокопрочной арматурой: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения/ А.В. Каляскин. — Тверь, 1999. — 146с.

7. Кусакин А.П. Провести исследования колонн с ненапрягаемой арматурой класса Ат-У,

имеющей сварные соединения и разработать рекомендации по расчету и проектированию/ А. П. Кусакин // Макеевка: отчет МакИСИ, — 1987.-79с.

8. Кхлифи Х. Кратковременное и длительное сопротивление центрально-сжатых колонн средней гибкости с различным содержанием высокопрочной продольной арматуры: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения/ Х. Кхлифи. — Тверь, 1998. — 190с.

9. Матар П. Исследование возможности применения высокопрочной арматуры в гибких железобетонных колоннах: дисс. . канд.техн. наук: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения / П. Матар. — Тверь, 1992. — 227 с.

10. Матков Н. Г. О диаграммах деформирования сжимаемых железобетонных элементов с продольным и поперечным армированием / Н. Г. Матков // Совершенствование методов расчета статически неопределимых железобетонных конструкций. Труды НИИЖБ — М., — 1987. -с.135-142.

11. Рискинд Б. Я. Прочность сжатых железобетонных стоек с термически упрочненной арматурой / Б. Я. Рискинд // Бетон и железобетон. — М., — 1972.- №11.-с.31-34.

12. Рискинд Б. Я. Применение высокопрочной сжатой арматуры в железобетонных конструкциях / Б. Я. Рискинд // Промышленность сборного железобетона. Серия 3. -М., — 1982. -Вып. 3. — 39с.

13. Рискинд Б. Я. Исследование сжатых железобетонных элементов с термически упрочненной арматурой / Б. Я. Рискинд, Г. И. Шорни-кова // Железобетонные конструкции. — Челябинск, — 1972. — Вып. 1. — с.42-71.

14. Рискинд Б. Я. Работа стержневой арматуры на сжатие / Б. Я. Рискинд, Г. И. Шорникова // Бетон и железобетон. — М., — 1974.- №10.-с.3-4.

15. СНиП 11-В.1-62. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования. -М.: Стройиздат, 1962.

16. СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 М., ГУП НИИЖБ Госстроя России, 2012г., — 155с.

17. Сурин В.В. Прочность внецентренно сжатых железобетонных элементов с высокопрочной стержневой арматурой (при кратковременной нагрузке). — Дисс. канд. техн. наук. — Челябинск, 1981.-180 с.

18. Таль К.Э. О деформативности бетона при сжатии / К. Э. Таль // Исследование прочности и ползучести строительных материалов. -М.: Госстройиздат, — 1955. — с. 202-207.

19. Таль К.Э. Исследование несущей способности гибких железобетонных колонн, работающих по первому случаю внецентренного сжатия / К. Э. Таль, Е. А. Чистяков // Расчет же-

лезобетонных конструкций. — М:Росстройиздат, -1961. — 127с.

20. Тарасов А.А. Высокопрочная термоуп-рочненная арматура больших диаметров и условия ее применения в сжатых железобетонных элементах: дисс. канд.техн.наук: 05.23.01 -строительные конструкции, здания и сооружения / А. А. Тарасов — М., 1982. — 159с.

21. Узунова Л.В. Сопротивление кратковременному сжатию составных железобетонных стержней с высокопрочной арматурой: дисс. . канд.техн. наук: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения / Л.В.Узунова. -Калининград, 2010. — 144 с.

22. Хаит И.Г. Применение высокопрочной арматуры в колоннах многоэтажных зданий/ И.Г. Хаит, Е.А. Чистяков// Научно-технический реферат. -М. : ВЦНИС. — 1979.-сер.8 вып.10. — с36-42.

23. Чистяков Е.А. Основы теории, методы расчета и экспериментальные исследования несущей способности сжатых железобетонных элементов при статическом нагружении: дисс.докт.техн.наук: 05.23.01 — строительные конструкции, здания и сооружения / НИИЖБ; Е. А.Чистяков — М., 1988. — 638с.

24. Чистяков Е.А. Прочность сжатых железобетонных колонн с продольной высокопрочной арматурой и поперечными сварными сетками / Е.А. Чистяков, К.К. Бакиров // Жилищно-гражданское строительство. Экспресс информация КазЦНТИС. — Алма-Ата, — 1975. — №3. — 130с.

25. Щелкунов В.Г. Экспериментальные исследования ползучести бетона при различных режимах загружения/ В.Г. Щелкунов // В кн.: Строительные конструкции. Межвед. Рес-публ.сб. — Киев: Будивельник, — 1971. — Вып.ХУ. -с.40-45.

26. Щелкунов В.Г. Прочность при длительном сжатии железобетона, армированного высокопрочной проволокой/ В.Г. Щелкунов // В кн.: Несущая способность и деформативность железобетонных конструкций.- Тр. КАДИ, Киев: Вища школа, — 1978. — с.31-38.

27. ACI Committee 318. Building code requirements for reinforced concrete (ACI 318-63). Detroit (MI): American Concrete Institute; 1963.

28. ACI Committee 318. Building code requirements for reinforced concrete (ACI 318-71). Detroit (MI): American Concrete Institute; 1971.

29. ACI Committee 318. Building code requirements for structural concrete (ACI 318-11) and commentary. Farmington Hills (MI): American Concrete Institute; 2011.

30. EN 1992-1-1:2005. Eurocode 2: Design of concrete structures. Part 1-1: General rules and rules for buildings. CEN.

31. Fib (2012a): Model Code 2010 Final draft, Volume 1. Föderation Internationale du Béton Lausanne, Switzerland, 2012.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений необходимо соблюдать требования СНиП 2.06.01-86 и строительных норм и правил по проектированию отдельных видов гидротехнических сооружений.

1.2. Выбор типа бетонных и железобетонных конструкций (монолитных, сборно-монолитных, сборных, в том числе предварительно напряженных и заанкеренных в основание) должен производиться исходя из условий технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, энергоемкости, трудоемкости и стоимости строительства.

При выборе элементов сборных конструкций следует рассматривать предварительно напряженные конструкции из высокопрочных бетонов и арматуры, а также конструкции из легких бетонов.

Типы конструкций, основные размеры их элементов, а также степень насыщения железобетонных конструкций арматурой необходимо принимать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов.

Внесены
Министерством
энергетики и электрификации СССР

Утверждены
постановлением
Государственного строительного
комитета СССР
от 26 февраля 1987 г. № 37

Срок
введения
в действие
1 января 1988 г.

1.3. Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях.

Следует рассматривать целесообразность укрупнения сборных конструкций с учетом условий их изготовления, транспортирования, грузоподъемности монтажных механизмов.

1.4. Для монолитных конструкций следует предусматривать унифицированные размеры, позволяющие применять инвентарную опалубку.

1.5. Конструкции узлов и соединений элементов в сборных конструкциях должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.

1.6. При проектировании конструкций гидротехнических сооружений, недостаточно апробированных практикой проектирования и строительства, для сложных условий статической и динамической работы конструкций (когда характер напряженного и деформированного состояния с необходимой достоверностью не может быть определен расчетом) следует проводить исследования.

1.7. Для обеспечения требуемой водонепроницаемости и морозостойкости конструкций, а также для уменьшения противодавления воды в их расчетных сечениях необходимо предусматривать следующие мероприятия:

укладку бетона соответствующих марок по водонепроницаемости и морозостойкости со стороны напорной грани и наружных поверхностей (особенно в зонах переменного уровня воды);

применение поверхностно-активных добавок к бетону (воздухововлекающих, пластифицирующих и др.);

гидроизоляцию и теплогидроизоляцию наружных поверхностей сооружений;

обжатие бетона со стороны напорных граней и со стороны поверхностей сооружения, испытывающих растяжение от эксплуатационных нагрузок;

устройство дренажа со стороны напорной грани.

Выбор мероприятия следует производить на основе технико-экономического сравнения вариантов.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

БЕТОН

2.1. Бетон для бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений должен удовлетворять требованиям ГОСТ 26633-85 и настоящего раздела.

2.2. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений в зависимости от вида и условий работы необходимо устанавливать показатели качества бетона, основными из которых являются следующие:

а) классы бетона по прочности на сжатие, которые отвечают значению гарантированной прочности бетона, МПа, с обеспеченностью q = 0,95. В массивных сооружениях допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью q = 0,9.

В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по прочности на сжатие: В5, В7,5, В10, В12,5, В15, В20, В25, В30, В35;

б) классы бетона по прочности на осевое растяжение. Эту характеристику устанавливают в тех случаях, когда она имеет главенствующее значение и контролируется на производстве.

В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по прочности на осевое растяжение: ;

в) марки бетона по морозостойкости.

В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по морозостойкости: F 50, F 75, F 100, F 150, F 200, F 300, F 400, F 500, F 600.

Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от климатических условий и числа расчетных циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение года (по данным долгосрочных наблюдений), с учетом эксплуатационных условий. Для энергетических сооружений марку бетона по морозостойкости следует принимать по табл. 1 .

Марка бетона по морозостойкости при числе циклов попеременного замораживания и оттаивания в год

св. 150 до 200 включ.

Примечания : 1. Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца: умеренные — выше минус 10 ° С, суровые — от минус 10 ° С до минус 20 ° С включ., особо суровые — ниже минус 20 ° С.

2. Среднемесячные температуры наиболее холодного месяца для района строительства определяются по СНиП 2.01.01-82, а также по данным гидрометеорологической службы.

3. При числе расчетных циклов более 200 следует применять специальные виды бетонов или конструктивную теплозащиту.

г) марки бетона по водонепроницаемости.

В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по водонепроницаемости: W 2, W 4, W 6, W 8, W 10, W 12, W 16, W 18, W 20.

Марку бетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от градиента напора, определяемого как отношение максимального напора в метрах к толщине конструкции (или расстоянию от напорной грани до дренажа) в метрах, и температуры контактирующей с сооружением воды, ° С, по табл. 2 , или в зависимости от агрессивности среды в соответствии со СНиП 2.03.11-85.

В нетрещиностойких напорных железобетонных конструкциях и в нетрещиностойких безнапорных конструкциях морских сооружений проектная марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W4.

Марка бетона по водонепроницаемости при градиентах напора

св. 5 до 10

св. 20 до 30 включ.

Св. 10 до 30 включ.

Примечание . Для конструкций с градиентом напора свыше 30 следует назначать марку бетона по водонепроницаемости W 16 и выше.

2.3. При надлежащем обосновании допускается устанавливать промежуточные значения классов бетона по прочности на сжатие, отличающиеся от перечисленных в п. 2.2 , а также классы В40 и выше. Характеристики этих бетонов следует принимать по СНиП 2.03.01-84 и по интерполяции.

2.4 . К бетону конструкций гидротехнических сооружений следует предъявлять дополнительные, устанавливаемые в проектах и подтверждаемые экспериментальными исследованиями, требования: по предельной растяжимости, отсутствию вредного взаимодействия щелочей цемента с заполнителями, сопротивляемости истиранию потоком воды с донными и взвешенными наносами, стойкости против кавитации и химического воздействия, тепловыделению при твердении бетона.

2.5 . Срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его классам по прочности на сжатие, на осевое растяжение и марке по водонепроницаемости, принимается, как правило, для конструкций речных гидротехнических сооружений 180 сут, для сборных и монолитных конструкций морских и речных портовых сооружений 28 сут. Срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его проектной марке по морозостойкости, принимается 28 сут, для массивных конструкций, возводимых в теплой опалубке, 60 сут.

Если известны сроки фактического нагружения конструкций, способы их возведения, условия твердения бетона, вид и качество применяемого цемента, то допускается устанавливать класс бетона в ином возрасте.

Для сборных, в том числе предварительно напряженных конструкций, отпускную прочность бетона на сжатие следует принимать в соответствии с ГОСТ 13015.0-83, но не менее 70 % прочности принятого класса бетона.

2.6. Для железобетонных элементов из тяжелого бетона, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, и железобетонных сжатых стержневых конструкций (набережные типа эстакад на сваях, сваях-оболочках и т. п.) следует применять бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15.

2.7. Для предварительно напряженных элементов следует принимать бетон класса по прочности на сжатие: не менее В15 — для конструкций со стержневой арматурой; не менее В30 — для элементов, погружаемых в грунт забивкой или вибрированием.

2.8. Для замоноличивания стыков элементов сборных конструкций, которые в процессе эксплуатации могут подвергаться воздействию отрицательных температур наружного воздуха или воздействию агрессивной воды, следует применять бетоны проектных марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже принятых для стыкуемых элементов.

2.9. Следует предусматривать широкое применение добавок поверхностно-активных веществ (СДБ, СНВ, ЛХД и др.), а также применение в качестве активной минеральной добавки золы-уноса тепловых электростанций, отвечающей требованиям соответствующих нормативных документов.

2.10. Если по технико-экономическим расчетам для повышения водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений целесообразно использовать бетоны на напрягающем цементе, а для снижения нагрузки от собственного веса конструкции — легкие бетоны, то классы и марки таких бетонов следует принимать по СНиП 2.03.01-84.

2.11 . Нормативные и расчетные сопротивления бетона в зависимости от классов бетона по прочности на сжатие и на осевое растяжение следует принимать по табл. 3 .

В случае принятия промежуточных классов бетона нормативные и расчетные сопротивления следует принимать по интерполяции.

2.12 . Коэффициенты условий, работы бетона следует принимать по табл. 4 .

2.13. При расчете железобетонных конструкций на выносливость расчетные сопротивления бетоне R_b и R_bt надлежит умножать на коэффициент условий работы , принимаемый по табл. 5 .

2.14. Расчетное сопротивление бетона при всестороннем сжатии R_ba , МПа, следует определять по формуле

Нормативные и расчетные сопротивления бетона, МПа (кгс/см 3 )

нормативные сопротивления; расчетные сопротивления для предельных состояний второй группы

расчетные сопротивления для предельных состояний первой группы

сжатие осевое (призменная прочность) R_bn , R_b _, _ser

растяжение осевое R_btn , R_bt _, _ser

сжатие осевое (призменная прочность) R_b

растяжение осевое R_bt

По прочности на сжатие

По прочности на растяжение

где — коэффициент, принимаемый на основании результатов экспериментальных исследований: при их отсутствии для бетонов классов по прочности на сжатие В15, В20, В25 коэффициент допускается определять по формуле

— наименьшее по абсолютной величине главное напряжение, МПа;

— коэффициент эффективной пористости.

Коэффициенты условий работы бетона

Особые сочетания нагрузок для бетонных конструкций

Многократное повторение нагрузки

внецентренно сжатые элементы, не подверженные действию агрессивной среды и не воспринимающие напор воды, рассчитываемые без учета сопротивления растянутой зоны сечения

другие бетонные элементы

Влияние двухосного сложного напряженного состояния сжатие-растяжение на прочность бетона

Примечание . При наличии нескольких факторов, действующих одновременно, в расчет вводится произведение соответствующих коэффициентов условий работы. Произведение должно быть не менее 0,45.

Для сооружений I и II классов коэффициент a ₂ надлежит определять экспериментальным путем. При отсутствии экспериментальных данных допускается коэффициент принимать равным: при s ₁ < 0,4 R_b — 0,7; при s ₁ > R_b — 0,5.

2.15 . Начальный модуль упругости бетона массивных конструкций при сжатии и растяжении E_b следует принимать по табл. 6 .

При расчете на прочность и по деформациям тонкостенных стержневых и плитных элементов модуль упругости бетона следует во всех случаях принимать по табл. 6 как для бетона с максимальным диаметром крупного заполнителя 40 мм и осадкой конуса, равной 8 см и более.

Модуль упругости бетонов, подвергнутых для ускорения твердения тепловой обработке при атмосферном давлении или в автоклавах, следует принимать по СНиП 2.03.01-84.

Модуль сдвига бетона G_b следует принимать равным 0,4 E_b .

Начальный коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) v принимается равным: для массивных конструкций — 0,15, для стержневых и плитных конструкций — 0,20.

Плотность тяжелого бетона при отсутствии опытных данных допускается принимать равной 2,3-2,5 т/м 3 .

АРМАТУРА

2.16. Для армирования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений следует применять арматурную сталь, отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий и принадлежащую к одному из следующих видов:

стержневая арматурная сталь:

горячекатаная — гладкая класса А- I , периодического профиля классов А- II , A — III , A — IV , A — V ;

термически и термомеханически упрочненная — периодического профиля классов Ат- III С, A t — IVC , A т- VCK ;

упрочненная вытяжкой класса А- III в;

проволочная арматурная сталь:

холоднотянутая проволока обыкновенная — периодического профиля класса Вр- I .

Коэффициенты условий работы бетона g _{b 2} при многократно повторяющейся нагрузке и коэффициенте асимметрии цикла p_b , равном

Примечания : 1. Коэффициент g _{b 2} для бетонов, марка которых установлена в возрасте 28 сут, принимается в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.

2. Коэффициент p_b равен:

где и — соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетоне в пределах цикла изменения нагрузки.

Максимальный размер крупного заполнителя, мм

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении E_b × 10 -3 , МПа (кгс/см 2 ), при классе бетона по прочности на сжатие

Для закладных деталей и соединительных накладок следует применять, как правило, прокатную углеродистую сталь.

Марки арматурной стали для армирования железобетонных конструкций в зависимости от условий их работы и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства следует принимать по СНиП 2.03.01-84, а для портовых и транспортных сооружений также по СНиП 2.05.03-84.

Арматурную сталь классов А- III в, A — IV и A — V рекомендуется применять для предварительно напряженных конструкций.

2.17 . Нормативные и расчетные сопротивления основных видов арматуры, применяемой в железобетонных конструкциях гидротехнических сооружений, в зависимости от класса арматуры должны приниматься по табл. 7 .

При расчете арматуры по главным растягивающим напряжениям (балки-стенки, короткие консоли и др.) расчетные сопротивления арматуры следует принимать как для продольной арматуры на действие изгибающего момента.

При надлежащем обосновании для железобетонных конструкций гидротехнических сооружений допускается применять стержневую и проволочную арматуру других классов. Их нормативные и расчетные характеристики следует принимать по СНиП 2.03.01-84.

2.18. Коэффициенты условий работы ненапрягаемой арматуры следует принимать по табл. 8 , а напрягаемой арматуры — по СНиП 2.03.01-84.

Коэффициент условий работы арматуры при расчете по предельным состояниям второй группы принимается равным единице.

2.19. Расчетное сопротивление ненапрягаемой растянутой стержневой арматуры R_s , при расчете на выносливость следует определять по формуле

где y_s ₁ — коэффициент условий работы, который определяется: для арматуры классов А- I , А- II , А- III по формуле (4 ), а для других классов арматуры — по СНиП 2.03.01-84.

здесь — коэффициент, учитывающий класс арматуры, принимаемый по табл. 9 ;

— коэффициент, учитывающий диаметр арматуры, принимаемый по табл. 10 ;

— коэффициент, учитывающий тип сварного стыка, принимаемый по табл. 11 ;

— коэффициент асимметрии цикла, где и — соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в растянутой арматуре.

Растянутая арматура на выносливость не проверяется, если коэффициент , определяемый по формуле (4 ), больше единицы.

Нормативные сопротивления растяжению и расчетные сопротивления растяжению арматуры для предельных состояний второй группы, МПа (кгс/см 2 ) R_sn , R_s _, _ser

Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа (кгс/см 2 )

продольной R_s

поперечной (хомутов, отогнутых стержней) R_sw

Стержневая арматура классов:

А-III, диаметром, мм

Упрочненная вытяжкой класса A — III в с контролем:

напряжений и удлинений

Проволочная арматура класса Bp — I , диаметром, мм:

* В сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А- III , диаметр которых меньше 1/3 диаметра продольных стержней, R_sw равно 255 МПа (2600 кгс/см 2 ). При отсутствии сцепления арматуры с бетоном R_sc равно нулю.

Коэффициенты условий работы арматуры

Многократное повторение нагрузки

Сталежелезобетонные конструкции (открытые и подземные)

Примечание . При наличии нескольких факторов действующих одновременно, в расчет вводится произведение соответствующих коэффициентов условий работы.

Примечание . Для промежуточных значений диаметра арматуры принимается по линейной.

Контактное стыковое типов:

КС-М (с механической зачисткой)

КС-О (без механической зачистки)

Стыковое, выполненное способом ванной одноэлектродной сварки на стальной подкладке при ее длине:

5 и более диаметров наименьшего из стыкуемых стержней

1,5-3 диаметра наименьшего из стыкуемых стержней

Стыковое с парными симметричными накладками

Примечание . Для арматуры, не имеющей сварных стыковых соединений, принимается равным единице.

2.20 . Расчетные сопротивления арматуры при расчете на выносливость предварительно напряженных конструкций определяются по СНиП 2.03.01-84.

2.21 . Модули упругости ненапрягаемой арматуры и стержневой напрягаемой арматуры принимаются по табл. 12 , а арматуры других видов — по СНиП 2.03.01-84.

Модуль упругости арматуры, Е _s × 10 -3 , МПа (кгс/см 2 )

2.22. При расчете железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на выносливость неупругие деформации в сжатой зоне бетона следует учитывать снижением модуля упругости бетона, принимая коэффициенты приведения арматуры к бетону v по табл. 13 .

Коэффициент приведения v

3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

3.1. При проектировании конструкций, испытывающих температурные и влажностные воздействия, необходимо предусматривать следующие конструктивные решения и технологические мероприятия.

выбор наиболее рациональной конструкции в данных природных условиях;

разрезка конструкции постоянными и временными температурно-усадочными швами;

устройство теплоизоляции на наружных бетонных поверхностях:

применение предварительно напряженной арматуры (для тонкостенных конструкций).

снижение тепловыделения бетона применением низкотермичных марок цемента, уменьшением расхода цемента за счет использования воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, золы-уноса и др.;

максимальное рассеивание начальной теплоты и экзотермии за счет наиболее выгодного сочетания высоты ярусов бетонирования и интервалов между укладкой ярусов при заданной интенсивности роста сооружения;

регулирование температурного и влажностного режимов поверхностей бетонных массивов для защиты этих поверхностей от резких колебаний температуры среды и сохранения в теплое время года во влажном состоянии с помощью постоянной или временной теплоизоляции или теплогидроизоляции, поливки водой, устройства шатров с кондиционированием воздуха и т. п.;

применение трубного охлаждения бетонной кладки;

повышение однородности бетона, обеспечение его высокой растяжимости, повышение предела прочности на осевое растяжение;

замыкание статически неопределимых конструкций, а также омоноличивание массивных конструкций при температурах бетона, близких к его минимальным эксплуатационным температурам.

ПОСТОЯННЫЕ И ВРЕМЕННЫЕ ШВЫ

3.2. Для предотвращения образования трещин или уменьшения их раскрытия в монолитных бетонных и железобетонных сооружениях необходимо предусматривать постоянные температурно-усадочные и осадочные швы, а также временные строительные швы. Постоянные швы должны обеспечивать возможность взаимных перемещений частей сооружений как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации. Временные строительные швы должны обеспечивать:

снижение температурно-усадочных напряжений в бетоне в процессе возведения сооружений;

снижение усилий, вызванных неравномерной осадкой частей сооружения в строительный период;

соблюдение требуемой интенсивности работ по возведению сооружения:

унификацию армоконструкций, опалубки, сборных элементов и т. п.

3.3. Постоянные швы в сооружениях могут выполняться сквозными или в виде надрезов по поверхностям, подверженным значительным колебаниям температуры.

Расстояние между постоянными и временными швами следует назначать в зависимости от климатических и геологических условий, конструктивных особенностей сооружения, последовательности производства работ и т. п.

В частях массивных монолитных и сборно-монолитных сооружений, которые подвержены значительным колебаниям температуры и перемещения которых затрудняются связью со скальным основанием или с бетоном внутренних частей сооружения, расстояние между температурно-усадочными швами определяют расчетом в соответствии с требованиями разд. 7 . Расстояние между постоянными швами в бетонных сооружениях на скальном основании должно быть не более 30 м.

3.4. Для сборно-монолитных конструкций необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие надежную связь по поверхностям контакта при омоноличивании конструкций.

3.5. Для уменьшения температурно-усадочных напряжений, а также влияния неравномерных осадок основания допускается устраивать временные расширенные швы, заполняемые бетоном (замыкающие блоки) после выравнивания температур и стабилизации осадок.

ПРОДОЛЬНОЕ И ПОПЕРЕЧНОЕ АРМИРОВАНИЕ

3.6. Расстояние в свету между арматурными стержнями 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 для немассивных конструкций следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.

В массивных железобетонных конструкциях расстояния в свету между стержнями рабочей арматуры по ширине сечения определяются крупностью заполнителя бетона, но не менее 2,5 d где d — диаметр рабочей арматуры.

3.7. Толщину защитного слоя бетона следует принимать:

не менее 30 мм для рабочей арматуры и 20 мм для распределительной арматуры и хомутов в балках и плитах высотой до 1м, а также в колоннах с меньшей стороной до 1 м:

не менее 60 мм и не менее диаметра стержня для рабочей и распределительной арматуры массивных конструкций с минимальным размером сечения более 1 м.

Толщину защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях морских гидротехнических сооружений необходимо принимать:

для рабочей арматуры стержневой — не менее 50 мм;

для распределительной арматуры и хомутов — не менее 30 мм.

Для сборных железобетонных элементов заводского изготовления при применении бетона класса по прочности на сжатие В15 и выше толщина защитного слоя может быть уменьшена на 10 мм против указанных выше величин.

При эксплуатации железобетонных конструкций в условиях агрессивной среды толщину защитного слоя необходимо назначать с учетом требований СНиП 2.03.11-85.

3.8 . В массивных нетрещиностойких железобетонных плитах и стенах сечением высотой 60 см и более с коэффициентом армирования при надлежащем обосновании допускается многорядное расположение арматуры по сечению элемента, способствующее уменьшению максимальной ширины раскрытия трещин по высоте сечения.

3.9 . Если стержни арматуры размещаются в два и более ряда, то диаметры стержней рядов должны отличаться друг от друга не более чем на 40 %.

3.10 . Из условия долговечности гидротехнических сооружений без предварительного напряжения диаметр арматуры следует принимать для рабочей стержневой арматуры из горячекатаной стали не менее 10 мм, для спиралей и для каркасов и сеток вязаных или изготовленных с применением контактной сварки — не менее 6 мм.

3.11. Продольные стержни растянутой и сжатой арматуры должны быть заведены за нормальное или наклонное к продольной оси элемента сечение, где они не требуются по расчету, в соответствии с требованием СНиП 2.03.01-84.

3.12. Распределительную арматуру для элементов, работающих в одном направлении, следует назначать в размере не более 10 % площади рабочей арматуры в месте наибольшего изгибающего момента.

3.13 . При выполнении сварных соединений арматуры следует выполнять требования СНиП 2.03.01-84.

3.14 . В конструкциях, рассчитываемых на выносливость, в одном сечении должно стыковаться, как правило, не более половины стержней растянутой рабочей арматуры. Применение стыков внахлестку (без сварки и со сваркой) для растянутой рабочей арматуры в этих конструкциях не допускается.

3.15 . В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней следует устанавливать конструктивные продольные стержни. Расстояние между ними по высоте должно быть не более 400 мм, площадь поперечного сечения — не менее 0,1 % площади сечения бетона со следующими размерами: высота элемента равна расстоянию между стержнями, ширина — половине ширины элемента, но не более 200 мм.

3.16. У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная расчетная арматура, необходимо предусматривать также поперечную арматуру, охватывающую крайние продольные стержни. Расстояние между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должно быть не более 500 мм и не более удвоенной ширины грани элемента.

3.17. Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в сжатой зоне изгибаемых элементов при наличии учитываемой в расчете сжатой продольной арматуры необходимо устанавливать хомуты. Расстояние между хомутами следует принимать в вязаных каркасах не более 15 d , в сварных — не более 20 d , где d — наименьший диаметр сжатой продольной арматуры. В обоих случаях расстояние между хомутами должно быть не более 500 мм. Конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать закрепление сжатых продольных стержней от бокового выпучивания в любом направлении. В местах стыковки рабочей арматуры внахлестку без сварки или если общее насыщение элемента продольной арматуры составляет более 3 %, хомуты следует устанавливать на расстоянии не более 10 d и не более 300 мм.

В массивных внецентренно сжатых элементах, рассчитанных без учета сжатой арматуры, расстояние между конструктивными поперечными связями (хомутами) допускается увеличивать до двух высот (ширин) элемента.

3.18 . Расстояние между вертикальными поперечными стержнями в элементах, не имеющих отогнутой арматуры, и в случаях, когда поперечная арматура требуется по расчету, необходимо принимать:

а) на приопорных участках (не менее 1/4 пролета) при высоте сечения менее или равном 450 мм — не более h /2 и не более 150 мм;

при высоте сечения более 2000 мм — не более 3/4 h и не более 500 мм;

при высоте сечения, равной или более 2000 мм — не более h/3;

б) на остальной части пролета при высоте сечения 300-2000 мм — не более 3/4 h м не более 500 мм;

при высоте сечения более 2000 мм — не более 3/4 h .

3.19. В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми с перепуском их концов на 30 диаметров хомута, а при сварных каркасах все поперечные стержни обоих направлений должны быть приварены к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур.

3.20. Отверстия в железобетонных элементах следует располагать в пределах ячеек арматурных сеток и каркасов.

Отверстия с размерами, превышающими размеры ячеек сеток, должны окаймляться дополнительной арматурой. Суммарная площадь ее сечения должна быть не менее сечения прерванной рабочей арматуры того же направления.

3.21 . При проектировании сталежелезобетонных конструкций, в которых обеспечивается совместная работа арматуры и стальной оболочки, толщину последней следует принимать минимальной по условиям монтажа и транспортирования.

3.22. Арматура железобетонных конструкций должна предусматриваться в виде армоферм, армопакетов, сварных каркасов и сеток.

Типы армоконструкций следует назначать с учетом принятого способа производства работ. Они должны обеспечивать возможность механизированной подачи бетона и тщательной его проработки. Установку арматуры в железобетонных конструкциях необходимо производить индустриальными методами при максимальной экономии металла на конструктивные элементы для закрепления ее в блоке бетонирования.

Увеличение площади сечения арматуры, определенной расчетом на эксплуатационные нагрузки, для восприятия нагрузок строительного периода не допускается.

3.23 . Открытые поверхности бетонных сооружений, находящиеся в зоне переменного уровня воды и подвергающиеся воздействию отрицательных температур, а также открытые поверхности сооружений, возводимых в условиях жаркого сухого климата, допускается армировать сетками из арматуры класса А- II диаметром 16 мм. Во всех остальных случаях конструктивное армирование открытых поверхностей бетонных сооружений не допускается.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.24 . При конструировании предварительно напряженных элементов следует выполнять требования СНиП 2.03.01-84, СНиПов на проектирование отдельных видов сооружений и требования пп. 3.25 -3.30 .

3.25. Приварка и прихватка к натянутой арматуре каких-либо деталей не допускается.

Это требование не распространяется на приварку деталей к концам напрягаемой арматуры, выступающим из изделия, после передачи усилий обжатия бетона.

3.26 . Продольную ненапрягаемую арматуру следует располагать ближе к наружной поверхности элемента с тем, чтобы поперечная арматура (хомуты) охватывала напрягаемую арматуру.

3.27 . Стержневую напрягаемую арматуру в ребристых элементах следует располагать по оси каждого ребра элемента или симметрично ей.

3.28 . Соединение по длине заготовок арматурных стержней из горячекатаной стали периодического профиля диаметром 10 мм и более, как правило, следует производить контактной стыковой сваркой. При отсутствии оборудования для контактной сварки допускается применять дуговую сварку. Стержни арматуры класса А- III в необходимо сваривать до вытяжки. Сварные стыки растянутых стержней не рекомендуется располагать в местах наибольших усилий.

3.29 . У концов предварительно напряженных элементов должна быть установлена дополнительная поперечная арматура (сварные сетки, охватывающие все продольные стержни арматуры, хомуты и т. п. с шагом 5-10 см) на длине участка не менее 60 % зоны передачи напряжений и не менее 20 см.

Если напрягаемая продольная арматура у торцов элемента располагается сосредоточенно у верхней или нижней грани, то на концевых участках необходимо предусматривать поперечную арматуру (не учитываемую в расчете на поперечные силы). Суммарная площадь поперечной арматуры должна воспринимать в конструкциях, не рассчитываемых на выносливость, 20 %, а в конструкциях, рассчитываемых на выносливость, 30 % усилия натяжения в продольной напрягаемой арматуре, которая расположена у одной грани сечения, с учетом первых потерь.

Суммарную площадь сечения дополнительной поперечной арматуры необходимо определять по формулам:

для конструкций, не рассчитываемых на выносливость,

для конструкций, рассчитываемых на выносливость,

где — предварительное напряжение в арматуре с учетом первых потерь, принимаемое по СНиП 2.03.01-84;

А _sp — большая из площадей сечения напрягаемой продольной арматуры, расположенной внутри хомутов у одной грани сечения.

3.30. Дополнительную поперечную арматуру рекомендуется предусматривать в виде сварных замкнутых хомутов из арматурной стали классов А- II или А- III .

Если, из условия опирания элемента, на его концевом участке устанавливают стальную опорную плиту, то дополнительную поперечную арматуру следует соединять с ней сваркой.

4. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1. Расчеты бетонных и железобетонных конструкций необходимо производить по методу предельных состояний в соответствии со СНиП 2.06.01-86.

Бетонные и железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по предельным состояниям первой группы при всех сочетаниях нагрузок и воздействий, а по предельным состояниям второй группы — только при основном сочетании нагрузок и воздействий.

Расчет по предельным состояниям, как правило, следует производить для всех стадий возведения, транспортирования, монтажа и эксплуатации конструкции.

4.2. Бетонные конструкции необходимо рассчитывать по предельным состояниям первой группы:

на прочность с проверкой устойчивости положения и формы конструкции — по разд. 5 ;

по предельным состояниям второй группы;

по образованию трещин — в соответствии с разд. 7 .

Железобетонные конструкции следует рассчитывать по предельным состояниям первой группы:

на прочность с проверкой устойчивости положения и формы конструкции, на выносливость при многократно повторяющейся нагрузке — по разд. 5 ;

по предельным состояниям второй группы:

по деформациям — в тех случаях, когда величина перемещений может ограничить возможность нормальной эксплуатации конструкции или находящихся на ней механизмов, — по разд. 6 ;

по образованию трещин — в тех случаях, когда по условиям нормальной эксплуатации сооружения не допускается их образование (трещиностойкие) или по ограничению величины раскрытия трещин (нетрещиностойкие), — по разд. 6 .

4.3 . Сборно-монолитные конструкции, а также конструкции с несущей арматурой надлежит рассчитывать для двух стадий работы конструкции:

до приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции, заданной прочности — на действие собственного веса этого бетона и других нагрузок, действующих на данном этапе возведения сооружения;

после приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции, заданной прочности — на нагрузки, действующие при эксплуатации конструкции, включая собственный вес.

Расчет на прочность производится на расчетные нагрузки раздельно по двум стадиям без суммирования усилий и напряжений.

4.4. Для заанкеренных в основание плотин наряду с расчетом конструкций следует производить экспериментальные исследования для определения несущей способности анкерных устройств, релаксации напряжений в бетоне и анкерах. Необходимо предусматривать мероприятия по защите анкеров от коррозии. Для предварительно напряженных конструкций в проекте необходимо предусматривать возможность повторного натяжения анкеров или их замены, а также проведение контрольных наблюдений за состоянием анкеров в бетоне.

4.5 . При расчете элементов сборных конструкций на усилия, возникающие при подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от собственного веса элемента следует вводить в расчет с коэффициентами динамичности, назначаемыми по СНиП 2.03.01-84.

4.6. Величину противодавления воды в расчетных сечениях элементов следует определять с учетом условий работы конструкции в эксплуатационный период, а также с учетом конструктивных и технологических мероприятий, указанных в п. 1.7 .

В элементах массивных напорных и подводных бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений противодавление воды необходимо учитывать как объемную силу и определять по СНиП 2.06.06-85.

В стержневых и плитных элементах противодавление воды следует учитывать как растягивающую силу, приложенную в рассматриваемом расчетном сечении, при этом удельный вес материала принимается без учета взвешивания.

Противодавление воды следует учитывать как при расчете сечений, совпадающих со швами бетонирования, так и монолитных сечений.

4.7. Усилие противодавления в расчетных сечениях напорных стержневых и плитных элементов следует принимать равным площади эпюры напряжений, обусловленных воздействием противодавления. Указанные напряжения в отдельных точках сечения принимаются равными , где р — интенсивность гидростатического давления; — коэффициент эффективной площади противодавления в бетоне.

Для трещиностойких элементов следует принимать линейный закон изменения интенсивности гидростатического давления воды р от величины давления на напорной (верховой) грани до величины давления на низовой грани.

Для нетрещиностойких элементов линейный закон изменения интенсивности гидростатического давления следует принимать только в пределах сжатой зоны сечения. В пределах трещин принимается равномерное давление, определяемое заглублением трещин под уровень воды.

Коэффициенты эффективной площади противодавления для сооружений I и II классов следует определять на основании экспериментальных исследований с учетом противофильтрационных устройств.

При отсутствии данных экспериментальных исследований в сечениях изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых стержневых и плитных элементов допускается принимать следующие значения :

1 — в растянутой зоне сечений и в зоне распространения трещин;

0 — в сжатой зоне сечений элементов.

Высота сжатой зоны бетона определяется исходя из гипотезы плоских сечений. В нетрещиностойких элементах работа растянутого бетона не учитывается и форма эпюры напряжений бетона в сжатой зоне сечения принимается треугольной.

Вид напряженного состояния сечения при определении дополнительных напряжений устанавливается исходя из гипотезы плоских сечений при действии всех нагрузок без учета силы противодавления.

4.8. Расчет элементов конструкций на выносливость необходимо производить при числе циклов изменения нагрузки 2-10 6 и более за весь расчетный срок эксплуатации сооружения (например, проточные части гидроагрегатов, водосбросы, плиты водобоя, подгенераторные конструкции и др.).

4.9. При проверке несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации внутренние усилия (напряжения) и перемещения следует определять, как правило, с учетом неупругого поведения конструкций, обусловленного трещинообразованием и ползучестью бетона, нелинейной зависимостью между напряжениями и деформациями материалов, а также с учетом последовательности возведения и нагружения сооружения.

Допускается усилия (напряжения) в сечениях элементов определять в предположении упругой работы конструкции в тех случаях, когда методика расчета конструкций с учетом их неупругого поведения не разработана или расчет выполняется на промежуточной стадии проектирования сооружения.

4.11. В статически неопределимых стержневых конструкциях внутренние усилия и перемещения следует определять методами строительной механики стержневых систем, как правило, с учетом неупругой работы, обусловленной изменением жесткости сечений в результате трещинообразования в бетоне.

4.12. При расчете элементов бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений необходимо учитывать дополнительные связи строительного периода, носящие постоянный характер (эстакады, пазовые конструкции, балки подкрановых путей, дополнительная арматура для производства работ и т. п.).

4.13. Расчеты, которые не регламентированы настоящими нормами (расчеты предварительно напряженных конструкций, расчет сечений в общем случае, в том числе расчет на косое внецентренное сжатие и косой изгиб, расчет коротких консолей, расчет на продавливание и отрыв, расчет закладных деталей и др.), следует выполнять по указаниям СНиП 2.03.01-84, а при проектировании портовых и транспортных сооружений также СНиП 2.05.03-84. При этом необходимо учитывать коэффициенты, принятые в настоящих нормах.

5. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА ПРОЧНОСТЬ И ВЫНОСЛИВОСТЬ

РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПРОЧНОСТЬ

5.1. Расчет на прочность бетонных элементов следует производить для сечений, нормальных к их продольной оси. Расчет на прочность элементов, в которых условия наступления предельного состояния не могут быть выражены через усилия в сечениях, следует выполнять для площадок действия главных напряжений.

Внецентренно сжатые моменты, в которых по условиям эксплуатации допускается образование трещин, рассчитывают без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения.

Все изгибаемые элементы, а также внецентренно сжатые элементы, в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин, рассчитывают с учетом сопротивления бетона растяжению.

5.2. Бетонные конструкции, прочность которых определяется прочностью бетона растянутой зоны сечения, допускается применять в том случае, если образование трещин в них не приводит к разрушению, к недопустимым деформациям или к нарушению водонепроницаемости конструкции. При этом должна быть проведена проверка трещиностойкости элементов таких конструкций с учетом температурно-влажностных воздействий в соответствии с требованиями разд. 7 .

Изгибаемые элементы

5.3. Расчет бетонных изгибаемых элементов симметричных относительно плоскости действия нагрузки необходимо производить по формуле

где — коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.06.01-86;

— коэффициент условий работы сооружения, принимаемый по строительным нормам и правилам на проектирование отдельных видов гидротехнических сооружений;

— коэффициент, учитывающий влияние на прочность изгибаемого элемента градиента деформаций по сечению и зависящий от класса бетона и высоты растянутой зоны сечения;

— коэффициент, принимаемый по табл. 4 ;

— коэффициент, учитывающий влияние на прочность изгибаемого элемента формы его поперечного сечения и зависящий от соотношения размеров сечения;

W _t — момент сопротивления для растянутой грани сечения, определяемый в предположении упругой работы бетона.

Коэффициент следует определять на основании экспериментальных исследований. Для сооружений I и II классов на предварительной стадии проектирования, а для сооружений III и IV классов во всех случаях допускается определять по формуле

где с — параметр, определяемый по табл. 14 , при c > h_t следует принимать с = h_t ;

h_t — высота растянутой зоны сечения, см, определяемая в предположении линейно упругой работы бетона.

Коэффициент для прямоугольных, круговых, крестовых сечений, а также для тавровых с полкой в сжатой зоне принимается равным 1. Для тавровых сечений с полкой в растянутой зоне, для коробчатых, двутавровых сечений, а также для кольцевых сечений коэффициент следует определять по формуле

где k — коэффициент, зависящий от соотношения размеров сечения;

— коэффициент, определяемый по формуле (8 ).

Для кольцевых сечений коэффициент k равен отношению внутреннего и наружного диаметров. Для тавровых сечений с полкой в растянутой зоне, для коробчатых и двутавровых сечений коэффициент k следует определять:

где b_f и h_f — ширина и высота сечения растянутой полки;

при — по номограмме обязательного приложения 3 .

Внецентренно сжатые элементы

5.4. Внецентренно сжатые элементы бетонных конструкций, симметричные относительно плоскости действия нагрузки, следует рассчитывать в предположении упругой работы бетона ( черт. 1 ), из условия ограничения величин краевых сжимающих и растягивающих напряжений по следующим формулам:

Черт. 1. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента

а — без учета сопротивления бетона растянутой зоны; б — с учетом сопротивления бетона растянутой зоны