Основные расчетные требования

Бетонные и железобетонные конструкции

Основные расчетные требования

Материалы для бетонных и железобетонных конструкций

Расчет по предельным состояниям первой группы

Расчет по предельным состояниям второй группы

Конструктивные требования

Дополнительные указания по конструированию предварительно напряженных

железобетонных элементов

3.1*. При проектировании бетонных и железобетонных мостов и труб необходимо соблюдать указания СТ СЭВ 1406-78 об обеспечении требуемой надежности конструкций от возникновения предельных состояний двух групп, предусмотренных ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-87).

Для этого наряду с назначением соответствующих материалов и выполнением предусмотренных конструктивных требований необходимо проведение указанных в настоящих нормах расчетов.

В расчетах конструкции в целом и отдельных ее элементов необходимо учитывать самые неблагоприятные сочетания нагрузок и воздействий, возможные на различных стадиях их работы.

Рассматриваемые расчетные схемы, общие требования для которых указаны в п. 1.37, должны соответствовать принятым конструктивно-технологическим решениям, учитывать условия изготовления, транспортирования и возведения сооружений, особенности их загружения постоянными и временными нагрузками, порядок предварительного напряжения и регулирования усилий в конструкции.

3.2. Для недопущения предельных состояний первой группы элементы конструкций мостов и труб должны быть рассчитаны в соответствии с указаниями настоящего раздела по прочности, устойчивости (формы и положения) и на выносливость, при этом в расчетах на выносливость должны рассматриваться нагрузки и воздействия, возможные на стадии нормальной эксплуатации сооружений.

Для недопущения предельных состояний второй группы производятся расчеты, указанные в табл. 18.

Таблица 18

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

| Расчет | Рабочая арматура | Стадии работы конструкции |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По образованию|Ненапрягаемая |Нормальная эксплуатация |

|продольных трещин| | |

| |Напрягаемая |Все стадии (нормальная эксплу-|

| | |атация, возведение сооружения,|

| | |предварительное напряжение,|

| | |хранение, транспортирование) |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По образованию|Напрягаемая |Все стадии |

|трещин, нормаль-| | |

|ных и наклонных к| | |

|продольной оси| | |

|элемента | | |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По раскрытию тре-|Ненапрягаемая и напря-|Все стадии |

|щин, нормальных|гаемая (кроме элемен-| |

|и наклонных к|тов с напрягаемой ар-| |

|продольной оси|матурой, проектируемых| |

|элемента |по категории требова-| |

| |ний по трещиностойкос-| |

| |ти 2а, см. табл. 39*) | |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По закрытию|Напрягаемая |Нормальная эксплуатация |

|(зажатию) трещин,| | |

|нормальных к про-| | |

|дольной оси эле-| | |

|мента | | |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По ограничению|Ненапрягаемая и напря-|Все стадии |

|касательных |гаемая | |

|напряжений | | |

|—————————————————|——————————————————————|——————————————————————————————|

|По деформациям|То же |Нормальная эксплуатация |

|(прогибам) проле-| | |

|тных строений в| | |

|мостах всех наз-| | |

|начений и углам| | |

|перелома профиля| | |

|проезда в авто-| | |

|дорожных и горо-| | |

|дских мостах | | |

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

3.3. Расчеты по трещиностойкости совместно c конструктивными и другими требованиями (к водоотводу и гидроизоляции конструкций, морозостойкости и водонепроницаемости бетона) должны обеспечивать коррозионную стойкость железобетонных мостов и труб, а также препятствовать возникновению повреждений в них при совместном воздействии силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды.

Элементы железобетонных конструкций в зависимости от назначения, условий работы и применяемой арматуры должны удовлетворять соответствующим категориям требований по трещиностойкости, которые предусматривают различную вероятность образования (появления) трещин и предельные расчетные значения ширины их раскрытия (см. п. 3.95*).

3.4. Усилия в сечениях элементов статически неопределимых конструкций от нагрузок и воздействий при расчетах по предельным состояниям первой и второй групп следует, как правило, определять с учетом неупругих деформаций бетона и арматуры и наличия трещин.

В конструкциях, методика расчета которых с учетом неупругих свойств бетона не разработана, а также для промежуточных стадий расчета с учетом неупругих свойств бетона усилия в сечениях элементов допускается определять в предположении их линейной упругости.

3.5. Если в процессе изготовления или монтажа конструкции изменяются расчетные схемы или геометрические характеристики сечений, то усилия, напряжения и деформации в конструкции необходимо определять суммированием их для всех предшествующих стадий работы. При этом, как правило, следует учитывать изменение усилий во времени из-за усадки и ползучести бетона и релаксации напряжений в напрягаемой арматуре.

3.6*. В конструкциях с ненапрягаемой арматурой напряжения в бетоне и арматуре следует определять по правилам расчета упругих материалов без учета работы бетона растянутой зоны (см. пп. 3.48*, 3.94* и 3.100*).

3.7*. В предварительно напряженных конструкциях напряжения в бетоне и арматуре в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, следует определять по правилам расчета упругих материалов, рассматривая сечение как сплошное. Если бетон омоноличивания напрягаемой арматуры, расположенной в открытых каналах, не имеет сцепления (см. п. 3.170) с бетоном основной конструкции, то следует считать, что и напрягаемая арматура, расположенная в канале, не имеет сцепления с бетоном конструкции.

При определении ширины раскрытия трещин в элементах предварительно напряженных конструкций (в том числе и со смешанным армированием) напряжения в арматуре следует определять без учета работы растянутой зоны бетона. Допускается усилия растянутой зоны бетона полностью передавать на арматуру.

Характеристики приведенного сечения во всех случаях необходимо определять с учетом имеющейся в сечении напрягаемой и ненапрягаемой арматуры с учетом п. 3.48*.

Если элементы конструкции выполнены из бетона разных классов, то общую рабочую площадь сечения следует определять с учетом соответствующих им модулей упругости.

В конструкциях, напрягаемых на бетон, на стадии его обжатия в рабочей площади бетона не учитывают площадь закрытых и открытых каналов. При расчете этих конструкций на стадии эксплуатации допускается в расчетной площади сечения бетона учитывать площадь сечения заинъецированных закрытых каналов. Бетон омоноличивания открытых каналов допускается учитывать при условии выполнения требований по п. 3.104* специальных технологических мероприятий в соответствии с п. 3.170 и установки в бетоне омоноличивания ненапрягаемой арматуры. При этом ширина раскрытия трещин в бетоне омоноличивания не должна превышать размеров, принятых для элементов, проектируемых по категории требований по трещиностойкости 3в.

3.8*. В составных по длине (высоте) конструкциях следует производить проверки прочности и трещиностойкости в сечениях, совпадающих со стыками или пересекающих зону стыков.

Стыки должны обеспечивать передачу расчетных усилий без появления повреждений в бетоне омоноличивания и на торцах стыкуемых элементов (блоков).

Клей в стыках предназначается для герметизации стыков и равномерной передачи сжимающих усилий.

3.9*. Стенки тавровых балок железнодорожных пролетных строений необходимо рассчитывать с учетом возможного на мосту поперечного смещения пути, принимаемого в размере не менее 10 см.

Расчет стенок балок пролетных строений мостов по образованию трещин рекомендуется производить с учетом кручения и изгиба стенок (из их плоскости).

3.10*. Предварительное напряжение арматуры характеризуют значения начального (контролируемого) усилия с учетом п. 3.86, прикладываемого к концам напрягаемой арматуры через натяжные устройства, и установившегося усилия, равного контролируемому за вычетом потерь, произошедших к рассматриваемому моменту времени. При этом напряжения в арматуре, соответствующие контролируемому усилию, не должны превышать расчетных сопротивлений, указанных в табл. 31*, с учетом коэффициентов условий работы в соответствии с п. 3.43*.

Для напрягаемых арматурных элементов в проектной документации должны указываться значения контролируемых усилий и соответствующих им удлинений (вытяжек) арматуры с учетом поз. 4 табл. 1* обязательного приложения 11*.

Значения удлинений арматуры Дельта_p в общем случае определяются по формуле

См. графический объект "Формула (38)"

Остальные обозначения приведены в табл. 1 и 2* обязательного приложения 11*.

При определении расчетного воздействия, создаваемого усилием напрягаемой арматуры, коэффициенты надежности гамма_f по нагрузке следует принимать равными:

а) при наличии сцепления арматуры с бетоном:

для целых по длине элементов = 1;

" составных " " по п. 3.86*;

б) при отсутствии сцепления арматуры с бетоном (см. п. 3.65*) = 1 + - 0,1.

3.11. При расчете предварительно напряженных элементов место передачи на бетон сосредоточенных усилий с напрягаемой арматуры следует принимать в конструкциях:

с внешними (концевыми) и внутренними (каркасно-стержневыми) анкерами - в месте опирания или закрепления анкеров;

с арматурой, не имеющей анкеров (с заанкериванием посредством сцепления арматуры с бетоном), - на расстоянии, равном 2/3 длины зоны передачи напряжений.

Длину зоны передачи на бетон усилий с напрягаемой стержневой арматуры периодического профиля следует принимать при передаче усилия:

плавной - 20d (d - диаметр стержня);

мгновенной посредством обрезки стержней (допускаемой при диаметрах стержней не более 18 мм) - 25d.

Для элементов конструкций, предназначенных для эксплуатации в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40°С, длину зоны передачи усилий на бетон следует увеличивать на 5d.

Длину зоны передачи на бетон усилий с напрягаемых арматурных канатов класса К-7 при отсутствии анкеров следует принимать в размерах, указанных в табл. 19; для элементов конструкций, предназначенных для эксплуатации в районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40°С, при арматурных канатах класса К-7 длину зоны следует принимать более значений, указанных в табл. 19:

на 27 см - при диаметре канатов 9 мм;

" 30 " - то же 12 ";

" 38 " - " 15 ".

Таблица 19

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

| Диаметр | Длина зоны передачи на бетон усилий l_rp, см, при |

|арматурных | передаточной прочности бетона, отвечающей бетону классов |

| канатов | по прочности на сжатие |

| класса |———————————————————————————————————————————————————————————|

| К-7, мм | В22,5| В25 |В27,5 | В30 | В35 | В40 | В45 |В50 и более |

|———————————|——————|——————|——————|———————|—————|—————|—————|————————————|

| 9 | 88 | 85 | 83 | 80 | 75 | 70 | 65 | 60 |

| 12 | 98 | 95 | 93 | 90 | 87 | 85 | 75 | 70 |

| 15 | 115 | 110 | 105 | 100 | 95 | 90 | 85 | 80 |

|———————————————————————————————————————————————————————————————————————|

| Примечание. При мгновенной передаче на бетон усилия обжатия|

|(посредством обрезки канатов) начало зоны передачи усилий следует|

|принимать на расстоянии, равном 0,25 l_rp от торца элемента. |

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

3.12*. Армирование зоны передачи на бетон сосредоточенных усилий, в том числе с напрягаемых арматурных элементов, должно выполняться с учетом напряженно-деформированного состояния этой зоны, определяемого методами теории упругости или другими обоснованными способами расчета на местные напряжения.

3.13. Влияние усадки и ползучести бетона следует учитывать при определении:

потерь предварительных напряжений в арматуре;

снижения обжатия бетона в предварительно напряженных конструкциях;

изменений усилий в конструкциях с искусственным регулированием напряжений;

перемещений (деформаций) конструкций от постоянных нагрузок и воздействий;

усилий в статически неопределимых конструкциях;

усилий в сборно-монолитных конструкциях.

Перемещения (деформации) конструкций от временных нагрузок допускается определять без учета усадки и ползучести бетона.

При расчете двухосно- и трехосно-обжатых элементов потери напряжений в напрягаемой арматуре и снижение обжатия бетона вследствие его усадки и ползучести допускается определять отдельно по каждому направлению действия усилий.

3.14. Напряжения в элементах предварительно напряженных конструкций следует определять по контролируемому усилию за вычетом:

первых потерь - на стадии обжатия бетона;

первых и вторых потерь - на стадии эксплуатации.

К первым потерям следует относить:

а) в конструкциях с натяжением арматуры на упоры - потери вследствие деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, релаксации напряжений в арматуре (в размере 50% полных), температурного перепада, быстронатекающей ползучести, а также от деформации форм (при натяжении арматуры на формы);

б) в конструкциях с натяжением арматуры на бетон - потери вследствие деформации анкеров, трения арматуры о стенки закрытых и открытых каналов, релаксации напряжений в арматуре (в размере 50% полных).

Ко вторым потерям следует относить:

а) в конструкциях с натяжением арматуры на упоры - потери вследствие усадки и ползучести бетона, релаксации напряжений в арматуре (в размере 50% полных);

б) в конструкциях с натяжением арматуры на бетон - потери вследствие усадки и ползучести бетона, релаксации напряжений в арматуре (в размере 50% полных), смятия под витками спиральной или кольцевой арматуры, навиваемой на бетон, деформации стыков между блоками в составных по длине конструкциях.

Значения отдельных из перечисленных потерь следует определять по обязательному приложению 11* с учетом п. 3.15.

Допускается принимать, что вторые потери от релаксации напряжений в арматуре (в размере 50% полных) происходят равномерно и полностью завершаются в течение одного месяца после обжатия бетона.

При проектировании суммарное значение первых и вторых потерь не должно приниматься менее 98 МПа (1000 кгс/см2).

3.15. При определении потерь предварительного напряжения в арматуре от усадки и ползучести бетона необходимо руководствоваться следующими указаниями:

а) изменение во времени потерь Дельта-сигма_p(t) от усадки и ползучести бетона допускается определять по формуле

См. графический объект "Формула (39)"

б) для конструкций, предназначенных для эксплуатации при влажности воздуха окружающей среды ниже 40%, потери от усадки и ползучесть бетона следует увеличивать на 25%, за исключением конструкций, предназначенных для эксплуатации в климатическом подрайоне IVA согласно СНиП 2.01.01-82 и не защищенных от солнечной радиации, для которых указанные потери увеличиваются на 50%;

в) допускается использовать более точные методы для определения потерь и перераспределения усилий от усадки и ползучести бетона с учетом предельных удельных значений деформаций ползучести и усадки бетона, влияния арматуры, возраста и передаточной прочности бетона, постадийного приложения нагрузки и длительности ее воздействия на каждой стадии, скорости развития деформаций во времени, приведенных размеров поперечных сечений, относительной влажности среды и других факторов. Эти методы должны быть обоснованы в установленном порядке. При этом нормативные деформации ползучести с_n и усадки бетона эпсилон_n для классов бетона, соответствующих его передаточной прочности, следует принимать по табл. 3 обязательного приложения 11*.

3.16*. Расчетную длину l_0 сжатых элементов железобетонных решетчатых ферм следует принимать по указаниям, относящимся к определению расчетной длины сжатых элементов стальных решетчатых ферм (см. разд. 4).

Расчетную длину стоек отдельно стоящих рам при жестком соединении стоек с ригелем допускается принимать по табл. 20 в зависимости от соотношения жесткости ригеля B_1 = Е_b l_1 и стоек В_2 = E_b l_2.

Таблица 20

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

|Отношение пролета| Расчетная длина стойки l_0 при отношении жесткости |

|ригеля l к высоте| B_1/B_2 |

| стойки H |————————————————————————————————————————————————————|

| | 0,5 | 1 | 5 |

|——————————————————|——————————————————|———————————————|—————————————————|

| 0,2 | 1,1H | Н | Н |

| 1 | 1,3H | 1,15H | Н |

| 3 | 1,5H | 1,4H | 1,1H |

|———————————————————————————————————————————————————————————————————————|

| Примечание. При промежуточных значениях отношений L/H и В_1/В_2|

|расчетную длину l_0 допускается определять по интерполяции. |

———————————————————————————————————————————————————————————————————————

Расчетную длину свай (свай-оболочек, свай-столбов), в том числе в элементах опор эстакадного типа, следует принимать с учетом деформативности грунта и сопротивляемости перемещениям фундамента и верха опоры.

При расчете частей или элементов опор на продольный изгиб с использованием методов строительной механики, касающихся определения расчетной (свободной) длины сжатых стержней, допускается учитывать упругое защемление (упругую податливость) концов рассматриваемых элементов вследствие деформативности грунта и наличия в подвижных опорных частях сил трения. Если такие расчеты не производятся, то при применении подвижных опорных частей каткового и секторного типа, а также на фторопластовых прокладках взаимную связанность верха опор учитывать не следует.

В сжатых железобетонных элементах минимальная площадь поперечного сечения продольной арматуры, % к полной площади расчетного сечения бетона, должна быть не менее:

0,20 - в элементах с гибкостью l_0/i <= 17;

0,60 - " " l_0/i >= 104;

для промежуточных значений гибкости - по интерполяции (l_0 - расчетная длина элемента;

i = кв. корень (J_b/A_b) - радиус инерции поперечного сечения элемента, где J_b - момент инерции бетонного сечения; А_b - площадь бетонного сечения). Если требования по величине минимального армирования не удовлетворяются, то элементы конструкции следует рассчитывать как бетонные.

Гибкость сжатых железобетонных элементов в любом направлении в стадии эксплуатации сооружения не должна быть свыше 120, а на стадии монтажа - 150.

Гибкость l_0/i_ef элементов с косвенным армированием не должна превышать при сетках - 55, при спирали - 35, где i_ef - радиус инерции части бетонного сечения (ограниченной осями крайних стержней сетки или спиралью).

3.17. Звенья прямоугольных железобетонных труб следует рассчитывать как рамы замкнутого контура с дополнительной проверкой их стенок по схеме с жестко заделанными стойками.

Звенья круглых железобетонных труб допускается рассчитывать только на изгибающие моменты (без учета продольных и поперечных сил), определяемые по обязательному приложению 12.

Дата добавления: 2015-06-27