книги из ГПНТБ / Пахомов, В. А. Бетон и железобетон в гидротехническом строительстве

массивные — при m < 2;

средней массивности — при 2 < т < 1 5 ; немассивные — при т > 15.

При расчете напряжений набухания различают два случая набухание бетона за счет гигроскопического увлажнения путем адсорбции водяных паров из воздуха (влажностные деформа­ ции, связанные с колебаниями температуры и влажности возду­ ха) и набухание бетона за счет контакта с водой (собственно набухание). В первом случае критическая влажность тяжелого бетона при набухании принимается равной критической влаж­ ности бетона при усадке UKp , а во втором случае — принимается равной нулю, т. е. расчет напряжений производится по измене­ ниям действительной влажности бетона. В каждом случае рас­ чет влажностных деформаций производится со своими коэффи­ циентами линейного набухания бетона.

Расчет по трещиностойкости бетонных конструкций при тем­ пературных и влажностных воздействиях производится по фор­

экспериментально. При отсутствии опытных данных на стадии технического проекта таких сооружений и на всех стадиях про­ ектирования сооружений III и IV классов допускается прини­

мать епр(о= 8-10~5 при условии соответствующего подбора со­ става бетона и принятия деформативных характеристик по аналогам. При проектировании следует учесть необходимые кон­

142

структивные и технологические мероприятия, которые предо­ твращают возникновение существенных температурных и уса­ дочных напряжений.

Конструктивные:

выбор наиболее рационального в данных природных усло­ виях типа сооружения;

рациональная разбивка сооружения температурно-усадочны­ ми швами на секции и разрезка на блоки бетонирования;

постоянная теплоизоляция наружных бетонных поверхностей; армирование бетонных блоков в местах вероятного появления

трещин,

Технологические:

снижение тепловыделения бетона путем пруменения низкотермнчных видов цемента и вяжущих, допустимого уменьшения расхода цемента за счет использования воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, камнебетона, золы-уноса и др.

максимальное рассеивание начального тепла и экзотермии путем наиболее выгодного сочетания высоты ярусов бетониро­ вания и интервалов между укладкой ярусов при заданной интен­ сивности возведения сооружений;

регулирование температуры бетонной смеси путем подогрева или искусственного охлаждения ее составляющих; зимой — для снижения температурного перепада между блоками и окружаю­ щей средой, летом — для ограничения подъема температуры блоков в период их экзотермического разогрева;

регулирование температурного и влажностного режима по­ верхностей бетонных массивов с целью защиты их от резких колебаний температуры среды в холодное время года, поддер­ жания во влажном состоянии в теплое время и других причин при помощи постоянной или временной теплоизоляции, поливки водой, устройства шатров с кондиционированием воздуха и т. д.;

применение трубного охлаждения бетонной кладки; повышение однородности бетона, предела прочности на осе­

вое растяжение, обеспечение высокой растяжимости.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ МНОГОКРАТНО ПОВТОРЯЮЩИХСЯ НАГРУЗОК

Расчет по несущей способности элементов железобетонных конструкций, подверженных динамическим воздействиям, сво­ дится к расчету на выносливость. При проверке условия вынос­ ливости усилия от внешних сил определяют по нормативным статическим и расчетным динамическим нагрузкам

где — несущая способность сечения, определяемая по рас­ четным сопротивлениям на выносливость бетона и ар­ матуры.

143

ций на выносливость, определяемые по

(79), (80),

В элементах железобетонных конструкций без предваритель­ ного напряжения равнодействующая главных растягивающих напряжений независимо от соблюдения условия (182) должна быть полностью передана на поперечную арматуру, если число циклов повторных загружений конструкций за расчетный период больше числа циклов jVmhh , при котором не требуется проверка бетона на выносливость. В предварительно напряженных желе­ зобетонных конструкциях поперечная арматура на выносливость не проверяется,, если величина главных растягивающих напряже­

ний не превышает значения Кн.с#Р .

Динамический модуль упругости бетона при колебаниях же­ лезобетонных элементов практически считается постоянным, равным начальному модулю упругости бетона Е6, так как изме­ нение напряжений в материале от нуля до максимума происхо­ дит за малые промежутки времени. Так как бетон растянутой зоны с течением времени и с увеличением цикла загружений из работы выключается, а бетон сжатой зоны приобретает упругие свойства, то при динамических расчетах жесткости, деформаций и ширины раскрытия трещин коэффициенты гра и фб принимают­

ся равными единице. При определении ширины раскрытия тре­ щин значения ебрс принимают равными нулю. При расчете на

трещиностойкость краевые растягивающие напряжения не дол­ жны превышать соответствующих нормативных сопротивлений бетона на выносливость, умноженных на коэффициенты Кн.с и ттр . Для элементов конструкций, подверженных повторным за-

гружениям с числом циклов меньше 106 за расчетный период эксплуатации, величина Кн.с может приниматься при специаль­

ном обосновании больше единицы.

144

КОНСТРУИРОВАНИЕ

Деформационные швы. В монолитных бетонных и железобе­ тонных сооружениях с большими линейными размерами должны предусматриваться постоянные деформационные швы, а также временные строительные швы, необходимые для обеспечения возможных, временных перемещений частей сооружения вслед­ ствие температурных усадочных и осадочных деформаций.

Расстояния между постоянными и временными швами наз­ начаются по расчету с учетом климатических и геологических условий, конструктивных особенностей сооружений, последова­ тельности производства работ и др. Расстояние между постоян­ ными швами в сооружениях на скальном основании рекоменду­ ется назначать в пределах от 6 до 25 м. В сборных конструкциях специальные температурно-усадочные швы могут не устраивать­ ся, если при проектировании стыковых сопряжений между эле­ ментами предусматривается их использование для обеспечения свободы деформаций. При надлежащем обосновании разрешает­ ся применять конструктивное армирование сетками в бетонных сооружениях, открытые поверхности которых подвергаются воз­ действию резких колебаний температуры и влажности, а также работающих в особо суровых климатических условиях. При этом количество арматурных стержней одного направления дол­ жно быть таким, чтобы шаг стержней был не более 15 диамет­ ров стержня, а диаметр стержня не более 25 мм.

Армирование. Арматура железобетонных конструкций должна проектироваться преимущественно в виде армоконструкций (армоферм, армопакетов, сварных каркасов и сеток). Рекомендует­ ся применение пространственных армокаркасов (армоблоков), а также армопанельных плит, содержащих в себе частично или полностью рабочую арматуру элемента. Минимальная площадь сечения продольной рабочей арматуры в железобетонных кон­ струкциях должна приниматься не менее указанной в табл. 63. Монтажная арматура в арматурных конструкциях должна мак­ симально учитываться и использоваться в качестве расчетной арматуры железобетонного элемента. В связи с этим следует предусматривать приварку этой арматуры расчетным сварным швом, определяемым из условия его равнопрочности основному сечению. Армоконструкций не обязательно ограничивать разме­ рами блока бетонирования. По соображениям производства ра­ бот допускается применение армоконструкций, пересекающих строительные швы между блоками бетонирования. Сварные сое­ динения арматуры, соотношение площадей сечения накладок и

от максимального сечения рабочей арматуры. При арматуре пе-

Таблица 63. Минимальная площадь сечения продольной арматуры в железобе­

тонных элементах (проц. от площади расчетного сечения бетона) (СНиП П-В. 1—62*)

Минимальный процент армирования Характер положения арматуры и характер при бетоне марки

работы элемента

риодического профиля в балочных плитах распределительную арматуру рекомендуется устанавливать ближе к наружной по­ верхности конструкций.

Рекомендуются следующие правила анкеровки арматуры: стержни периодического профиля выполняются без крюков; стержни класса A-I, применяемые в сварных каркасах и свар­

ных сетках, также выполняются без крюков; такие стержни следует заканчивать крюками только при невозможности или нецелесообразности приварки поперечных стержней у конца кар­ каса или сетки;

растянутые стержни из круглой (гладкой) стали должны иметь на длине анкеровки не менее двух поперечных стержней диаметром не менее половины диаметра продольных стержней, приваренных ко всем рабочим стержням, либо заканчиваться крюками;

концы обрабатываемых стержней растянутой зоны изгибае­

растянутой арматуры — 250, для сжатой — 200 мм\ при этом площадь обрываемых в одном сечении стержней рабочей арма­ туры не должна превышать 25% общей площади растянутой

146

арматуры. Наименьшая длина перепуска /н стержней в местах стыковки внахлестку приводится в табл. 68.

При невозможности выполнения этих требований должны быть приняты меры по анкеровке продольных стержней для обеспечения их работы с полным расчетным сопротивлением в рассматриваемом сечении. Такими мерами могут быть: приварка к стержням анкерующих шайб, стержней, приварка стержней к закладным деталям, отгибание анкерующих стержней по дуге круга радиусом не менее 5 d, при этом длина прямолинейного участка от начала зоны анкеровки должна быть не менее 0,5 4.

Стержни, соединенные в пакеты, допускается анкеровать без крюков с помощью поперечной планки из уголка или швеллера, приваренной к концам стержней. Сцепление многорядных паке­ тов арматуры с бетоном должно проверяться расчетом на скалы­ вание бетона по контуру сечения этих пакетов в целом. При заделке многорядных пакетов в бетонный массив следует концы пакета разводить веерообразно. Арматура элементов, работаю­ щих на растяжение с однозначной эпюрой напряжений (напри­ мер, горизонтальная арматура быков щитового отделения ГЭС, арматура перекрытия водоводных галерей шлюзов и т. п.), должна надежно анкероваться в сжатой зоне сопрягаемого эле­ мента (напорной стены, днища и т. п.). Во входящих углах сопряжения железобетонных элементов в растянутой зоне тре­ буется установка дополнительной арматуры в виде коротышей, которые должны привариваться к основной арматуре и заводить­ ся в обе стороны от вершины входящего угла на расстояние не менее 0,3 высоты элемента. Площадь сечения коротышей должна составлять не менее 20% площади сечения основной рабочей арматуры. Основная рабочая арматура в углах сопряжения элементов должна надежно анкероваться в сжатой зоне (при­ варкой в сжатой арматуре). Если рабочая арматура не заводит­ ся в сжатую зону, то необходима постановка поперечной арма­ туры в узле для восприятия равнодействующей усилий, отрыва­ ющей растянутую зону сопрягаемых элементов от сжатой. При отсутстции отгибов расстояния между хомутами в балках на участ­ ках вблизи опор (0,25 I) должны быть при высоте сечения до 450 мм не более 0,5 h и 150 мм, а при большей высоте сечения не более '/з h и 300 мм. На остальной части пролета при высоте ба­ лок более 300 мм расстояние между хомутами должно быть не более 3/4 h и не более 500 мм. Расстояние между хомутами цент­ рально и внецентренно сжатых элементов по вертикали не долж­ но превышать 500 мм и 15 минимальных диаметров продольных стержней при вязаных каркасах и 20 диаметров — при сварных каркасах. Диаметр хомутов должен быть не менее 0,2 d при вы­ полнении хомутов из обыкновенной арматурной проволоки клас­ са В-I или из стали класса A-III; 0,25 d — при выполнении хому­ тов из других видов арматуры, а также не менее 6 мм при высоте элемента до 800 мм и 8 мм — при большей высоте (d — наиболь-

Стык стержней с уголковой накладкой и двумя швами, выполненными электро­ дуговой сваркой

О .... :утктЛдш,7~.'.иг.ц.____tJ

Таблица 65. Соотношение площадей накладок и стержней

(СНиП П-В. 1 -6 2 * )

Таблица 66. Электроды для сварки арматуры плавлением (для переменного и постоянного тока) [9]

ший диаметр продольных стержней). В местах стыкования про­ дольных стержней без сварки или при насыщении арматурой более 3% поперечные стержни ставятся не реже, чем через 10 диаметров продольных стержней и привариваются к ненапрягаемой продольной арматуре.

На боковых гранях элементов должны ставиться продольные стержни монтажной арматуры, расстояние между которыми дол-' жно быть не более 400 мм, суммарная площадь их должна со­ ставлять не менее 0,1% полезной площади сечения элемента (для тавровых — от сечения ребра).

При допустимой величине раскрытия трещин ат< 0,1 мм (см. табл. 58), когда все стержни, определенные по расчету, не могут разместиться в два ряда и при этом нежелательно увеличивать количество рядов арматуры, разрешается размещать стержни расчетного диаметра только в наружном ряду, а во втором ряду располагать стержни более крупного диаметра, определенного из условия получения равнопрочной суммарной площади сече­ ний, необходимых по расчету прочности; при этом диаметры стержней первого и второго рядов должны отличаться не более чем на 40%.

150

Защитный слой бетона. Его следует принимать не менее:

с меньшей стороной по сечению до 1 м\

60 мм и 1 d стержня для рабочей и распределительной арма­ туры массивных конструкций;

40 мм и 1,5 d стержня для напрягаемой стержневой арма­ туры;

70 мм для рабочей проволочной в пучках, 50 мм для рабочей стержневой и 30 мм для распределительной арматуры и хомутов в железобетонных конструкциях морских гидротехнических со­ оружений.

Для сборных железобетонных элементов заводского изготов­ ления проектной марки 200 и более толщина защитного слоя мо­ жет быть уменьшена на 10 мм против указанных выше величин.

Надо назначить толщину защитного слоя с учетом напряжен­ ного состояния, вызванного обжатием бетона [10].

Решение данной задачи может быть получено при рассмот­ рении следующих расчетных моделей:

а) плоскость, ослабленная одним подкрепленным отвер­ стием;

б) то же, полуплоскость.

Определение напряженного состояния в первой модели вы­ полняется методами линейной теории упругости, где использо­ вана теория функции комплексного переменного. Дополнитель­ ное напряженное, состояние определяется слдующими функциями напряжений:

ничным условиям.

Величины растягивающих напряжений в поверхностном слое

d-D%

у

где а — толщина защитного слоя; G — модуль сдвига бетона;

Dy, пу, $у_— коэффициенты, зависящие от упругих свойств ма­ териала [6].

152