Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов (к снип 2.03.01-84)

Для неавтоклавных ячеистых бетонов предусмотрена градация на две разновидности по прочности, которые частично совпадают с прочностями автоклавных ячеистых бетонов.

Разновидности конструкционно-теплоизоляционных и конструкционных ячеистых бетонов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Марки бетона

Марки бетонов по прочности при осевом сжатии (М) и классы по прочности на сжатие (В) для бетонов

по средней плотности

автоклавных

автоклавных и неавтоклавных

преимущественно неавтоклавных

D (Пл)

марка

класс

марка

класс

марка

класс

Конструкционно-теплоизоляционные бетоны

500

М25

В1,5

М15

В1

600

М35

В2,5

М25

В1,5

М15

В1

700

М50

В3,5

М35

В2,5

М25

В1,5

800

М75

В5

М50

В3,5

М35

В2,5

900

М1000

В7,5

М75

В5

М50

В3,5

Конструкционные бетоны

1000

М150

В10

М1000

В7,5

М75

В5

1100

М200

В15

М150

В10

М100

В7,5

1200

М200

В15

М150

В10

Данная градация автоклавных ячеистых бетонов на три разновидности по прочности на сжатие характеризует технологический уровень каждого предприятия, вид и качество исходного сырья.

Для передовых предприятий, выпускающих конструкции из автоклавных ячеистых бетонов, рекомендуется проектировать их в расчете на повышенные классы (марки) для каждой плотности бетона, приведенные в табл. 2 (графы 2 и 3).

Для многих предприятий, выпускающих освоенные в настоящее время автоклавные ячеистые бетоны обычной прочности, следует принимать классы (и марки), приведенные в табл. 2 (графы 4 и 5). Неавтоклавные ячеистые бетоны низких прочностей (см. табл. 2) могут использоваться лишь в малонагруженных элементах, в которых не требуется более высокая прочность бетона.

Согласно ГОСТ 25485-82, неавтоклавные ячеистые бетоны должны соответствовать по прочности на сжатие классам (и маркам), приведенным в последних четырех графах табл. 2.

Задания на проектирование конструкций из ячеистых бетонов во всех случаях должны содержать конкретные указания, на предприятия какого технологического уровня ориентирован данный проект: на предприятия, выпускающие ячеистые бетоны повышенной, обычной или пониженной прочности.

Требования к ячеистым бетонам по морозостойкости, по коэффициентам теплопроводности и поропроницаемости, а также максимальные величины сорбционной влажности и усадки принимаются по ГОСТ 25485-82.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

РАСЧЕТ ЯЧЕИСТОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ НА ДЕЙСТВИЕ СЖИМАЮЩЕЙ ПРОДОЛЬНОЙ СИЛЫ Расчет сжатых бетонных элементов прямоугольного сечения (в том числе армированных симметричной конструктивной арматурой) при величине эксцентриситета 0 < е_а £ 0,225h (см. п. 1.18) и расчетной длине l_о £ 20h допускается производить из условия

N £ a j_b R_b A y_o , (1)

где a = 0,85 - для автоклавных ячеистых бетонов;

a = 0,75 - для неавтоклавных ячеистых бетонов;

А - площадь поперечного сечения элемента;

y_o - коэффициент, учитывающий влияние эксцентриситета и принимаемый равным

y_o = ; (2)

j_b - коэффициент, принимаемый по следующей таблице:

N_l/N

Коэффициент j_b при l_o/h

£ 6

0,93

0,92

0,91

0,9

0,89

0,88

0,86

0,84

0,5

0,92

0,91

0,90

0,89

0,86

0,82

0,70

0,63

1,0

0,92

0,91

0,89

0,86

0,82

0,76

0,62

0,52

Обозначения, принятые в таблице:

N_l - продольная сжимающая сила от действия постоянных и длительных нагрузок;

N - продольная сила от действия всех нагрузок (постоянных, длительных и кратковременных).

П р и м е ч а н и е. При промежуточных значениях l_o/h и N_l/N коэффициенты j_b определяются по интерполяции.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ РАСЧЕТ СЖАТЫХ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Пример 1. Даны размеры сечения сжатого элемента внутренней несущей стены: ширина b 1 м; высота сечения в плоскости действия изгибающего момента (толщина стены) h = 0,24 м; высота этажа Н = 2,56 м; нижние и верхние опоры стены - шарнирные. Стена запроектирована из автоклавных газобетонных панелей с конструктивной арматурой; газобетон плотностью 800 кг/м³ при классе бетона по прочности на сжатие В3,5 (50 кгc/cм²). Расчетная установившаяся влажность газобетона 10 % (по массе), влажность газобетона при отпуске с завода 25 % (по массе).

Расчетные продольные силы:

от постоянной и длительной нагрузок N_l = 175,7 кН (17,93тс);

от кратковременной нагрузки N_st = 22,7 кН (2,32 тc);

полная продольная сила N = N_l + N_st = 175,7 + 22,7 = 198,4 кН (20,24 тc);

эксцентриситет продольной силы е_o = 0,02 м;

расчетная длина элемента l_о = Н = 2,56 м.

Требуется проверить несущую способность элемента стены в пролетном сечении, в середине высоты стены.

Р а с ч е т. По табл. 6 при классе бетона по прочности на сжатие В3,5 (50 кгс/см²) R_b = 2,2 МПа (22,4 кгс/см²); по табл. 7 принимаются следующие коэффициенты условий работы: g_b2 = 0,85; g_b9 = 0,90; g_b11 = 0,85. С учетом коэффициентов условий работы расчетная призменная прочность R_b1 = g_b2 • g_b9 • g_b11• R_b = 0,85 • 0,9 • 0,85 • 2,2 = 1,43 МПа (14,59 кгс/см²). Гибкость элемента lo : h = 2,56 : 0,24 = 10,7.

1. Согласно п. 3.3 при гибкости > 4 необходимо учитывать влияние прогибов на несущую способность элемента путем умножения эксцентриситета e_о на коэффициент h, вычисленный согласно п. 3.6.

Согласно п. 3.6, для автоклавного газобетона коэффициент b = 1,3. Отношение изгибающих моментов

М_l : М = N_l : N = 175,7 : 198,4 = 0,88.

По формуле (11)

j_l = l + b = 1 + 1,3 × 0,88 = 2,14 .

Согласно табл. 9 для класса бетона по прочности на сжатие В3,5 МПа (50 кгс/см²) и плотности бетона 800 кг/м³ начальный модуль упругости E = 3400 МПa (34 700 кгс/см²):

I = = 0,001152 м⁴ .

Согласно п. 3.6 коэффициент d_е = е_о : h = 0,083.

По формуле (12)

d_e,min = 0,5 - 0,01 - 0,01R_b1 = 0,5 - 0,01 × 10,7 - 0,01 × 1,43 = 0,379; d_e = 0,083 < d_e,min = 0,379, поэтому принимаем d_e = 0,379.

По формуле (10)

N_cr = =

= 589,2 кН (60,12 тс).

По формуле (9)

h = = = 1,508 .

По формуле (2)

A_b = bh = 1 × 0,24 = 0,1797 м².

По формуле (1) расчетная несущая способность элемента стены

N_с = a R_b1 A_b = 0,85 × 1,43 × 1000 × 0,1797 = 218,4 кН (22,29 тс) >

> N = 198,40 кН (20,24 тс).

Таким образом, несущая способность элемента стены в пролетном сечении достаточна.

2. Согласно прил. 2, при l_о : h = 10,7 и N_l : N = 0,88 коэффициент j_b = 0,884.

Полная площадь поперечного сечения равна А = bh = 1 × 0,24 = 0,24 м².

По формуле (2) прил. 2

y_o = 1 - = 1 - = 0,833 .

По формуле (1) прил. 2 несущая способность элемента стены равна N_c = a j_b R_b1 A y_o = 0,85 × 0,884 × 1,43 × 1000 × 0,24 × 0,833 = 214,8 кН (21,92 тс) > N = 198,4 кН (20,24 тс).

Следовательно и в этом случае несущая способность стены в пролетном сечении достаточна.

Пример 2. Дано: сжатый элемент внутренней несущей стены из газобетона плотностью D800 кг/м³, класс бетона по прочности на сжатие B3,5 (50 кгс/см²); элемент стены шириной b = 1 м и толщиной 0,24 м. Железобетонные плиты междуэтажных перекрытий из обычного тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В15 (R₄ = 200 кгс/см²) опираются на элемент стены на глубину d₁ = d₂ = 0,1 м. Стык междуэтажных перекрытий и несущих стен - платформенный (см. чертеж прил. 4); толщина растворного шва t = 0,02 м, проектная марка раствора R₂ = 100 кгс/см², замоноличивание полостей между торцами панелей и перекрытий выполнено тяжелым бетоном класса по прочности на сжатие В15 (R₃ = 200 кгс/см²), R₁ = 50 кгс/см². В опорном сечении действует нагрузка N = 190 кН (19,39 тс).

Требуется проверить несущую способность опорного сечения элемента стеновой панели в зоне платформенного стыка.

Р а с ч е т. Согласно п. 3.6, в опорном сечении коэффициент h = 1,0. Расчет выполняем в соответствии с п. 3 прил. 4.

По формуле (4) прил. 4, коэффициент x₁ равен

x₁ = = 0,945. Коэффициент m₁ по формуле (3) прил. 4 равен

m₁ = = 0,91 > 0,9 .

По формуле (3) принимаем m₁ = 0,9; х₂ = 1. Коэффициент m₀ = m₂ и по формуле (5) равен

m₂ = = 0,825 > 0,8 . Согласно формуле (5), m₀ = m₂ = 0,8.

По формуле (2) определяем

A_b = = 0,2 м² . Несущую способность в опорном сечении определяем по формуле (1) прил. 4 N_c = a m_o R_b1 A_b = 0,85 • 0,8 • 1,43 • 0,2 • 1000 = 194,5 кН (19,85 тс) > N = 190 кН (19,39 тс).

Таким образом, несущая способность в опорном сечении достаточна, она выше действующей нагрузки.

РАСЧЕТ ИЗГИБАЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ¹ ¹ Расчет изгибаемых элементов приведен в единицах СИ (МПа и ГН) и в скобках - в допускаемых к применению единицах, не входящих в СИ (кгс/см² и кгс).

Пример 3. Дана плита покрытия пролетом l = 6 м (l_о = 5,9 м), шириной b = 1,5 м, высотой h = 0,24 м для промышленных зданий с влажностью воздуха внутри помещений 60 %. Материал - автоклавный газобетон марки по средней плотности D700 кг/м³, класса В2,5, снеговая нагрузка для III климатического района СССР р = 10 ГН/м² (100 кгс/м²). Арматура класса А-II защищается от коррозии цементно-битумной обмазкой. Требуется рассчитать плиту по предельным состояниям первой и второй групп.

Определение нагрузок и усилий, действующих на плиту Собственный вес покрытия Плотность ячеистого бетона с учетом расчетной влажности для определения собственного веса плиты принимается по табл. 3 равной 950 кг/м³. Собственный вес 1 м² плиты 950 • 0,24 = 228 кгс/м² = 22,30 ГН/м². Масса заливки швов 1,6 ГН (16,3 кг).

Масса рубероидного ковра 2,0 ГН (20,4 кг).

Итого q₁ = 25,9 ГН/м² (265 кгс/м²).

Расчетная нагрузка

q = q₁• 1,2 + pⁿ • 1,4 = 25,9 • 1,2 + 10 • 1,4 = 45,00 ГН/м² (459 кгс/м²).

Усилия, действующие на плиту покрытия при расчете по первому предельному состоянию Расчетный момент

M = 293,7 ГН×м (299,6 кгс×м).

Поперечная сила

Q = = 199 ГН (2030 кгс).

Усилия, действующие на плиту при расчете по второму предельному состоянию Плиты покрытий рассчитываются по прогибам на длительные и постоянные нагрузки в соответствии с п. 1.20 СНиП 2.03.01-84.

Согласно СНиП II-6-74 - к постоянным нагрузкам относится собственный вес плиты, а к длительным для III климатического района — нормативная снеговая нагрузка, уменьшенная на 7,0 ГН/м² (70 кгс/м²). Таким образом, при расчете прогибов нагрузка будет равна

qⁿ = q₁ + (pⁿ - 7) = 25,9 + (10 - 7) = 28,9 ГН/м² (294,8 кгс/м²).

Нормативный момент при расчете прогибов

Мⁿ = = 188,6 ГН×м (1924 кгс×м).

Расчетные и нормативные сопротивления ячеистого бетона и арматуры Расчетные и нормативные сопротивления должны быть назначены с учетом установившейся влажности газобетона в соответствии с табл. 1 настоящего Пособия, согласно которой в конструкции покрытий ячеистые бетоны, изготовленные на песке, имеют расчетную установившуюся влажность 15 %.

Расчетные сопротивления бетона, принимаемые по табл. 4 и 6 настоящего Пособия, должны быть умножены на коэффициенты условий работы, учитывающие длительность действия нагрузки и влажность газобетона g_b6 по табл. 7. При расчете по первому предельному состоянию с учетом коэффициентов условий работы g_b2 = 0,85; g_b6 = 0,95 (по интерполяции для влажности 15 %) расчетные сопротивления равны:

R_b = 1,6 × 0,85 × 0,95 = 1,25 МПа (12,75 кгс/см²); R_bt = 0,14 × 0,85 × 0,95 = 0,109 МПа (0,111 кгс/см²). При расчете по второму предельному состоянию с учетом коэффициентов условий работы g_b2 = 1,0; g_b6 = 0,95 расчетные сопротивления равны:

R_b,ser = 2,4 × 0,95 = 2,23 МПа (22,8 кгс/см²); R_bt,ser = 0,31 × 0,95 = 0,295 МПа (2,99 кгс/см²). Расчетные сопротивления растянутой арматуры класса А-II принимаются согласно табл. 11