СН 511-78. Инструкция по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций.


Инструкция

по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций.

СН 511-78

Утверждена постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 20 декабря 1978 г. № 240

Инструкция по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций. СН 511-78. Утв.: 20.12.78/Госстрой СССР.

«Инструкция по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций» (СН 511-78) разработана НИИЖБ Госстроя СССР с участием ЦНИИПромзданий Госстроя СССР.

Инструкция составлена в дополнение к главе СНиП II-21-75 «Бетонные и железобетонные конструкции» и содержит специфичные требования, отражающие особенности проектирования железобетонных конструкций из бетона плотной структуры на напрягающем цементе (НЦ).

Редакторы – инж. В. М. Скубко (Госстрой СССР), д-р техн. наук, проф. В. В. Михайлов и канд. техн. наук Л. И. Будагянц (НИИЖБ Госстроя СССР).

Государственный комитет СССР по делам строительства (Госстрой СССР)

Строительные нормы

СН 511-78

Инструкция по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Самонапряженные железобетонные конструкции — конструкции, предварительное напряжение которых создается в процессе твердения бетона на напрягающем цементе (НЦ) за счет расширения бетона и натяжения в результате этого находящейся в конструкции арматуры или возникает при иных видах стеснения деформаций расширения указанного бетона при его твердении (например, в стыках элементов конструкций, отверстиях и т. п).

1.2. Требования настоящей Инструкции должны соблюдаться при проектировании самонапряженных железобетонных конструкций, выполняемых из крупнозернистого бетона плотной структуры, на плотных заполнителях, естественного твердения или подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, и предназначенных для работы при систематическом воздействии температур не выше 50 и не ниже минус 70° С.

Примечание. Проектирование самонапряженных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, транспортных тоннелей, труб под насыпями, покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также конструкций, выполняемых из особо тяжелого бетона и из бетонов на специальных заполнителях или смешанном вяжущем, следует вести согласно требованиям соответствующих нормативных документов.

Внесены НИИЖБом Госстроя СССР

Утверждены постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 20 декабря 1978 г. № 240

Срок введения в действие 1 июля 1979 г.

1.3. Самонапряженные железобетонные конструкции должны предусматриваться исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом следующих особенностей данных конструкций:

повышение трещиностойкости или уменьшение размеров сечений элементов за счет самонапряжения конструкций в результате расширения бетона на напрягающем цементе без применения дополнительных устройств, машин и механизмов (например, элементы, воспринимающие давление жидкостей или газов; конструкции, эксплуатируемые в грунте ниже уровня грунтовых вод; емкостные сооружения и стыки элементов этих сооружений; безрулонные кровли и т. п.);

обеспечение повышенной непроницаемости конструкций при действии гидростатического давления без устройства гидроизоляции за счет плотной структуры данного бетона;

увеличение расстояния между деформационными швами и сокращение их количества в протяженных сооружениях за счет повышенной прочности данного бетона на осевое растяжение (например, спортивные сооружения).

Самонапряженные железобетонные конструкции целесообразно предусматривать также в тех случаях, когда предварительное напряжение поперечной и косвенной арматуры выполнить другими способами трудоемко и технически сложно (например, колонны со спиральной арматурой в зданиях и сооружениях под большими нагрузками).

1.4. Самонапряженные железобетонные конструкции, указанные в п. 1.1 настоящей Инструкции, следует проектировать как железобетонные конструкции из тяжелого бетона в соответствии с положениями главы СНиП II-21-75 и с учетом указаний настоящей Инструкции.

1.5. Самонапряженные железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды, необходимо проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых главой СНиП по защите строительных конструкций от коррозии к конструкциям из тяжелого бетона.

При воздействии на конструкции среды с содержанием сульфатов в пересчете на ионы до 5000 мг/л допускается не предусматривать специальной изоляции.

При более высоком содержании сульфатов защитные слои конструкции должны выполняться с добавкой асбестового или базальтового волокна в количестве 1–2%; в массивных сооружениях взамен этого могут использоваться плиты-оболочки, изготовленные также с асбестовым или базальтовым волокном.

1.6. При проектировании самонапряженных железобетонных конструкций следует учитывать требования по технологии приготовления бетона на напрягающем цементе (НЦ), а также особенности производства данных работ.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ САМОНАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

2.1. Для самонапряженных железобетонных конструкций должен предусматриваться бетон на напрягающем цементе марок НЦ-20 и НЦ-40, отвечающем требованиям технических условий, утвержденных в установленном порядке.

2.2. Бетон следует предусматривать следующих проектных марок:

а) по прочности на сжатие – М 200, М 250, М 300, М 350, М 400, М 450, М 500, М 600, М 700 и М 800 (при этом проектные марки М 250, М 350 и М 450 следует предусматривать при условии, что это приводит к экономии цемента по сравнению с применением бетона проектных марок соответственно М 300, М 400, М 500 и не снижает другие технико-экономические показатели конструкций);

б) по прочности на осевое растяжение – Р 20, Р 25, Р 30, Р 35, Р 40, Р 45, Р 50, Р 55, Р 60;

в) по морозостойкости – Мрз 100, Мрз 150, Мрз 200, Мрз 300, Мрз 400;

г) по самонапряжению – Сн 6, Сн 8, Сн 10, Сн 12, Сн 15, Сн 20, Сн 25, Сн 3О, Сн 40.

Марка по водонепроницаемости бетона на напрягающем цементе обеспечивается не ниже В 12 и в проектах может не оговариваться.

Примечания: 1. Проектные марки бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение определяются как для тяжелого бетона по ГОСТ 10180–74; проектные марки по морозостойкости – по ГОСТ 10060–76.

2. За проектную марку бетона по самонапряжению Сн принимается самонапряжение бетона, кгс/см2, контрольных образцов-призм размером 10х10х40 см, изготовленных и испытанных в соответствии с методикой, изложенной в приложении.

3. Проектные марки бетона по самонапряжению выше Сн 20 могут предусматриваться при подтверждении обеспеченности объекта цементом марки НЦ-40.

4. Проектные марки бетона по самонапряжению Сн 20 и Сн 40 при использовании соответственно цемента марок НЦ-20 и НЦ-40 могут назначаться только для конструкций, эксплуатируемых после их возведения во влажных условиях или в воде.

5. При выборе проектной марки бетона по самонапряжению следует учитывать положения пп. 3.4 и 4.7 настоящей Инструкции.

2.3. Проектная марка бетона по прочности на сжатие в зависимости от типа конструкций, вида и класса применяемой арматуры должна приниматься не ниже указанной в табл. 7 главы СНиП II-21-75.

2.4. Расчетные сопротивления бетона на напрягающем цементе для предельных состояний первой и второй групп, а также коэффициенты условий работы и начальные модули упругости бетона следует принимать как для тяжелого бетона в соответствии с указаниями главы СНиП II-21-75.

Для случаев, когда проектная марка бетона по прочности на осевое растяжение является определяющей, назначается при проектировании конструкций и контролируется на производстве, соответствующие ей нормативные и расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой и второй групп должны приниматься по табл. 1 настоящей Инструкции.

Таблица 1

Сопротивления бетона

Нормативные сопротивления бетона, расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой и второй групп, кгс/см2, при проектной марке по прочности на осевое растяжение

Р 20

Р 25

P 30

P 35

P 40

Р 45

P 50

Р 55

P 60

и

15,6

19,5

23,5

27

31

34

38

42

45

12

15

18

21

24

27

30

33

36

Величина самонапряжения бетона в зависимости от проектной марки бетона на напрягающем цементе по самонапряжению приведена в табл. 2 настоящей Инструкции.

Таблица 2

Самонапряжение бетона кгс/см2, при проектной марке

Сн 6

Сн 8

Сн 10

Сн 12

Сн 15

Сн 20

Сн 25

Сн 30

Сн 40

4,8

6,4

8

9,6

12

16

20

24

32

2.6. Для армирования самонапряженных железобетонных конструкций следует преимущественно применять:

а) стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-III, A-IV, A-V;

б) стержневую термически упрочненную арматурную сталь классов Aт-IV и Aт-V;

в) обыкновенную арматурную проволоку классов Вр-I и В-I диаметром 3–5 мм;

допускается также применять:

г) стержневую горячекатаную арматурную сталь классов А-II и А-I;

д) стержневую термически упрочненную арматурную сталь класса Aт-VI;

е) высокопрочную арматурную проволоку классов В-II, Вр-II и арматурные канаты класса К-7.

Арматуру классов А-III, А-II, А-I, Вр-I и В-I рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сварных сеток.

2.7. Выбор арматурных сталей следует производить в зависимости от типа конструкции, степени предварительного напряжения арматуры, условий возведения и эксплуатации конструкций в соответствии с требованиями пп. 2.24 и 2.25 главы СНиП II-21-75 и с учетом пп. 3.1 и 3.5 настоящей Инструкции.

2.8. Нормативные и расчетные характеристики арматуры, а также коэффициенты условий работы арматуры следует принимать в соответствии с указаниями пп.2.26-2.31 главы СНиП II-21-75.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЙ В БЕТОНЕ И АРМАТУРЕ В ПРОЦЕССЕ САМОНАПРЯЖЕНИЯ КОНСТРУКЦИИ

3.1. Напряжения обжатия бетона в процессе самонапряжения конструкции в зависимости от проектной марки бетона по самонапряжению, коэффициента и характера армирования конструкции, а также расположения арматуры в сечении элемента определяются по формуле

(1)

где – см. п. 2.5 настоящей Инструкции;

– коэффициент, определяемый в зависимости от суммарного коэффициента армирования по формуле

(2)

(3)

ka — коэффициент, принимаемый равным при армировании:

одноосном________________________________1,

двухосном________________________________1,2,

трехосном________________________________1,5;

ke — коэффициент, определяемый в зависимости от эксцентриситета армирования сечения ен (расстояния между центром тяжести всей продольной арматуры и центром тяжести бетонного сечения) по формуле

(4)

здесь hн = h0 – а'.

Самонапряжение бетона принимается равномерно распределенным по сечению (равнодействующая сил обжатия приложена в центре тяжести бетонного сечения).

3.2. Самонапряжение бетона в стыковых соединениях определяется с учетом фактического армирования стыка (выпуски, стыковые стержни), конструкции, условий упругого или иного ограничения деформаций расширения стыка, приведенного к эквивалентному (по степени сопротивления расширению бетона) по армированию сечения стыка. При наличии в стыке выпусков или стыковых стержней, привариваемых к закладным деталям, самонапряжение бетона в стыке определяется по п.3.1 настоящей Инструкции.

3.3. Предварительные напряжения в арматуре и в результате самонапряжения бетона определяются из условия равновесия усилий обжатия в бетоне и растяжения в арматуре с учетом положения их равнодействующей в центре тяжести бетонного сечения по формулам:

(5)

(6)

Для прямоугольного сечения предварительные напряжения в арматуре определяются по формулам:

(7)

(8)

В формулах (5) – (8):

– принимается по п. 3.1 настоящей Инструкции;

е,е' – расстояние от равнодействующей обжатия бетона до арматуры соответственно А и А??;

hн = h0 - а'.

3.4. Предельная величина предварительного напряжения и соответственно в арматуре А и А' (в момент снижения величины самонапряжения в бетоне до нуля от внешних фактических нагрузок или условных сил) определяется по формулам:

(9)

(10)

Предельная величина предварительного напряжения и должна приниматься при арматуре:

стержневой – не более 0,95 RaII ;

проволочной – не более 0,76 RaII .

В формулах (9) и (10) величины и принимаются без учета потерь от ползучести и усадки бетона.

3.5. При расчете самонапряженных конструкций учитываются только потери предварительного напряжения арматуры от ползучести и усадки бетона.

Потери от ползучести бетона при загружении конструкции определяются как для тяжелого бетона по поз. 9 табл. 4 и п. 1.27 главы СНиП II-21-75, принимая согласно п.3.1 настоящей Инструкции и заменяя в формулах R0 на Rпр.

Потери от усадки бетона определяются по формуле

(11)

где – относительная усадка бетона, принимаемая по табл. 3 настоящей Инструкции в зависимости от влажности среды при эксплуатации конструкции и проектной марки бетона по самонапряжению.