Страница 2: СН 511-78. Инструкция по проектированию самонапряженных железобетонных конструкций. (31366)

В конструкциях, эксплуатируемых в постоянных влажных условиях (например, резервуары, подводные сооружения и подземные сооружения в грунтовых водах), потери самонапряжения от усадки в стадии эксплуатации могут не учитываться (вследствие восстановления полной величины самонапряжения во влажных условиях), если заранее известно, что непосредственно перед загружением конструкция будет находиться во влажном состоянии не менее четырех суток. В сборных элементах таких конструкций потери самонапряжения учитываются только при расчете на монтажные нагрузки.

Таблица 3

Примечания: 1. При переменном влажностном режиме эксплуатации конструкций к указанным в таблице величинам вводится коэффициент 0,8.

2. При двух- и трехосном армировании приведенные в таблице величины умножаются на коэффициент 0,6.

4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ САМОНАПРЯЖЕННЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Выбор конструктивных решений следует производить в соответствии с основными положениями пп. 1.2–1.8 главы СНиП II-21-75 и с учетом указаний настоящей Инструкции.

4.2. Сборно-монолитные конструкции при расчете на внешнюю нагрузку принимаются неразрезными до момента исчерпания самонапряжения по контакту сборных элементов и монолитного бетона.

4.3. Самонапряженные железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы) согласно положениям пп.1.11–1.22 главы СНиП II-21-75 с учетом дополнительных требований настоящей Инструкции, учитывающей особенности самонапряжения конструкций.

4.4. Расчет по прочности элементов самонапряженных железобетонных конструкций (кроме элементов в защитной оболочке со спиральной арматурой на воздействие сжимающей продольной силы) производится как конструкций из тяжелого бетона в соответствии с требованиями пп.3.9-3.54 главы СНиП II-21-75, принимая расчетные характеристики материалов согласно указаниям раздела 2, а величину предварительного напряжения в арматуре от самонапряжения бетона – согласно указаниям раздела 3 настоящей Инструкции.

4.5. Расчет по прочности самонапряженных элементов в защитной оболочке диаметром D со спиральной арматурой (при l0/D10) на воздействие сжимающей продольной силы производится без учета предварительного напряжения продольной арматуры по формуле

(12)

где – коэффициенты, определяемые по прил. 2 главы СНиП II-21-75, принимая h = 0,86 D;

F – площадь бетонного сечения элемента;

и – соответственно расчетные сопротивления арматуры спирали и защитной стальной оболочки растяжению для предельных состояний первой группы (принимаются по табл. 23 главы СНиП II-21-75);

– коэффициент армирования спиральной арматуры, принимаемый равным ,

здесь dсп, fсп, s – соответственно диаметр, сечение арматуры и шаг спирали;

– площадь защитной стальной оболочки;

Fа – площадь всей продольной арматуры в сечении элемента.

Примечания: 1. Спирально-армированные элементы должны удовлетворять условию 0,0250,04.

2. Марку бетона по самонапряжению для элементов со спиральной арматурой следует назначать из условия создания в спиральной арматуре напряжений, удовлетворяющих требованиям п. 3.4 настоящей Инструкции.

4.6 Расчет элементов самонапряженных железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин должен производиться как конструкций из тяжелого бетона в соответствии с положениями раздела 4 главы СНиП II-21-75 с учетом предварительного напряжения арматуры и самонапряжения бетона, согласно указаниям раздела 3 настоящей Инструкции, а также продольных и поперечных деформаций, определяемых согласно пп. 4.11 и 4.12 настоящей Инструкции.

Допускается производить подбор сечений элементов этих конструкций по предельным состояниям второй группы при действии усилий или изгибающих моментов противоположных знаков (монтажных и эксплуатационных усилий, знакопеременных эпюр моментов в покрытиях полов при перемещении нагрузки, в шелыге и боковых участках трубы и т.п.) с помощью прямого метода с последующей проверкой этих сечений расчетом по несущей способности согласно требованиям главы СНиП II-21-75.

4.7. При расчете элементов самонапряженных железобетонных конструкций по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента, усилие N0 рассматривается как равнодействующая сил обжатия сечения с учетом потерь от ползучести и усадки бетона, определяемых в соответствии с указаниями п.3.1 настоящей Инструкции.

По концам элементов учитывается снижение предварительного напряжения в арматуре на длине зоны передачи напряжений арматуры на бетон, согласно указаниям п. 2.30 главы СНиП II-21-75, по линейному закону.

4.8. Расчет, по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента (см. п.4.11 главы СНиП II-21-75), должен производиться с учетом самонапряжения бетона во всех направлениях, в которых расположена арматура.

Самонапряжение бетона определяется согласно п. 3.1 настоящей Инструкции, при этом вычисляется для каждого направления отдельно.

При расчете по закрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента (см. п. 4.19 главы СНиП II-21-75), нормальные напряжения сжатия на растягиваемой внешними нагрузками грани элемента должны быть не менее 2 кгс/см2.

4.10. Расчет стыка, выполненного из бетона на НЦ, по предельным состояниям второй группы следует производить с учетом обжатия бетона и предварительного напряжения арматуры в соответствии с положениями пп. 3.2 и 4.6 настоящей Инструкции и сопротивления растяжению бетона, принимаемого равным RpII.

По контакту бетона стыка и сборных элементов учитывается только обжатие бетона стыка и предварительное напряжение арматуры.

4.11. Продольные деформации бетона и ?? в процессе самонапряжения, принимаемые одинаковыми с деформациями арматуры, при назначении деформационных швов определяются по формулам:

и (13)

где и – принимаются согласно п. 3.3 настоящей Инструкции.

Распределение продольных деформаций бетона по высоте сечения принимается по линейному закону.

4.12. При расчете деформаций кривизны элементов самонапряженных конструкций от самонапряжения бетона определяются по формуле

(14)

где и – определяются согласно п. 3.3 настоящей Инструкции;

– принимается согласно п. 3.1 настоящей Инструкции;

hн = h0 - a'

Полную величину кривизны элемента для участка с трещинами в растянутой зоне, определяемую по формуле (168) главы СНиП II-21-75, необходимо уменьшить на величину , определяемую по формуле (14) настоящей Инструкции.

Выгиб f элемента длиной l определяется по формуле

(15)

5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

5.1. При проектировании самонапряженных железобетонных конструкций для обеспечения условий их изготовления, долговечности и надежности, а также совместной работы арматуры и бетона следует выполнять требования раздела 5 главы СНиП II-21-75 для тяжелого бетона и дополнительные требования пп. 5.2-5.9 настоящей Инструкции.

5.2. В самонапряженных железобетонных конструкциях толщиной более 40 см необходимо предусматривать временные или постоянные каналы для увлажнения бетона в процессе твердения, чтобы расстояние от внутренних зон до увлажняемой поверхности не превышало 25 см.

5.3. Армирование конструкций рекомендуется предусматривать в двух, предпочтительнее в трех направлениях с целью создания объемного предварительного напряжения, а основную рабочую арматуру следует располагать возможно ближе к направлению главных растягивающих напряжений, применяя в необходимых случаях пространственные каркасы и криволинейную арматуру.

5.4. Конструкция основания и сопряжение элементов самонапряженных железобетонных конструкций со смежными элементами зданий и сооружений должны обеспечивать возможную свободу перемещений в период расширения бетона.

5.5 В покрытиях больших площадей целесообразно устройство скользящих слоев из двух слоев и более полимерных пленок и других рулонных материалов, в том числе с графитовой пудрой (для снижения трения покрытия по основанию).

Расстояние между деформационными швами и их ширина определяются расчетом с учетом деформаций самонапряжения (см. п. 4.11 настоящей Инструкции) и температурных деформаций, а также типа конструкций.

5.6. Соединение элементов конструкций с целью повышения трещиностойкости и водонепроницаемости стыка, замоноличиваемого бетоном на напрягающем цементе, следует выполнять стыкованием арматуры внахлестку или сваркой выпусков арматуры (закладных деталей), рассчитанных на восприятие действующих в стыке усилий как от расширения бетона, так и от внешних воздействий (см. рис. 1).

5.7. При замоноличивании бетоном на напрягающем цементе сборно-монолитных или монолитных с временной разрезкой швами конструкций последние должны быть связаны между собой или с основанием упругими связями (выносной арматурой, анкерами и т.п.) таким образом, чтобы действие распора при расширении бетона на напрягающем цементе в швах создавало в бетоне конструкции предварительное обжатие.

Рис. 1. Соединение элементов самонапряженных железобетонных конструкций, работающих на растяжение (распределительная арматура и анкеры закладных деталей на рисунке не показаны)

1 – рабочая арматура элемента; 2 – соединительные накладки; 3 –закладная деталь

5.8. В целях сокращения зоны анкеровки стержневой арматуры в самонапряженных элементах и обеспечения обжатия бетона по всей длине элементов рекомендуется (при соответствующем технико-экономическом обосновании) окаймлять эти торцы элементов стальным профилем (швеллер, уголок и т. д.) и заанкеривать в нем напрягаемую арматуру (например, контактной сваркой).

5.9. В целях повышения трещиностойкости самонапряженного стыка по контакту бетонов стыка и сборных элементов и использования на этих участках сопротивления бетона растяжению целесообразно выполнять торцевые участки элементов переменной толщины (см. рис. 1); при этом длина участков должна превышать толщину не менее чем в два раза.

ПРИЛОЖЕНИЕ

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ САМОНАПРЯЖЕНИЯ БЕТОНА НА НАПРЯГАЮЩЕМ ЦЕМЕНТЕ (НЦ)

Самонапряжение бетона на напрягающем цементе (НЦ) определяется при подборе состава и контроле качества бетона самонапряженных железобетонных конструкций с целью обеспечения расчетного самонапряжения конструкции – обжатия бетона и соответствующего натяжения арматуры.

Самонапряжение бетона определяется на контрольных образцах-призмах размером 10х10х40 см, отформованных и твердеющих при нормальных влажных условиях (см. пп. 8 и 9 настоящего приложения) в динамометрическом кондукторе, создающем в процессе расширения бетона образца упругое ограничение деформаций, эквивалентное продольному армированию в количестве 1%.

Рис. 2. Динамометрический кондуктор для образца-призмы размером 10Х10Х Х40см

1 – динамометрический кондуктор; 2 – измерительное устройство с индикатором часового типа; 3 – бетонный образец-призма размером 10Х10Х40 см

Для испытаний применяется следующее оборудование:

а) динамометрический кондуктор для образца-призмы размером 10х10х40 см (см. рис. 2);

б) измерительное устройство («краб») с индикатором часового типа с ценой деления 0,01 мм для замера выгиба пластин кондуктора;

в) стальной эталон для поверки измерительного устройства (пластина);

г) форма-опалубка (включающая днище и борта) для формования образца;

д) емкость с водой для хранения кондукторов с образцами.

4. Требования к форме следует принимать по ГОСТ 22685-77.

5. До сборки кондуктора с формой производится затяжка гаек на тягах и снимается нулевой замер кондуктора с помощью измерительного устройства («краба»), предварительно поверенного с помощью эталона на постоянство отсчета.

Температура кондуктора, измерительного устройства и эталона во время замера должна быть одинакова.

6. Перед формованием образца форма должна быть собрана в кондукторе с помощью скоб на тягах кондуктора с минимальным зазором для исключения деформаций тяг.

7. Контроль самонапряжения бетона производится на бетонном заводе или на объекте у места укладки бетона в конструкцию.

Формование образцов производится в соответствии с требованиями ГОСТ 10180–78.

8. Отформованные в кондукторе образцы укрываются пленкой или другим водонепроницаемым материалом для защиты от потерь влаги.