Бетонні та залізобетонні конструкції

F200

F150

F100

W4

W2

Не нормується

» 5°С » 20°С »

F150

F100

F75

W2

Не нормується

ХС2, XF1, XF2

U

О

О

и

о

О

СЧ

F150

F100

F75

W2

Те саме

» 5°С » 20°С »

F75

F50

Не нормується

XD1

» 20°С » 40°С »

F75

F50

Те саме

» 5 °С » 20°С »

F75

Не нормується

2 Можлива епізодична дія температури нижче за 0 °С

ХС2, ХС4

Від мінус 20°С до мінус 40°С включно

F100

F75

Не нормується

» 5 °С » 20°С »

F100

Не нормується

ХС1.ХСЗ

О

О

О

U

0

О

(Ч

F100

Те саме

» 5 °С » 20°С »

Не нормується

Умови роботи конструкції

Мінімальна марка бетону за морозо­стійкістю для зовнішніх стін опалюваних будівель із ступенем відповідальності

Відносна воло­гість повітря при­міщення RH, %

Розрахункова зимова температура зовнішнього повітря

І

II

III

RH>75

Від мінус 20°С до мінус 40°С включно

F100

F75

F50

» 5°С » 20°С »

F75

F50

Не нормується

60<RH<75

to

О

о

П

4^

О

о

о :

F50

Не нормується

» 5°С >> 20°С »

Не нормується

RH<60

-

Те саме

Захисний шар бетону

Загальні положення

Захисний шар бетону - це відстань від поверхні арматури до найближчої поверхні бетону (включаючи з'єднання, поперечні стрижні і зовнішнє армування, за наявності).

Номінальний захисний шар c_nom потрібно вказувати у робочих кресленнях. Він визна­чається за величиною мінімального захисного шару с_гаіп (таблиця 4.2) та допустимих проектних відхилів Асд_еу:

Hiom ^{= c}min + Acjgy . (4.1)

Мінімальний захисний шар бетону

Мінімальний захисний шар бетону повинен забезпечувати:

безпечну передачу зусиль зчеплення;.

захист арматурної сталі від корозії (довговічність);

необхідну межу вогнестійкості (ДБН В.1.2.-7).

Необхідно вибирати більшу з величин, що задовольняє умови стосовно зчеплення і впливу умов навколишнього середовища.

^cmin =max{c_{min f},; c_{min dur} +Ас_Пигу - А-Ac_duradd}>lOMM , (4.2)

Д^{е c}min> Ь ~ мінімальний захисний шар за вимогами зчеплення;

^сшіп> dur ~ мінімальний захисний шар за вимогами умов середовища;

^cdur, у “ врахування надійності при застосуванні добавок;

^cdur, st ~ зменшення мінімального шару при застосуванні нержавіючої сталі;

^cdur, add ~ зменшення мінімального шару при додатковому захисті.

Для надійної передачі зусиль зчеплення та забезпечення необхідного ущільнення бетону мінімальний захисний шар повинен бути не меншим ніж с_тіПі ^ наведений у таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Вимоги до мінімального захисного шару c_{min ь} для забезпечення зчеплення

Вимоги до зчеплення

Розташування стрижнів

Мінімальний захисний шар, c_min ^

Роздільне

Діаметр стрижня

Пасмо

Еквівалентний діаметр 0„

Примітка.

Якщо номінальний максимальний розмір наповнювача більший ніж 32 мм, то с_тіПі ь необхідно збільшити на 5 мм;

0р - еквівалентний діаметр визначається згідно з відповідними нормативними документами.

При напруженні арматури на бетон товщина захисного шару c_{min ь} повинна перевищувати:

при круглому перерізі каналу - величину діаметра каналу;

при прямокутному перерізі каналу - більше із двох значень: меншу сторону чи половину більшої.

Якщо розміри круглого або прямокутного каналу перевищують 80 мм, то вказані вимоги не застосовуються.

При напруженні арматури на упори рекомендовані величини c_min у становлять:

1,5 х діаметр канату або гладкого дроту,

2,5 х діаметр стрижня періодичного профілю.

При товщині захирного шару, яка перевищує 45 мм, необхідно передбачити конструк­тивне його армування.

Допустимі проектні відхили

При визначенні номінальної товщини захисного шару c_nom до його мінімального значення необхідно додати допуск на відхил Асд_еу. Товщину мінімального захисного шару необхідно збільшити на абсолютне значення допустимого від'ємного відхилу.

Примітка. Рекомендоване значення Ac_dev = 10 мм.

5 РОЗРАХУНОК КОНСТРУКЦІЙ 5.1 Загальні положення

Метою конструктивного розрахунку є визначення розподілу внутрішніх сил і моментів або напружень, деформацій і переміщень по всій конструкції або її частині. За необхідності вико­нується розрахунок на місцеву дію навантаження.

Примітка. Для більшості випадків розрахунок застосовується для визначення розподілу внутрішніх сил і моментів, а кінцева перевірка або демонстрація опору поперечних перерізів ґрунтується на наслідках цих дій; однак, результати за деякими методами розрахунку (наприклад, за методом скінченних елементів) представлені переважно у вигляді напружень, деформацій і переміщень, а не внутрішніх сил і моментів. Для застосування цих даних і отримання відповідних результатів перевірки потрібно використовувати спе­ціальні методи.

Розрахунок повинен виконуватись із використанням ідеалізації як геометрії, так і характеру роботи конструкції. Вибрана ідеалізація повинна відповідати характеру задачі, яка розв'язується.

У розрахунках необхідно враховувати вплив геометрії і характеристик конструкції на характер її роботи на кожній стадії існування.

У будівлях впливи поперечних і осьових зусиль на деформацію лінійних елементів і плит можуть не враховуватись, якщо сукупна величина цих впливів не перевищує 10 % від зусиль, викликаних згином.

Якщо взаємодія "основа-споруда" суттєво впливає на характер розподілу зусиль у споруді, то необхідно виконувати розрахунок як єдину геометричну і фізично нелінійну систему "осно- ва-фундаменти-споруда".

При аналізі сполучень навантажень і впливів повинні розглядатись відповідні випадки з метою визначення всіх перерізів конструкції або її частини, де можливе виникнення граничного стану.

Впливи другого порядку потрібно враховувати, якщо вони суттєво впливають на загальну стійкість конструкції і на досягнення граничного стану у критичних перерізах.

Геометричні недосконалості

Несприятливі впливи від можливих відхилів у геометрії конструкції, розташуванні наван­тажень потрібно враховувати при розрахунку елементів і конструкцій.

Примітка. Відхили у розмірах поперечних перерізів, зазвичай, ураховуються коефіцієнтами надійності за матеріалами. їх не потрібно додатково включати у конструктивний розрахунок.

При розрахунку за першою групою граничних станів слід розглядати ефект від впливу можливих недосконалостей у геометрії ненавантаженої конструкції. Необхідно намагатися враху­вати несприятливі ефекти якомога більшої кількості недосконалостей.

Недосконалості потрібно враховувати для граничних станів за придатністю до нормаль­ної експлуатації.

Якщо вплив недосконалостей менший від впливу розрахункових горизонтальних дій, то ним можна знехтувати.

Недосконалості не слід ураховувати для особливих (аварійних) сполучень навантажень.

Розраховуючи бетонні і залізобетонні елементи на дію стискального поздовжнього зусил­ля, необхідно враховувати випадковий ексцентриситет е₀, який слід приймати не меншим за:

1/600 довжини елемента або відстані між його перерізами, закріпленими від зміщення;

1/30 висоти перерізу (діаметра);

10 мм.

Для елементів статично невизначених конструкцій значення ексцентриситету поздовжнього зусилля відносно центра ваги приведеного перерізу е приймають таким, що дорівнює величині ексцентриситету, отриманого зі статичного розрахунку, але не меншим від е₀.

Для елементів статично визначених конструкцій ексцентриситет е приймають таким, що до­рівнює сумі ексцентриситетів зі статичного розрахунку та випадкового.

Ідеалізація споруди

Конструктивні моделі для загального розрахунку

Елементи споруди класифікують за характером 'їх функціонування як балки, колони, плити, стіни, панелі, арки, оболонки тощо. Правила охоплюють розрахунок цих характерних елементів та споруд, що сформовані сукупністю таких елементів.

Для будівель застосовуються нижченаведені положення.

Балка - це елемент, у якого проліт не менше ніж утричі перевищує загальну висоту пере­різу. У іншому разі вона повинна розглядатися, як балка-стінка.

Плита - це елемент, у якого мінімальний розмір сторони не менше ніж у п'ять разів перевищує загальну товщину плити.

Плита, на яку діє переважно рівномірно розподілене навантаження, може розглядатися як така, що працює за балковою схемою, якщо:

вона має дві вільні (не обперті) та практично паралельні грані;

вона є центральною частиною практично прямокутної плити, обпертої по чотирьох гранях при співвідношенні довшого прольоту до коротшого, більшого ніж удвічі.

Ребристі або кесонні плити не потрібно розглядати як дискретні елементи при розра­хунку, коли забезпечується умова, за якої полиця або верхня частина конструкції та поперечні ребра мають необхідну жорсткість на крутіння. Це можливо, якщо:

крок ребер не перевищує 1500 мм;

ширина полиці не більше ніж у чотири рази перевищує висоту ребер;

товщина полиці, щонайменше, становить 1/10 відстані у чистоті між ребрами або 50 мм. У розрахунок приймається більше з цих двох значень;

крок поперечних ребер у чистоті не перевищує більше ніж у 10 разів середню товщину плити.

Мінімальна товщина плити 50 мм може бути зменшена до 40 мм, якщо ребра розташовані зі сталим модулем (стала структура).

Колона - це елемент, у якого висота перерізу не перевищує ширину більше ніжу чотири рази, а висота елемента - щонайменше у три рази висоту перерізу. В іншому разі її потрібно розгля­дати як пілон або стіну.

Геометричні дані

Робоча ширина полиць (для всіх граничних станів)

У таврових та Г-подібних балках робоча ширина полиці, на якій можна вважати рівно­мірним розподіл напружень, залежить від розмірів стінки і полиці, виду навантаження, прольоту, умов обпирання та поперечної арматури.

Робочу ширину полиці потрібно враховувати на відстані /₀ між точками балки з нульовими моментами, які можна приблизно визначити за рисунком 5.1.

'_-Л_

1(1=0,8511

[о~0,15(1 i+h) _

1п=0,71₂

Іо-0,15І2+Із

h

h

ІЗ

Рисунок 5.1 - До визначення відстані Iq

Робочу ширину полиці b_ejj для, таврової або Г-подібної балки можна визначати за формулою:

(5.1)

eff, і ■

^ ^eff ~ ^ bgff. і + Ь

Примітка. Довжина консолі /₃ не повинна перевищувати половини прилеглого прольоту, а співвідно­шення прилеглих прольотів повинно бути у межах від 0,6 до 1,5,

ДЄ

'b_eff_t j - 0,2 bj + 0,1 Iq < 0,2 Iq , (5.1а)

beffjZbi, (5.16)

Для конструктивного розрахунку, якщо не вимагається високої точності результату, допускається приймати постійну ширину полиці вздовж усього прольоту (рисунок 5.2). При цьому, ширина полиці повинна задовольняти вимоги опору прольотного поперечного перерізу.

Рисунок 5.2 - Характеристики робочої ширини полиці

Нелінійний розрахунок

При визначенні зусиль у конструкціях, як правило, потрібно використовувати нелінійні методи розрахунку за обома групами граничних станів при забезпеченні умов рівноваги і суміс­ності деформацій та урахуванні нелінійного характеру роботи матеріалів. Розрахунок потрібно виконувати на впливи першого чи другого порядку.

При граничному стані потрібно перевіряти здатність розрахункового поперечного пере­різу сприймати будь-які передбачені розрахунком зусилля з відповідним урахуванням невизначе­ностей.

Для конструкцій, що зазнають дії переважно статичних навантажень, впливом попередніх навантажень, зазвичай, можна знехтувати та припускати, що зростання інтенсивності дій відбу­вається монотонно.

При застосуванні нелінійного методу розрахунку використовуються характеристики ма­теріалів, які відображаються реальними діаграмами деформування бетону й арматури. Потрібно застосовувати тільки такі методики розрахунку, які є справедливими у відповідних межах і під­тверджуються експериментом.

Для гнучких конструкцій, у яких не можна знехтувати впливами другого порядку, необ­хідно враховувати вплив поздовжнього прогину на їх несучу здатність.

Лінійно-пружний розрахунок

Визначення зусиль при відповідному обґрунтуванні можна виконувати за лінійно-пруж­ним розрахунком елементів на основі загальних правил будівельної механіки для першого і другого граничних станів.

Для визначення впливу дій лінійний розрахунок можна виконувати за умов:

відсутності тріщин у перерізах;

близького до лінійної залежності напруження-деформації;

відповідності величини модуля пружності розрахунковій ситуації.

Для врахування температурної деформації, осідання і дії усадки при граничному стані за несучою здатністю і стійкістю приймають знижену жорсткість, що відповідає перерізу з тріщина­ми, нехтуючи жорсткістю на розтяг, але враховуючи вплив повзучості. При граничному стані за придатністю до експлуатації (SLS) необхідно розглядати поступовий розвиток тріщин.