- Для всіх рівнів напружень у бетонному перерізі вплив повзучості бетону може бути врахований шляхом використання діаграм деформування бетону при тривалій дії навантажень.
- Повзучість, усадка і релаксація напружень мають бути враховані під час визначення втрат попереднього напруження у часі.
6 ГРАНИЧНІ СТАНИ ЗА НЕСУЧОЮ ЗДАТНІСТЮ (ПЕРША ГРУПА)
6.1 Розрахунок залізобетонних елементів за несучою здатністю нормальних перерізів
- Несучу здатність залізобетонних елементів на дію згинальних моментів та поздовжніх сил, як правило, визначають за деформаційною методикою.
- Зусилля та деформації у перерізі, нормальному до поздовжньої осі елемента, визначають виходячи з таких передумов:
- за розрахунковий приймається усереднений переріз, що відповідає середнім деформаціям бетону та арматури по довжині блока між тріщинами, якщо такі є;
-деформації у звичайній арматурі або попередньо напруженій арматурі однакові з оточуючим їх бетоном, як при розтягу, так і при стиску;
- для розрахункового перерізу вважається справедливою гіпотеза про лінійний розподіл деформацій по його висоті;
- зв'язок між напруженнями та деформаціями стиснутого бетону приймається у вигляді діаграм, які показані на рисунках 3.1 та 3.2;
- зв'язок між напруженнями та деформаціями в арматурі приймається у вигляді діаграм, які наведені на рисунках 3.5, 3.6 та 3.7. При цьому:
а) для обох видів (звичайної та попередньо напруженої) арматури при (вважається, що стався розрив арматури);
б) при визначенні напружень у попередньо напруженій арматурі враховуються її початкові деформації;
в) роботу бетону розтягнутої зони допускається не враховувати, приймаючи при напруження ; для конструкцій, у яких не допускається утворення тріщин, розрахунок опору виконують з урахуванням того, що деформації бетону найбільш розтягнутого волокна не повинні перевищувати .
За критерій вичерпання несучої здатності перерізу приймається:
- втрата рівноваги між внутрішніми та зовнішніми зусиллями (досягнення максимуму на діаграмах момент-кривизна (прогин) або стискальна сила – прогин) – екстремальний критерій;
- руйнування стиснутого бетону при досягненні фібровими деформаціями граничних значень (3.1.5 та 3.1.7) або розрив усіх розтягнутих стрижнів арматури внаслідок досягнення в них граничних деформацій (рисунки 3.5, 3.6 та 3.7).
Розрахунок виконується за деформаційною методикою, сутність якої полягає у тому, що враховується приріст не зусиль (дій), а деформацій у перерізі.
Приймається таке правило знаків: для стиску як бетону, так і арматури знак додатний, для розтягу – від'ємний.
6.1.3 Розраховуючи позацентрово стиснуті і стиснуто-зігнуті елементи, слід ураховувати вплив прогину та недосконалостей у геометрії конструкцій до початку їх навантаження.
6.2 Розрахунок залізобетонних елементів за несучою здатністю похилих перерізів
6.2.1 Загальні положення
- Розрахунок несучої здатності похилих перерізів залізобетонних елементів виконують на основі загальної деформаційної моделі відповідно до 2.2.1.7.
- Опір похилого перерізу залізобетонного елемента на сумісну дію згинального моменту та поперечної сили слід визначати з використанням рівнянь рівноваги, сумісності деформацій та діаграми деформування бетону з урахуванням плоского напруженого стану.
При розрахунку залізобетонного елемента на вплив згинального моменту, повздовжньої та поперечної сил слід використовувати діаграми деформування арматури з урахуванням його поздовжньо-поперечного згину.
6.2.1.3 При визначенні несучої здатності похилого перерізу залізобетонного елемента на сумісну дію згинального моменту та поперечної сили слід використовувати залежності, які пов'язують напруження та переміщення у перерізі, що проходить через похилу тріщину.
- При розрахунку опору поперечних перерізів на основі використання діаграм деформування бетону, наведених у 3.1.5-3.1.8, і деформаційної методики розрахунку за критерій вичерпання несучої здатності поперечного перерізу приймається, якщо деформації стиснутого бетону в перерізі над похилою тріщиною в напрямку головних стискальних напружень досягають гранич них значень.
- Для перевірки опору похилих перерізів застосовуються наступні познаки:
– розрахункове значення поперечної сили, яку може сприйняти похилий переріз без поперечного армування;
– розрахункове значення поперечної сили, яку може сприйняти поперечна арматура на границі текучості;
– розрахункове значення максимальної поперечної сили, яку може сприйняти елемент, обмежене руйнуванням умовних стиснутих елементів.
Для елементів з похилими поясами додатково застосовуються наступні познаки (рисунок 6.1):
– розрахункове значення компонента зсуву зусилля стиску за наявності похилих стиснутих поясів;
– розрахункове значення компонента зсуву зусилля у розтягнутій арматурі за наявності похилих розтягнутих поясів.
6.2.1.6 Опір похилих перерізів елемента з поперечним армуванням визначається як:
Рисунок 6.1 – Компоненти зсуву для елементів з похилими поясами
- На ділянках елемента, де , немає потреби розраховувати поперечне армування. – розрахункове значення поперечної сили у перерізі від дії зовнішнього навантаження і попереднього напруження.
- У випадку, коли на основі розрахунку за поперечною силою не вимагається поперечна арматура, мінімальне поперечне армування все одно повинно встановлюватись. Мінімальне поперечне армування може не встановлюватись у елементах, таких як плити (суцільні, ребристі або пустотні), де можливий перерозподіл поперечних навантажень.
Мінімальна величина відсотка поперечного армування може бути визначена за формулою:
6.2.1.9 На ділянках конструкції, де , необхідно встановлювати відповідне поперечне армування, що визначається розрахунком, для виконання умови .
6.3.1 Загальні положення
Якщо статична рівновага конструкції залежить від опору крутінню елементів конструкції, то необхідно виконувати повний розрахунок на крутіння, що охоплює граничні стани першої і другої груп.
6.4 Продавлювання
6.4.1 Загальні положення
- Цей розділ доповнює правила, наведені у 6.2, і стосується зрізу при продавлюванні у плитах суцільного перерізу, кесонного типу з цільними зонами над колонами та фундаментах.
- Зріз при продавлюванні може виникати від зосередженого навантаження або реакції, що діє на відносно малу площу, яка називається площею навантаження плити або фундаменту.
- Відповідна розрахункова модель для перевірки руйнування при продавлюванні за граничним станом першої групи показана на рисунку 6.2.
Рисунок 6.2 – Розрахункова модель для перевірки плити на зріз при продавлюванні у граничному стані
6.4.2 Розрахунок на зріз при продавлюванні
6.4.2.1 Методика розрахунку на зріз при продавлюванні ґрунтується на відповідних перевірках уздовж грані колони та по основному контрольному периметру . Якщо поперечне армування необхідне, то потрібно визначити наступний периметр на якому подальше поперечне армування не обов'язкове. У контрольних перерізах визначаються наступні розрахункові напруження зрізу:
– розрахункова величина опору на зріз при продавлюванні плит без поперечного армування у контрольному перерізі, що розглядається;
– розрахункова величина опору на зріз при продавлюванні плит із поперечним армуванням у контрольному перерізі, що розглядається;
– розрахункова величина максимального опору на зріз при продавлюванні у контрольному перерізі, що розглядається.
6.4.2.2 Необхідно виконувати наступні перевірки:
- по периметру колон або периметру площі навантаження, максимальна поперечна сила при продавлюванні не повинна перевищувати;
- поперечне армування на дію поперечної сили не є необхідним, якщо .
6.5 Розрахунок із використанням стиснуто-розтягнутих моделей
6.5.1 Загальні положення
Стиснуто-розтягнуті моделі можуть застосовуватися у випадках, коли існує нелінійний розподіл деформацій (наприклад, у зонах обпирання, поблизу зосереджених навантажень або плоского напруженого стану).
6.5.2 Вузли
- Правила для вузлів також застосовуються до зон, де зосереджені сили передаються на елемент, і які не розраховуються за методом стиснуто-розтягнутих елементів.
- Зусилля, що діють у вузлах, повинні бути врівноважені. Поперечні зусилля розтягу, перпендикулярні до площини вузла, повинні враховуватися.
6.6 Місцева дія навантаження
При розрахунку на місцеву дію навантаження потрібно враховувати наявність тріщин і поперечні зусилля розтягу.
6.7 Втома
6.7.1 Умови перевірки
- Опір конструкції на втому потрібно перевіряти у спеціальних випадках. Така перевірка повинна виконуватися окремо для бетону і арматурної сталі.
- Перевірку на втому потрібно виконувати для конструкцій і конструктивних елементів, на які діє регулярне циклічне навантаження (наприклад, підкранові балки тощо). При цьому, необхідно перевірити на можливу втому від малоциклових (2-1000 циклів) навантажень високого рівня.
6.7.2 Визначення внутрішніх зусиль і напружень при перевірці втоми конструкцій
- Визначення напружень повинно ґрунтуватися на припущенні появи тріщин у попереч них перерізах та нехтуванні роботою бетону на розтяг, але забезпеченні сумісності деформацій.
- Потрібно враховувати вплив різного характеру роботи зчеплення попередньо напруженої і звичайної арматури з бетоном шляхом збільшення діапазону напружень в арматурі, визначеного з припущенням повного зчеплення через коефіцієнт, визначений за формулою:
Таблиця 6.1 – Показник відношення міцності зчеплення % пучків і стрижнів періодичного профілю
|
Попередньо напружена арматура
|
|
|
|
Натягування на упори
|
Зчеплення при натягуванні на бетон
|
|
|
|
≤ С50/60
|
|
Гладкі стрижні і дроти
|
Не застосовується
|
0,3
|
|
Канати
|
0,6
|
0,5
|
|
Дріт періодичного профілю
|
0,7
|
0,6
|
|
Стрижні періодичного профілю
|
0,8
|
0,7
|
|
Примітка. Для проміжних значень між ≤ С60 можна застосовувати інтерполяцію.
|
- Якщо попередньо напружена або звичайна арматура зазнає впливу циклічних навантажень, то визначені напруження не повинні перевищувати розрахункової міцності арматури на границі текучості.
- Рівень напружень, який допускається у зварених стрижнях, не повинен перевищувати рівня напружень для прямих і зігнутих стрижнів.
6.8 Розрахунок залізобетонних елементів за несучою здатністю просторових перерізів
- Розрахунок несучої здатності просторових перерізів залізобетонних елементів, як правило, виконують на основі використання діаграм деформування бетону і арматури та деформаційної моделі згідно з 2.2.
- Розраховуючи залізобетонні елементи за міцністю просторових перерізів, необхідно роз глянути всі можливі положення просторової тріщини та стиснутої зони над нею по відношенню до граней елемента. Крім того, слід виконувати розрахунок за несучою здатністю залізобетонного елемента, виходячи з рівнянь рівноваги у просторовому перерізі (поперечних і поздовжніх сил, згинальних та крутних моментів), а також умов деформування конструкції або її частин, розділених просторовими перерізами.
- За критерій вичерпання опору просторового перерізу приймається досягнення в най більш напруженому блоці бетону граничних деформацій .
7 ГРАНИЧНІ СТАНИ ЗА ПРИДАТНІСТЮ ДО ЕКСПЛУАТАЦІЇ (ДРУГА ГРУПА)
7.1 Загальні положення
Цей розділ охоплює граничні стани за придатністю до експлуатації (граничні стани другої групи) і ґрунтується на:
- обмеженні рівня напружень (див. 7.2);
- контролі тріщиноутворення та ширини розкриття тріщин (див. 7.3);
- контролі прогинів (див. 7.4).
7.2 Обмеження рівня напружень
- Напруження стиску у бетоні повинні обмежуватися для запобігання утворенню поздовжніх тріщин, мікротріщин або високого рівня повзучості, якщо вони можуть суттєво вплинути на працездатність конструкції.
- Напруження розтягу в арматурі повинні обмежуватись для запобігання недопустимим тріщинам або деформаціям.
7.3 Обмеження розкриття тріщин
7.3.1 Загальні передумови
Утворення тріщин потрібно обмежувати до рівня, за якого вони не впливають на належне функціонування конструкції.
7.3.2 Мінімальне армування
Для забезпечення необхідного контролю за тріщиноутворенням потрібно закласти мінімальну кількість арматури, яка має зчеплення з бетоном, для запобігання розкриттю тріщин у зонах, де за розрахунком очікується розтяг. Необхідну кількість арматури можна визначити за умови рівноваги між зусиллям розтягу у бетоні безпосередньо перед утворенням тріщин і зусиллям розтягу у арматурі на границі текучості або нижчих напруженнях, якщо необхідно обмежити ширину розкриття тріщин.
7.3.3 Розрахунок залізобетонних елементів за утворенням тріщин
- Розрахунок залізобетонних елементів за утворенням нормальних та похилих тріщин виконують за граничними зусиллями або за нелінійною деформаційною моделлю.
- Розрахунок за утворенням тріщин залізобетонних елементів за граничними зусиллями виконують за умови (7.1), згідно з якою зусилля від зовнішніх навантажень та дій у перерізі, що розглядається, не повинно перевищувати граничного зусилля , яке може сприйняти залізо бетонний елемент перед утворенням тріщин:
- Граничне зусилля, яке сприймає залізобетонний елемент у разі утворення нормальних тріщин, слід визначати, виходячи із розрахунку цього елемента як суцільного тіла з урахуванням пружних деформацій у арматурі та непружних деформацій у розтягнутому і стиснутому бетоні при досягненні деформацій розтягу граничних значень .
- Розрахунок залізобетонних елементів за утворенням нормальних тріщин за нелінійною деформаційною моделлю виконують на основі діаграм стану арматури, розтягнутого та стисненого бетону, а також гіпотези плоских перерізів. Критерієм утворення тріщин є досягнення граничних відносних деформацій у розтягнутому бетоні на рівні нижнього шару робочої арматури.
- Розрахунок залізобетонних елементів за утворенням похилих тріщин за нелінійною деформаційною моделлю виконують на основі діаграм стану арматури, розтягнутого та стисненого бетону як суцільного тіла та при плоскому напруженому стані стиск-розтяг. Критерієм утворення похилих тріщин є досягнення граничних відносних деформацій у розтягнутому бетоні.
