Ibo – момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительно
нулевой линии;
Iso ,Iso’ - момент инерции площади сечения арматуры соответственно S и S’
относительно нулевой линии;
Sbo – статический момент площади сечения растянутой зоны бетона
относительно нулевой линии.
Таблица 25 – Значения коэффициента ??ls
|
Длительность действия |
Коэффициент ??ls для класса бетона |
|
|
нагрузки |
выше В 7,5 |
В 7,5 и ниже |
|
1.Непродолжительное действие нагрузки: |
|
|
|
а) стержневой |
|
|
|
- гладкой, |
1,0 |
0,7 |
|
- периодического профиля; |
1,1 |
0,8 |
|
б) проволочной |
1,0 |
0,7 |
|
2. Длительное действие (независимо |
0,8 |
0,6 |
|
от вида арматуры) |
|
|
ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.77
Положение нулевой линии определяется из условия
|
|
(151) |
где Sbo’ – статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно
нулевой линии;
Abt – площадь сечения растянутой зоны бетона.
В формуле (149):
Мr – момент внешних сил, расположенных с одной стороны от рассматрива-
емого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и которая
проходит через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны,
определяется по формулам:
а) для изгибаемых элементов
|
|
(152) |
б) для внецентренно сжатых элементов
|
|
(153) |
в) для внецентренно растянутых элементов
|
|
(154) |
где - e0 – эксцентриситет приложения продольной силы относительно центра
тяжести приведенного сечения.
В формуле (149) со знаком «плюс» принимается момент, который вызывает растяжение в арматуре S.
Для конструкций, которые рассчитываются на выносливость, значения коэффициента??s во всех случаях принимают равным 1,0.
5.22. Расстояние r определяется по формулам для элементов:
а) изгибаемых
|
|
(155) |
б) внецентренно сжатых
|
|
(156) |
в) внецентренно растянутых
|
|
(157) |
С.78 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99
В формулах (155)-(157):
|
|
(158) |
но не менее 0,7 и не более 1,0;
где ??b – максимальное напряжение в сжатом бетоне от внешней нагрузки,
которое вычисляется как для упругого тела по приведенному сечению;
Wpl – определяется по формуле (150);
A - площадь всего бетона в поперечном сечении;
Ared- площадь приведенного сечения;
Wred- момент сопротивления приведенного сечения элемента для крайнего
растянутого волокна, определяется как для упругого материала.
5.23. Полная кривизна 1/r для участка с трещинами в растянутой зоне должна определяться по формуле
|
|
(159) |
где - кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки;
- кривизна от непродолжительного действия постоянных и длительных
временных нагрузок;
- кривизна от продолжительного действия постоянных и длительных
временных нагрузок.
Кривизна определяется по формуле (140), при этом кривизна вычисляется при значениях ??b2 и ??s, соответствующих непродолжительному действию нагрузки, кривизна - при ??b2 и ??s, соответствующих длительному действию нагрузки.
ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.79
6.РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ И
ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
6.1. Учет температурных воздействий следует производить:
- при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п.4.1, а так же при расчете по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние силовые воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкций;
- при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в 5.2;
- при определении деформаций и перемещения элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;
- при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;
- при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.
6.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.
К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев ( или охлаждение) сооружения.
Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температур, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.
В железобетонных конструкциях температурные напряжения могут вызывать:
- неоднородность структуры бетона, который состоит из элементов с разными коэффициентами температурного расширения;
- неоднородность температурного поля, включая явление экзотермии в период твердения и набора прочности бетона;
- наличие арматуры, которая имеет разный с бетоном коэффициент линейного температурного расширения;
- статическая неопределенность конструкции или их элементов, которая препятствует свободным температурным деформациям.
Конкретный перечень температурных воздействий, которые следует учитывать в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами проектирования
С.80 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99
соответствующих видов сооружений.
6.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации. Поверхностный нагрев может вызывать возникновение поверхностных сжимающих напряжений, которые суммируются с эксплуатационными напряжениями сжатия.
6.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.
Изменение гидротехнического равновесия бетона относительно окружающей среды или непосредственное увлажнение бетона вызывает появление влажностных деформаций. Препятствие свободной влажностной деформации приводит к увеличению влажностных напряжений, которые могут проявиться в виде усадочных трещин.
Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:
- тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпаных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.
6.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестандартных процессов.
6.6. Данные о температуре и влажности окружающей среды и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по СНиП 2.01.01 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.
Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.
6.7. Для сооружений І класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетонов допускается принимать по таблицам 6.1 и 6.2 приложения 6.
6.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:
а) начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 суток – по формуле
(160)
где - безразмерный параметр, принимаемый по табл. 6.3 приложения 6;
t- возраст бетона, сут.;
ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.81
б) начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 суток и более следует принимать в соответствии с 2.21.
Учет ползучести бетона в расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений производится согласно известных методик с использованием соответствующих теорий ползучести. Вид используемой теории ползучести определяется необходимой точностью расчета.
Характеристики ползучести бетона следует принимать по таблице 6.4 приложения 6.
Для сооружений І класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.
6.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:
а) при проверке образования трещин и определении их размеров
(161)
Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (161) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3dmax, где dmax – максимальный размер крупного заполнителя бетона;
б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,
(162)
в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний
(163)
где Rbtn; Rbt – соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на
осевое растяжение, определяемые в соответствии с 2.17 и 2.19;
- коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое
растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона
производственного состава, определяемый согласно с 6.11;
- коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое
растяжение от возраста t и принимаемый в соответствие с 6.11;
Eb(t)- модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с 6.8;
- коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений –1,1;
для остальных – 1,0;
A(t) –работа растягивающих напряжений на соответствующей разности
полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:
С.82 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99
(164)
где: - текущее время;
Т()- температура бетона в момент времени ;
- коэффициент линейного температурного расширения бетона;
- деформации бетона, определяемые с учетом переменных во времени
модуля упругости и ползучести бетона;
- растягивающие напряжения в бетоне:
при
при ,
где - напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени
модуля упругости и ползучести бетона.
6.10. Коэффициент определяется по формуле
(165)
где u – коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности q
гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при q =0,95 и 1,28 при q =0,90;
- коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.
В проектах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений следует принимать = 0,135 при q=0,95; = 0,17 при q=0,90.
6.11. Значение в зависимости от возраста бетона следует принимать по таблице 6.5 приложения 6, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.
Для сооружений І и ІІ классов коэффициент следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.
6.12. Для сооружений І и ІІ классов в технико-экономическом обосновании, а для сооружений ІІІ и IV классов – во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле
(166)
где - температурные напряжения в момент времени t;
- коэффициент, определяемый согласно 4.7;
єlim – предельная растяжимость бетона, определяемая по таблице 6.6
приложения 6.
При определении коэффициента значение ht следует принимать равным длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (166) следует принимать =1 при ht??100 см или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.
ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.83
7. КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
7.1. Для обеспечения безопасности, эксплуатационной пригодности, технологичности, сопротивления локальным разрушениям и аварийным воздействиям при проектировании бетонных и железобетонных конструкций должны выполняться конструктивные требования:
