Конструкции зданий и сооружений. БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ВСН В.2.6-33-2.3-01-99 (рус)

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 1,3d_max, где d_max – 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 R_btn; R_bt – 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;

E_b(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;

є_lim – предельная растяжимость бетона, определяемая по таблице 6.6

приложения 6.

При определении коэффициента значение h_t следует принимать равным длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (166) следует принимать =1 при h_t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:

по геометрическим размерам конструкций;

по армированию;

по защите конструкций от неблагоприятного влияния окружающей среды.

7.2. Для обеспечения необходимой водонепроницаемости и морозостойкости конструкций, а также для уменьшения противодавления воды в их расчетных сечениях необходимо предусматривать следующие мероприятия:

- укладка бетона соответствующих марок по водонепроницаемости и морозостойкости со стороны напорной грани и наружных поверхностей (особенно в зонах переменного уровня воды);

- применение поверхностно-активных добавок (воздухововлекающих, пластифицирующих и других);

- гидроизоляция и теплогидроизоляция наружных поверхностей сооружений;

- обжатие бетона со стороны напорных граней и со стороны поверхностей сооружений, которые подвергаются растяжению от эксплуатационных нагрузок;

устройство дренажа со стороны напорной грани.

Выбор мероприятий следует производить на основании технико-экономического сравнения вариантов.

7.3. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, испытывающих температурные и влажностные воздействия, для обеспечения условий их изготовления, долговечности и совместной работы арматуры и бетона необходимо предусматривать следующие конструктивные решения и технологические мероприятия.

Конструктивные решения:

выбор наиболее рациональной конструкции в данных природных условиях;

- разрезка конструкции постоянными и временными температурно-усадочными швами;

- устройство теплоизоляции и гидроизоляции на наружных бетонных поверхностях;

- применение предварительно напряженной арматуры (для тонкостенных конструкций).

Технологические мероприятия:

- снижение тепловыделения бетона применением низкотермичных марок цемента, уменьшением расхода цемента за счет использования воздухововлекающих и пластифицирующих добавок, золы-уноса и др.;

- максимальное рассеивание начальной теплоты и экзотермии за счет наиболее выгодного сочетания высоты ярусов бетонирования и интервалов между укладкой ярусов при заданной интенсивности роста сооружения;

регулирование температурного и влажностного режимов поверхности

С.84 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99

бетонных массивов для защиты их от резких колебаний температуры среды и сохранения в теплое время года во влажном состоянии с помощью постоянной или временной теплоизоляции или теплогидроизоляции, поливки водой, устройства шатров с кондиционированием воздуха и т.п.;

применение трубного охлаждения бетонной кладки;

повышение однородности бетона, обеспечение его высокой растяжимости,

повышение предела прочности на осевое растяжение;

замыкание статически неопределимых конструкций, а также омоноличивание массивных конструкций при температурах бетона, близких к его минимальным эксплуатационным температурам.

Геометрические размеры конструкций 7.4. Минимальные геометрические размеры сечений бетонных и железобетонных конструкций, которые определяются расчетом по соответствующим группам предельных состояний, должны назначаться в зависимости от вида конструкций, условий эксплуатации с учетом унификации и взаимозаменяемости и обеспечивать:

- возможность размещения арматуры, ее анкеровку и совместную работу с бетоном;

достаточную жесткость конструкций;

- необходимую огнестойкость и водонепроницаемость конструкций, тепло- и звукоизоляцию, коррозионную стойкость и радиационную защиту.

Постоянные и временные швы 7.5. Для предотвращения образования трещин или уменьшения их раскрытия в монолитных бетонных и железобетонных сооружениях необходимо предусматривать постоянные температурно-усадочные и осадочные швы, а также временные строительные швы. Постоянные швы должны обеспечивать возможность взаимных перемещений частей сооружений как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации. Временные строительные швы должны обеспечивать:

- снижение температурно-усадочных напряжений в бетоне в процессе возведения сооружения;

- снижение усилий, вызванных неравномерной осадкой частей сооружения в строительный период;

соблюдение требуемой интенсивности работы по возведению сооружения;

унификацию армоконструкций, опалубки, сборных элементов и т.п.

7.6. Постоянные швы в сооружениях могут выполнятся сквозными или в виде надрезов по поверхностям, подверженным значительным колебаниям температуры.

Расстояние между постоянными и временными швами следует назначать в зависимости от климатических и геологических условий, конструктивных особенностей сооружения, последовательности производства работ и т.п.

В частях массивных монолитных и сборно-монолитных сооружений, которые

ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.85

подвержены значительным колебаниям температуры и перемещения которых затрудняются связью со скальным основанием или бетоном внутренних частей сооружения, расстояние между температурно-усадочными швами определяют расчетом в соответствии с требованиями раздела 6.

Расстояние между постоянными швами в бетонных сооружениях на стальном основании должны быть не более 30 м.

7.7. Для сборно-монолитных конструкций необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие надежную связь по поверхностям контакта при омоноличивании конструкций.

7.8. Для уменьшения температурно-усадочных напряжений, а также влияния неравномерных осадок основания допускается устраивать временные расширенные швы, заполняемые бетоном (замыкающие блоки) после выравнивания температур и стабилизации осадок.

Продольное и поперечное армирование 7.9. Расстояние в свету между арматурными стержнями по высоте и ширине сечения должно обеспечивать совместную работу арматуры с бетоном и назначается с учетом удобства укладки и уплотнения бетонной смеси.

Расстояние между осями стержней продольной рабочей арматуры должно приниматься не более:

а) в плитных конструкциях

- 200 мм – при толщине плиты до 150 мм;

- 1,5h – при толщине плиты более 150 мм (h – толщина плиты);

- 150 мм – в плитах баластного корыта железнодорожных мостов;

- 200 мм – в плитах автомобильных мостов;

- б) в линейных внецентренно сжатых конструкциях – 400 мм.

В массивных железобетонных конструкциях расстояние в свету между стержнями рабочей арматуры по ширине сечения определяется крупностью заполнителя бетона, но не менее 2,5d, где d – диаметр рабочей арматуры.

7.10. Толщину защитного слоя следует принимать:

- не менее 30 мм для рабочей арматуры и 20 мм для распределительной арматуры и хомутов в балках и плитах высотой до 1 м, а также в колоннах с меньшей стороной до 1 м;

- не менее 60 мм и не менее диаметра стержня для рабочей и распределительной арматуры массивных конструкций с минимальным размером сечения более 1 м.

Толщину защитного слоя бетона в железобетонных конструкциях морских гидротехнических сооружений необходимо принимать:

- для рабочей арматуры стержневой – не менее 50 мм;

- для распределительной арматуры и хомутов – не менее 30 мм.

Для сборных железобетонных элементов заводского изготовления при применении бетона класса по прочности на сжатие В15 и выше толщина защитного слоя может быть уменьшена на 10 мм против указанных выше величин.

С.86 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99

При эксплуатации железобетонных конструкций в условиях агрессивной среды толщину защитного слоя необходимо назначать с учетом требований соответствующих нормативных документов.

7.11. В массивных нетрещиностойких железобетонных плитах и стенах сечением высотой 60 см и более с коэффициентом армирования при надлежащем обосновании допускается многорядное расположение арматуры по сечению элемента, способствующее уменьшению максимальной ширины раскрытия трещин по высоте сечения.

Если стержни арматуры размещены в два и более ряда, то диаметры стержней рядов должны отличаться друг от друга не более чем на 40%.

Из условия долговечности гидротехнических сооружений без предварительного напряжения диаметр арматуры следует принимать для рабочей стержневой арматуры из горячекатанной стали не менее 10 мм, для спиралей и для каркасов и сеток вязаных или изготовленных с применением контактной сварки – не менее 6 мм.

Продольные стержни растянутой и сжатой арматуры должны быть заведены за нормальное или наклонное к продольной оси элемента сечение, где они не требуются по расчету.

Распределительную арматуру для элементов, работающих в одном направлении, следует назначать в размере не более 10% площади рабочей арматуры в месте наибольшего изгибающего момента.

7.12. Арматура из горячекатаной стали гладкого и периодического профиля, арматурная проволока, а также закладные детали, как правило, изготовляются с использованием для соединения между собой и с плоскими элементами контактной сварки – точечной или стыковой.

Стыковые соединения упрочненной вытяжкой арматуры класс А-ІІІв должны свариваться до ее упрочнения.

Тип сварных соединений и способы сварки арматуры и закладных деталей должны назначаться с учетом условий эксплуатации и свариваемости стали, технико-экономических показателей и технологических возможностей предприятия-изготовителя в соответствии с указаниями стандартов и других нормативных документов на свариваемую арматуру и закладные детали железобетонных конструкций и в соответствии с приложениями 3 и 4 СНиП 2.03.01.

7.13. В заводских условиях при изготовлении сварных арматурных сеток, каркасов и соединений по длине отдельных стержней следует применять преимущественно контактную точечную и стыковую сварку, а при изготовлении закладных деталей – автоматическую сварку под флюсом для тавровых и контактную рельефную для соединений внахлестку.

7.14. При монтаже арматурных изделий и железобетонных конструкций в первую очередь необходимо применять полуавтоматические способы сварки, обеспечивающие возможность контроля качества сварки.

7.15. В конструкциях, рассчитываемых на выносливость, в одном сечении должно стыковаться, как правило, не более половины стержней растянутой рабочей

ВСН В2.6.-33-2.3-01-99 С.87

арматуры. Применение стыков внахлестку (без сварки и со сваркой) для растянутой рабочей арматуры в этих конструкциях не допускается.

7.16. В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней следует устанавливать конструктивные продольные стержни. Расстояние между ними по высоте должно быть не более 400 мм, площадь поперечного сечения – не менее 0,1% площади сечения бетона со следующими значениями: высота равна расстоянию между стержнями, ширина – половине ширины элемента, но не более 200 мм.

У всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная расчетная арматура, необходимо предусматривать также поперечную арматуру, охватывающую крайние продольные стержни.

Расстояние между поперечными стержнями у каждой поверхности элемента должно быть не более 500 мм и не более удвоенной ширины грани элемента.

Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в сжатой зоне изгибаемых элементов при наличии учитываемой в расчете сжатой продольной арматуры необходимо устанавливать хомуты.

Расстояние между хомутами следует принимать в вязаных каркасах не более15d, в сварных – не более 20d, где d – наименьший диаметр сжатой продольной арматуры. В обоих случаях расстояние между хомутами должно быть не более 500 мм. Конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать закрепление сжатых продольных стержней от бокового выпучивания в любом направлении. В местах стыковки рабочей арматуры внахлестку без сварки или если общее насыщение элемента продольной арматурой составляет более 3%, хомуты следует устанавливать на расстоянии не более 10d и не более 300 мм.

7.17. В массивных внецентренно сжатых элементах, рассчитанных без учета сжатой арматуры, расстояние между конструктивными поперечными связями (хомутами) допускается увеличивать до двух высот (ширин) элемента.

Расстояние между вертикальными поперечными стержнями в элементах, не имеющих отогнутой арматуры, и в случаях, когда поперечная арматуры требуется по расчету, необходимо принимать:

а) на приопорных участках (не менее 1/4 пролета) при высоте сечения менее или равном 450 мм – не более h/2 и не более 150 мм;

- при высоте сечения более 450 мм – не более h/3 и не более 500 мм;

- при высоте сечения, равной или более 2000 мм – не более h/3;

б) на остальной части пролета при высоте сечения 300 – 2000 мм – не более 3/4 h и не более 500 мм;

- при высоте сечения более 200 мм – не более 3/4h.

7.18. В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми с перепуском их концов на 30 диаметров хомута, а при сварных каркасах все поперечные стержни обоих направлений должны быть приварены к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур.

7.19. Отверстия в железобетонных элементах следует располагать в пределах ячеек арматурных сеток и каркасов.

С.88 ВСН В.2.6.-33-2.3-01-99

Отверстия с размерами, превышающими размеры ячеек сеток, должны окаймляться дополнительной арматурой. Суммарная площадь ее сечения должна быть не менее сечения прерванной рабочей арматуры того же направления.

7.20. При проектировании сталежелезобетонных конструкций, в которых обеспечивается совместная работа арматуры и стальной оболочки, толщину последней следует принимать минимальной по условиям монтажа и транспортирования.

7.21. Арматуру железобетонных конструкций следует предусматривать в виде армоферм, армопакетов, сварных каркасов и сеток.

Типы армоконструкций следует назначать с учетом принятого способа производства работ. Они должны обеспечивать возможность механизированной подачи бетона и тщательной его укладки.

Установку арматуры в железобетонных конструкциях необходимо производить индустриальными методами при максимальной экономии металла на конструктивные элементы для закрепления ее в блоке бетонирования.