3 Бетонні і залізобетонні конструкції

Основні розрахункові вимоги

3.1 При проектуванні бетонних і залізобетонних мостів і труб необхідно дотримуватись вимог ГОСТ 27751 про забезпечення необхідної надійності конструкцій за граничними станами двох груп. Для цього поряд із призначенням відповідних матеріалів і виконанням передбачених конструктивних вимог необхідне проведення зазначених у чинних нормах розрахунків.

У розрахунках конструкції в цілому й окремих її елементів необхідно враховувати найнесприятливіші сполучення навантажень і впливів, можливі на різних стадіях їхньої роботи.

Розглянуті розрахункові схеми, загальні вимоги для яких зазначено в 1.103, мають відповідати прийнятим конструктивно-технологічним рішенням, враховувати умови виготовлення, транспортування і зведення споруд, особливості їхнього завантаження постійними і тимчасовими навантаженнями, порядок попереднього напруження і регулювання зусиль у конструкції.

3.2 Для недопущення граничних станів першої групи елементи конструкцій мостів і труб мають бути розраховані відповідно до вимог цього розділу за міцністю, стійкістю (форми і положення) і на витривалість, при цьому в розрахунках на витривалість слід розглядати навантаження і впливи, можливі на стадії нормальної експлуатації споруд.

Для недопущення граничних станів другої групи виконують розрахунки, зазначені в табл.3.1.

Таблиця 3.1

3.3 Розрахунки за тріщиностійкістю разом із конструктивними та іншими вимогами (до водовідводу і гідроізоляції конструкцій, морозостійкості і водонепроникності бетону) мають забезпечувати корозійну стійкість залізобетонних мостів і труб, а також перешкоджати виникненню ушкоджень у них при спільній дії силових факторів і несприятливих впливів зовнішнього середовища.

Елементи залізобетонних конструкцій в залежності від призначення, умов роботи і застосовуваної арматури мають задовольняти відповідні категорії вимог з тріщиностійкості, що передбачають різну ймовірність утворення (появи) тріщин і граничні розрахункові величини ширини їхнього розкриття (див. 3.95).

3.4 Зусилля в перерізах елементів статично невизначених конструкцій від навантажень і впливів при розрахунках за граничними станами першої і другої груп слід, як правило, визначати з урахуванням непружних деформацій бетону й арматури і наявності тріщин.

У конструкціях, методик розрахунку яких з урахуванням непружних властивостей бетону не розроблено, а також для проміжних стадій розрахунку з урахуванням непружних властивостей бетону зусилля в перерізах елементів допускається визначати в припущенні їхньої лінійної пружності.

3.5 Якщо в процесі виготовлення або монтажу конструкції змінюються розрахункові схеми або геометричні характеристики перерізів, то зусилля, напруження і деформації в конструкції необхідно визначати підсумовуванням їх для всіх попередніх стадій роботи. При цьому, як правило, необхідно враховувати зміну зусиль у часі через усадку і повзучість бетону і релаксацію напружень в напружуваній арматурі.

3.6 У конструкціях з ненапружуваною арматурою напруження в бетоні й арматурі необхідно визначати за правилами розрахунку пружних матеріалів без врахування роботи бетону розтягнутої зони (див.3.48, 3.94 і 3.100).

3.7 У попередньо напружених конструкціях напруження в бетоні й арматурі в перерізах, нормальних до поздовжньої осі елемента, необхідно визначати за правилами розрахунку пружних матеріалів, розглядаючи переріз, як суцільний.

Якщо бетон омонолічування напруженої арматури, яка знаходиться у відкритих каналах, не має зчеплення (див. 3.170) з бетоном основної конструкції, то слід вважати, що і напружена арматура, яка знаходиться в каналі, не має зчеплення з бетоном конструкції.

При визначенні ширини розкриття тріщин в елементах попередньо напружених конструкцій (у тому числі і зі змішаним армуванням) напруження в арматурі необхідно визначати без врахування роботи розтягнутої зони бетону. Допускається зусилля розтягнутої зони бетону повністю передавати на арматуру.

Характеристики приведеного перерізу у всіх випадках необхідно визначати з урахуванням наявної в перерізі напружуваної і ненапружуваної арматури з урахуванням 3.38.

Якщо елементи конструкції виконано з бетону різних класів, то загальну робочу площу перерізу необхідно визначати з урахуванням відповідних модулів пружності.

У конструкціях, напружуваних на бетон, на стадії його обтиснення в робочій площі перерізу бетону не враховують площу закритих і відкритих каналів. При розрахунку цих конструкцій на стадії експлуатації допускається в розрахунковій площі перерізу бетону враховувати площу перерізу ін’єктованих закритих каналів. Бетон замонолічування відкритих каналів допускається враховувати за умови виконання спеціальних технологічних заходів відповідно до 3.170 і установки в бетоні замонолічування ненапружуваної арматури. При цьому ширина розкриття тріщин у бетоні замонолічування не повинна перевищувати розмірів, прийнятих для елементів, проектованих за категорію вимог за тріщіностійкості категорії 3в.

3.8 У складених за довжиною (висотою) конструкціях необхідно робити перевірки міцності і тріщиностійкості в перерізах, що співпадають зі стиками або перетинають зону стиків.

Стики мають забезпечувати передачу розрахункових зусиль без появи пошкоджень у бетоні замонолічування і на торцях елементів (блоків), які стикуються. Клей в стиках призначається для герметизації стиків та рівномірної передачі стискувальних зусиль.

3.9 Стінки таврових балок залізничних прогонових будов необхідно розраховувати з урахуванням можливого на мосту поперечного зсуву смуги руху, який має бути не менше 10 см.

Розрахунок стінок балок прогонових будов мостів з утворення тріщин рекомендується виконувати з урахуванням кручення і вигину стінок (з їхньої площини).

3.10 Попереднє напруження арматури характеризують величини початкового (контрольованого) зусилля, що прикладається до кінців напружуваної арматури через натяжні пристрої, і сталого зусилля, рівного контрольованому за винятком втрат, що відбулися до моменту часу, що розглядається. При цьому напруження в арматурі, що відповідають контрольованому зусиллю, з урахуванням 3.86, мають не перевищувати розрахункових опорів, зазначених у табл. 3.14, з урахуванням коефіцієнтів умов роботи відповідно до 3.43.

Для арматурних елементів, що напружуються, у проектній документації повинні вказуватися значення контрольованих зусиль і відповідних їм витяжок арматури з урахуванням поз.4 табл.1 обов’язкового додатку Т.

Величини витяжки арматури у загальному випадку визначаються за формулою

(3.1)

де  – напруження, що відповідають контрольованому зусиллю і призначувані з урахуванням вимог п. 3.14;

 – модуль пружності арматури, що напружується;

 – розрахункова довжина арматурного елемента (відстань від натяжного анкера до точки арматурного елемента з нульовим переміщенням).

Інші позначення наведено в табл. 1 і 2 обов’язкового додатку Т.

При визначенні розрахункової дії, яка створюється зусиллями напружуваної арматури, коефіцієнти надійності _f за навантаженням слід приймати:

а) у випадку зчеплення арматури з бетоном:

• для суцільних по довжині елементів _f = 1

• для складених – по довжині – згідно з 3.86

б) у випадку відсутності зчеплення арматури з бетоном (див.3.65) _f = 10,1.

3.11 При розрахунку попередньо напружених елементів місце передачі на бетон зосереджених зусиль з напружуваної арматури треба приймати у конструкціях:

із зовнішніми (кінцевими) і внутрішніми (каркасно-стержневими) анкерами – у місці обпирання або закріплення анкерів;

з арматурою, що не має анкерів (із заанкерюванням за допомогою зчеплення арматури з бетоном), – на відстані, рівній 2/3 довжини зони передачі напружень.

Довжину зони передачі на бетон зусиль зі стержневої напружуваної арматури періодичного профілю необхідно приймати при передачі зусилля:

• плавній – (  – діаметр стержня);

• миттєвій за допомогою обрізки стержнів (що припускається при діаметрах стержнів не більше 18 мм) – .

Довжину зони передачі на бетон зусиль з напружуваних арматурних канатів класу К-7 за відсутності анкерів необхідно приймати в розмірах, зазначених у табл. 3.2.

Таблиця 3.2

3.12 Армування зони передачі на бетон зосереджених зусиль, в тому числі з напружених арматурних елементів, необхідно виконувати з урахуванням напружено-деформованого стану цієї зони, яке визначається методами теорії пружності або іншими обґрунтованими способами розрахунку на місцеві напруження.

3.13 Вплив усадки і повзучості бетону треба враховувати при визначенні:

• втрат попередніх напружень в арматурі;

• зниження обтиснення бетону в попередньо напружених конструкціях;

• змін зусиль у конструкціях зі штучним регулюванням напружень;

• переміщень (деформацій) конструкцій від постійних навантажень і впливів;

• зусиль у статично невизначених конструкціях;

• зусиль у збірно-монолітних конструкціях.

Переміщення (деформації) конструкцій від тимчасових навантажень допускається визначати без врахування усадки і повзучості бетону.

При розрахунку стиснених в двох і в трьох напрямках елементів втрати напружень в напружуваній арматурі і зниження обтиснення бетону внаслідок його усадки і повзучості допускається визначати окремо по кожному напрямку дії зусиль.

3.14 Напруження в елементах попередньо напружених конструкцій необхідно визначати за контрольованим зусиллям за винятком:

• перших втрат – на стадії обтиснення бетону;

• перших і других втрат – на стадії експлуатації.

До перших втрат необхідно відносити:

а) у конструкціях з натягом арматури на упори – втрати внаслідок деформації анкерів, тертя арматури в обгинальних пристроях, релаксації напружень в арматурі (у розмірі від 50% повних), температурного перепаду, швидкоплинної повзучості, а також від деформації форм (при натягуванні арматури на форми) ;

б) у конструкціях з натягом арматури на бетон – втрати внаслідок деформації анкерів, тертя арматури по стінках закритих і відкритих каналів, релаксації напружень в арматурі (у розмірі від 50 % повних).

До других втрат необхідно відносити:

а) у конструкціях з натягом арматури на упори – втрати внаслідок усадки і повзучості бетону, релаксації напружень в арматурі (у розмірі від 50 % повних);

б) у конструкціях з натягуванням арматури на бетон – втрати внаслідок усадки і повзучості бетону, релаксації напружень в арматурі (у розмірі 50 % повних), зминання під витками спіральної або кільцевої арматури, що навивається на бетон, деформації стиків між блоками в складених по довжині конструкціях.

Значення окремих з перерахованих втрат необхідно визначати за обов'язковим додатком Т з врахуванням 3.15.

Допускається приймати, що другі втрати від релаксації напружень в арматурі (у розмірі від 50 % повних) відбуваються рівномірно і цілком завершуються протягом одного місяця після обтиснення бетону.

При проектуванні сумарне значення перших и других втрат має бути не меншим від 98 МПа (1000 кг/см²).

3.15 При визначенні втрат попереднього напруження в арматурі від усадки і повзучості бетону необхідно керуватися наступними настановами: