Таблиця 4.3 – Характеристики S-N-залежностей для попередньо напруженої арматурної сталі

4.11.2.2 При багатьох циклах із змінною амплітудою ушкодження можуть додаватись за правилом Палгрена-Майнера. Однак, коефіцієнт ушкоджень арматури від втоми, спричинених відповідними циклічними навантаженнями, повинен задовольняти наступну умову:

3. Якщо попередньо напружена або звичайна арматура зазнає дії навантажень втоми, то визначені напруження не повинні перевищувати розрахункового опру текучості сталі.

4. Опір текучості повинен підтверджуватись випробуваннями на розтяг застосованої сталі.

5. Якщо положення 4.11 застосовуються для оцінки залишкового строку служби існуючої конструкції або для оцінки необхідності підсилення і якщо почався процес корозії, то діапазон напружень можна визначати шляхом зменшення експоненти напружень для прямих і зігнутих стрижнів. При цьому рекомендованою величиною є = 5.

6. Рівень напружень зварених стрижнів ніколи не може перевищувати рівня напружень для прямих і зігнутих стрижнів.

4.11.3 Перевірка з використанням діапазону еквівалентних напружень ушкодження

4.11.3.1 Замість детальної перевірки опору до ушкоджень згідно з 4.11.2 у стандартних випадках при відомому навантаженні (залізничні і дорожні мости) перевірку на втому можна виконувати так:

• через діапазони еквівалентних напружень ушкодження для арматури – згідно з 4.11.3.3;

• через діапазони еквівалентних напружень ушкодження для бетону – згідно з 4.11.5.

2. Суть методу еквівалентних напружень ушкодження полягає у представленні фактичних експлуатаційних навантажень через кількість циклів окремого діапазону напружень. У від повідних нормативних документах надаються моделі навантажень втоми і методики визначення діапазону еквівалентних напружень для верхніх конструкцій дорожніх і залізничних мостів.

3. Для звичайної і напруженої арматури та з'єднувальних пристроїв можна вважати, що необхідний опір втомі забезпечується, якщо задовольняється умова:

4.11.4 Інші перевірки

4.11.4.1 Для незварюваних арматурних стрижнів при розтягу допускається приймати, що необхідний опір втомі забезпечується, якщо діапазон напружень при повторюваному циклічному навантаженні, сполученому з основною комбінацією, становить = 70 МПа.

Для зварюваних арматурних стрижнів при розтягу допускається приймати, що необхідний опір втомі забезпечується, якщо діапазон напружень при повторюваному навантаженні, сполученому з основною комбінацією, становить = 35 МПа.

2. Як спрощення вищенаведеного 4.11.4.1 перевірка може виконуватись із використанням часто повторюваного сполучення навантажень. Якщо така перевірка задовольняється, то у подальших перевірках немає необхідності.

3. Якщо застосовується з'єднання зварюванням або з'єднувальними пристроями у попередньо напруженому бетоні, то у бетонному перерізі не допускається розтяг у межах 200 мм від попередньо напруженої або звичайної сталі при дії повторюваного сполучення навантажень, з урахуванням коефіцієнта зниження для середнього значення сили напруження .

Величину рекомендується приймати 0,9.

4.11.5 Перевірка бетону при стиску або зсуві

4.11.5.1 Опір бетону втомі може вважатись достатнім, якщо виконується умова:

4.11.5.2 Перевірка на втому для бетону при стиску вважається достатньою, якщо задовольняється умова:

4.11.5.3 Вираз (4.112) також застосовується до стиснутих умовних елементів для конструкцій, що піддаються зсуву. У цьому випадку міцність бетону , повинна зменшуватись коефіцієнтом зниження міцності (див. 4.6.2.8).

4.11.5.4 Для елементів, що за розрахунком не потребують поперечної арматури у граничному стані, можна вважати, що бетон опирається втомі, спричиненій впливом зсуву, якщо виконується наступне:

5 РОЗРАХУНОК ЕЛЕМЕНТІВ БЕТОННИХ І ЗАЛІЗОБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ ЗА ГРАНИЧНИМИ СТАНАМИ II ГРУПИ

5.1 Загальні положення

1. Проектування залізобетонних конструкцій за II групою граничних станів виконується згідно з вимогами, наведеними в 7 ДБН В.2.6.-98.

2. При розрахунках напружень і прогинів вважається, що поперечні перерізи працюють без тріщин при забезпеченні умови, коли напруження розтягу в бетоні не повинні перевищувати за умови, що розрахунок мінімального армування на розтяг також ґрунтується на тому ж значенні. Для розрахунку ширини розкриття тріщин і жорсткості при розтягу необхідно використовувати .

5.2 Обмеження рівня напружень

5.2.1 Напруження стиску у бетоні повинні обмежуватись для запобігання виникненню поздовжніх тріщин або високих рівнів повзучості. Поздовжні тріщини можуть виникати, якщо рівень напружень при нормативному сполученні навантажень перевищує критичну величину. Такі тріщини можуть призводити до зменшення довговічності. За відсутності інших заходів, таких як збільшення захисного шару для арматури у стиснутій зоні або встановлення поперечної арматури, можливо обмежити напруження стиску до величини у зонах із середовищем класів впливу XD, XF і XS (таблиця 4.1 ДБН В.2.6.-98).

За відсутності більш точних даних величину рекомендується приймати = 0,6.

5.2.2 Якщо напруження у бетоні при квазіпостійних навантаженнях менші ніж , можна приймати лінійний характер повзучості. При перевищенні напружень у бетон і необхідно враховувати нелінійний характер повзучості.

5.2.3 Можна вважати, що неприйнятному утворенню тріщин або деформуванню можна запобігти, якщо при основній комбінації навантажень для II групи граничних станів деформації розтягу в арматурі крайнього шару не перевищують 0,0015. Середня величина напружень у попередньо напруженій арматурі не повинна перевищувати .

5.3 Обмеження розкриття тріщин

5.3.1 Загальні передумови

1. Утворення тріщин є нормальним для залізобетонних конструкцій, на які діє згин, зріз, крутіння або розтяг, викликані безпосереднім навантаженням або обмеженням прикладених деформацій. Утворення тріщин повинно обмежуватись до рівня, за якого вони не впливають на належне функціонування конструкції або вони є прийнятними.

2. Тріщини можуть також виникати з інших причин, таких як усадка або значні хімічні реакції у тужавіючому бетоні. Такі тріщини можуть бути неприйнятно значними, але запобігання їм не є предметом розгляду у цьому нормативному документі.

3. Утворення вказаних в 5.3.1.2 тріщин може бути прийнятним, якщо їх ширина не перевищує ширини тріщин для відповідних умов експлуатації і при забезпеченні умови, що вони не впливають на функціонування конструкції.

5.3.1.4 Повинна встановлюватись величина обмеження обчисленої ширини розкриття тріщин , з урахуванням передбаченого функціонування і характеру конструкції, а також витрат на обмеження тріщиноутворення.

Рекомендовані величини для відповідних класів впливу наведені у таблиці 5.1.

За відсутності особливих вимог (наприклад, жорсткості води) можна вважати, що обмеження визначеної ширини розкриття тріщин , наведені в таблиці 5.1, при основному сполученні навантажень буде достатнім для залізобетонних елементів у будівлях стосовно зовнішнього вигляду і довговічності.

Таблиця 5.1 – Рекомендовані величини , мм

5. На довговічність попередньо напружених елементів може більш критично впливати тріщиноутворення. За відсутності більш точних вимог можна припускати, що обмеження визначеної ширини розкриття тріщин , наведені в таблиці 5.1, при повторюваному сполученні навантажень буде достатнім для залізобетонних попередньо напружених елементів. Обмеження декомпресії вимагає, щоб усі частини напруженої арматури або каналів розміщалися щонайменше на 25 мм всередину стиснутого бетону.

6. Для елементів з напруженою арматурою без зчеплення з бетоном застосовуються ті самі вимоги, що і для залізобетонних елементів без попереднього напруження арматури. Для елементів із комбінованою зчепленою і незчепленою напруженою арматурою застосовуються вимоги для попередньо напружених елементів із зчепленням напруженої арматури.

7. Для елементів, що знаходяться у середовищі з класом впливу XD3, можуть знадобитись спеціальні заходи. Вибір заходів залежить від природи наявних агресивних речовин.

8. При використанні стиснуто-розтягнутих моделей з орієнтацією стиснутих умовних елементів відповідно до траєкторій напружень стиску у стані без тріщин можливо використовувати зусилля у розтягнутих умовних елементах для визначення відповідних напружень арматури з метою оцінки ширини розкриття тріщин.

9. Ширину розкриття тріщин можна обчислювати згідно з 5.3.4. Альтернативою є обмеження розміру стрижня або кроку згідно з 5.3.3.

5.3.2 Мінімальна площа армування

5.3.2.1 Якщо за більш точними розрахунками не показано, що менша площа достатня, то мінімальну площу арматури обчислюють за нижченаведеним виразом. У профільованих перерізах, таких як Т-подібні і коробчасті балки, мінімальне армування необхідно визначати для окремих частин перерізу (стінки, полиці).

а – балки; б – плити; в – розтягнуті елементи

Рисунок 5.1 – Ефективна розтягнута зона (типові випадки)

5.3.2.3 Попередньо напружені елементи не потребують мінімального армування у випадках, коли при основному сполученні навантажень і характеристичній величині попереднього напруження бетон стиснутий, або абсолютна величина напружень розтягу у бетоні менша ніж згідно з 5.3.2.1.

5.3.3 Обмеження тріщиноутворення без прямих розрахунків

5.3.3.1 Якщо на армовані звичайною або напруженою арматурою залізобетонні плити у будівлях діє згин без значного осьового розтягу, то можна не передбачати спеціальних заходів для обмеження тріщиноутворення за умови, що загальна товщина плити не перевищує 200 мм і застосовано положення щодо конструювання 7.3.

5.3.3.2 Правила, наведені у 5.3.4, можна для спрощення представити у формі таблиці при обмеженні діаметра стрижня або кроку.

Примітка. Якщо забезпечено мінімальне армування, наведене у 5.3.2, то малоймовірно, що ширина тріщин перевищить допустимі у разі, коли:

- для тріщин, спричинених переважно обмеженням деформацій, розміри стрижнів, наведені у таблиці 5.2, не перевищуються, якщо напруження в арматурі є величиною, отриманою після утворення тріщин (тобто у виразі (5.1));

- для тріщин, спричинених переважно навантаженням, застосовуються положення таблиці 5.2, або 5.3. Напруження у сталі повинні визначатись на основі перерізу з тріщинами при відповідному сполученні навантажень.

У попередньо напружених елементах, коли обмеження ширини розкриття тріщин забезпечуються переважно напруженою арматурою, яка має зчеплення з бетоном, можуть бути використані таблиці 5.2 і 5.3 при напруженнях, які визначаються як різниця між повними і попередніми напруженнями. Для елементів, що напружуються на бетон, коли запобігання тріщинам забезпечується переважно звичайною арматурою, таблиці можуть застосовуватись із напруженнями у цій арматурі, визначеними з урахуванням ефекту попереднього напруження.

Максимальний діаметр стрижня необхідно коригувати у наступних випадках:

при згині (хоча б частина перерізу стиснута):

Якщо весь переріз розтягнутий, то є мінімальною відстанню від центра ваги шару арматури до грані бетону (враховується кожна грань при несиметричній арматурі).

3. Балки із загальною висотою 1000 мм і більше, коли основна арматура сконцентрована тільки на невеликій частині по висоті, повинні забезпечуватись додатковим поверхневим армуванням для запобігання появі тріщин на лицьовій поверхні балки. Це армування повинно рівно мірно розподілятись між рівнем розтягнутої арматури і нейтральною віссю та розташовуватись між з'єднаннями. Площа перерізу поверхневої арматури повинна бути не меншою ніж визначена за 5.3.2.1, приймаючи = 0,5, а . Крок і діаметр необхідних стрижнів можна визначити за 5.3.4 або при відповідному спрощенні (5.3.3.2), припускаючи чистий розтяг та напруження у сталі, що дорівнює половині значення, визначеного для основної арматури.

4. Необхідно зважати, що існує певна небезпека виникнення великих тріщин у перерізі, де має місце різка зміна напружень, наприклад: