Таблица В.2 - Зависимость расчетных сопротивлений Rfbt → (hbл, μfv)для прочности на растяжение при изгибе СФБ классов В35-В40 (с добавкой ЦМИД-42 % от расхода цемента для СФБ-Г-II-РПА и 5,5 % - для СФБ-Г-II), МПа
|
Толщина плиты hbn, см |
||||||
|
μfv% |
15 |
18 |
20 |
22 |
25 |
30 |
|
0,5 |
4,81 |
4,80 |
4,80 |
4,79 |
4,79 |
4,78 |
|
0,75 |
4,93 |
4,92 |
4,92 |
4,92 |
4,91 |
4,90 |
|
0,80 |
4,97 |
4,95 |
4,95 |
4,95 |
4,94 |
4,93 |
|
1,0 |
5,10 |
5,09 |
5,08 |
5,08 |
5,07 |
5,06 |
|
1,25 |
5,29 |
5,27 |
5,27 |
5,26 |
5,25 |
5,23 |
|
1,5 |
5,49 |
5,47 |
5,46 |
5,46 |
5,44 |
5,43 |
|
1,75 |
5,70 |
5,68 |
5,67 |
5,66 |
5,65 |
5,62 |
|
2,0 |
5,92 |
5,89 |
5,88 |
5,87 |
5,86 |
5,83 |
|
2,25 |
6,14 |
6,11 |
6,10 |
6,09 |
6,29 |
6,04 |
Таблица В.3 - Коэффициенты f(n) к расчетным сопротивлениям многоэлементной арматуры на прочность
|
Партионный коэффициент вариации |
Число проволок (стержней) |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
10 |
30 |
50 |
100 |
1000 |
|
|
0,03 |
1 |
1,028 |
1,041 |
1,095 |
1,055 |
1,067 |
1,081 |
1,085 |
1,089 |
1,099 |
|
0,05 |
1 |
1,051 |
1,075 |
1,088 |
1,094 |
1,121 |
1,144 |
1,151 |
1,158 |
1,176 |
|
0,10 |
1 |
1,125 |
1,181 |
1,214 |
1,237 |
1,290 |
1,350 |
1,368 |
1,385 |
1,428 |
Партионные коэффициенты вариации для стержней (проволок) из арматурной стали классов А-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI представлены в ГОСТ 5781 (таблица 9).
В.1.5. Расчетное сопротивление сталефибробетона R1fb по выносливости при сжатии от временной нагрузки определяют по формуле
R1fb = m·βf·εf·Rfb, (B.2)
где m = 0,75 - коэффициент условия работы СФБ;
βf = 1,5 - коэффициент, учитывающий рост прочности СФБ во времени;
εf - коэффициент, учитывающий асимметрию цикла ρf по [2], таблица 26, с увеличением этого коэффициента за счет снижения деформаций ползучести при длительном загружении (εf = 1,05 при ρ = 0,1);
Rfb - расчетное сопротивление СФБ осевому сжатию, МПа, при расчетах по предельным состояниям первой группы по таблице В.1.
В.1.6 Для использования деформационной модели при расчете СФБ-плит по первому и второму предельным состояниям в соответствии с таблицей В.4 представлены матрицы напряжений σ и деформаций ε по высоте сечения в семи основных точках (см. рисунок В.1). Нулевая точка соответствует переходу напряжений и деформаций сжатия (знак «-») к напряжениям и деформациям растяжения (знак «+»).
Рисунок В.1 - Схема размещения точек кривой σ → f (ε)
Зависимости σ → f (ε) аппроксимируют по формуле
(В.3)
Пример расчета по деформациям приведен в В.1.7.2.
Таблица В.4 - Расчетная матрица по деформационной схеме σ → f (ε) для сборной железобетонной плиты с использованием сталефибробетона класса В40 (с добавкой ЦМИД-4 5,5 % от расхода цемента для СФБ-Г-II и 2 % - для СФБ-Г-II-РПА)
|
Серия и вид бетона |
ε, σ, МПа |
Номера точек зависимости σ → f (ε) по первому предельному состоянию |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
||
|
1 ФБ+ЦМИД-4 |
ε |
-0,0070 |
-0,0040 |
-0,0025 |
0 |
0,00040 |
0,00082 |
0,00105 |
|
σ |
-32,66 |
-32,66 |
-19,44 |
0 |
3,44 |
4,82 |
4,82 |
|
|
II ФБ+С-3 |
ε |
-0,0035 |
-0,0025 |
-0,0015 |
0 |
0,00009 |
0,00020 |
0,00040 |
|
σ |
-22,6 |
-22,6 |
-9,25 |
0 |
2,41 |
3,37 |
3,37 |
|
|
III Обычный бетон |
ε |
-0,0035 |
-0,0020 |
-0,0002 |
0 |
0,00001 |
0,001 |
0,00015 |
|
σ |
-20,0 |
-20,0 |
-8 |
0 |
0,5 |
1,25 |
1,25 |
|
|
|
|
Номера точек зависимости σ → f (ε) по второму предельному состоянию |
||||||
|
I ФБ+ЦМИД-4 |
εпоп |
-0,0070 |
-0,0040 |
-0,0025 |
0 |
0,00400 |
0,00082 |
0,00105 |
|
σпоп |
-47,17 |
-47,17 |
-28 |
0 |
4,97 |
6,97 |
6,97 |
|
|
II ФБ+С-3 |
εпоп |
-0,0035 |
-0,0020 |
-0,0002 |
0 |
0,00009 |
0,00020 |
0,00040 |
|
σпоп |
-32,77 |
-32,77 |
-13,11 |
0 |
1,77 |
4,41 |
4,41 |
|
|
III Обычный бетон |
εпоп |
-0,0035 |
-0,0020 |
-0,0002 |
0 |
0,00001 |
0,00010 |
0,00015 |
|
σпоп |
-29,0 |
-29,0 |
-8,7 |
0 |
0,84 |
2,10 |
2,10 |
|
В.1.7 Примеры расчета
В.1.7.1 Оценка несущей способности и трещиностойкости сталефибробетонных плит выполнена на базе сталежелезобетонного пролетного строения по типовому проекту серии 3.503.9-43/89, разработанного ЦНИИ проектстальконструкция под разрезные пролеты 15, 24 и 33 м габаритами Г-8, Г-10 и Г-11,5.
С использованием пространственных расчетов и таблиц В.1-В.5 определены экстремальные изгибающие моменты, возникающие в сечениях плит (см. таблицу В.6).
Таблица В.5 - Экстремальные изгибающие моменты, тс·м
|
Прочность |
Трещиностойкость |
Выносливость |
|
|
6,83 |
4,07 |
0,2 |
4,61 |
Предельные изгибающие моменты, воспринимаемые сечением плиты по условиям прочности, продольной трещиностойкости и раскрытию трещин приведены на рисунках В.2-В.4. Диаграммы несущей способности плит по выносливости для плит толщиной 15, 18 и 20 см приведены на рисунках В.6-В.8. Арматура - класса А400С диаметром 16 мм, сварные сетки по [20].
Предельные изгибающие моменты:
1) По прочности:
Mmах = 8,79 тс·м; Mmin = -5,38 тс·м.
2) По образованию продольных трещин:
Mmах = 6,76 тс·м; Mmin = -5,75 тс·м.
3) По раскрытию трещин (δ = 0,2 мм):
Mmах = 9,37 тс·м; Mmin= -3,99 тс·м.
Рисунок В.2 - Сечение плиты толщиной 15 см
Предельные изгибающие моменты:
1) По прочности:
Mmах = 9,59 тс·м; Mmin = -6,89 тс·м.
2) По образованию продольных трещин:
Mmах = 9,37 тс·м; Mmin = -7,35 тс·м.
3) По раскрытию трещин (δ = 0,2 мм):
Mmах = 8,12 тс·м; Mmin= -4,68 тс·м.
Рисунок В.3 - Сечение плиты толщиной 18 см
Предельные изгибающие моменты:
1) По прочности:
Mmах = 8,94 тс·м; Mmin = -6,85 тс·м.
2) По образованию продольных трещин:
Mmах = 9,56 тс·м; Mmin = -7,25 тс·м.
3) По раскрытию трещин (δ = 0,2 мм):
Mmах = 6,51 тс·м; Mmin= -4,28 тс·м.
Рисунок В.4 - Сечение плиты толщиной 20 см
Как показывает сопоставление экстремальных и предельных изгибающих моментов, применение сталефибробетона позволит сэкономить расход рабочей арматуры в плите.
В.1.7.2 Результаты расчета плит по деформационной модели
а) Фибробетон для первой (затемненная часть) и второй групп предельных состояний
б) Бетон (затемненная часть) и фибробетон для второй группы предельных состояний
Рисунок В.5 - Диаграммы деформирования σ → f (ε)
Таблица В.6 - Предельные моменты по прочности Mult и трещиностойкости для автодорожной плиты толщиной 20 см
|
Mult |
Mрt |
Mrclt |
Mltek |
M0,2мм |
В железнодорожной плите, тс·м |
||||
|
9,0 |
9,5 |
2,6 |
9,8 |
7,5 |
В сталефибробетонной плите, тс·м |
||||
|
9,4 |
10,2 |
4,2 |
11,8 |
9,0 |
В.1.7.3 Диаграммы выносливости сечений при изгибе, полученные в результате расчета по программе KUBENA, представлены на рисунках В.6-В.8.
Низ - 12Ø16 A-III; Верх - 7Ø16 A-III
Примечания
1 Мmах и Mmin - экстремальные по абсолютной величине изгибающие моменты.
2 Положительные воздействия растягивают нижнюю фибру сечения.
3 Затемнена область моментов, при которых выносливость сечения обеспечена.
4 Пунктиром нанесена линия предельных моментов по выносливости бетона.
Рисунок В.6 -Диаграмма выносливости плит толщиной 15 см
Низ - 12Ø16 A-III; Верх - 7Ø16 A-III
Примечания
1 Мmах и Mmin - экстремальные по абсолютной величине изгибающие моменты.
2 Положительные воздействия растягивают нижнюю фибру сечения.
3 Затемнена область моментов, при которых выносливость сечения обеспечена.
4 Пунктиром нанесена линия предельных моментов по выносливости бетона.
Рисунок В.7 - Диаграмма выносливости плит толщиной 18 см
Низ - 8Ø16 A-III; Верх - 6Ø16 A-III
Примечания
1 Мmах и Mmin - экстремальные по абсолютной величине изгибающие моменты.
2 Положительные воздействия растягивают нижнюю фибру сечения.
3 Затемнена область моментов, при которых выносливость сечения обеспечена.
4 Пунктиром нанесена линия предельных моментов по выносливости бетона.
Рисунок В.8 - Диаграмма выносливости плит толщиной 20 см
Оценку несущей способности, трещиностойкости и выносливости сталефибробетонных плит выполняют на базе плитных сборных железобетонных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой по типовому проекту серии 3.501.1-175.93, разработанному АО «Трансмост».
Рассматриваемые плитные пролетные строения предназначены при строительстве железнодорожных мостов, расположенных на прямых участках пути в особо суровой климатической зоне эксплуатации.
Пролетные строения спроектированы под временную нагрузку С14 от подвижного состава на железных дорогах и включают два типа конструкций:
- на перегонах полной длиной 2,95; 6,0; 9,3; 11,5 м;
- на станциях полной длиной 6,0; 9,3; 11,5 м.
Пролетные строения формируются из балочно-разрезных цельноперевозимых плитных блоков под один железнодорожный путь. Каждая балка пролетного строения представляет собой железобетонный элемент таврового сечения с толщиной ребра (шириной плиты по низу) 1000 или 1100 мм. Отвод воды из балластного корыта происходит за счет одностороннего 3 %-ного уклона в сторону зазора между блоками (односкатный водоотвод).
Толщина балластного слоя в подрельсовой зоне равна 300 мм, что обеспечивает применение железобетонных или деревянных шпал. Плиту изготовляют без традиционной гидроизоляции, так как в состав сталефибробетона, принятый по таблице В.9, входит полифункциональная водоредуцирующая добавка ЦМИД-4 1-й группы, обеспечивающая высокие физико-механические свойства бетона (см. таблицу 10).
