СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений Часть 3

6. Расчет элементов железобетонных конструкций

по образованию и раскрытию трещин и по деформациям

Расчет железобетонных элементов

по образованию трещин

     6.1. Расчет железобетонных элементов по образованию трещин следует производить:

     в случаях, когда по условиям эксплуатации трещины не допускаются;

     для выявления зон трещинообразования при расчете статически неопределимых стержневых и массивных конструкций в соответствии с п.4.11.

     Условие трещинообразования соответствует знаку равенства, а условие трещиностойкости соответствует знаку неравенства в приводимых ниже формулах.

     6.2. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента стержневых конструкций, следует производить:

а) для центрально растянутых элементов по формуле

,                  (52)

где      - коэффициент, равный при однорядном армировании 1,0; при многорядном армировании 1,2;    

 - коэффициент, учитывающий влияние на трещиностойкость элемента количества арматуры и дисперсность армирования, определяется по формуле

,                               (53)

здесь    - коэффициент армирования сечения;

 - отношение модулей упругости арматуры и бетона;

-  диаметр арматуры, мм.

При  следует принимать ;

б) для изгибаемых элементов по формуле

 ,                   (54)

где       - коэффициент, определяемый согласно п. 6.2а;

 - коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны сечения и определяемый по формуле

,                                 (55)

здесь        - параметр, определяемый по табл. 14;

  - расстояние от центра тяжести растянутой арма туры до растянутой грани;

-  высота растянутой зоны приведенного сечения;

 - момент сопротивления приведенного сечения для растянутой грани.

При  следует принимать ;

в) для внецентренно сжатых элементов по формуле

,                                   (56)

где - коэффициенты, определяемые согласно п. 6.2б;

г) для внецентренно растянутых элементов по формуле

,                          (57)

где - коэффициенты, определяемые согласно п. 6.2а как для центрально растянутого элемента;

 - коэффициент, определяемый согласно п. 6.2б как для изгибаемого элемента такого же поперечного сечения.

Примечание. При определении коэффициента  по формуле (55)  рассматривается приведенное сечение.    

6.3. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, должен производиться по формуле

,                          (58)

где  - коэффициент условий работы бетона;    

,                              (59)

здесь - см. п. 6.2б.

При  следует принимать.

Значения главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне  и  следует определять по формуле

                             (60)

где  - нормальное напряжение в бетоне на площадке, перпендикулярной продольной оси элемента, от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия;

 - нормальное напряжение в бетоне на площадке, параллельной продольной оси элемента, от местного действия опорных реакций, сосредоточенных сил и распределенной нагрузки, а также усилия обжатия вследствие предварительного напряжения хомутов и отогнутых стержней;

 - касательные напряжения в бетоне от внешней нагрузки и усилия обжатия вследствие предварительного напряжения отогнутых стержней.

Напряжения , и  определяются для приведенного сечения в предположении упругой работы материала.

Напряжения  и подставляются в формулу (60) со знаком |плюс", если они растягивающие, и со знаком |минус" - если сжимающие. Напряжение  в формуле (59) принимается по абсолютной величине.

Проверка условия (58) производится для наружных граней элемента в точках пересечения их с главными центральными осями инерции приведенного сечения, а для элементов таврового или двутаврового сечений также в местах примыкания сжатых полок к стенке.

6.4. Расчет по образованию трещин при действии многократно повторяющейся нагрузки следует производить исходя из условия

 ,                          (61)

где  - максимальное нормальное растягивающее напряжение в бетоне, определяемое расчетом согласно п. 5.34 настоящих норм.

6.5. При расчетах по образованию трещин наличие арматуры в сжатой зоне сечения допускается не учитывать.

6.6. При расчетах по образованию трещин следует учитывать пониженную прочность на растяжение строительных швов, вводя в условия (52), (54),(56), (57) и (58) вместо величину .

Для сооружений I и II классов коэффициент, учитывающий влияние швов бетонирования на прочность бетонных элементов на растяжение, следует определять на основании экспериментов.

Для сооружений I и II классов на предварительных стадиях проектирования, а для сооружений III и IV классов во всех случаях допускается принимать .

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН

6.7. В нетрещиностойких стержневых элементах расчет по раскрытию нормальных к продольной оси трещин следует выполнять из условия

                                  (62)

где         - расчетная ширина раскрытия трещин, мм;

 - допускаемая ширина раскрытия трещин, мм, определяемая по п. 6.10.

6.8. Ширину раскрытия трещин, мм, следует определять по формуле

,                                  (63)

где  - коэффициент, принимаемый равным для элементов:

  изгибаемых и внецентренно сжатых...............................1,0

  центрально и внецентренно растянутых...........................1,2;

- коэффициент, принимаемый равным:    

  при учете временного действия нагрузок.........................1,0 

  ".................................................1,0 

  ".................................................1,3,

здесь и  - наибольшие обобщенные усилия (изгибающий момент, нормальная сила и т. п.) соответственно от действия полной нагрузки (постоянной, длительной, кратковременной) и от действия постоянной и длительной нагрузок;

  при учете многократно повторяющейся нагрузки

  при воздушно-сухом состоянии бетона.........................,

здесь  - коэффициент асимметрии цикла;

 - коэффициент, принимаемый равным при арматуре:    

  стержневой периодического профиля.............................1,0

  гладкой стержневой............................................1,4

  проволочной периодического профиля............................1,2;

- напряжение в растянутой арматуре, определяемое в соответствии с п. 6.9 без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения; с учетом фильтрационного давления воды, определяемого в соответствии с пп. 4.6 и 4.7;

 - начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций, находящихся в воде, МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, ;

 -    коэффициент армирования сечения, , но не более 0,02;

  -  диаметр стержней арматуры, мм. При различных диаметрах стержней следует принимать

,

здесь  - число стержней одного диаметра.

6.9. Напряжения в арматуре при расчетах ширины раскрытия трещин следует определять по следующим формулам:

для изгибаемых элементов    

,                          (64)

для центрально растянутых элементов

,                             (65)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

,                           (66)

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

для арматуры

,                            (67)

для арматуры

.                          (68)

В формуле (66) знак |плюс" принимается при внецентренном растяжении, |минус" - при внецентренном сжатии.

В формулах (64) и (66) (плечо внутренней пары сил) допускается принимать по результатам расчета сечений на прочность при расчетных нагрузках.

6.10. Допускаемую ширину раскрытия трещин , мм, следует определять по СНиП 2.03.11-85, а для массивных напорных конструкций принимать не более величин, приведенных в табл. 18, 19 и 20 по условиям коррозионной стойкости, сохранности арматуры и по влиянию процессов замораживания и оттаивания.

Для сооружений II-IV классов предельная ширина раскрытия трещин определяется умножением полученных по таблицам значений , мм, на коэффициенты, равные соответственно 1,3; 1,6; 2,0. При этом ширина раскрытия трещин принимается не более 0,5 мм.

Приведенные в таблицах 18, 19, 20 значения  принимаются с учетом применения арматуры классов А-I, А-II, А-III, Bp-I. При применении арматуры других классов предельная ширина раскрытия трещин принимается в соответствии со СНиП 2.03.01-84, но не более величин, полученных по настоящим таблицам.

Таблица 18

Таблица 19

При бикарбонатной щелочности воды-среды, меньшей 1 мг·экв/л, или суммарной концентрации ионов  и  большей 1000 мг/л, значения  следует уменьшать в два раза. При среднегодовом значении бикарбонатной щелочности воды-среды, меньшей 0,25 мг·экв/л, и при отсутствии защитных мероприятий напорные конструкции следует проектировать трещиностойкими.

Таблица 20

Значения  при использовании защитных мероприятий следует устанавливать на основании специальных исследований.

При диаметрах арматуры 40 мм и более значение  допускается увеличивать на 25 %.

РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

6.11. Деформации железобетонных конструкций, а также усилия в элементах статически неопределимых конструкций определяются методами строительной механики с учетом трещин и неупругих свойств бетона.

При сложных статически неопределимых системах допускается определять перемещения по формулам сопротивления материалов.

6.12. При кратковременном действии нагрузки жесткость изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов следует определять по формулам:

для трещиностойких элементов или их участков

;                                   (69)

для нетрещиностойких элементов или их участков

.                               (70)

Для определения жесткости нетрещиностойких участков изгибаемых элементов прямоугольного поперечного сечения допускается использовать зависимость и номограмму, приведенные в справочном приложении 4.

6.13. При одновременном действии кратковременных и длительных нагрузок жесткость изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов следует определять по формулам:

для трещиностойких элементов или их участков    

,                          (71)    

для нетрещиностойких элементов или их участков

,                       (72)

где  - обобщенное усилие от длительно действующих нагрузок;

- обобщенное усилие от кратковременно действующих нагрузок;

 - коэффициент снижения жесткости. Для тавровых сечений с полкой в сжатой зоне , в растянутой зоне , для прямоугольных, двутавровых, коробчатых и других замкнутых сечений .