9.3 Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям
9.3.1. 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.
9.3.2 При кратковременном действии нагрузки жесткость изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов следует определять по формулам:
для трещиностойких элементов или их участков
Вк = 0,9 Еb Ired , (110)
для нетрещиностойких элементов или их участков
Вк = 1,1 Еb ( Ib + n Is
Для определения жесткости нетрещиностойких участков изгибаемых элементов прямоугольного поперечного сечения допускается использо-вать зависимость и номограмму, приведенные в справочном приложении 6.
9.3.3 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
В = 0,8 Еb Ired ; (112)
для нетрещиностойких элементов или их участков
В = Bк ( C + V ) / ( d C + V ) , (113)
где С - обобщенное усилие от длительно действующих нагрузок;
V - обобщенное усилие от кратковременно действующих нагрузок;
d - коэффициент снижения жесткости. Для тавровых сечений с
полкой в сжатой зоне d = 1,5, в растянутой зоне d = 2,5, для
прямоугольных, двутавровых, коробчатых и других замкнутых
сечений d = 2.
10 Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций
на температурные и влажностные воздействия
10.1 Учет температурных воздействий производится:
а) при расчете прочности бетонных конструкций в соответствии с п.9.1.3 а также при расчете их по образованию (недопущению) трещин в случаях, когда нарушение монолитности этих конструкций может изменить статическую схему их работы, вызвать дополнительные внешние воздействия или увеличение противодавления, привести к снижению водонепроницаемости и долговечности конструкции;
б) при расчете статически неопределимых железобетонных конструкций, а также при расчете железобетонных конструкций по образованию (недопущению) трещин в случаях, указанных в п.9.1.1;
в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;
г) для назначения температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;
д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровых, кольцевых), контактирующих с грунтом.
Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.
Перечень случаев учета температурных воздействий при соответствующем обосновании может быть дополнен (или сокращен) проектной организацией на основании специальных "Технических условий проектирования сооружений (их частей)" с учётом опыта проектирования гидротехнических сооружений.
10.2 При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.
Температурные воздействия строительного периода определяются с учётом экзотермии и других условий твердения бетона, включая конструктивные и технологические мероприятия по регулированию температурного режима конструкции, температуры замыкания строительных швов, полного остывания конструкции до среднемноголетних эксплуатационных температур, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоёмах.
К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.
Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений, а также в необходимых случаях специальными "Техническими условиями проектирования сооружений (их частей)" и при надлежащем обосновании.
10.3 B расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.
10.4 Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в завсимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.
Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:
массивных конструкций;
тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирую-
щих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены ме-
ры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.
10.5 Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.
10.6 Данные о температуре и влажности наружного воздуха и другие климатологические характеристики должны приниматься на основе метеорологических наблюдений в районе строительства. При отсутствии таких наблюдений необходимые сведения следует принимать по официальным данным Государственной гидрометеорологической службы.
Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.
10.7 Для сооружений I класса теплофизические характеристики бетона устанавливаются на основании специальных исследований. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I класса указанные характеристики бетона допускается принимать по табл.1 и 2 рекомендуемого приложения Б.
10.8 Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:
начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут. - по формуле:
Eb( t ) = 10 5 / { 1,7 + 360 / { c [ lg ( t / 180 ) + 5,2 ] }}, (114)
где c - безразмерный параметр, принимаемый по табл.3 рекомендуемо-
го приложения Б;
t - возраст бетона, сут.;
начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут. и более следует принимать в соответствии с 5.18.
Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл.4 рекомендуемого приложения Б.
Для сооружений I класса деформативные характкристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.
10.9 Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:
а) при проверке образования трещин и определении их размеров:
A( t ) ³ [ g b 6 h y ( t ) R b t n ] 2 / [ 2 Eb( t ) ] . (115)
Для образования поверхностой трещины необходимо, чтобы условие (115) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 d m a x , где d m a x - максимальный размер крупного заполнителя бетона;
б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний:
A( t ) £ [ g b 6 y ( t ) R b t n ] 2 / [ 2 Eb( t ) ]; (116)
в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний:
A( t ) £ [ g b 6 y ( t ) R b t ] 2 / [ 2 Eb( t ) ] . (117)
В этих формулах:
A( t ) - работа растягивающих напряжений, нормальных к плоскости
трещины, на соответствующей им разности полных и вынуж-
денных темературных деформаций; значение A( t ) опреде-
ляется в соответствии с 10.10;
R b t n ; R b t - соответственно нормативное и расчетное сопротивле-
ние бетона на осевое растяжение, определяемое в соответ-
ствии с 5.14;
h - коэффициент перехода от нормативного сопротивления бето-
на на осевое растяжение к средней прочности на осевое растя-
жение бетона производственного состава, определяемый в со-
ответствии с п.10.11;
y ( t ) - коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона
на осевое растяжение от возраста t и принимаемый в соот-
ветствии с п.10.12;
Eb( t ) - модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с
п.10.18;
g b 6 - коэффициент условий работы, равный для массивных соору-
жений - 1,15, для остальных - 1,0.
10.10 Значение работы A( t ) находится по следующим формулам:
- для случая одноосного растяжения и плоского напряженного состояния:
t
A( t ) = ò s +( t ) · {¶ [ e ( t ) - a T( t ) ] } · (dt / ¶ t); (118)
to
- для плоскодеформированного состояния:
t
A( t ) = ò s +( t ) · {¶ [ e ( t ) - a (1+n ) T( t )] } · (dt / ¶ t), (119)
to
где t - текущее время;
to - время схватывания бетона;
T( t ) - температура бетона в момент времени t ;
a - температурный коэффициент линейного расширения бе-
тона;
e ( t ) - деформации бетона, определяемые с учетом переменных
во времени модуля упругости и ползучести бетона;
s +( t ) - растягивающие напряжения в бетоне:
s +( t ) = s ( t ) при s ( t ) > 0 ;
s +( t ) = 0 при s ( t ) £ 0 ,
где s ( t ) - напряжения в бетоне, определенные с учетом
переменных во времени модуля упругости и ползучести
бетона.
10.11 Коэффициент h определяется по формуле
h = ( 1 - u v ) -1 , (120)
где u - коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности
гарантированной прочности бетона и равный
1,64 при q = 0,95;
1,28 при q = 0,90 и
1,04 при q = 0,85;
v - коэффициент вариации прочности бетона производственного
состава.
Для сооружений I и II классов значения коэффициента v устанавливаются исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава. Для сооружений других классов и при предварительном проектировании сооружений I и II классов допускается принимать
v = 0,135 при q = 0,95,
v = 0,173 при q = 0,90,
v = 0,213 при q = 0,85.
10.12 Значения y ( t ) в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл.5 рекомендуемого приложения Б, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.
Для сооружений I и II классов коэффициент y ( t ) следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.
10.13. Для сооружений I и II классов в технико- экономическом обосновании, а для сооружений III и IV классов - во всех случаях допускается расчет по образованию (недопущению) трещин от температурных воздействий производить по формуле:
s ( t ) £ g b 3 · g b 6 · e l i m · j ( t ) · Eb( t ) ; (121)
где s ( t ) - температурные напряжения в момент времени t ;
e l i m - предельная растяжимость бетона, определяемая по табл.6
рекомендуемого приложения Б;
j ( t ) - коэффициент, учитывающий зависимость e l i m от воз-
раста бетона, определяемый по табл.7 рекомендуемого
приложения Б.
При определении коэффициента g b 3 значения h t следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока или при наличии на участке эпюры растягивающих напряжений зоны с нулевым градиентом напряжений.
Приложение А
Рекомендуемое
Основные буквенные обозначения
Усилия от внешних нагрузок и воздействий
в поперечном сечении элемента
M - изгибающий момент;
N - продольная сила;
Q - перерезывающая сила.
Характеристики материалов
Rb , Rb t , Rb, s e r , Rb t, s e r - расчетные сопротивления бетона осевому
сжатию и осевому растяжению соответствнно для предель-
ных состояний первой и второй групп в возрасте бетона
180 суток (или 1 год);
Rs , Rs i - расчетные сопротивления соответственно стержневой и лис-
товой арматуры;
R s w - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению
для предельных состояний первой группы при расчёте сече-
ний, наклонных к продольной оси элемента;
Rs c - расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных
ных состояний первой группы;
Eb - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяже-
нии;
Es - модуль упругости арматуры ;
n - отношение соответствующих модулей упругости арматуры
Es и бетона Eb .
Характеристики положения продольной арматуры
в поперечном сечении элемента
S - обозначение продольной арматуры:
а) для изгибаемых элементов - расположенной в зоне, рас-
тянутой от действия внешних усилий;
б) для сжатых элементов - расположенной в зоне, растяну-
той от действия усилий или у наименее сжатой стороны
сечения;
в) для внецентренно растянутых элементов - наименее уда-
ленной от точки приложения внешней продольной силы;
г) для центрально растянутых элементов - всей в попереч-
ном сечении элемента;
S / - обозначение продольной арматуры:
а) для изгибаемых элементов - расположенной в зоне, сжа-
той от действия внешних усилий;
б) для сжатых элементов - расположенной в зоне, сжатой
от действия внешних усилий или у наиболее сжатой
стороны сечения;
в) для внецентренно растянутых элементов - наиболее уда-
ленной от точки приложения внешней продольной силы.
Геометрические характеристики
b - ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового
или двутаврового сечения;
h - высота прямоугольного, таврового или двутаврового
сечения;
a , a / - расстояние от равнодействующей усилии соответственно в
арматуре S и S / до ближайшей грани сечения;
h 0 , h 0 / - рабочая высота сечения
( h 0 = h - a ; h 0 / = h - a / );
x - высота сжатой зоны сечения (бетона);
x - относительная высота сжатой зоны бетона, равная x / h 0 ;
s - расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;
e0 - эксцентриситет продольной силы N относительно центра
тяжести приведенного сечения;
e , e / - расстояние от точки приложения продольной силы соответ-
ственно до равнодействующих усилий в арматуре S и S / ;
d - номинальный диаметр арматурных стержней;
A - площадь всего бетона в поперечном сечении;
Ab - площадь сечения сжатой зоны бетона;
Ar e d - площадь приведенного сечения элемента;
As , As / - площадь сечений арматуры соответственно S и S / ;
As w - площадь сечения хомутов, расположенных в одной нор-
мальной к продольной оси элемента плоскости, пересека-
ющей наклонное сечение;
As, i n c - площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в
одной наклонной к продольной оси элемента плоскости,
пересекающей наклонное сечение;
I - момент инерции сечения бетона относительно центра тяже-
сти сечения элемента;
Ir e d - момент инерции приведенного сечения относительно его
центра тяжести;
Is - момент инерции площади сечения арматуры относительно
центра тяжести сечения элемента;
Ib - момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 |
