7. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ

 И ВЛАЖНОСТНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

7.1. Учет температурных воздействий следует производить:

а) при расчете бетонных конструкций по прочности в соответствии с п. 5.1, 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 силовые 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. 6.1;

в) при определении деформаций и перемещений элементов сооружений для назначения конструкций температурных швов и противофильтрационных уплотнений;

г) при назначении температурных режимов, требуемых по условиям возведения сооружения и нормальной его эксплуатации;

д) при расчете тонкостенных железобетонных элементов непрямоугольного сечения (тавровые, кольцевые), контактирующих с грунтом.

Температурные воздействия допускается не учитывать в расчетах тонкостенных конструкций, если обеспечена свобода перемещений этих конструкций.

7.2. При расчете бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать температурные воздействия эксплуатационного и строительного периодов.

К температурным воздействиям эксплуатационного периода относятся климатические колебания температуры наружного воздуха, воды в водоемах и эксплуатационный подогрев (или охлаждение) сооружения.

Температурные воздействия строительного периода определяются с учетом 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 температyp, колебаний температуры наружного воздуха и воды в водоемах.

Конкретный перечень температурных воздействий, учитываемых в расчетах бетонных и железобетонных конструкций основных видов гидротехнических сооружений, должен устанавливаться нормами на проектирование соответствующих видов сооружений.

7.3. В расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений на температурные воздействия при соответствующем обосновании допускается учитывать тепловое влияние солнечной радиации.

7.4. Учет влажностных воздействий при расчете бетонных и железобетонных конструкций должен быть обоснован в зависимости от возможности развития усадки или набухания бетона этих конструкций.

Допускается не учитывать усадку бетона в расчетах:

массивных конструкций;

тонкостенных конструкций, находящихся под водой, контактирующих с водой или засыпанных грунтом, если были предусмотрены меры по предотвращению высыхания бетона в период строительства.

7.5. Температурные и влажностные поля конструкций рассчитываются методами строительной физики с использованием основных положений, принятых для нестационарных процессов.

7.6. 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 СНиП 2.01.01-82 и по официальным документам Государственной гидрометеорологической службы.

Температура воды в водоемах должна определяться на основе специальных расчетов и по аналогам.

7.7. 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 2.

7.8. Деформативные характеристики бетона, необходимые для расчета термонапряженного состояния конструкций, допускается принимать:

начальный модуль упругости бетона, МПа, в возрасте менее 180 сут - по формуле

 ,                          (73)

где  - безразмерный параметр, принимаемый по табл. 3 рекомендуемого приложения 2;

 - возраст бетона, сут;

начальный модуль упругости бетона в возрасте 180 сут и более следует принимать в соответствии с п. 2.15.

Характеристики ползучести бетона следует принимать по табл. 4 рекомендуемого приложения 2.

Для сооружений I класса деформативные характеристики бетона следует уточнять исследованиями на образцах из бетона производственного состава.

7.9. Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию (недопущению) температурных трещин следует производить по формулам:

а) при проверке образования трещин и определении их размеров

.                              (74)

Для образования поверхностной трещины необходимо, чтобы условие (74) выполнялось в пределах зоны растяжения, глубина которой в направлении, перпендикулярном поверхности, была бы не менее 1,3 , где  - максимальный размер крупного заполнителя бетона;

б) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по второй группе предельных состояний,

;                               (75)

в) при недопущении трещин в конструкциях, рассчитываемых по первой группе предельных состояний,

,                                 (76)

где  и- соответственно нормативное и расчетное сопротивления бетона на осевое растяжение, определяемые в соответствии с п. 2.11;

- коэффициент перехода от нормативного сопротивления бетона на осевое растяжение к средней прочности на осевое растяжение бетона производственного состава, определяемый в соответствии с п. 7.10;

- коэффициент, учитывающий зависимость прочности бетона на осевое растяжение от возраста и принимаемый в соответствии с п. 7.11;

- модуль упругости бетона, определяемый в соответствии с п. 7.8;

- коэффициент условий работы, равный для массивных сооружений - 1,1,  для остальных - 1,0;

 - работа растягивающих напряжений на соответствующей разности полных и вынужденных температурных деформаций в бетоне:    

                  (77)

где   - текущее время;

 - температура бетона в момент времени ;

 - температурный коэффициент линейного расширения бетона;

 -  деформации бетона, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона;

- растягивающие напряжения в бетоне:

       при       ;

        при           ,

где - напряжения в бетоне, определенные с учетом переменных во времени модуля упругости и ползучести бетона.

7.10. Коэффициент определяется по формуле

,                          (78)

где             -     коэффициент, зависящий от установленной обеспеченности  гарантированной прочности бетона и равный 1,64 при  = 0,95 и 1,28 при  = 0,90;

  -   коэффициент вариации прочности бетона производственного состава.

В проектах бетонных и железобетонныx конструкций гидротехнических сооружений следует принимать  = 0,135 при  = 0,95,  = 0,17 при  = 0,90.

7.11. Значение  в зависимости от возраста бетона следует принимать для строительного периода по табл. 5 рекомендуемого приложения 2, для эксплуатационного периода, как правило, равным 1,0.

Для сооружений I и II классов коэффициент  следует уточнять исследованиями на крупномасштабных образцах из бетона производственного состава.

7.12. 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

              (79)

где       -  температурные напряжения в момент времени;

 -  коэффициент, определяемый согласно указаниям   п. 5.3;

 - предельная растяжимость бетона, определяемая по табл. 6 рекомендуемого приложения 2;

- коэффициент, учитывающий зависимость   от возраста бетона, определяемый по табл. 7 рекомендуемого приложения 2.

При определении коэффициента значения  следует принимать равными длине участка эпюры растягивающих напряжений в пределах блока. В расчетах по формуле (79) следует принимать    при см  или  при наличии  на  участке эпюры растягивающих напряжений зоны  с нулевым градиентом напряжений.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Усилия от внешних нагрузок и воздействий

в поперечном сечении элемента

М - изгибающий момент;

N - продольная сила;

Q - поперечная сила.

Характеристики материалов

 - расчетные сопротивления бетона осевому сжатию соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

 - расчетные сопротивления бетона осевому растяжению соответственно для предельных состояний первой и второй групп;

 - расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний первой и второй групп;

- расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента;

- расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

- начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

 - модуль упругости арматуры;

- отношение соответствующих модулей yпpугости арматуры   и бетона .

Характеристики положения продольной арматуры

в поперечном сечении элемента

 - обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов - расположенной в зоне, растянутой от действия внешних усилий;

б) для сжатых элементов - расположенной в зоне, растянутой от действий усилий или у наименее сжатой стороны сечения;

в) для внецентренно растянутых элементов-наименее удаленной от точки приложения внешней продольной оси;

г) для центрально растянутых элементов - всей в поперечном сечении элемента;

- обозначение продольной арматуры:

а) для изгибаемых элементов - расположенной в зоне, сжатой 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 удаленной от точки приложения внешней продольной силы.

Геометрические характеристики

- ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового или двутаврового сечения;

- высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения;

- расстояние от равнодействующей усилий соответственно в арматуре  и  до ближайшей грани сечения;

-рабочая высота сечения ();

- высота сжатой зоны сечения (бетона);

 -относительная высота сжатой зоны бетона, равная      

 - расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

 - эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения;

- расстояние от точки приложения продольной силы соответственно до равнодействующей усилий в арматуре  и  ;

- номинальный диаметр арматурных стержней;

- площадь всего бетона в поперечном сечении;

 - площадь сечения сжатой зоны бетона;

- площадь приведенного сечения элемента;

-  площадь сечений арматуры соответственно  и  ;

 -  площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

 -площадь сечения отогнутых стержней, расположенных в одной наклонной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

 - момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

 - момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

 - момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента;

- момент инерции сжатой зоны бетона относительно центра тяжести сечения;

 - статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно точки приложения равнодействующей усилий в арматуре ;

- статические моменты площади сечения всей продольной арматуры относительно точки приложения равнодействующей усилий соответственно в арматуре  и  .

Коэффициенты

- сочетаний нагрузок;

 - надежности по назначению сооружения;

 - условий работы сооружения;

 - условий работы бетона;

 - условий работы арматуры;

- армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры  к площади поперечного сечении элемента, без учета свесов сжатых и растянутых полок.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА ДЛЯ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ

НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Таблица 1

Теплофизические характеристики бетона

Примечание. Размерности и значения характеристик бетона приведены: над чертой в единицах СИ, под чертой в действовавших системах (технической системы единиц).

Таблица 2

Характеристики тепловыделения бетона

Таблица 3

Параметр

Таблица 4

Характеристики ползучести бетона

Таблица 5

Коэффициент

Таблица 6

Предельная растяжимость бетона

Таблица 7

Коэффициент

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 Обязательное

НОМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k

ДЛЯ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТАВРОВОГО,

ДВУТАВРОВОГО И КОРОБЧАТОГО СЕЧЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

НОМОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ

НЕТРЕЩИНОСТОЙКИХ УЧАСТКОВ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ,

РАССЧИТЫВАЕМЫХ ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН

 ,        (1)

 , (2)

где  - момент инерции сечения элемента с высотой .

Текст документа сверен по:

официальное издание

Госстрой СССР - М.:   ЦИТП, 1987