МИНАТОМЭНЕРГО
СССР
МОСКОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТА
«АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ»
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ
СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ СТЕН И ПЕРЕКРЫТИЙ
СООРУЖЕНИЙ АЭС
(Первая редакция)
П-1-88
МО «Атомэнергопроект»
МОСКВА 1988
УТВЕРЖДАЮ
Главный инженер
__________ А.А. Грудаков
РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету и конструированию сборно-монолитных
железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС
(первая редакция)
П-1-88
МО "Атомэнергопроект"
Руководитель темы и ответственный
исполнитель рук. лаб. ОИСК, д.т.н., проф. А.П. Кириллов
Исполнители:
старший научный сотрудник к.т.н. Т.В. Черняк
младший научный сотрудник С.В. Селезнев
доцент, к.т.н. (Ивановский
инженерно-строительный институт И.Т. Мирсаяпов
младший научный сотрудник (Казанский
инженерно-строительный институт) Ильшат Мирсаяпов
Настоящие рекомендации распространяются на сборно-монолитные конструкции стен и перекрытий сооружений АЭС, возводимых индустриальными методами с использованием унифицированных сборных элементов заводского изготовления. Возможность использования "Рекомендаций" для расчета сборно-монолитных конструкций АЭС определяется выполнением условия обеспечения надежной связи между сборным элементом и бетоном омоноличивания, чему удовлетворяют ребристые армопанельные элементы, а также плоские армопанели, в которых предусмотрены специальное конструктивные или иные способы, обеспечивающие эти требования.
"Рекомендации" развивают следующие нормативно-методические документы:
1. П-746-81 "Рекомендации по методике расчета сборно-монолитных перекрытий с использованием несущих элементов в виде плоских плит высотой 300 мм и ребристых плит типа "РП" для АЭС с реакторами РБМК-1000". Гидропроект, 1981.
2. П-765-82 "Руководство по проектированию строительных конструкций АЭС с РБМК-1000". Гидропроект, 1982.
3. П-701-79-Д-82. Указания по возведению железобетонных и бетонных сборно-монолитных стен с реакторами РБМК-1000 с применением ребристых армопанелей типа АПЛ с "сухими" стыками". Гидропроект, 1982.
4. П-798-64 "Рекомендации по расчету сборно-монолитных железобетонных конструкций на выносливость по нормальному сечению". Гидропроект, 1964.
В рекомендациях учтены также требования общесоюзных нормативных документов, что позволяет распространить их и на другие типы сборно-монолитных конструкций. Разработанные в них методики расчета отражают влияние поэтапности возведения и бессварного стыкования арматуры на трещиностойкость, жесткость, прочность и выносливость сборно-монолитных железобетонных элементов.
Материал "Рекомендаций" базируется на результатах анализа полученных авторами экспериментальных данных об изменении напряженно-деформированного состояния сборно-монолитных железобетонных конструкций на всех стадиях работы вплоть до разрушения, схемах и нагрузках их трещинообразования и разрушения, а также обобщения имеющихся по данному вопросу материалов других авторов.
Рекомендации разработаны в отделе исследований строительных конструкций Московского отделения под руководством и редакцией докт. техн. наук, профессора Кириллова А.П. В разработке Рекомендаций участвовали: к.т.н. Т.В. Черняк - разделы 1.1.-1.3, к.т.н. И.Т. Мирсаяпов (Ивановский инженерно-строительный институт) - раздел 1.4.1, инж. Ильшат Мирсаяпов (Казанский инженерно-строительный институт) - разделы 1.4.2.-1.4.4., инж. С.В. Селезнев - раздел 2. Основные положения рекомендаций согласовывались с БКП-2 Московского отдаления Атомэнергопроекта.
1.1.1. Настоящие рекомендации распространяются на сборно-монолитные возводимые поэтапно железобетонные конструкции стен и перекрытий АЭС, поперечные сечения которых состоят из сборных железобетонных элементов заводского изготовления без предварительного напряжения, содержащих всю или часть рабочей арматуры, и уложенных на месте использования монолитного бетона, и дополнительной арматуры.
1.1.2. В период возведения сборно-монолитных конструкций перекрытий на сборный элемент действуют нагрузки строительного периода, которые включают: собственный вес сборного элемента, вес бетона омоноличивания, а также нагрузки от людей, оборудования и транспортных средств, используемых при возведении.
В период возведения сборно-монолитных конструкций стен на сборные элементы действует нагрузка от давления свежеуложенного бетона омоноличивания.
1.1.3. Нагрузки от людей, оборудования и транспортных средств, действующие в период возведения сборно-монолитных конструкций перекрытий принимаются равными:
при расчете плит - 250 кгс/м2;
при расчете балок - 150 кгс/м2.
1.1.4. Нагрузки строительного периода принимаются с соответствующими коэффициентами перегрузки: собственный вес сборного элемента - с коэффициентом перегрузки 1,1; собственный вес бетона омоноличивания - с коэффициентом перегрузки 1,2, умноженным на коэффициент условий работы 0,8; учитывающий кратковременность его действия; вес людей, оборудования и транспортных средств - с коэффициентом перегрузки 1,3, умноженным на коэффициент условий работы 0,8, учитывающий их действия.
1.1.5. Коэффициенты условий работы бетона принимаются равными для бетона сборных элементов - gв2 = 1,1; для бетона омоноличивания - gв3 = 0,85.
1.1.6. При расчете сборно-монолитных элементов по предельным состояниям первой и второй групп нормативные и расчетные сопротивления бетона рекомендуется принимать:
а) сжатие осевое (призменную прочность) рекомендуется принимать равным приведенной прочности бетона в сборно-монолитном сечении , определяемой по формуле
где Sm - статический момент монолитного бетона сжатой зоны составного сечения относительно нейтральной оси, расстояние до которой от верхней грани сечения - Хгр равно
, (1.1б)
здесь - li = 0,85 - 0,00075Rвi,
Rвi - нормативное или расчетное сопротивление бетона сборного . элемента,
Eвi - модуль упругости бетона сборного элемента,
Rs и Еs - нормативное или расчетное сопротивление и модуль упругости арматуры соответственно;
h0 - рабочая высота сборно-монолитного сечения;
Rв - нормативное или расчетное сопротивление монолитного бетона;
S - статический момент всей сжатой зоны относительно той же оси, что и для Sm.
б) растяжение осевое рекомендуется принимать ровным: при расположении в растянутой зоне только бетона сборного элемента - сопротивление бетона сборного элемента Rвti; расположении в растянутой зоне только бетона омоноличивания - сопротивлению монолитного бетона Rвt; при расположении в растянутой зоне части бетона сборного элемента и части бетона омоноличивания - меньшему из значений Rвti или Rвt.
1.2.1.1. Железобетонные сборно-монолитные элементы рассчитывают по образов образованию трещин:
нормальных к продольной оси элемента;
наклонных к продольной оси элемента;
горизонтальных вдоль шва сопряжения сборного и монолитного бетонов.
1.2.1.2. Расчет по образованию нормальных трещин производится:
а) для сборного элемента - из условия
Mcon ³ Mcrci, (1.1)
где Mcon - момент внешних сил, действующий в рассматриваемом сечении сборного элемента в период возведения сборно-монолитной конструкции;
Mcrci - момент принимаемый нормальным сечением сборного элемента при образовании в нем трещин и определяемый по формуле (125) СНиП 2.03.01-84.
б) для сборно-монолитного элемента - из условия
Msеr ³ McrcII, (1.2)
где Msеr - момент внешних сил, действующих в рассматриваемом сечении сборно-монолитного элемента в период его эксплуатации;
McrcII - момент, воспринимаемый нормальным сеченном сборно-монолитного элемента и соответствующий выходу нормальной трещины из сборного элемента в бетон омоноличивания (момент "вторичного" трещинообразования). McrcII определяется по формуле
. (1.3)
Здесь Nвi - усилие в бетоне сжатой зоны сборного элемента, равное
, (1.4.)
где sвi - наложение в крайнем сжатом волокне сборного элемента, равное
, (1.5)
где вi, h0i - ширина и рабочая высота сечения сборного элемента;
x¢i - относительная высота сжатой зоны сборного элемента, определяемая как
, (1.6)
где ; ,
отсюда , (1.7)
евi - эксцентриситет усилия в бетоне сжатой зоны сборного элемента относительно центра тяжести сборно-монолитного сечения, равный
, (1.8)
Здесь , (1.9)
где S¢red и А¢red - приведенный статический момент и приведенная площадь сборно-монолитного сечения соответственно без учета растянутой зоны бетона сборного элемента.
r¢ - расстояние от центра тяжести приведенного сборно-монолитного сечения до верхней ядровой точки, равное
Здесь W¢pl - приведенный момент сопротивления сборно-монолитного сечения без учета растянутой зоны бетона сборного элемента.
1.2.1.3. Расчет по образованию наклонных трещин в сборно-монолитном сечении производится из условия
, (1.11)
где gв4 - коэффициент условий работы бетона, определяемый как
. (1.12)
Здесь величины a, В, Rв,jer(1) соответствуют обозначениям п. 4.11. СНиП 2.03.01-84
h0i/h0 - отношение высот сборного и сборно-монолитного сечений. Значения главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне smt и smc определяются по формуле
sх1, sу1, tху1 - компоненты тензора напряжений в точке сборного элемента от нагрузок строительного периода;
sх2, sу2, tху2 - компоненты тензора напряжений в точке сборно-монолитного элемента от действия нагрузок эксплуатационного периода.
Компоненты тензора напряжений определяются как для упругого тела методами сопромата или теории упругости и подставляются в формулу (1.13) с соответствующими знаками.
1.2.1.4. Расчет по образованию горизонтальной трещины вдоль шва сопряжения сборного и монолитного бетонов рекомендуется производить из условия
где tху - касательные напряжения в шве;
sу - напряжения, нормальные к плоскости шва;
- предельное сопротивление шва растяжению.
1.2.2.1. Железобетонные сборно-монолитные элементы рассчитывают по раскрытию трещин:
нормальных к продольной оси элемента;
наклонных к продольной оси элемента.
1.2.2.2. Сирину раскрытия нормальных трещин в сборно-монолитной конструкции аcrc определяют как сумму двух слагаемых
, (1.15)
где аcrci - ширина раскрытия нормальных трещин в сборном элементе от действия нагрузок строительного периода, определяемая по формуле (144) СНиП 2.03.01-84.
аcrcII - ширина раскрытия нормальных трещин в сборно-монолитном элементе от действия нагрузок эксплуатационного периода, определяемая по формуле
, (1.16)
где величины d, ji, h принимаются в соответствии с рекомендациями п. 4.14 СНиП 2.03.01-84.
ssII - приращение напряжений в стержнях продольной рабочей арматуры от действия нагрузок эксплуатационного периода, равное
. (1.17)
Здесь WplII - момент сопротивления по растянутой зоне сборно-монолитного сечения.
Значение WplII определяется:
а) при Мser < МcrcII, (1.18)
по формуле
где Хс - высота сжатой зоны сборно-монолитного сечения при треугольной эпюре напряжений, равная
; (1.21)
Хвt - условная высота растянутого бетона, равная
; (1.22)
б) при Mser ³ МcrcII (1.23)
по формуле
(1.24)
где WII определяется по формуле (1.19),
Mlim - предельный момент, воспринимаемый сечением полной высоты
Wpl - упруго-пластический момент сопротивления сечения полной высоты, определяемый в соответствии с п. 4.7 СНиП 2.03.01-84.
1.2.2.3. Ширину раскрытия наклонных трещин в сборно-монолитной конструкции рекомендуется производить по формулам (152) и (153) СНиП 2.03.01-84, при этом при определении напряжений в хомутах Qsw рекомендуется принимать в формуле (153) величину Qв1 равной
, (1.26)
где , (1.27)
. (1.28)
Здесь kсотв - обобщенная характеристика сборно-монолитного сечения;
x¢i - относительная высота, сжатой зоны сборного элемента;
- соотношение высот сборного и сборно-монолитного сечений;
- отношение момента от нагрузок строительного периода Мcon к предельному моменту сборного элемента Мlimi в рассматриваемом сечении.
1.2.3.1. Прогиб сборно-монолитного элемента, обусловленный деформацией изгиба fm , определяют как сумму двух слагаемых
, (1.29)
где fmi - прогиб сборного элемента от действия нагрузок строительного периода;
fmII - прогиб сборно-монолитного элемента от действия нагрузок эксплуатационного периода.
Величину fmi рекомендуется определять в соответствии с п. 4.31 СНиП 2.03.01-84, при этом кривизну в середине пролета сборного элемента (1/r)i при наличии трещин в растянутой зоне определить по формуле
, (1.30)
где - кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки строительного периода, действующей на сборный элемент, определяемая в соответствии с рекомендациями п.п. 4.27-4.29 СНиП 2.03.01-84;
- кривизна от непродолжительного действия постоянной нагрузки строительного периода, определяемая в соответствии с рекомендациями п.п. 4.27-4.29 СНиП 2.03.01-84;
- кривизна постоянной нагрузки строительного периода с учетом ограниченной длительности её действия на сборный элемент.
Определение на участках, где не образуются трещины, производится по формуле (156) СНиП 2.03.01-84, в которой значение коэффициента учитывающего влияние длительной ползучести бетона, принимается равным
, (1.29)
где jв2 принимается по таблице 34 СНиП.
Определение , на участках, где в растянутой зоне образуются трещины, производится по формуле (160) СНиП 2.03.01-84, в которой значение коэффициента, характеризующего упругопластическое состояние бетона сжатой зоны принимается равным
, (1.30)
где nкp и nдл принимаются по таблице 35 СНиП.
Величину fmII рекомендуется определять в соответствии с п. 4.31 СНиП 2.03.01-84, при этом кривизну сборно-монолитного элемента от действия нагрузки эксплуатационного периода определять по формуле
, (1.31)
Определение величин:
- приращения кривизны от непродолжительного действия всей эксплуатационной нагрузки;
- приращения кривизны от непродолжительного действия постоянной и длительной части эксплуатационной нагрузки;
- приращения кривизны от продолжительного действия постоянной и длительной частей эксплуатационной нагрузки;
- приращения кривизны от продолжительного действия постоянной нагрузки строительного периода; -
рекомендуется производить по формуле
где ВII - жесткость сборно-монолитного сечения при изгибе, определяемая по формуле
. (1.33)
Здесь WplII - момент сопротивления по растянутой зоне сборно-монолитного сечения, определяемый в соответствии с п. 1.2.2.1 настоящих рекомендаций (формулы 1.18-1.25);
jsII - коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами в сборно-монолитном элементе при действии на него нагрузки эксплуатационного периода, принимаемый равным:
а) после образования трещин только в сборном элементе, что соответствует условию Mser < McrcII:
где jls - коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 36 СНиП 2.03.01-84.
Mcrci и МcrcII - моменты образования трещин в сборном и сборно-монолитном сечениях соответственно, определяемые в соответствии с п. 1.2.1.2 настоящих рекомендаций (формулы 1.1.-1.10).
б) после образования трещин в сборно-монолитном элементе, что соответствует условию Mser ³ McrcII:
В формулу (1.32) подставляются значения моментов Mser1-4 от соответствующей эксплуатационной нагрузки. При определении величины учитывается частичная реализация длительного действия постоянной нагрузки строительного периода до набора прочности бетона омоноличивания;
это осуществляется подстановкой в формулы (1.34) и (1.35) значения коэффициента, учитывающего влияние длительности действия нагрузки при продолжительном её приложении, равным
. (1.35а)
1.3.1.1. Расчет сечений, нормальных к продольной оси сборно-монолитного элемента, следует производить в зависимости от соотношения между значением фактического отношения рабочих высот сборного и сборно-монолитного h0 сечений ki = h0i/h0: граничным значением ki = h0iгр/h0, при котором шов-контакт сборного и монолитного бетонов располагается на уровне нейтральной оси сборно-монолитного сечения и минимальным допустимым значением kmin = h0imin/h0 из условия прочности сборного элемента.
1.3.1.2. Значение kгр определяется по формуле
. (1.36)
Здесь , (1.37)
где mi -коэффициент армирования сборного элемента
, (1.38)
, (1.39)
x¢i - относительная высота сжатой зоны бетона сборного элемента определяемая по формуле
, (1.40)
1.3.1.3. Значение kmin определяется из условия прочности сборного элемента
где Xi определяется из уравнения
При этом должно соблюдаться условие
где xR определяется по п. 3.14 СНиП 2.03.01-84.
В формулах (1.41-1.43) индекс i указывает на принадлежность характеристики сборному элементу.
1.3.1.4. Расчет сборно-монолитных элементов по прочности нормальных сечений производиться:
а) при kmin < ki = h0i/h0 £ k (1.44)
из условия , (1.45)
где Х - условная высота сжатой зоны, определяемая из уравнения
. (1.46)
Здесь M - суммарный изгибающий момент относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой зоны сборно-монолитного сечения, от всех внешних сил по одну сторону от рассматриваемого сечения, действующих на стадиях возведения и эксплуатации элемента;
g¢s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным
Здесь mi - коэффициент, характеризующий уровень строительных нагрузок и равный
, (1.48)
где Мcon - момент действия нагрузок строительного периода;
Mlimi - предельный внутренний момент, воспринимаемый сборным элементом;
wi - коэффициент, характеризующий форму сечения сборного элемента и равный
, (1.49)
где вi и в - ширина сборного и сборно-монолитного сечений соответственно.
б) при kmin < ki = h0i/h0 > kгр (1.50)
где Х - условная высота сжатой зоны, определяемая из уравнения
Здесь Mser - изгибающий момент относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой зоны сборно-монолитного сечения, от внешних сил по одну сторону от рассматриваемого сечения, действующих на стадии эксплуатации элемента;
g²s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным
где hв = h0 - h0i (1.54)
Xc - высота сжатой зоны сборно-монолитного сечения определяемая по формуле (1.20) настоящих рекомендаций
AsII - площадь сечения продольной рабочей арматуры, необходимая для восприятия нагрузок эксплуатационного периода.
В этом случае вся площадь продольной рабочей арматуры из условия прочности сборно-монолитного сечения As представляете суммой
As = Asi + AsII, (1.55)
где Asi и AsII определяются решением уравнений (1.14-1.42) и (1.51-1.52) настоящих рекомендаций соответственно.
1.3.2.1. Расчет сборно-монолитных элементов по наклонным сечениям должен производиться для обеспечения прочности:
а) на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами;
б) на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой;
в) на действие поперечной силы по наклонной трещине;
г) на отрыв арматурного пояса в зоне действия поперечной силы;
д) на действие изгибающего момента по наклонной трещине.
Расчет для обеспечения прочности, соответствующей п.п. а, б, в, рекомендуется производить в соответствии с положениями п.п. 3.29-3.34 СНиП 2.03.01-84.
1.3.2.2. Расчет сборно-монолитных элементов на отрыв арматурного пояса должен производиться по расчетной схеме, полученной из испытаний экспериментальных моделей применяемого типа сборно-монолитных конструкций.
1.3.2.3. Расчет сборно-монолитных элементов на действие изгибающего момента по наклонной трещине следует производить в соответствии с п. 3.35 СНиП 2.03.01-84, при этом рекомендуемся момент Ms, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определять по формулам:
а) при kmin < ki = h0i/h0 £ kгр
, (1.56)
где Аs - площадь сечения арматуры, пересекающей наклонное сечение;
Zs - расстояние от равнодействующей усилий в продольной арматуре до равнодействующей усилий в сжатой зоне;
g²s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по формуле (1.47) настоящих рекомендаций.
б) при kmin < ki = h0i/h0 > kгр
(1.57)
где g²s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по формуле (1.53) настоящих рекомендаций.
Данный раздел рекомендаций распространяется на сборно-монолитные железобетонные конструкции из тяжелого бетона без предварительного напряжения, работающие под действием многократно повторных нагрузок с положительным коэффициентом асимметрии цикла.
При оценке выносливости нормальных и наклонных сечений сборно-монолитных элементов и контакта между сборным и монолитным бетонами определяются напряжения в бетоне и арматуре с учетом их изменения на различных стадиях работы железобетонного элемента. При этом учитываются напряжения в арматуре и бетоне, обусловленные особыми условиями виброползучести бетонов в сборно-монолитной конструкции и начальные напряжения от нагрузок строительного периода.
1.4.1.1. Расчет сборно-монолитных изгибаемых элементов по сечениям, нормальным к продольной оси элемента, должен производиться из условий:
для сжатого бетона ; (1.58)
для растянутой арматуры , (1.59)
где Rвr, Rsr - расчетные сопротивления по выносливости бетона и арматуры, соответственно;
;
, - максимальные нормальные напряжения, соответственно, в сжатом бетоне и в растянутой арматуре;
ss,i - напряжение в растянутой арматуре от нагрузки строительного периода;
Нв(s), Нs(s) - функции накопления напряжений в бетоне и арматуре соответственно.
1.4.1.2. Определение нормальных напряжений в сжатом бетоне и растянутой арматуре ведется по II стадии напряженно-деформированного состояния.
; (1.60)
; (1.61)
(1.62)
где коэффициент армирования ;
коэффициент приведения ;
коэффициент пластичности может быть принят l = 0,55.
Напряжения , определяются для приведенного сечения из эквивалентного бетона, класс Всотв и модуль упругости Есотв которого устанавливаются соответственно по СНиП 2.03.01-84 по приведенной прочности на сжатие , определяемой по формула 1.1a.
1.4.1.3. функция накопления напряжений в бетоне определяется: если контакт между батонами располагается в сжатой зоне
, (1.63)
где He - принимается по табл. 1.1.
Dв - принимается по табл. 1.2.
- коэффициент виброползучести,
; , ;
Вмон, ВСБ - соответственно, жесткость монолитного и сборного бетонов в сжатой зоне, определяемые
Вмон = Fмон×Ев; ВСБ = FСБ×Ев,СБ.
Fмон, FСБ - площади сечения монолитного и сборного бетонов в сжатой зоне;
Ев, Ев,СБ - их модули.
;
при определении следует принимать
и ,
где ;
если контакт между бетонами располагается в растянутой зоне
. (1.64)
14.1.4. Функция накопления напряжений в арматуре:
если контакт между бетонами располагается в сжатой зоне
, (1.65)
где DS - принимается по таблице 1.3.
;
если контакт между бетонами располагается в растянутой зоне
(1.66)
1.4.1.5. Расчетное сопротивление бетона по выносливости определяется как Rвr = kвr×Rв, где Rв - прочность бетона на сжатие по СНиП 2.03.01-84;
- относительный предел выносливости батона, учитывающий снижение прочности при многократно повторных нагрузках.
; - параметрическая точка, значение которой может быть принято = 0,5;
kд - коэффициент динамического упрочнения;
kв - коэффициент, учитывающий снижение прочности из-за водонасыщения бетона;
ki - коэффициенты, учитывающие снижение прочности бетона при воздействии других факторов, например, из-за радиации, воздействия высоких температур и т.д.
1.4.1.6. Расчетное сопротивление арматуры по выносливости определяется по формуле
,
где Rs - расчетное сопротивление арматуры на растяжение по СНиП 2.03.01-84;
ks = 1,8;
ksr - относительный предел выносливости арматуры, учитывающий снижение прочности при многократно повторных нагрузках, определяемый по СНиП II-56-77.
1.4.1.7. Коэффициенты асимметрии цикла напряжений:
бетона ; (1.67)
арматуры . (1.68)
Значения Нe для базового числа N = 2´ 106 циклов
Таблица 1.1.
Класс бетона, В |
|||||||
В15 |
820 |
В25 |
В30 |
В40 |
В45 |
В55 |
|
0,4 |
2,300 |
2,250 |
2,060 |
1,790 |
1,386 |
0,990 |
0,648 |
0,5 |
2,420 |
2,330 |
2,120 |
1,820 |
1,400 |
1,000 |
0,650 |
0,6 |
3,030 |
2,710 |
2,560 |
1,910 |
1,450 |
1,030 |
0,660 |
0,7 |
4,560 |
3,120 |
2,960 |
2,120 |
1,570 |
1,090 |
0,690 |
Значения Dв
Таблица 1.2.
Класс бетона, В |
|||||||
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В40 |
В45 |
В55 |
|
0,005 |
1,617 |
1,757 |
1,877 |
1,947 |
2,064 |
1,121 |
2,205 |
0,01 |
1,066 |
1,160 |
1,233 |
1,300 |
1,670 |
1,417 |
1,463 |
0,015 |
0,825 |
0,920 |
0,960 |
1,030 |
1,079 |
1,107 |
1,145 |
0,02 |
0,683 |
0,749 |
0,799 |
0,852 |
0,920 |
0,929 |
0,960 |
0,03 |
0,520 |
0,570 |
0,613 |
0,643 |
0,691 |
0,711 |
0,737 |
Значения DS
Таблица 1.3.
Класс бетона, В |
|||||||
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В40 |
В45 |
В55 |
|
0,005 |
10,62 |
12,26 |
13,74 |
14,64 |
16,22 |
17,02 |
18,22 |
0,01 |
5,31 |
6,11 |
6,75 |
7,36 |
8,12 |
8,5 |
8,98 |
0,015 |
3,55 |
4,08 |
4,49 |
5,03 |
5,42 |
5,65 |
5,98 |
0,02 |
2,66 |
3,06 |
3,37 |
3,73 |
4,16 |
4,27 |
4,50 |
0,03 |
1,78 |
2,03 |
2,26 |
2,40 |
2,71 |
2,82 |
2,98 |
1.4.2.1. Расчет на выносливость сечений, наклонных к продольной оси элемента производится по прочности поперечной арматуры из условия
(1.69)
где sw - напряжения в поперечной арматуре;
Rswr - усталостная прочность поперечной арматуры;
Hw(s) - функции накопления напряжений в арматуре в наклонном сечении вследствии виброползучести бетона.
1.4.2.2. Напряжения в поперечной арматуре определяются как
. (1.70)
Здесь (1.71)
где Еw, dw, aw, mw - соответственно модуль упругости; диаметр, коэффициент приведения поперечной арматуры и коэффициент поперечного армирования;
- модуль упругости эквивалентного бетона;
h0 - рабочая высота сечения.
; ;
в, s - ширина элемента и шаг хомутов.
Аsw - площадь поперечной арматуры на участке S.
(1.72)
где М - момент в нормальном сечении, проходящем через вершину наклонной трещины, принимаемый равным
- для сосредоточенной нагрузки
и - для распределенной нагрузки;
R - опорная реакция;
а0, l - расстояние от оси опоры до сосредоточенной нагрузки и расчетная длина балки;
As, Es, as, ms - площадь сечения, модуль упругости, коэффициент приведения продольной арматуры и коэффициент продольного армирования;
lk, c - расстояние от конца наклонной трещины продольной арматуры до торца балки и горизонтальная проекция наклонной трещины, определяемая по СНиП 2.03.01-84;
;
- при сосредоточенной нагрузке;
- при равномерно распределенной нагрузке;
а - защитный слой бетона;
h - высота балки;
lk - рекомендуется принимать не более lk = 10ds при классах "сборного" бетона В ³ 50
и lk = 15ds при классах "сборного" бетона 30 < В < 50;
jв2 - коэффициент, учитывающий вид батона, определяемый по СНиП 2.03.01-84.
1.4.2.3. Функция накопления напряжений
(1.73)
где kв(rв) - коэффициент виброползучести бетона, определяемый по п. 1.5.3.1.
- функция накопления деформаций виброползучести, принимаемая по таблице 1.1. при напряжениях в батоне
.
1.4.3.1. Проверяется трещиностойкость контакта
При выполнении условия (1.74), выносливость контакта обеспечена.
1.4.3.2. Если условие (1.74) не выполняется, проводится расчет выносливости сечения по контакту из условий
; (1.75)
(1.76)
где Тsw - предельное касательное напряжение для поперечной арматуры;
Rв,ks, Rв,lос - усталостная прочность бетона на сцепление и на смятие в контакте.
1.4.3.3. Касательные напряжения в бетоне по контакту
, (1.77)
где
- длина ожидаемого участка сдвига;
yi - расстояние от оси опоры до нормального сечения, проходящего через вершину наклонной трещины, принимаемое
yi =а0 - для сосредоточенной нагрузки и
- для равномерно распределенной нагрузки;
lт - расстояние от оси опоры до торца элемента;
hм - высота монолитного бетона;
Gw, Gв - модули сдвига соответственно поперечной арматуры и бетона;
n - количество стержней поперечной арматуры на длине ожидаемого участка сдвига, т.е. пересекающих контакт на участке от торца элемента до пересечения его наклонной трещиной.
Касательные напряжения в поперечной арматуре, пересекающей контакт
(1.78)
где .
loп - ширина площадки передачи опорной реакции R;
Напряжения смятия в бетоне под поперечной арматурой, пересекающей контакт
,
где
Rsw,ser, Rв,lос,ser - нормативные сопротивления поперечной арматуры растяжению и смятию бетона.
1.4.4.1. Расчетное сопротивление поперечной арматуры по выносливости определяется по формуле
, (1.79)
где gs2 - принимается по СНиП 2.03.01.84;
;
k0 - коэффициент, учитывающий класс арматуры, принимаемый по таблице 1.4;
kg - коэффициент, учитывающий диаметр арматуры, принимаемый по таблице 1.5;
Rsw - принимается по СНиП 2.03.01-84 при gs1 = 1
rwt - коэффициент асимметрии цикла напряжений после N циклов приложения нагрузки.
Таблица 1.4.
Значение коэффициента k0 |
|
А-I |
0,44 |
А-II |
0,32 |
А-III |
0,28 |
Таблица 1.5.
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
60 |
|
Значение коэффициента kg |
1,41 |
1,3 |
1,2 |
1 |
0,9 |
0,85 |
0,18 |
1.4.4.2. Расчетное сопротивление бетона на смятие Rв,locr при расчете выносливости контакта следует определять по формуле
, (1.80)
где Rв,loc - принимается по СНиП 2.03.01-84;
gв1 - коэффициент условий работы бетона, принимаемый по таблице 1.6 или по п. 1.5.1.5. полагая gв1 = kвr.
Таблица 1.6.
Коэффициенты условий работы бетона gв1 при многократно повторяющейся нагрузке и коэффициенте асимметрии цикла напряжений rвt равном |
||||||||
0-0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
|
естественной влажности |
0,65 |
0,7 |
0,75 |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,95 |
1 |
водонасыщенный |
0,45 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,85 |
0,95 |
1 |
1.4.4.3. Предельное касательное напряжение для поперечной арматуры определяется по формуле
(1.81)
1.4.4.4. Расчетное сопротивлений сцепления бетона в контакте Rв,kr определяется как
, (1.82)
где - для гладких контактов и
- для неровных контактов с шероховатой поверхностью;
- расчетное сопротивление растяжению монолитного бетона
14.4.5. Коэффициенты асимметрии циклов напряжений принимаются равными
. (1.83)
2.1.1. Настоящий раздел "Рекомендаций..." распространяется на стеновые сборно-монолитные железобетонные конструкции с бессварными линейными анкерными стыками, возводимые с применением ребристых армоопалубочных панелей типа АПС (см. альбомы 11022 ПК, № 1, вып. 1; 11023 ПК, вып. 1; 11166 ПК, № 1, вып. 1) и литого бетона в качестве бетона омоноличивания.
2.1.2. В расчетную область бессварного стыка включается одно ребро армопанели с рабочим армокаркасом и приходящиеся на него перепускные арматурные стержни (рис. 1), так, чтобы они располагались симметрично относительно оси рабочего ребра армопанели.
2.1.3. Несущая способность бессварного стыка определяется сцеплением арматуры с бетоном, сопротивлением выкалыванию треугольной бетонной призмы и сопротивлением поперечных анкеров (на концах рабочей и перепускной арматуры) действию растягивающих сил. (рис. 2.)
Разрушающее усилие, воспринимаемое бессварным стыком, представляется в виде:
где Nвs - предельное усилие сцепления арматурных стержней с бетоном (рис. 2) и определяемое по формуле:
Здесь принимается равным jR = 12,5;
jd - коэффициент, учитывающий взаимное влияние арматурных стержней рабочего либо перепускного армокаркаса на нарушение их сцепления с бетоном и определяемый в зависимости от расстояния ld (рис. 2) между стержнями каркаса из условия:
Рис. 1
Рис. 2
При использовании в рабочих либо перепускных каркасах арматурных стержней различного диаметра рекомендуется коэффициент jd определять по dmax при этом произведение jd×dmax×n не должно превышать .
Если рабочий каркас ребра либо перепускной каркас, находящийся по одну сторону от оси ребра, состоят из одного арматурного стержня, то коэффициент jd = 1.
Rвt - расчетное сопротивление растяжению бетона;
lп - величина перепуска (нахлестки) стержней рабочей и перепускной арматуры (см. рис. 1 и 2);
d - диаметр рабочей либо перепускной арматуры;
n - количество стержней рабочей либо перепускной арматуры в расчетной области стыка;
lв - длина проекции наклонной трещины выкалывания между перепускной и рабочей арматурой на ось рабочей арматуры (рис. 2), определяемая из условия:
здесь u - расстояние между осями рабочей и перепускной арматуры;
hэ - эффективная высота зоны влияния бессварного стыка, равная 20,0 см.
Nв - предельное усилие выкалывания треугольной бетонной призмы по наклонным трещинам, распространяющимся от рабочих к перепускным арматурным стержням (рис. 2) и определяемое по формуле:
Nw - предельное усилие, воспринимаемое поперечными анкерными стержнями (рис. 2), определяемое по формуле:
но не более ;
здесь nw - число приваренных поперечных анкерных стержней на длине перепуска (нахлестки);
dw- диаметр анкерных стержней;
Rs - расчетное сопротивление арматуры растяжению;
jw - коэффициент, зависящий от диаметра анкерных стержней и принимаемый по табл. 2.1.
Таблица 2.1.
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
³ 16 |
|
jw |
200 |
150 |
120 |
100 |
85 |
75 |
При наличии нескольких поперечных анкерных стержней, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси рабочей арматуры, рекомендуется принимать nw = 2.
Расчет разрушающего бессварной стык усилия Np рекомендуется проводить как по рабочей арматуре ребра рабочего направления, так и по перепускной арматуре, принимая за расчетное минимальное из полученных усилий.
2.1.3. Длину перепускных каркасов lп, зависящую от классов применяемых бетона и арматуры, геометрических параметров армопанели и анкерных элементов рекомендуется определять из условия, полученного из (2.1):
- при отсутствии анкерных элементов
, (2.7)
- при наличии анкерных элементов
, (2.8)
где коэффициенты ; ; ;
lan - длина анкеровки арматурных стержней в бетоне, принимаемая по формуле (186) СНиП 2.03.01-84.
2.2.1. Расчетным сечением изгибаемых сборно-монолитных конструкций с бессварными стыками является сечение, нормальное к продольной оси элемента и проходящее по оси стыка. (рис. 1).
Предельные усилия в нормальном сечении по стыку определяются исходя из следующих предпосылок:
- сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;
- сопротивление бетона сжатию принимается равным призменной прочности бетона Rв при равномерном распределении напряжений по сжатой зоне бетона;
- растягивающие напряжения в перепускной арматуре, зависящее от прочностных и геометрических характеристик стыка, принимаются по расчету (см. п. 2.2.2), но не более расчетного сопротивления растяжению Rs.
, (2.9)
где М - действующий в сечении изгибающий момент от внешних сил;
- площадь растянутой перепускной арматуры, принимаемая не менее площади растянутой арматуры Аs в рабочих ребрах армопанелей;
ss - действующие растягивающие напряжения в перепускной арматуре, определяемые по формуле:
здесь Np - разрушающее усилие, воспринимаемое бессварным стыком и определяемое по формуле (2.1);
gс - коэффициент условий работы перепускной арматуры, принимаемый:
, (2.11)
gв - коэффициент, равный 0,9;
h0 - рабочая высота стеновой конструкции в сечении по стыку;
Х - высота сжатой зоны бетона в расчетном сечении, определяемая по формуле:
, (2.12)
2.3.1. Особенности деформированного состояния в зоне стыка (кривизна нейтральной оси к средние деформации арматуры и бетона) стеновых сборно-монолитных железобетонных конструкций с бессварными стыками определяются их конструктивными отличиями от монолитных конструкций: обрывом рабочей арматуры в сечении по стыку, наличием перепускной арматуры, повышенным процентом продольного армирования в зонах перепуска, наличием "подрезки" в сечении по стыку (стык армопанелей), а также возможностью применения перепускных каркасов различной длины.
2.3.2. В зоне стыка кривизна изогнутой оси сборно-монолитной стеновой конструкции с бессварными стыками определяется как отношение разности средних деформаций крайнего волокна сжатой зоны бетона и продольной растянутой арматуры к рабочей высоте сечения элемента, - как для участков элемента, где в растянутой зоне имеются трещины, нормальные к продольной оси (п. 4.23 СНиП 2.03.01-84).
Кривизна изгибаемых сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками (в зоне стыка) определяется по формуле:
, (2.13)
где коэффициент k принимает значения:
, (2.14)
(остальные параметры, входящие в формулу (2.3.1), определяются согласно п. 4.27 СНиП 2.03.01-84).
2.4.1. Ширину раскрытия трещины, нормальной к продольной оси стеновой конструкции и проходящей по оси стыка , мм, следует определять по формуле:
, (2.15)
где ss - напряжения в перепускных арматурных стержнях, определяемые по формуле (2.10)
dп - диаметр перепускной арматуры, мм, (остальные параметры входящие в выражение (2.4.1) определяются по п. 4.14. СНиП 2.03.01-84.)
2.5.1 При конструировании таких типов конструкций для обеспечения требуемой долговечности и совместной работы арматуры и бетона следует руководствоваться требованиями пунктов 5.11, 5.12, 5.13, 5.14, 5.38 СНиП 2.03.01-84. При изготовлении, укрупнении, монтаже и обетонировании стыков следует также выполнять рекомендации "Указаний по возведению железобетонных и бетонных сборно-монолитных стен АЭС с РБМК-1000 с применением ребристых армопанелей АПЛ с "сухими" стыками" (П-701-79-Д).
2.5.2. В армоопалубочных панелях рекомендуется применять рабочую арматуру ребер, диаметром, не превышающем 40 мм класса А-III, а арматуру перепускных каркасов диаметром, не превышающем 32 мм класса А-III.
2.5.3. В случаях, когда нет необходимости устанавливать дополнительную арматуру в плоскости армопанелей, рекомендуется применять армопанели с полной высотой ребра рабочего направления (hр = 200 мм) в зоне стыка с развалом торцов ребер на угол q = 15° относительно оси стыка (рис. 1) с целью лучшего пробетонирования литой бетонной смесью зоны примыкания торцов панелей.
2.5.4. Воизбежание "отлипания" армопанелей в зоне стыка от бетона омоноличивания рекомендуется устанавливать монтажные стяжки из арматуры Æ 16 мм класса А-I между сжатыми и растянутыми армопанелями (см. альбом 11023 пк, вып. 1 "Блоки монтажные типа БАС из ребристых армоопалубочных армопанелей типа АПС") на расстоянии, не превышающем 120 мм от оси стыка (рис. 1) с их приваркой к закладным деталям, предусмотренным в армокаркасах рабочих ребер армопанелей.
2.5.5. В целях повышения надежности в работе и технологичности изготовления сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками рекомендуется применять прямолинейные перепускные каркасы (в отличие от применяемых перепускных каркасов с загибами на концах - см. альбом 11023 пк, вып. 1), компенсировав недостающую длину анкеровки приваркой двух расчетных поперечных анкеров (см. п. 2.1) на каждом конце перепускного каркаса.
Рассматривается стеновая сборно-монолитная конструкция с бессварным стыком с применением армоопалубочных панелей АПС-III (см. альбомы 11022 пк, 11166 пк).
Класс бетона панели, а также литого бетона омоноличивания В 30 (Rвt = 12,2 кг/см2). Диаметры арматурных стержней каркаса ребра армопанели: = 1 Æ 32 мм + 1 Æ 10 мм класса А-III; площадь арматуры рабочего каркаса = 8,042 + 0,785 = 8,83 см2; диаметр перепускной арматуры = 2 Æ 25 мм класса А-III; площадь арматуры перепускного каркаса = 2 ´ 4,909 = 9,82 см2. Расчетное сопротивление равно растяжению арматурных стержней Rs = 3750 кг/см2. Расстояние между растянутыми стержнями в арматурных каркасах ребер = 13,0 см; расстояние между стержнями перепускной арматуры = 2u = 30,0 см. Расстояние между осями рабочей арматуры ребер и перепускной арматуры u = 15,0 см. Длина перепуска (анкеровки) перепускного каркаса = 92,5 см; длина перепуска рабочего каркаса ребра = 92,5 - 14,0 - 1,5 = 77,0 см. На конце арматуры ребра имеются два анкера диаметром du = 16 мм.
а) Определение разрушающего усилия по перепускной арматуре.
По формуле (2.1):
;
по (2.2): т;
jd = 1 (т.к. в перепускном каркасе один стержень);
по (2.4): см;
по (2.5): т;
;
т
Усилие в перепускной арматуре при напряжениях в ней, равных Rs:
т;
отношение .
б) Определение разрушающего усилия по рабочему армокаркасу ребра (аналогично п. а)).
т;
по (2.3): ;
см;
т;
по (2.6): т,
т.
Усилие в армокаркасе ребра при напряжениях в стержнях, равных Rs:
т.
Отношение .
Аналогично подсчитаны разрушающие усилия Np для стеновых конструкций с применением армопанелей АПС-II ( = 25 мм; = 20 мм А-III).
Результаты расчетов сведаны в табл. 2.2.
Таблица 2.2.
Рабочая арматура ребра |
Перепускная арматура |
|||||
(т) |
(т) |
|
(т) |
(т) |
|
|
АПС-III |
33,1 |
38,1 |
1,15 |
36,8 |
40,7 |
1,11 |
АПС-II |
21,3 |
27,0 |
1,26 |
23,5 |
26,4 |
1,12 |
Вывод: прочность стыка обеспечена как по арматуре перепуска так и по арматуре ребра.
СОДЕРЖАНИЕ