Что такое расчетное сопротивление бетона и арматуры
Что такое расчетное сопротивление бетона и арматуры
19. Почему величина lan зависит от прочности арматуры?
С увеличением прочности (расчетного сопротивления Rs) растет и выдергивающие усилие: Ns = RsAs. Для удержания арматуры требуется увеличить сумму сил Тсц, а это возможно (при прочих равных условиях) только увеличив длину анкеровки арматуры в бетоне. Поэтому, чем выше Rs, тем больше требуемая величина lan.
20. Почему величина lan зависит от прочности бетона?
Во-первых, чем выше прочность бетона (расчетное сопротивление Rb), тем выше его адгезия (силы склеивания) с металлом. Во-вторых, чем выше прочность бетона, тем лучше его выступы сопротивляются силам зацепления выступов арматуры. Поэтому, чем выше Rb, тем меньше величина lan.
21. Как быть, если арматуру в бетоне невозможно заделать на величину lan?
Когда такие случаи встречаются в проектной практике, приходится заанкеривать арматуру дополнительно. Например, концы монтажных петель загибают в “крюки” (рис. 12,а), концы рабочих стержней в узлах ферм загибают в “лапы” или приваривают к ним “коротыши” (рис. 12,б), продольную рабочую арматуру в изгибаемых элементах приваривают к опорным закладным изделиям (рис. 12,в).
Кстати, до середины 1950-х годов применяли преимущественно гладкую арматуру, сцепление которой с бетоном очень слабое. Поэтому для ее анкеровки в бетоне концы стержней всегда загибали в “крюки” или в “лапы”.
22. Можно ли заделать рабочую арматуру на величину lx Для кого выпускается наша продукция и меры ее эксплуатации.
Расчетные сопротивления и модули упругости для различных строительных материалов
При расчете строительных конструкций нужно знать расчетное сопротивление и модуль упругости для того или иного материала. Здесь представлены данные по основным строительным материалам.
Таблица 1. Модули упругости для основных строительных материалов.
| Материал | Модуль упругости Е, МПа |
| Чугун белый, серый | (1,15. 1,60) • 10 5 |
| » ковкий | 1,55 • 10 5 |
| Сталь углеродистая | (2,0. 2,1) • 10 5 |
| » легированная | (2,1. 2,2) • 10 5 |
| Медь прокатная | 1,1 • 10 5 |
| » холоднотянутая | 1,3 • 10 3 |
| » литая | 0,84 • 10 5 |
| Бронза фосфористая катанная | 1,15 • 10 5 |
| Бронза марганцевая катанная | 1,1 • 10 5 |
| Бронза алюминиевая литая | 1,05 • 10 5 |
| Латунь холоднотянутая | (0,91. 0,99) • 10 5 |
| Латунь корабельная катанная | 1,0 • 10 5 |
| Алюминий катанный | 0,69 • 10 5 |
| Проволока алюминиевая тянутая | 0,7 • 10 5 |
| Дюралюминий катанный | 0,71 • 10 5 |
| Цинк катанный | 0,84 • 10 5 |
| Свинец | 0,17 • 10 5 |
| Лед | 0,1 • 10 5 |
| Стекло | 0,56 • 10 5 |
| Гранит | 0,49 • 10 5 |
| Известь | 0,42 • 10 5 |
| Мрамор | 0,56 • 10 5 |
| Песчаник | 0,18 • 10 5 |
| Каменная кладка из гранита | (0,09. 0,1) • 10 5 |
| » из кирпича | (0,027. 0,030) • 10 5 |
| Бетон (см. таблицу 2) | |
| Древесина вдоль волокон | (0,1. 0,12) • 10 5 |
| » поперек волокон | (0,005. 0,01) • 10 5 |
| Каучук | 0,00008 • 10 5 |
| Текстолит | (0,06. 0,1) • 10 5 |
| Гетинакс | (0,1. 0,17) • 10 5 |
| Бакелит | (2. 3) • 10 3 |
| Целлулоид | (14,3. 27,5) • 10 2 |
Примечание: 1. Для определения модуля упругости в кгс/см 2 табличное значение умножается на 10 (более точно на 10.1937)
2. Значения модулей упругости Е для металлов, древесины, каменной кладки следует уточнять по соответствующим СНиПам.
Нормативные данные для расчетов железобетонных конструкций:
Таблица 2. Начальные модули упругости бетона (согласно СП 52-101-2003)
Таблица 2.1. Начальные модули упругости бетона согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)
2. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.
3. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.
4. Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент a = 0,56 + 0,006В.
5. Приведенные в скобках марки бетона не точно соответствуют указанным классам бетона.
Таблица 3. Нормативные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)
Таблица 4. Расчетные значения сопротивления бетона (согласно СП 52-101-2003)
Таблица 4.1. Расчетные значения сопротивления бетона сжатию согласно СНиП 2.03.01-84*(1996)
Таблица 5. Расчетные значения сопротивления бетона растяжению (согласно СП 52-101-2003)
Таблица 6. Нормативные сопротивления для арматуры (согласно СП 52-101-2003)
Таблица 6.1 Нормативные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 6.2. Нормативные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 7. Расчетные сопротивления для арматуры(согласно СП 52-101-2003)
Таблица 7.1. Расчетные сопротивления для арматуры класса А согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Таблица 7.2. Расчетные сопротивления для арматуры классов В и К согласно СНиП 2.03.01-84* (1996)
Нормативные данные для расчетов металлических конструкций:
Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))
листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений
Примечания:
1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см 2 ).
Таблица 9. Марки стали, заменяемые сталями по ГОСТ 27772-88 (согласно СНиП II-23-81 (1990))
Примечания: 1. Стали С345 и С375 категорий 1, 2, 3, 4 по ГОСТ 27772-88 заменяют стали категорий соответственно 6, 7 и 9, 12, 13 и 15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*.
2. Стали С345К, С390, С390К, С440, С590, С590К по ГОСТ 27772-88 заменяют соответствующие марки стали категорий 1-15 по ГОСТ 19281-73* и ГОСТ 19282-73*, указанные в настоящей таблице.
3. Замена сталей по ГОСТ 27772-88 сталями, поставляемыми по другим государственным общесоюзным стандартам и техническим условиям, не предусмотрена.
Расчетные сопротивления для стали, используемой для производства профилированных листов, приводятся отдельно.
1. СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции»
3. СНиП II-23-81 (1990) «Стальные конструкции»
Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»
Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783
Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV
спасибо вам всеесть то что надо
Почему значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении умножаются на 10^-3? Должна ведь быть положительная степень. Выходит, что модуль упругости для бетона В25 составляет 30 кПа, но он равен 30 ГПа!
Потому, что при составлении разного рода таблиц нет необходимости писать в каждой ячейке по 3 дополнительных нуля, достаточно просто указать, что табличные значения занижены в 1000 раз. Соответственно, чтобы определить расчетное значение, нужно табличное значение не разделить, а умножить на 1000. Такая практика используется при составлении многих нормативных документов (именно в таком виде там даются таблицы) и я не вижу смысла от нее отказываться.
Тогда получается, что модуль упругости арматуры необходимо разделить на 10 в пятой степени. Или я что-то не понимаю? В рекомендациях по расчету и конструированию сплошных плит перекрытий крупнопанельных зданий 1989г. и модуль бетона и модуль арматуры умножают на 10 в третьей и на 10 в пятой степени соответственно
Попробую объяснить еще раз. Посмотрите внимательно на таблицу 1. Если бы в заглавной строке вместо «Модуль упругости Е, МПа» я бы прописал «Модуль упругости Е, МПа•10^-5», то это избавило бы меня от необходимости в каждой строке к значению модуля упругости добавлять «•10^5». Вот только значения модулей упругости для различных материалов различаются в сотни и даже тысячи раз, потому такая форма записи для таблицы 1 не совсем удобна. В таблицах 2 и 2.1 значения начальных модулей упругости различаются незначительно и потому использовалась такая форма записи. Более того, если вы откроете указанные нормативные документы, то лично в этом убедитесь. Традиция эта сформировалась в ту далекую пору, когда ПК и в помине не было и наборщик вручную набирал литеры в пресс для книгопечатания, так что в данном случае все вопросы не ко мне, а к Гутенбергу и его последователям.
Возможно, модуль упругости легче бы запоминался и воспринимался в ГПа, ведь тогда у стали примерно 200 единиц, а у древесины 10. 12.
Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).
Показатели нормативного и расчетного сопротивления бетона
Любая бетонная конструкция должна переносить определенные в технической документации нагрузки в течение длительного времени без разрушений. В строительных проектах указываются основные характеристики, к которым относятся плотность, показатели расчетного сопротивления бетона, морозоустойчивость, водонепроницаемость. Проблема состоит в том, что даже самый качественный бетон неоднороден. Элементы имеют различные геометрические размеры и сечения, поэтому разные участки сооружения могут иметь неодинаковые свойства. Для уточнения характеристик материала вводится методика вычисления прочности.
Что такое расчетное сопротивление?
Расчетное сопротивление бетонной смеси – характеристика отражающая свойство материала противостоять внешним механическим нагрузкам. Его применяют при проектировании зданий и сооружений. Данный показатель получают из нормативных значений противодействия конкретной марки раствора делением на специальный коэффициент.
Этот коэффициент, применяемый для вычисления расчетного сопротивления бетона на сжатие обозначается γb и может принимать значения:
Коэффициенты надежности материала при механическом растяжении обозначаются γbt, они могут быть равны:
Классы бетонов обозначаются от В10 до В60, значения их нормативного противодействия приводятся в специальных таблицах.
Как получить расчетное сопротивление?
Для получения расчетного сопротивления бетона по осевому сжатию определяется класс материала, из таблицы берутся его нормативные данные и производится вычисление по формуле:
Аналогично рассчитывают расчетное сопротивление бетона осевому растяжению:
где Rbt – расчетные значения на осевое растяжение, множитель Rbtn – нормативные показатели на растяжение, γbt – коэффициент для растяжения.
Учитывая условия, в которых будут эксплуатироваться бетонные конструкции, вводятся и другие коэффициенты γbi, учитывающие эти особенности:
Нормативное сопротивление
До 2001 года единственной характеристикой бетона указывающей на противодействие механической силе, считалась марка, обозначавшаяся буквой «М». Теперь, согласно СНиП 2.03.01 введена другая характеристика, так называемый класс прочности, обозначающаяся буквой «В». Для определения свойств железобетонных и бетонных конструкций были предложены нормативы, согласно СП 52-101-2003.
Для определения класса раствор заливают в куб с ребром 150 мм. Уплотняют его в форме и дают полностью затвердеть при температуре 18-20ºС в течение 28 суток. После этого образец поступает на испытание, и разрушается на специальном прессе. Сопротивление бетона осевой нагрузке, выраженное в МПа и является свойством, по которому определяется данная характеристика. Иногда для определения класса берется призменный образец, высота которого в четыре раза больше ребра основания.
Дополнительно образец подвергается проверке на осевое растяжение, который тоже необходимо учитывать при проведении вычислений.
При правильном определении класса не требуется делать дополнительных испытаний, поскольку они уже занесены в специализированные таблицы.
Используя эти таблицы можно, имея данные на сжатие, сразу определить показатели и на растяжение. По ним ясно видно – этот параметр для любого бетона на растяжение гораздо меньше, чем на сжатие, это обязательно учитывается при проектировании.
Эти параметры для различного класса прочности сводятся в специальную таблицу. Значения могут меняться в зависимости от условий определяемых соответствующими коэффициентами:
Из таблицы видно, что расчетное значение ниже нормативного, поскольку учитывает сторонние факторы, тип воздействия на бетонную конструкцию, возможную неоднородность материала, центр тяжести контура.
График Зависимости напряжений от деформаций
При определении характеристик железобетонных конструкций применяют методику моделирования наклонных сечений. Учитывается толщина и тип арматуры, отдельно рассчитывается ее прочность.
Заключение
Сопротивление бетона рассчитывается в зависимости от действия на него различных сил, которые могут быть сжимающими, поперечными, изгибающими, а также под местным сжатием. Для внецентренно сжатых и растянутых элементов, находящихся под изгибом, момент рассчитывается для сечений, перпендикулярных их продольной оси.
Для элементов с сечениями в виде прямоугольника, квадрата или тавра применяются формулы, предельной нагрузки каждого элемента, для других сечений используются специальные нелинейные диаграммы.
Расчетное сопротивление позволит подобрать класс прочности и марку этого материала для получения оптимальных эксплуатационных свойств массива, элемента или детали. В отличие от нормативных показателей, данные учитывают геометрические особенности, условия эксплуатации, виды деформаций. Вводятся коэффициенты надежности по бетону, разновидности используемой арматуры и другие характеристики, влияющие на конечную прочность зданий и сооружений, где применяется литой бетон или конструктивные элементы из этого материла.
Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения). 2-е издание
Нормативные и расчетные характеристики бетона
2.7 (2.11). Нормативными сопротивлениями бетона являются:
сопротивление осевому сжатию кубов (кубиковая прочность) ;
сопротивление осевому сжатию призм (призменная прочность) ;
сопротивление осевому растяжению .
Нормативные сопротивления бетона и в зависимости от проектной марки бетона по прочности на сжатие даны в табл.6 (11).
Сжатие осевое (призменная прочность) и
Примечание. Для бетона на глиноземистом цементе значения и снижаются на 30%.
2.8 (2.13). Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы и определяются путем деления нормативных сопротивлений на коэффициенты безопасности по бетону, принимаемые равными: при сжатии 
1,3; при растяжении 
1,5.
Расчетные сопротивления бетона и снижаются (или повышаются) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона , учитывающие: особенности свойств бетонов, длительность действия нагрузки и ее многократную повторяемость, условия и стадию работы конструкции, способ ее изготовления, размеры сечения и т.п.
Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы и принимаются равными нормативным сопротивлениям и вводятся в расчет с коэффициентом условий работы бетона 1.
Коэффи-
циент условий работы бетона
СНиП II-23-81 => Таблица 51*. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе листового, широкополосного…
Бетонные конструкции изготавливаются в расчете на то, что они способны переносить высокие нагрузки без каких-либо разрушений. Характеристики сооружений из бетона закладываются в проект – это сопротивление бетона сжатию, прочность, плотность, долговечность и т.д. Бетон – материал разнородный, поэтому различные локальные участки конструкции могут обладать разной прочностью и разным сопротивлением к нагрузкам. И расчет прочности необходим, чтобы уточнить нормативные показатели материала. Что такое расчетные параметры, и как их узнают?
Что такое расчетное сопротивление
Этот параметр можно узнать и рассчитать методом простого деления указанных в ГОСТ 12730.0-78 сопротивлений на надежность, которая отражается в виде определенного коэффициента. При вычислениях сопротивления бетона этот коэффициент зависит от типа стройматериала.
График прочности на растяжение по осям
Значения расчетных сопротивлений материалов обозначаются, как Rb и Rbt, их показатели можно менять в сторону уменьшения или увеличения методом умножения на коэффициент состояния эксплуатации бетона γbi, который отражает пропорциональность значений от времени прикладывания нагрузки; цикличность нагружений; параметры, свойства и временной отрезок эксплуатации сооружения; метод изготовления; сечение, площадь, и т.д. Узнать конкретное расчётное сопротивление бетона сжатию таблица значений которых отражает математические вычисления, а не физические данные, можно для востребованных промышленностью классов:
| Сопротивление, тип | Тип | Расчетные показатели для максимально нагруженных состояний 1-й группы Rb и Rbt, МПа, для разных классов прочности | ||||||
| B 10 | B 12,5 | B 15 | B 20 | B 25 | B 30 | B 35 | ||
| Сжатие по оси, Rb | Мелкофракционный тяжелый бетон | 6,0 | 7,50 | 8,5 | 11,5 | 14,50 | 17,0 | 19,50 |
| Растяжение по оси, RM | Тяжелый бетон | 0,57 | 0,66 | 0,75 | 0,90 | 1,050 | 1,20 | 1,30 |
Как рассчитывается прочность? Существуют определенные значения прочности, заниженные для обеспечения надежности. Эти установленные параметры и есть расчетные показатели, зависящие от фактических результатов испытаний.
Нормативные данные для расчетов металлических конструкций:
Таблица 8. Нормативные и расчетные сопротивления при растяжении, сжатии и изгибе (согласно СНиП II-23-81 (1990))
(вернуться к списку таблиц)
листового, широкополосного универсального и фасонного проката по ГОСТ 27772-88 для стальных конструкций зданий и сооружений
Примечания:
1. За толщину фасонного проката следует принимать толщину полки (минимальная его толщина 4 мм).
2. За нормативное сопротивление приняты нормативные значения предела текучести и временного сопротивления по ГОСТ 27772-88.
3. Значения расчетных сопротивлений получены делением нормативных сопротивлений на коэффициенты надежности по материалу, с округлением до 5 МПа (50 кгс/см2).
Нормативное сопротивление
Структура бетона
[ads-pc-1] [ads-mob-3]
В таблице указано расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по СП 52-101-2003
| Тип сопротивления | Сопротивление согласно ГОСТ Rb и Rbt,и Rb,ser и Rbt,ser (Мпа) | ||||||||||
| B 10 | B 15 | B 20 | B 25 | B 30 | B 35 | B 40 | B 45 | B 50 | B 55 | ||
| Сжатие по оси Rb | 6 | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 17 | 19,5 | 22 | 25 | 27,5 | 30 | |
| Растяжение по оси Rbt | 0,56 | 0,75 | 0,9 | 1,050 | 1,15 | 1,30 | 1,40 | 1,50 | 1,60 | 1,70 | |
Сопротивление по ГОСТ или СП зависит от прочности испытываемых образцов (кубиковая нормативная прочность).
Rb и Rbt для осевых растяжений при определении класса бетона устанавливается с зависимостью от прочности согласно ГОСТ испытываемых образцов типов бетона с контролем приготовления раствора. Нормативная кубиковая и призменная прочность на сжатие и на растяжение имеют определенное соотношение, устанавливаемое при стандартных испытаниях бетонных образцов.
Требования к автоклавному бетону
| Марка | Первоначальный модуль упругости Еb автоклавного материала | |||||
| Сжатие и растяжение, МПа | ||||||
| B 1,5 | B 2 | B 2,5 | B 3,5 | B 5 | B 7,5 | |
| D 300 | 900 | 1000 | ||||
| D 400 | 1100 | 1200 | 1300 | |||
| D 500 | 1300 | 1500 | 1600 | 1700 | ||
| D 600 | 1500 | 1600 | 1700 | 1800 | 1900 | |
| D 700 | 1900 | 2200 | 2500 | 2900 | 3200 | 3400 |
Ячеистый бетон
[ads-pc-1] [ads-mob-2]
Рассчитывая класс бетона по прочности на растяжение по осям, стандартные значения Rb и Rbt берутся как свойство класса, выраженное в цифрах, которые идут после символа «B». Определяющие свойства деформаций бетона – это:
Дополнительные свойства деформаций бетона:
Характеристики деформаций определяются, исходя из класса и марки, плотности и технологических показателей бетона. Механические показатели бетона для напряженного состояния по одной оси в общих случаях характеризуются диаграммой деформирования материала, отражающей зависимость напряжений Σb,n (Σbt,n) и относительных продольных деформаций Εb,n (Εbt,n) бетона в растянутом или сжатом состоянии при импульсном приложении нагрузки.
При расчетах прочности бетонных конструкций основные характеристики, влияющие на конечный результат – это окончательное и фактическое сопротивление бетона Rb и Rbt. Характеристики прочности, полученные в результате вычислений, рассчитываются как стандартные сопротивления материала Rb,m и Rb,ser, а также Rbt,r и Rbt,ser, поделенные на gbc и gbt и. Показания gbc и gbt зависят от типа бетона, просчитанных свойств материала, предельных состояний при различных нагрузка, но должны не выходить за следующие рамки:
Для коэффициента gbc:
Для коэффициента gbt:
Для максимальных и минимальных нагрузок 1-го и 2-го состава показатели деформаций материала берутся из их значений, указанных в ГОСТ и СНиП. Также при вычислении значений R свойства нагрузок, влияние атмосферных осадков, температуры, напряженности материала и конструкции из бетона корректируются коэффициентами условий эксплуатации конструкции γbi, и отражаются на расчетных деформационных и прочностных параметрах строительного материала.
Диаграммы деформаций конструкций из бетона вычерчиваются, опираясь на метод замены стандартных показателей на расчетные параметры.
Характеристики прочности при двухосном или трехосном приложении напряжений определяются по типу и классу бетона, исходя из связи между максимальными и минимальными значениями напряжений, приложенных в 2-х или 3-х перпендикулярах. Деформирование бетонного объекта вычисляется по плоскому или объемному приложению напряжений. Если конструкция имеет дисперсно-армированное состояние, то для нее принимаются характеристики, как для обычных бетонных или ж/б сооружений.
При работе с фибробетоном его свойства определяются, исходя из физико-эксплуатационных характеристик смеси, также берется в расчет форма, габариты, геометрия и распределение фибр в составе, сцепление фибр с раствором. Определяющие характеристики прочности и возможности деформирования армирования – это стандартные параметры прочности и свойства деформации.
Основное определение прочности материала армирования при нагрузках на растяжение-сжатие – это установленное ГОСТ сопротивление Rs,n, которое принимается равным показателю эксплуатационного предела текучести или такого же условного предела, который будет соответствовать окончательному удлинению или укорочению, принимаемому как 0,2%. Также ограничение Rs,n происходит по показателям, соответствующим деформирующим нагрузкам, которые равны максимальным показателям деформации бетона вокруг сжатой арматуры при укорочении.
СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений
СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА
Бетонные и железобетонные конструкции
Дата введения 1988-01-01
РАЗРАБОТАНЫ ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева Минэнерго СССР (канд. техн. наук А. П. Пак — руководитель работ; А. В. Караваев; кандидаты техн. наук А. Д. Кауфман, М. С. Ламкин. А. Н. Марчук, Л. П. Трапезников, В. Б. Судаков; доктора техн. наук Л. А. Гордон, И. Б. Соколов) совместно с Гидропроектом им. С. Я. Жука Минэнерго СССР (А. Г. Осколков, Т. И. Сергеева; д-р техн. наук С. А. Фрид; С. А. Березинский) ; ГрузНИИЭГС Минэнерго СССР (д-р техн. наук Г. П. Вербицкий); Гипроречтрансом Минречфлота РСФСР (канд. техн. наук В. Э. Даревский); Ленморниипроектом Минморфлота СССР (канд. техн. наук А. А. Долинский): ВО Союзводпроект Минводхоза СССР (канд. техн. наук С. 3. Рагольский).
ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.
ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением стандартизации и технических норм в строительстве Госстроя СССР (Д. В. Петухов).
УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного строительного комитета СССР от 26 февраля 1987г. № 37.
С введением в действие СНиП 2.06.08-87 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» с 1 января 1988 г. утрачивают силу СНиП II-56-77 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений».
В СНиП 2.06.08-87 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений» внесены исправления опечаток, опубликованных в БСТ № 1 1989 года.
Исправления внесены юридическоим бюро «Кодекс».
Настоящие нормы распространяются на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, находящихся постоянно или периодически под воздействием водной среды.
Элементы бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, не подвергающиеся воздействию водной среды, следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84; бетонные и железобетонные конструкции мостов, транспортных туннелей и труб, расположенные под насыпями автомобильных и железных дорог, следует проектировать по СНиП 2.05.03-84.
В проектах сооружений, предназначенных для строительства в сейсмических районах, в Северной строительно-климатической зоне, в районах распространения просадочных, набухающих и слабых по физико-механическим свойствам грунтов, должны соблюдаться дополнительные требования, предъявляемые к таким сооружениям соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР.
Основные буквенные обозначения и их индексы, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении 1.
1.1. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений необходимо соблюдать требования СНиП 2.06.01-86 и строительных норм и правил по пpoeктиpoвaнию отдельных видов гидротехнических сооружений.
1.2. Выбор типа бетонных и железобетонных конструкций (монолитных, сборно-монолитных, сборных, в том числе предварительно напряженных и заанкеренных в основание) должен производиться исходя из условий технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, энергоемкости, трудоемкости и стоимости строительства.
При выборе элементов сборных конструкций следует рассматривать предварительно напряженные конструкции из высокопрочных бетонов и арматуры, а также конструкции из легких бетонов.
Типы конструкций, основные размеры их элементов, а также степень насыщения железобетонных конструкций арматурой необходимо принимать на основании сравнения технико-экономических показателей вариантов.
1.3. Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях.
Следует рассматривать целесообразность укрупнения сборных конструкций с учетом условий их изготовления, транспортирования, грузоподъемности монтажных механизмов.
1.4. Для монолитных конструкций следует предусматривать унифицированные размеры, позволяющие применять инвентарную опалубку.
1.5. Конструкции узлов и соединений элементов в сборных конструкциях должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.
1.6. При проектировании конструкций гидротехнических сооружений, недостаточно апробированных практикой проектирования и строительства, для сложных условий статической и динамической работы конструкций (когда характер напряженного и деформированного состояния с необходимой достоверностью не может быть определен расчетом) следует проводить исследования.
1.7. Для обеспечения требуемой водонепроницаемости и морозостойкости конструкций, а также для уменьшения противодавления воды в их расчетных сечениях необходимо предусматривать следующие мероприятия:
укладку бетона соответствующих марок по водонепроницаемости и морозостойкости со стороны напорной грани и наружных поверхностей (особенно в зонах переменного уровня воды) ;
применение поверхностно-активных добавок к бетону (воздухововлекающих, пластифицирующих и др.);
гидроизоляцию и теплогидроизоляцию наружных поверхностей сооружений;
обжатие бетона со стороны напорных граней и со стороны поверхностей сооружения, испытывающих растяжение от эксплуатационных нагрузок;
устройство дренажа со стороны напорной грани.
Выбор мероприятия следует производить на основе технико-экономического сравнения вариантов.
2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И
2.1. Бетон для бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений должен удовлетворять требованиям ГОСТ 26633-85 и настоящего раздела.
2.2. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений в зависимости от вида и условий работы необходимо устанавливать показатели качества бетона, основными из которых являются следующие:
а) классы бетона по прочности на сжатие, которые отвечают значению гарантированной прочности бетона, МПа, с обеспеченностью q = 0,95. В массивных сооружениях допускается применение бетонов со значениями гарантированной прочности с обеспеченностью q = 0,9.
В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по прочности на сжатие: В5, В7,5, В10, В12,5, В15, В20, В25, В30, В35;
б) классы бетона по прочности на осевое растяжение. Эту характеристику устанавливают в тех случаях, когда она имеет главенствующее значение и контролируется на производстве.
В проектах необходимо предусматривать следующие классы бетона по прочности на осевое растяжение:
в) марки бетона по морозостойкости.
В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по морозостойкости: F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600.
Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от климатических условий и числа расчетных циклов попеременного замораживания и оттаивания в течение года (по данным долгосрочных наблюдений), с учетом эксплуатационных условий. Для энергетических сооружений марку бетона по морозостойкости следует принимать по табл. 1.
| Марка бетона по морозостойкости при числе циклов попеременного замораживания и оттаивания в год | ||||||
| до 50 включ. | Св. 50 до 75 | Св. 75 до 100 | Св. 100 до 150 | Св. 150 до 200 включ. | ||
| Умеренные | F50 | F100 | F150 | F200 | F300 | |
| Суровые | F100 | F150 | F200 | F300 | F400 | |
| Особо суровые | F200 | F300 | F400 | F500 | F600 | |
Примечания: 1. Климатические условия характеризуются среднемесячной температурой наиболее холодного месяца: умеренные- выше минус 10°С суровые — от минус 10 до минус 20°С включ., особо суровые — ниже минус 20°С.
2. Среднемесячные температуры наиболее холодного месяца для района строительства определяются по СНиП 2.01.01-82, а также по данным гидрометеорологической службы.
3. При числе расчетных циклов более 200 следует применять специальные виды бетонов или конструктивную теплозащиту;
г) марки бетона по водонепроницаемости.
В проектах необходимо предусматривать следующие марки бетона по водонепроницаемости: W2, W4, W6, W8, W10, W12, W16, W18, W20.
В нетрещиностойких напорных железобетонных конструкциях и в нетрещиностойких безнапорных конструкциях морских сооружений проектная марка бетона по водонепроницаемости должна быть не ниже W4.
| Температура воды. | Марка бетона по водонепроницаемости при градиентах напора | |||
| до 5 включ. | св. 5 до 10 | св. 10 до 20 | св. 20 до 30 включ. | |
| До 10 включ. | W2 | W4 | W6 | W8 |
| Св. 10 до 30 включ. | W4 | W6 | W8 | W10 |
| Св. 30 | W6 | W8 | W10 | W12 |
Примечание. Для конструкций с градиентом напора свыше 30 следует назначать марку бетона по водонепроницаемости W16 и выше.
2.3. При надлежащем обосновании допускается устанавливать промежуточные значения классов бетона по прочности на сжатие, отличающиеся от перечисленных в п. 2.2, а также классы В40 и выше. Характеристики этих бетонов следует принимать по СНиП 2.03.01-84 и по интерполяции.
2.4. К бетону конструкций гидротехнических сооружений следует предъявлять дополнительные, устанавливаемые в проектах и подтверждаемые экспериментальными исследованиями, требования: по предельной растяжимости, отсутствию вредного взаимодействия щелочей цемента с заполнителями, сопротивляемости истиранию потоком воды с донными и взвешенными наносами, стойкости против кавитации и химического воздействия, тепловыделению при твердении бетона.
2.5. Срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его классам по прочности на сжатие, на осевое растяжение и марке по водонепроницаемости, принимается, как правило, для конструкций речных гидротехнических сооружений 180 сут, для сборных и монолитных конструкций морских и речных портовых сооружений 28 сут. Срок твердения (возраст) бетона, отвечающий его проектной марке по морозостойкости, принимается 28 сут, для массивных конструкций, возводимых в теплой опалубке, 60 сут.
Если известны сроки фактического нагружения конструкций, способы их возведения, условия твердения бетона, вид и качество применяемого цемента, то допускается устанавливать класс бетона в ином возрасте.
Для сборных, в том числе предварительно напряженных конструкций, отпускную прочность бетона на сжатие следует принимать в соответствии с ГОСТ 13015.0-83, но не менее 70% прочности принятого класса бетона.
2.6. Для железобетонных элементов из тяжелого бетона, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, и железобетонных сжатых стержневых конструкций (набережные типа эстакад на сваях, сваях-оболочках и т. п.) следует применять бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15.
2.7. Для предварительно напряженных элементов следует принимать бетон класса по прочности на сжатие: не менее В15 — для конструкций со стержневой арматурой; не менее В30 — для элементов, погружаемых в грунт забивкой или вибрированием.
2.8. Для замоноличивания стыков элементов сборных конструкций, которые в процессе эксплуатации могут подвергаться воздействию отрицательных температур наружного воздуха или воздействию агрессивной воды, следует применять бетоны проектных марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже принятых для стыкуемых элементов.
2.9. Следует предусматривать широкое применение добавок поверхностно-активных веществ (СДБ, СНВ, ЛХД и др.), а также применение в качестве активной минеральной добавки золы-уноса тепловых электростанций, отвечающей требованиям соответствующих нормативных документов.
2.10. Если по технико-экономическим расчетам для повышения водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений целесообразно использовать бетоны на напрягающем цементе, а для снижения нагрузки от собственного веса конструкции — легкие бетоны, то классы и марки таких бетонов следует принимать по СНиП 2.03.01-84.
2.11. Нормативные и расчетные сопротивления бетона в зависимости от классов бетона по прочности на сжатие и на осевое растяжение следует принимать по табл. 3.
В случае принятия промежуточных классов бетона нормативные и расчетные сопротивления следует принимать по интерполяции.
2.12. Коэффициенты условий работы бетона следует принимать по табл. 4.
| Нормативные и расчетные сопротивления бетона, МПа (кгс/куб.см) | ||||||
| Класс бетона | нормативные сопротивления; расчетные сопротивления для предельных состояний второй группы | расчетные сопротивления для предельных состояний первой группы | ||||
| сжатие осевое (призменная прочность) | растяжение осевое | сжатие осевое (призменная прочность) | растяжение осевое | |||
| По прочности на сжатие | ||||||
| 3,5(35,7) | 0,55(5,61) | 2,8(28,6) | 0,37(3,77) | |||
| 5,5(56,1) | 0,70(7,14) | 4,5(45,9) | 0,48(4,89) | |||
| 7,5(76,5) | 0,85(8,67) | 6,0(61,2) | 0,57(5,81) | |||
| 9,5(96,9) | 1,00(10,2) | 7,5(76,5) | 0,66(6,73) | |||
| 11,0(112) | 1,15(11,7) | 8,5(86,7) | 0,75(7,65) | |||
| 15,0(153) | 1,40(14,3) | 11,5(117) | 0,90(9,18) | |||
| 18,5(189) | 1,60(16,3) | 14,5(148) | 1,05(10,7) | |||
| 22,0(224) | 1,80(18,4) | 17,0(173) | 1,20(12,2) | |||
| 25,5(260) | 1,95(19,9) | 19,5(199) | 1,30(13,3) | |||
| 29,0(296) | 2,10(21,4) | 22,0(224) | 1,40(14,3) | |||
| По прочности на растяжение | ||||||
| — | 0,80(8,1) | — | 0,62(6,32) | |||
| — | 1,20(12,2) | — | 0,93(9,49) | |||
| — | 1,60(16,3) | — | 1,25(12,7) | |||
| — | 2,00(20,4) | — | 1,55(15,8) | |||
| — | 2,40(24,5) | — | 1,85(18,9) | |||
| — | 2,80(28,6) | — | 2,15(21,9) | |||
| — | 3,20(32,6) | — | 2,45(25,0) | |||
где — коэффициент, принимаемый на основании результатов экспериментальных исследований; при их отсутствии для бетонов классов по прочности на сжатие В15, В20, В25 коэффициент допускается определять по формуле
— наименьшее по абсолютной величине главное напряжение, Мпа;
— коэффициент эффективной пористости.
| Факторы, обусловливающие введение коэффициентов условий работы бетона | Коэффициенты условий работы бетона | |
| условное обозначение | значение | |
| Особые сочетания нагрузок для бетонных конструкций | 1,1 | |
| Многократное повторение нагрузки | См. табл. 5 | |
| Железобетонные конструкции | 1,1 | |
| Бетонные конструкции: | ||
| внецентренно сжатые элементы, не подверженные действию агрессивной среды и не воспринимающие напор воды, рассчитываемые без учета сопротивления растянутой зоны сечения | 1,2 | |
| другие бетонные элементы | 0,9 | |
| Влияние двухосного сложного напряженного состояния сжатие-растяжение на прочность бетона | См. п. 6.3 | |
Примечание. При наличии нескольких факторов, действующих одновременно, в расчет вводится произведение соответствующих коэффициентов условий работы. Произведение должно быть не менее 0,45.
Для сооружений I и II классов коэффициент надлежит определять экспериментальным путем. При отсутствии экспериментальных данных допускается коэффициент принимать равным: при ; при
2.15. Начальный модуль упругости бетона массивных конструкций при сжатии и растяжении следует принимать по табл. 6.
При расчете на прочность и по деформациям тонкостенных стержневых и плитных элементов модуль упругости бетона следует во всех случаях принимать по табл. 6 как для бетона с максимальным диаметром крупного заполнителя 40 мм и осадкой конуса, равной 8 см и более.
Модуль упругости бетонов, подвергнутых для ускорения твердения тепловой обработке при атмосферном давлении или в автоклавах, следует принимать по СНиП 2.03.01-84.
Начальный коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) v принимается равным: для массивных конструкций — 0,15, для стержневых и плитных конструкций — 0,20.
Плотность тяжелого бетона при отсутствии опытных данных допускается принимать равной 2,3-2,5 т/куб.м.
2.16. Для армирования железобетонных конструкций гидротехнических сооружений следует применять арматурную сталь, отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий и принадлежащую к одному из следующих видов:
стержневая арматурная сталь:
горячекатаная — гладкая класса А-I, периодического профиля классов А-II, A-III, A-IV, A-V; термически и термомеханически упрочненная — периодического профиля классов Ат-IIIС, Aт-IVC, Aт-VCK;
упрочненная вытяжкой класса А-IIIв;
проволочная арматурная сталь:
хоподнотянутая проволока обыкновенная — периодического профиля класса Вр-I.
| Состояние бетона по влажности | Коэффициенты условий работы бетона при многократно повторяющейся нагрузке и | |||||||
| 0-0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | ||
| Естественной влажности | 0,65 | 0,70 | 0,75 | 0,80 | 0,85 | 0,90 | 0,95 | 1,0 |
| Водонасыщенный | 0,45 | 0,50 | 0,60 | 0,70 | 0,80 | 0,85 | 0,95 | 1,0 |
Примечания: 1. Коэффициент для бетонов, марка которых установлена в возрасте 28 сут, принимается в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.
2. Коэффициент равен:
где и — cответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетoне в пределах цикла изменения нагрузки.
| Ocадкa конуса бетонной смеси, см | Максимальный размер крупного заполнителя, мм | Начальные модули упругости бетона при сжатии и при классе бетона по прочности на сжатие | ||||
| В5 | B7,5 | B10 | B12,5 | B15 | ||
| 40 | 23,0(235) | 28,0(285) | 31,0(316) | 33,5(342) | 35,5(362) | |
| До 4 | 80 | 26,0(265) | 30,0(306) | 34,0(347) | 36,5(373) | 38,5(393) |
| 120 | 28,5(291) | 33,0(340) | 36,5(373) | 38,5(393) | 40,5(414) | |
| 40 | 19,5(199) | 24,0(245) | 27,0(275) | 29,5(302) | 31,5(322) | |
| 4-8 | 80 | 22,5(230) | 28,0(286) | 30,0(306) | 32,5(331) | 34,5(352) |
| 120 | 24,5(250) | 29,0(296) | 32,5(331) | 35,0(357) | 37,0(378) | |
| 40 | 13,0(133) | 16,0(163) | 18,0(184) | 21,0(214) | 23,0(235) | |
| Св. 8 | 80 | 15,5(158) | 19,0(194) | 22,0(224) | 24,5(250) | 26,5(270) |
| 120 | 17,5(178) | 21,5(219) | 24,5(250) | 27,0(276) | 29,0(296) | |
| Ocадкa конуса бетонной смеси, см | Максимальный размер крупного заполнителя, мм | Начальные модули упругости бетона при сжатии при классе бетона по прочности на сжатие | |||
| В20 | B25 | B30 | B35 | ||
| 40 | 38,5(394) | 40,5(414) | 42,5(434) | 44,5(455) | |
| До 4 | 80 | 41,5(424) | 43,5(445) | 45,0(460) | 46,5(475) |
| 120 | 43,5(445) | 45,5(465) | 47,0(480) | 48,5(496) | |
| 40 | 34,5(352) | 37,0(378) | 39,0(398) | 41,0(420) | |
| 4-8 | 80 | 37,5(382) | 40,0(408) | 42,0(429) | 44,0(450) |
| 120 | 40,0(408) | 42,0(429) | 43,5(445) | 45,0(460) | |
| 40 | 27,0(275) | 30,0(306) | 32,5(331) | 34,5(352) | |
| Св. 8 | 80 | 30,0(306) | 33,0(337) | 35,0(357) | 37,5(382) |
| 120 | 32,5(332) | 35,0(357) | 37,0(378) | 39,5(403) | |
Для закладных деталей и соединительных накладок следует применять, как правило, прокатную углеродистую сталь.
Марки арматурной стали для армирования железобетонных конструкций в зависимости от условий их работы и средней температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки в районе строительства следует принимать по СНиП 2.03.01-84, а для портовых и транспортных сооружений также по СНиП 2.05.03-84.
Арматурную сталь классов А-IIIв, A-IV и A-V рекомендуется применять для предварительно напряженных конструкций.
2.17. Нормативные и расчетные сопротивления основных видов арматуры, применяемой в железобетонных конструкциях гидротехнических сооружений, в зависимости от класса арматуры должны приниматься по табл. 7.
При расчете арматуры по главным растягивающим напряжениям (балки-стенки, короткие консоли и др.) расчетные сопротивления арматуры следует принимать как для продольной арматуры на действие изгибающего момента.
При надлежащем обосновании для железобетонных конструкций гидротехнических сооружений допускается применять стержневую и проволочную арматуру других классов. Их нормативные и расчетные характеристики следует принимать по СНиП 2.03.01-84.
2.18. Коэффициенты условий работы ненапрягаемой арматуры следует принимать по табл. 8, а напрягаемой арматуры — по СНиП 2.03.01-84.
Коэффициент условий работы арматуры при расчете по предельным состояниям второй группы принимается равным единице.
2.19. Расчетное сопротивление ненапрягаемой растянутой стержневой арматуры при расчете на выносливость следует определять по формуле
где — коэффициент условий работы, который определяется: для арматуры классов А-I, А-II, А-III — по формуле (4), а для других классов арматуры — по СНиП 2.03.01-84.
здесь — коэффициент, учитывающий класс арматуры, принимаемый по табл. 9;
— коэффициент, учитывающий диаметр арматуры, принимаемый по табл. 10;
— коэффициент, учитывающий тип сварного стыка, принимаемый по табл. 11;
Растянутая арматура на выносливость не провеpяется, если коэффициент, определяемый по формуле (4), больше единицы.
| Вид и класс арматуры | Нормативные сопротивления растяжению и расчетные сопротивления растяжению арматуры для предельных состояний второй группы, МПа(кгс·кв.см) | Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа (кгс/кв.см) | ||
| растяжению | сжатию | |||
| продольной | поперечной (хомутов, отогнутых стержней) | |||
| Стержневая арматура классов: | ||||
| А-I | 235 (2400) | 225 (2300) | 175(1800) | 225 (2300) |
| А-II | 295 (3000) | 280(2850) | 225 (2300) | 280(2850) |
| А-III, диаметром, мм: | ||||
| 6-8 | 390(4000) | 355(3600) | 285* (2900) | 355 (3600) |
| 10-40 | 390(4000) | 365 (3750) | 290* (3000) | 365 (3750) |
| A-IV | 590(6000) | 510(5200) | 405 (4150) | 400(4000) |
| A-V | 785 (8000) | 680(6950) | 545 (5550) | 400(4000) |
| Упрочненная вытяжкой класса A-IIIв с контролем: | ||||
| напряжений и удлинений | 540(5500) | 490(5000) | 390 (4000) | 200(2000) |
| только удлинений | 540(5500) | 450(4600) | 360(3700) | 200(2000) |
| Проволочная арматура класса Bp-I,диаметром,мм: | ||||
| 3 | 410(4200) | 375 (3850) | 270(2750) | 375 (3850) |
| 4 | 405(4150) | 365(3750) | 265 (2700) | 365(3750) |
| 5 | 395 (4050) | 360(3700) | 260 (2650) | 360(3700) |
*В сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А-III, диаметр которых меньше 1/3 диаметра продольных стержней, равно 255 МПа (2600 кгс/кв.см).
При отсутствии сцепления арматуры с бетоном равно нулю.
Понятия прочности и класса
Прочность по марке использовалась до введения евростандартов, и ею обозначалась средняя устойчивость на сжатие. Новые СНиП регламентируют классы прочности при сжатии-растяжении.
Понятие «класс» означает сопротивление материала согласно СП сжатию бетонного куба по оси. Эталонные габариты куба – 15 х 15 см. Из-за неравномерности распределения параметров прочности по всему материалу использование среднеарифметических показателей прочности не рекомендовано, так как на локальном участке объективная прочность может быть меньше.
Основная характеристика длительности эксплуатации бетонного объекта – это его класс. При определении класса принимается во внимание и осевое сжатие, и осевое растяжение, значения которых определяются с запасом прочности через удельное сопротивление элементов.
Предельно допустимые напряжения
Формула определения сопротивления нагрузкам сжатия: R = Rn /g;
Где g – коэффициент прочности материала, принимаемый как 1,0. Чем однороднее бетон, тем коэффициент g ближе к единице.
Дополнительные параметры для расчетов:
Визуальное выявление трещин в образцах
[ads-pc-1] [ads-mob-3]
Продольные трещины в испытываемых призменных образцах появляются под действием поперечных нагрузок. Прочность образца увеличивается при стягивании бетона хомутами, но разрушение произойдет в любом случае, и трещины появятся позже. Такое отодвигание разрушения во времени называется эффектом обоймы. Хомут, сжимающий элемент, можно заменить укладкой в раствор поперечной стержневой арматуры, металлической сетки или спирали из стали.
Расчетное и нормативное сопротивления бетона сжатию, растяжению
Любая бетонная конструкция должна переносить определенные в технической документации нагрузки в течение длительного времени без разрушений. В строительных проектах указываются основные характеристики, к которым относятся плотность, показатели расчетного сопротивления бетона, морозоустойчивость, водонепроницаемость. Проблема состоит в том, что даже самый качественный бетон имеет определенную неоднородность. Элементы имеют различные геометрические размеры и сечения, поэтому разные участки сооружения могут иметь неодинаковые свойства. Для уточнения характеристик материала вводится методика вычисления прочности.
Что такое расчетное сопротивление?
Расчетное сопротивление бетонной смеси – характеристика отражающая свойство материала противостоять внешним механическим нагрузкам. Его применяют при проектировании зданий и сооружений. Данный показатель получают из нормативных значений противодействия конкретной марки раствора делением на специальный коэффициент.
Этот коэффициент, применяемый для вычисления расчетного сопротивления бетона на сжатие обозначается γb и может принимать значения:
Коэффициенты надежности материала при механическом растяжении обозначаются γbt, они могут быть равны:
Классы бетонов обозначаются от В10 до В60, значения их нормативного противодействия приводятся в специальных таблицах.
Как получить расчетное сопротивление
Для получения расчетного сопротивления бетона по осевому сжатию определяется класс материала, из таблицы берутся его нормативные данные и производится вычисление по формуле:
где Rb – расчетные данные на осевое сжатие, множитель Rbn – нормативные данные, γb – коэффициент.
Аналогично рассчитывают показатель расчетного сопротивления бетона по осевому растяжению:
где Rbt – расчетные данные на осевое растяжение, множитель Rbtn – нормативные данные на растяжение, γbt – коэффициент для растяжения.
Учитывая условия, в которых будут эксплуатироваться бетонные конструкции, вводятся и другие коэффициенты γbi, учитывающие эти особенности:
Нормативное сопротивление
До 2001 года единственной характеристикой бетона указывающей на противодействие механической силе, считалась его марка, обозначавшаяся буквой «М». Теперь, согласно СНиП 2.03.01 введена другая характеристика, так называемый класс прочности, обозначающаяся буквой «В». Для определения свойств железобетонных и бетонных конструкций были предложены нормативы, согласно СП 52-101-2003.
Для определения класса раствор заливают в куб с ребром 150 мм. Уплотняют его в форме и дают полностью затвердеть при температуре 18-20ºС в течение 28 суток. После этого образец поступает на испытание, и разрушается на специальном прессе. Сопротивление бетона осевой нагрузке, выраженное в МПа и является свойством, по которому определяется данная характеристика. Иногда для определения класса берется призменный образец, высота которого в четыре раза больше ребра основания.
Дополнительно образец подвергается проверке на осевое растяжение, который тоже необходимо учитывать при проведении вычислений.
Важно! При правильном определении класса не требуется делать дополнительных испытаний, поскольку они уже занесены в специализированные таблицы.
Используя эти таблицы можно, имея данные на сжатие, сразу определить его показатели и на растяжение. По ним ясно видно – этот параметр для любого бетона на растяжение гораздо меньше, чем на сжатие, это обязательно учитывается при проектировании.
Эти параметры для различного класса прочности сводятся в специальную таблицу. Значения могут меняться в зависимости от условий определяемых соответствующими коэффициентами:
Из таблицы видно, что расчетное значение ниже нормативного, поскольку учитывает сторонние факторы, тип воздействия на бетонную конструкцию, возможную неоднородность материала, центр тяжести контура.
График Зависимости напряжений от деформаций
При определении характеристик железобетонных конструкций применяют методику моделирования наклонных сечений. Учитывается толщина и тип арматуры, отдельно рассчитывается ее прочность.
Заключение
Сопротивление бетона рассчитывается в зависимости от действия на него различных сил, которые могут быть сжимающими, поперечными, изгибающими, а также под местным сжатием. Для внецентренно сжатых и растянутых элементов, находящихся под изгибом, момент рассчитывается для сечений, перпендикулярных их продольной оси.
Для элементов с сечениями в виде прямоугольника, квадрата или тавра применяются формулы, предельной нагрузки каждого элемента, для других сечений используются специальные нелинейные диаграммы.
Расчетное сопротивление позволит подобрать класс прочности и марку этого материала для получения оптимальных эксплуатационных свойств массива, элемента или детали. В отличие от нормативных показателей, данные учитывают геометрические особенности, условия эксплуатации, виды деформаций. Вводятся коэффициенты надежности по бетону, виды используемой арматуры и другие характеристики, влияющие на конечную прочность зданий и сооружений, где применяется литой бетон или конструктивные элементы из этого материла.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции
Конструкция или элемент из железобетона, нагруженный искусственно созданными внутренними напряжениями, направленные обратно реальным физическим нагрузкам при эксплуатации объекта. Искусственные напряжения появляются после внедрения в тело конструкции предварительно напряженной арматуры. Сделать это можно так:
Еще один вариант создания предварительного напряжения – заливка специального напрягающего цемента марки НЦ. Затвердевая, объем конструкции из цемента этой марки увеличивается, при этом растягивается и арматура, создавая напряжение растяжения.