Коэффициент динамического упрочнения бетона

Обновлено: 16.05.2024

Коэффициент динамического упрочнения бетона

8.1.1 Расчет на особое сочетание нагрузок проводят по первой группе предельных состояний в соответствии с требованиями СП 63.13330 - по несущей способности. При этом используют расчетные предельные состояния 1а и 1б железобетонных конструкций.

Расчетное предельное состояние 1а характеризуется работой конструкций в условно-упругой стадии деформирования при напряжениях в растянутой арматуре, меньших или равных расчетному динамическому сопротивлению арматуры растяжению. При этом напряжения в бетоне сжатой зоны меньше или равны расчетному динамическому сопротивлению бетона сжатию.

По расчетному предельному состоянию 1а следует рассчитывать конструкции защитных сооружений, к деформациям элементов которых предъявляют повышенные требования (например, расположенные в водонасыщенном грунте, при III режиме вентиляции).

Расчетное предельное состояние 1б характеризуется работой конструкций в упругопластической стадии с достижением предельных деформаций укорочения бетона сжатой зоны и развитием пластических деформаций в растянутой арматуре в наиболее напряженных сечениях. Допускается возникновение остаточных перемещений и наличие в бетоне растянутой зоны раскрытых трещин.

По расчетному предельному состоянию 1б рассчитывают конструкции защитных сооружений, расположенные в сухих грунтах.

8.1.2 Расчет конструкций по предельным состояниям 1а и 1б на особое сочетание нагрузок проводят, как правило, статическим методом, исходя из условий прочности, принятых в СП 63.13330 и разделу 8 настоящего свода правил. При этом в расчетные формулы вводят усилия от внешних нагрузок и воздействий, включающие в себя эквивалентную статическую нагрузку, определяемую согласно указаниям раздела 7 настоящего свода правил, а также расчетные динамические сопротивления бетона и арматуры.

Динамический расчет конструкций по состоянию 1а проводят с применением методов динамики упругих систем. При расчете по состоянию 1б исходят из условия, что значения пластических углов раскрытия в шарнирах пластичности, получаемые из решения уравнений динамики в упругой и пластической стадиях, не превышают соответствующих предельных значений угла раскрытия.

Примечание - Под пластическим углом раскрытия понимают угол взаимного поворота концевых сечений условной пластической зоны элементов (т.е. зоны, в пределах которой развиваются пластические деформации арматуры и бетона).

8.2 Бетон и его расчетные характеристики

8.2.1 Для железобетонных конструкций защитных сооружений должны применять тяжелый бетон класса не ниже В15, а для ригелей и колонн - не менее В25.

Бетонные блоки для стен следует проектировать из бетона класса не ниже В7,5. Бетон для замоноличивания стыков сборных элементов железобетонных конструкций следует принимать не ниже класса В7,5.

8.2.2 При расчетах конструкций защитных сооружений на особое сочетание нагрузок вводят расчетные динамические сопротивления бетона осевому сжатию и растяжению .

Расчетные динамические сопротивления бетона и определяют делением соответствующих нормативных сопротивлений бетона по СП 63.13330 на коэффициент надежности по бетону и умножением результатов деления на коэффициент динамического упрочнения бетона.

Значения коэффициентов надежности по бетону принимают равными:

- = 1,15 - при сжатии;

- = 1,25 - при растяжении.

Значения коэффициентов динамического упрочнения бетона принимают равными:

- 1,3 - при расчете по предельному состоянию 1а;

- 1,2 - при расчете по предельному состоянию 1б.

Значения расчетных динамических сопротивлений бетона и для состояний 1а и 1б приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Предельное состояние

Вид сопротивления

Расчетное динамическое сопротивление бетона при классе бетона по прочности на сжатие

8.2.3 Расчетные динамические сопротивления бетона, указанные в таблице 8.1, следует умножать на соответствующие коэффициенты условий работы бетона , принимаемые согласно таблице 8.2

Таблица 8.2

Факторы, обусловливающие введение коэффициентов условий работы бетона

Значение коэффициента условий работы бетона,

8.2.4 Значения начального динамического модуля упругости бетона при сжатии и растяжении (таблица 8.3) получают умножением соответствующих значений по СП 63.13330 на коэффициент 1,15.

Таблица 8.3

Начальные динамические модули упругости бетона при сжатии и растяжении при классе бетона по прочности на сжатие

8.3 Арматура и ее расчетные характеристики

8.3.1 Для армирования железобетонных конструкций защитных сооружений следует применять горячекатаную стержневую арматуру класса А600 и ниже и арматурную холоднотянутую проволоку. Арматурную сталь выбирают в соответствии с таблицей 8.4. Допускается при соответствующем обосновании применять арматуру других видов.

Для закладных деталей и соединительных накладок применяют, как правило, прокатную углеродистую сталь по СП 16.13330.

Таблица 8.4

Назначение арматуры

Класс арматуры

Рекомендуется

Допускается

А400, А500, А600

А300, А500, А600

8.3.2 При расчете конструкций защитных сооружений на особое сочетание нагрузок вводятся расчетные динамические сопротивления арматуры растяжению и , определяемые делением соответствующих нормативных сопротивлений арматуры по СП 63.13330 на коэффициент надежности по арматуре и умножением результата деления на коэффициент динамического упрочнения растянутой арматуры согласно таблице 8.5. Значения коэффициентов надежности по арматуре принимаются равными:

- 1,0 - для арматуры классов А240, А300, А400;

- 1,1 - для арматуры классов А500, А600, В500.

Расчетные динамические сопротивления арматуры сжатию принимают равными расчетным сопротивлениям арматуры растяжению, умноженным на отношение коэффициентов динамического упрочнения арматуры (см. таблицу 8.5), но не более 440 МПа. Значения и для основных видов стержневой и проволочной арматуры, применяемой в конструкциях защитных сооружений, приведены в таблице 8.6.

Таблица 8.5

Условия применения арматурной стали

Условные обозначения коэффициентов

Коэффициент динамического упрочнения арматуры

Таблица 8.6

Вид и класс арматуры

Расчетное динамическое сопротивление арматуры

растяжению

продольной

поперечной

8.3.3 При расчете на изгиб элементов с арматурой классов А240, А300, А400 значения , , , указанные в таблице 8.6, следует умножать на коэффициент условий работы арматуры .

8.3.4 Значения модуля упругости арматуры, принимают равными для арматуры классов:

А240, А300	МПа;
А400, А500	МПа;
А600	МПа.

8.4 Расчет железобетонных элементов по прочности

8.4.1 Определение внутренних усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил) элементов конструкций защитных сооружений следует проводить по правилам строительной механики от нагрузок, определяемых согласно указаниям 7.1 настоящих правил.

Защитные сооружения следует, как правило, рассматривать в виде пространственной системы, состоящей из рам и горизонтальных дисков (элементов покрытия), а также диафрагм (поперечных и продольных стен).

Допускается проводить расчет путем расчленения сооружения на отдельные элементы (колонны, ригели, плиты покрытия и т.п.) с учетом влияния их закрепления на опорах.

8.4.2 Расчеты железобетонных элементов по прочности должны проводить для сечений, нормальных и наклонных к продольной оси элементов. При необходимости должен быть проведен расчет элементов на местное действие нагрузок (продавливание, смятие). Расчет сечений изгибаемых и внецентренно сжатых элементов сборно-монолитных конструкций следует проводить с учетом совместной работы как сборной, так и монолитной частей. При этом следует учитывать особенности работы сборно-монолитных конструкций, связанные с неодинаковыми условиями деформирования сборной и монолитной частей на различных этапах нагружения, с различными свойствами сборного и монолитного бетона, с обеспечением прочности контактных швов между сборной и монолитной частями и др.

8.4.3 При расчете статически неопределимых балочных и рамных конструкций допускается учитывать перераспределение изгибаемых моментов на опорах и в пролете вследствие развития неупругих деформаций в растянутой арматуре. При этом уменьшение опорного изгибающего момента, получаемого из расчета упругой системы, должно быть не более: 50% - для балок, 30% - для плит покрытия и фундаментов.

СНиП II-II-77*. Защитные сооружения гражданской обороны. Часть 3

3.21*. Горизонтальную эквивалентную статическую нагрузку на внецентренно сжатые (случай "б") железобетонные стены, а также на каменные стены следует принимать:

для обвалованных стен и стен, примыкающих к помещениям подвалов, не защищенных от ударной волны, равной динамической нагрузке, определяемой по пп. 3.5-3.8 настоящих норм, с коэффициентом динамичности К д , равным 1;

для стен, расположенных ниже уровня грунтовых вод (рис. е ), и необвалованных стен (рис. д , и , к , л ) равной динамической нагрузке, определяемой по пп. 3.7 и 3.9 настоящих норм, умноженной на коэффициент динамичности К д = 1,7, для каменных стен без продольной арматуры - К д = 2.

3.22. Вертикальную эквивалентную статическую нагрузку на ленточные и отдельно стоящие фундаменты следует принимать равной динамической нагрузке, определяемой согласно п. 3.12 настоящих норм, умноженной на коэффициент динамичности К д , определяемый согласно табл. 15 настоящих норм.

При расчете сплошных фундаментных плит вертикальную эквивалентную статическую нагрузку следует принимать равной динамической нагрузке, определяемой по пп. 3.10 и 3.11 настоящих норм, умноженной на коэффициент динамичности К д , принимаемый согласно табл. 17.

Условия размещения фундаментной плиты

Коэффициент К д для убежищ

1. Не нескальных грунтах при расчете по предельному состоянию Iа

2. На водонасыщенных грунтах при расчете по предельному состоянию I б

3. На скальных или вечномерзлых грунтах при использовании оснований по принципу I

4. На вечномерзлых грунтах при испо ль зовании основания по принципу II

3.23*. Оголовки аварийных выходов, возвышающиеся над поверх ностью земли, следует рассчитывать на горизонтальную эквивалентную статическую нагрузку, равную давлению во фронте ударной волны D Р , умноженному на коэффициент динамичности К д = 2.

При расчете оголовков на сдвиг и опрокидывание динамическую нагрузку следует принимать равной:

на стену, обращенную к взрыву, - по формуле (5);

на тыльную стену - 1,3 D Р ;

на покрытие и боковые стены - 1,25 D Р .

3.24*. Эквивалентную статическую нагрузку на наружные стены в местах расположения входов, на стены тамбуров-шлюзов и тамбуров, на ограждающие конструкции аварийных выходов и защитно-герметические двери следует принимать равной динамической нагрузке, определяемой согласно пп. 3.13*, 3.14*, 3.15* и 3.16 настоящих норм, умноженной на коэффициент динамичности К д согласно табл. 18*.

Для ограждающих конструкций аварийных выходов сквозникового и тупикового типов коэффициент динамичности следует принимать К д = 1,3.

Коэффициент динамичности К д

для элементов входа

стен в местах примыкания входов

1. Из подвалов, не защищенных от ударной волны, и из помещений первого этажа с проемностью менее 10%

2. Сквозниковый с перекрытым участком против входного проема

3. Из помещений первого этажа в убежища, расположенные:

в подвальном (цокольном) этаже

на первом этаже

4. Из лестничных клеток при входе в лестничную клетку с улицы для убежищ, расположенных:

в подвальном (цокольном) этаже

на первом этаже

5. Из лестничных клеток с проемностью менее 10% при входе в лестничную клетку с улицы

6. Тупиковый бег оголовка или с легким (разрушаемым) павильоном

7. В возвышающихся над поверхностью открытых наружных стенах, а также вход с аппарелью

8. Аварийный выход с вертикальной шахтой

Примечание. Над чертой приведены данные для элементов входов из помещений первого этажа и лестничных клеток с площадью проемов от 10 до 50%, под чертой - с площадью проемов более 50%, а также для элементов входов из помещений с легко разрушаемыми конструкциями.

3.25*. Закладные детали для крепления дверей и ставней должны рассчитываться на эквивалентную статическую нагрузку, приложенную перпендикулярно плоскости стены и направленную в сторону, противоположную действию ударной волны. Величину этой эквивалентной статической нагрузки следует принимать для убежищ II и III классов 0,25 кгс/см 2 , для убежищ IV класса - 0,15 кгс/см 2 .

Внутренние стены расширительных камер, расположенных за противов зрывными устройствами, должны рассчитываться на экви валентную статическую нагрузку, равную 0,2 кгс/см 2 , независимо от класса убежища.

3.26*. Стены открытых участков и подходные тоннели входов на действие динамической нагрузки не рассчитываются, они проверяются расчетом на действие эксплуатационной нагрузки и нагрузки от веса грунта.

Устраиваемые во входах, сквозникового типа перекрытия следует рассчитывать на нагрузку, приложенную снизу и равную значению давления во фронте ударной волны, умноженному на коэффициент 0,2. Кроме того, перекрытия следует проверять расчетом на нагрузку от обручений вышележащих конструкций, равную 0,3 кг/см 2 .

3.27*. Тоннели аварийных выходов и входов, совмещенных с аварийными выходами, на участке от устья до защитно-герметической двери ( ставня) или противовзрывного устройства следует рассчитывать на два случая:

а ) загружение только снаружи;

б) результирующее - загружение снаружи и изнутри.

Величины эквивалентных статических нагрузок снаружи определяются по пп.3.17*-3.21* , а изнутри - по п. 3.24* настоящих норм. При этом для тоннелей, расположенных в грунте, необходимо учитывать пассивный отпор грунта.

3.28. Эквивалентные статические нагрузки на конструкции противорадиационных укрытий следует принимать согласно прил. 1*.

4. РАСЧЕТ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1*. Расчет бетонных и железобетонных конструкций убежищ следует производить в соответствии с требованиями глав СНиП: основные положения проектирования строительных конструкций и оснований, проектирование бетонных и железобетонных конструкций, а также настоящих норм.

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

4.2. Расчет конструкций убежищ на силовые воздействия производится по методу предельных состояний - по потере несущей способности (предельные состояния первой группы) и должен обеспечивать от:

разрушения отдельных элементов конструкций в наиболее напряженных сечениях;

потери устойчивости формы отдельными элементами конструкций;

разрушения конструкций при совместном воздействии силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды.

4.3*. Расчет несущих конструкций защитных сооружений должен выполняться с учетом упруго-пластических свойств материалов - предельное состояние I а.

Предельное состояние конструкций в упруго-пластической стадии (состояние I а) характеризуется началом разрушения бетона сжатой зоны в наиболее напряженных сечениях, растянутая арматура при этом находится в стадии развития неупругих (пластических) деформаций. Допускаются возникновение остаточных перемещений и наличие в бетоне растянутой зоны раскрытых трещин. По состоянию I а рассчитываются элементы основных несущих и ограждающих конструкций убежищ. тоннели аварийных выходов.

Предельное состояние конструкций по упругой стадии работы арматуры (состояние I б) характеризуется достижением в растянутой арматуре напряжений, равных расчетному динамическому сопротивлению арматуры, при этом напряжения в бетоне сжатой зоны, как правило, меньше расчетного динамического призменного сопротивления бетона.

Расчет железобетонных конструкций по предельному состоянию I б обеспечивает отсутствие в них остаточных деформаций. По предельному состоянию I б следует рассчитывать конструкции убежищ, расположенные в водонасыщенном грунте.

4.4*. Предельные состояния I а и I б шарнирно опертых изгибаемых и внецентренно сжатых (случай "а") элементов нормируются величиной К , равной отношению полного прогиба (перемещения) конструкции, достигаемого к моменту предельного состояния Y пр , к величине упругого прогиба (перемещения) конструкции Y 0 , при котором напряжение в арматуре растянутой зоны достигает значения расчетных динамических сопротивлении.

Для элементов, рассчитываемых по предельному состоянию I а, следует принимать К = 3м соблюдать условие Y i , £ Y пр , а для элементов, рассчитываемых по предельному состоянию I б,- К = 1 и соблюдать условие Y i £ Y 0 .

Величины прогибов конструкций определяются:

а) упругий прогиб изгибаемых элементов Y 0 , при котором напряжения в растянутой зоне достигают значений R а д , по формуле

б) предельный прогиб Y пр , котором начинается раздробление бетона на верхней грани сжатой зоны балочных элементов, по формуле

в) предельный прогиб Y пр , при котором начинается разрушение сжатой зоны внецентренно сжатых элементов, по формуле

где R а д , R а.с д - расчетные динамические сопротивления арматуры растяжению (сжатию) ;

R пр д - расчетная динамическая призменная прочность бетона;

Е а - модуль упругости арматуры;

F а , F ¢ а - площади растянутой (сжатой) арматуры;

m , m¢ - коэффициенты армирования сечения растянутой (сжатой) арматуры;

а ¢ - расстояние от равнодействующей усилий в сжатой арматуре до ближайшей грани сечения;

h 0 - рабочая высота сечения;

l 0 - расчетная длина элементов;

b - ширина прямоугольного сечения;

N - продольная сжимающая сила;

S - коэффициент, зависящий от схемы загружения элементов и условий на опорах, принимаемый согласно прил. 5;

М р д - изгибающий момент, при котором напряжение в арматуре достигает R а д , определяемый из выражения

М р д = F а R а д ( h 0 - 0,5 x д ) + F ¢ а R а.с д (0,5 х д - а ¢ ),

М пр д - максимальный изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением при условии x д = x R д и определяемый для прямоугольного сечения из выражения

М пр д = 0,5 bh 0 2 R пр д ;

x д , x R д - определяются по п. 4.19 настоящих норм.

4.5. Предельное состояние I а элементов с защемленными опорами или неразрезных изгибаемых и внецентренно сжатых элементов (случай "а") нормируется величиной угла раскрытия трещин в шарнире пластичности, определяемой по формуле

y i пр = 0,035 + . (10)

При x д < 0,02 y i пр принимается рваным 0,2 рад,

где x д - относительная высота сжатой зоны бетона, определяемая из выражений:

для изгибаемых элементов

для внецентренно сжатых элементов (случай "а")

m - коэффициент армирования сечения растянутой зоны, определяемый из выражения

Прочность элемента при работе его в упругопластической стадии (предельное состояние I а) обеспечивается при условии

где y i - величина угла раскрытия трещин в шарнире пластичности от расчетной нагрузки с учетом коэффициента динамичности по перемещению.

МАТЕРИАЛЫ И ИХ РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

А. Бетон

4.6*. Для сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций убежищ должен применяться тяжелый бетон проектной марки не ниже М200, а для колонн и ригелей - не ниже М300.

Бетонные блоки для стен высотой 2,4 м следует предусматривать марки не ниже М100. Раствор для заделки швов сборных железобетонных конструкций принимать марки не ниже M100, а для кладки стен - не ниже М50.

4.7. При расчетах конструкций защитных сооружений на эквивалентные статические нагрузки нормативные сопротивления бетона осевому сжатию призм (призменная прочность) R пр н и сопротивление осевому растяжению R р н принимаются в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. При этом коэффициенты безопасности по бетону при сжатии К б.с и растяжении K б.р принимаются равными: К б.с = 1,15 и K б.р =1,25.

Расчетные сопротивления бетона и начальные модули упругости, кгс/см 2 , при проектной марке бетона

Сжатие осевое (призменная прочность) R пр

Растяжение осевое R р

Модуль упругости бетона естественного твердения Е б × 10 5

Примечание. Модуль упругости бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, принимается равным 0,9 Е б .

4.8* Расчетные динамические сопротивления бетона в проектируемых конструкциях защитных сооружений следует принимать равными расчетным сопротивлениям бетона при расчете на эквивалентные статические нагрузки согласно табл. 19* умноженным на коэффициент динамического упрочнения бетона, принимаемый равным:

при расчете по предельному состоянию I а

при расчете по предельному состоянию I б

4.9. Расчетные сопротивления бетона, указанные в табл. 19* следует умножать на коэффициенты условий работы бетона, принимаемые по табл. 20.

Факторы, обусловливающие введение коэффициентов условий работы бетона

1. Попеременное замораживание и оттаивание при эксплуатации конструкций в водонасыщенном состоянии и расчетной зимней температуре наружного воздуха:

ниже минус 20 до минус 40°С включительно

ниже минус 5 до минус 20°С включительно

минус 5 ° С и выше

2. Попеременное замораживание и оттаивание в условиях эксплуатации конструкций при эпизодическом водонасыщении при расчетной зимней температуре наружного воздуха:

минус 40 ° С и выше

3. Бетонные конструкции

4. Нарастание прочности бетона по времени, кроме бетонов марки M600 и выше и бетонов на глиноземистом цементе, алюминатных и алитовых портландцементах

5. Бетонные и железобетонные элементы заводского изготовления

4.10. Расчетное динамическое сопротивление бетона срезу R ср д следует принимать равным расчетному сопротивлению бетона осевому сжатию (призменная прочность) R пр согласно табл. 19*, умноженному на коэффициент, равный 0,25.

Б. Арматура

4.11*. Выбор арматурных сталей для железобетонных конструкций убежищ должен производиться с учетом требований главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций и согласно табл. 21* настоящих норм.

Для закладных деталей и соединительных накладок должна применяться прокатная углеродистая сталь класса С38/23 согласно требованиям главы СНиП по проектированию стальных конструкций. При этом коэффициент упрочнения стали следует принимать К у = 1,4 и коэффициент условий работы m = 1,1.

1. Продольная рабочая растянутая и

сжатая арматура, определяемая рас че том

2. Продольная рабочая сжатая,

арматура, определяемая расчетом

3. Поперечная арматура, определяе-

4. Конструктивная арматура

(при отсутс т вии

4.12* При расчете железобетонных конструкций убежищ на эквивалентные статические нагрузки (по предельному состоянию первой группы) расчетные сопротивления рабочей стержневой горячекатаной арматуры классов А- I , А- II и А- III , назначаемой для сечений элементов, следует принимать численно равными нормативным сопротивлениям арматурных сталей согласно главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, с учетом коэффициента надежности по арматуре К а , равного 1.

При назначении в конструкциях убежищ арматурной стали класса A-IV ее расчетное сопротивление определяется по нормативному сопротивлению, принимаемому по указанной в этом пункте главе СНиП, с учетом коэффициента надежности по арматуре К а , равного 1,2(1,1).

Расчетное сопротивление проволочной арматуры класса Вр- I определяется по нормативному сопротивлению растяжению, принимаемому согласно главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, с учетом коэффициента надежности по арматуре К а , равного 1.1.

Примечание. В скобках указан коэффициент надежности по арматуре класса A-IV для условий проектирования конструкций, изготовляемых или возводимых после 1 января 1983 г.

4.13*. Расчетные динамические сопротивления арматуры R а д , R а.х д , R а.с д следует определять по расчетным сопротивлениям, указанным в табл. 22*, умножая их на коэффициенты динамического упрочнения арматурной стали, приведенные в табл. 23*.

Расчетные сопротивления арматуры классов A- I , А- II и А- III , указанные в табл. 22* при расчете конструкции на изгиб следует умножать на коэффициент условий работы m б , равный 1,1.

Расчетные сопротивления арматуры при расчете конструкций на эквивалентные статические нагрузки, кгс/см 2

Модуль упругости кгс/см 2

Относительные удлинения при разрыве d , %

Вид и класс арматуры

продольной и поперечной при расчете нормальных и наклонных сечении на действие изгибающего момента R а

поперечной (хомутов и отогнутых стержней) при расчете наклонных сечений на действие поперечной силы R а.х

1. Горячекатаная гладкая стержневая класса A- I

2.Горячекатаная периодичес ко го профиля стержневая:

3. Проволочная арматура класса Вр- I :

Примечания: 1. В сварных каркасах, в которых стержни, рассчитываемые на действие поперечной силы, предусматриваются из арматуры класса А- III диаметром меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значение R а.х принимается равным: для диаметров 6-8 мм - 2500 кгс/см 2 , для диаметров 10-40 мм - 2600 кгс/см 2 .

2. В расчетных сопротивлениях R а.х , в соответствии с главой СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, учтен коэффициент условий работы поперечной арматуры на действие поперечной силы.

3. В скобках указаны расчетные сопротивления арматуры для условий проектирования конструкций, изготовляемых или возводимых после 1 января 1983 г.

4. Значения R а.х , в случае применения проволочной арматуры класса Вр- I в вязаных каркасах, следует увеличивать по сравнению с указанными в табл. 22* на 100 кгс/см 2 для каждого диаметра проволоки.

Условия применения арматурной стали

Условные обозначения коэффициентов

Значения К у.р и К у.с для арматуры классов

1. В растянутой зоне

2. В сжатой зоне

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

4.14. Расчет элементов железобетонных конструкций убежищ по прочности должен производиться для сечений, нормальных и наклонных к продольной оси элементов. Кроме того, должен производиться расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие и продавливание) .

Расчет сечений изгибаемых и внецентренно сжатых элементов сборно-монолитных конструкций производится так же, как монолитных. В рабочую высоту сечения следует включать высоту сборных элементов, при этом необходимо обеспечивать совместную их работу.

Сборно-монолитные железобетонные конструкции должны проверяться расчетом на воздействие скалывающих напряжении.

4.15. Расчет прочности элементов железобетонных конструкций по сечениям, нормальным к оси элемента, производится исходя из следующего:

сопротивление растянутого бетона не учитывается, и все растягивающие усилия передаются на арматуру, причем напряжения в ней принимаются равными расчетным динамическим сопротивлениям арматурной стали на растяжение;

сопротивление бетона сжатию принимается равным динамическому сопротивлению бетона, а эпюра напряжений в сжатой зоне условно считается прямоугольной (в отдельных случаях принимается трапециевидной с коэффициентом полноты 0,75);

сжимающие напряжения в арматуре сжатой зоны элементов принимаются равными динамическим расчетным сопротивлениям арматурной стали на сжатие.

4.16*. Определение внутренних усилий (изгибающих моментов, продольных и поперечных сил) в элементах конструкций защитных сооружений следует производить по правилам строительной механики от нагрузок, определяемых согласно требованиям п. 3.1* настоящих норм.

Расчет конструкций убежищ целесообразно производить в целом как рамы. В случае с неуравновешенными внешними нагрузками расчет конструкции убежищ следует производить как рамы с дополнительными стержнями или, условно разрезав по стенам, рассчитать раздельно покрытие и фундаментную плиту как неразрезные балки.

При расчете поэлементно следует учитывать перераспределение усилий.

При расчете статически неопределимых балочных и рамных систем на эквивалентные статические нагрузки по состоянию I а допускается учитывать перераспределение усилий между опорой и пролетом вследствие пластических деформаций или появления трещин. При этом уменьшение на опоре изгибающего момента, получаемого по расчету на эквивалентные статические нагрузки, допускается до 50 % для балок и 30 % для плит перекрытий и фундаментов.

Для сборно-монолитных и монолитных балочных плит покрытий (за исключением плит безбалочных покрытий) заглубленных защитных сооружений, рассчитываемых без учета распора, возникающего вследствие ограничения горизонтальных перемещений опорных сечений, заделанных в железобетонные стены или ригели, следует уменьшать рабочую арматуру в пролете:

на 20 % - при x д £ 0,2;

на 15% - при 0,2 < x д £ 0,3;

на 10% - при 0,3 < x д £ 0,4.

При x д > 0,4 влияние распора не учитывается.

Динамическую прочность сборных изгибаемых железобетонных элементов, имеющих закрепление на концах или надежное замоноличивание, с учетом распора можно определить по методике, изложенной в прил. 11*.

4.17. При применении в защитных сооружениях предварительно напряженных железобетонных конструкций предельное усилие, отвечающее расчетным динамическим характеристикам материалов при расчете на эквивалентные статические нагрузки, должно быть больше усилия, вызывающего образование трещин в убежищах, не менее чем на 25 %.

В предварительно напряженных конструкциях, используемых для убежищ, не допускается применять арматуру, для которой относительное удлинение при разрыве d меньше 4 %. Предварительно напряженные конструкции, в которых арматура не имеет сцепления с бетоном, применять в убежищах не допускается.

А. Внецентренно сжатые элементы

4.18. Расчет внецентренно сжатых элементов на действие сжимающей продольной силы N производится в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железо бето н ных конструкций. Для случая, когда расчетный эксцентриситет продольной силы е равен нулю, а расчетная длина элемента l 0 £ 20 h , расчет сжатых элементов допускается производить из условия

N = j [ R пр д F + R а.с д ( F а + F ¢ а )]. (12)

где j - коэффициент, принимаемый по главе СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций;

F а - площадь сечения растянутой арматуры, см 2 ;

F ¢ а - площадь сечения сжатой арматуры, см 2 ;

F - площадь сечения элемента, см 2 ;

N - продольная сила от действия постоянных, длительных и кратковременных (эквивалентных статических) нагрузок, определяемая из выражения

N = N экв.ст + N дл ;

R пр д - расчетная динамическая призменная прочность бетона;

R а.с д - расчетное динамическое сопротивление сжатию арматуры.

4.19. Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, должен производиться в зависимости от соотношения между величиной относительной высоты сжатой зоны бетона x д , определяемой из соответствующих условий равновесия, и граничным значением относительной высоты сжатой зоны бетона x R д , при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному динамическому сопротивлению арматуры растяжению.

при x д £ x R д - с учетом расчетных динамических сопротивлении арматуры;

при x д > x R д - с учетом напряжений, достигаемых в арматуре, по формуле

где x д - относительная высота сжатой зоны бетона, определяемая из выражения

h 0 - рабочая высота сечения;

х д - высота сжатой зоны бетона при эквивалентной статической нагрузке;

R а д - расчетное динамическое сопротивление растяжению арматуры;

s а д - напряжение в растянутой арматуре, не достигшей предела текучести;

m - коэффициент армирования сечения растянутой зоны.

4.20*. Величина x R д определяется по формуле

где x 0 д - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

x 0 д = 0,85 - 0,0008 R пр д . (14а)

где R пр д - расчетная динамическая призменная прочность бетона.

4.21*. Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 4.19 настоящей главы, следует производить:

а) при £ x R д - по формуле

Ne £ R пр д bx д ( h 0 - 0,5 x д ) + R а.с д F ¢ а ( h 0 - a ¢ ) . (15)

при этом высота сжатой зоны определяется по формуле

N + R пр д F а - R а.с д F ¢ a = R пр д bx д ; (16)

б) при x д = ³ x R д по формуле (15), при этом высота сжатой зоны определяется:

для элементов из бетона марки М400 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А- I , А -II , A-III и A-IV - по формуле

N + s а д F a - R а.с д F ¢ a = R пр д bx д , (17)

где s а д - определяется по формуле (13).

При расчете железобетонных наружных стен значение эксцентриситета е в формуле (15) следует определять из выражения

где М - момент от горизонтальной эквивалентной статической нагрузки, определяемой по пп. 3.20* и 3.21*;

N - продольная сила от вертикальной эквивалентной статической нагрузки, определяемой по п. 3.19*;

h - толщина стены;

a - расстояние от равнодействующей усилий в растянутой арматуре до ближайшей грани сечения;

К е - коэффициент, учитывающий изменение эксцентриситета во времени и принимаемый по табл. 23а*.

Динамическая прочность бетона

При динамически! нагрузке большой интенсивности, но малой продолжи^ .тельности, развивающейся вследствие ударных и взрывных воздействий, наблюдается увеличение временной сопротивления бетона — динамическая прочность., Че» меньше время т нагружения бетонного образца задан' ной динамической нагрузкой (или, что то же самое, чел больше скорость роста напряжений МПа/с), тем больци коэффициент динамической прочности бетона kd. Это] крэффициент равен отношению динамического времен? ного сопротивления сжатию Ra к призменной прочцоств! Rb (рис. 1.8, е). Например, если время нагружения ди^ намической разрушающей нагрузкой составляет 0,1, с, Коэффициент ka= 1,2. Это явление объясняют энергопоЗ глощающей способностью бетона, работающего в тече^ ние короткого промежутка нагружения динамической на-; грузкой только упруго.

Виды деформаций. В бетоне различают деформации! двух основных видов: объемные, развивающиеся во всех! направлениях под влиянием усадки, изменения темпера-| туры и влажности, и силовые, развивающиеся главны^5 образом вдоль направления действия сил. Силовым про-' дольным деформациям соответствуют некоторые попе - речные деформации, начальный коэффициент попереч^ ной деформации бетона v=0,2 (коэффициент Пуассона).- Бетон представляет собой упругопластический материал.» Начиная с малых напряжений, в нем помимо упругих восстанавливающихся деформаций развиваются неупругие остаточные или пластические деформации. Поэтому силовые деформации в зависимости от характера приложения нагрузки и длительности ее действия подразделяют на три вида: при однократном загружении кратковременной нагрузкой, при длительном действии нагрузки и При многократно повторном действии нагрузки.

Объемные деформации. Деформации, вызванные усадкой бетона, изменяются в довольно широком диапазоне: по данным опытов, для тяжелых бетонов es;«3-10

4 и более, а для бетонов на пористых заполнителях е«і» «4,5-Ю-4. Деформация бетона при набухании в 2—£ раз меньше, чем при усадке.

Деформации бетона, возникающие под влиянием изменения температуры, зависят от коэффициента линейной температурной деформации бетош аы. При изменений температуры среды от —-50 до -+5® °С для тяжелого бетона и бетона на пористых заполшт-елях с кварцевым песком a6/=l-10

5 °С-1. Этот коэффициент зависит от вида цемента, заполнителей,, влажюстного состояния бетона и может изменяться в предел-ах ±30 %. Так, а6/=0,7- 10

5°С-1 для бетонюв на пер истых заполнйте - лях с пористым песком.

Деформации при однокра-гном Залужений Кратковременной нагрузкой. При одножратном загружении бетонной призмы кратковременно приложен иой нагрузкой деформация бетона

Т. е. она образуется из ге — упругой н єрі — неупругой пластической деформаций (рис. 1.9). ІНебольщая доля неупругих деформаций в течение некоторого периода времени после разгрузки восстанавливается (около 10 %). Эта доля называется деформацией упругого последействия еЕр. Если испытываемый оборазец загружать по этапам и замерять деформации на каждой ступени дважды (сразу после приложения нагрузки и через некоторое время после выдерж:ки под нагрузкой), то на диаграмме оь—еь получим ступенчатую линию, изображенную на рис 1.10, а. Деформации измеренные после приложения нагрузки, упругие и связагны с напряжениями линейным законом, а дефюрмации, развивающиеся за время выдержки под нагрузкой, неупругие; они увеличиваются с ростом напряжений, и на диаграмме оь—Еь Имеют вид горизонтальных площадок. При достаточно большом числе ступеней загр ужения зависимость между напряжениями и деформациями мож ет изображаться плавной кривой. Так же н п ри разгру зке, если на каждой ступени замерять дефор мации дважды (после снятия нагрузки и через некото>рое времш после выдержки под нагрузкой), то можно по»лучить ступенчатую линию, которую при достаточно большом числе ступеней разгрузки можно заменить плавной кривой, но только уже вогнутой (см. рас. 1.9).

Таким образом, упругие деформации бетона соответствуют лишь мгновенной скорости заг-ружения образца, в то время как неупругие де:формациш развиваются во

И деформациями в бетоне

Рис. 1.10. Диаграмма Сть—Еь При сжатии бетона в зависимости от

А — чясла этапов загру - жений; б — скорости за - груженин

Рис. 1.11. Диаграмма Оь—еь при длительном загружеиии бетонного образца

Времени и зависят от скорости загружения образца V, МПа/с. С увеличением скорости загружения при одном и том же напряжении оь неупругие деформации уменьшаются. Для различных скоростей загружения Vi>v2> >Уз кривые зависимости аь—еь изображены на рис. 1.10,6.

При растяжении бетонного образца также возникает деформация

Состоящая из &ET—упругой и EPi,T—пластической частей.

Деформации при длительном действии нагрузки. При длительном действии нагрузки неупругие деформации бетона с течением времени увеличиваются. Наибольшая интенсивность нарастания неупругих деформаций наблюдается первые 3—4 мес и может продолжаться несколько лет. На диаграмме аь—еь участок 0—1 характеризует деформации, возникающие при загружении, кривизна «этого участка зависит от скорости загружения; участок 1—2 характеризует нарастание неупругих деформаций при постоянном значении напряжений (рис. 1.11). F Свойство бетона, характеризующееся нарастанием не - Іупругих Деформаций при длительном действии нагруз - (ки, называют ползучестью бетона. Деформации ползучести могут в 3—4 раза превышать упругие деформации.

MpH длительном действии постоянной нагрузки, если де - ормации ползучести нарастают свободно, напряжения бетоне остаются постоянными. Если же связи в бетоНе (например, стальная арматура) стесняют свободное ^развитие ползучести, то ползучесть будет стесненной, ?"при которой напряжения в бетоне уже не будут оставаться постоянными. К

Опыты с бетонными призмами показывают, что не-

Рис. 1.12. Деформации ползучести бетоиа в зависимости от

А — скорости начального загружепия; б — времени выдержки под нагрузкой T и напряжений аь

Рис. 1.13. Диаграмма 06 — Вб при многократном повторном" загруже - нии бетонного образца

Природа ползучести бетона объясняется его структурой, длительным процессом кристаллизации и уменьшением количества геля при твердении цементного камня. Под нагрузкой происходит перераспределение напряжений с испытывающей: вязкое течение гелевой структурной составляющей на кристаллический сросток и зерна заполнителей. Одновременно развитию деформаций ползучести способствуют капиллярные явления, связанные С перемещением в микропорах и капиллярах избыточной воды под нагрузкой. С течением времени процесс перераспределения напряжений затухает и деформирование прекращается.

Ползучесть разделяют на линейную, при которой зависимость между напряжениями и деформациями приблизительно линейная, и нелинейную. При напряжениях, превышающих границу образования структурных микротрещин Rlrc, начинается ускоренное развитие деформаций, или нелинейная ползучесть. Такое разделение ползучести условно, так как в некоторых опытах наблюдается нелинейная зависимость оь—Гь даже при относительно малых напряжениях. Отметим здесь существенно важное значение учета нелинейной ползучести для практических расчетов предварительно напряженных изгибаемых, внецентренно сжатых и некоторых других элементов.

Ползучесть и усадка бетона развиваются совместно. Поэтому полная деформация бетона представляет - собой сумму деформаций: упругой ее, ползучести ГРі и усадки є Si. Однако в то время как усадка носит характер объемной деформации, ползучесть развивается главным образом в направлении действия усилия.

Читайте также: