ПОСОБИЕ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ САМОНАПРЯЖЕННЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
(к СНиП 2.03.01-84)
РЕКОМЕНДОВАНО к изданию секцией теории железобетона и арматуры научно-технического совета НИИЖБ Госстроя СССР.
УТВЕРЖДЕНО приказом НИИЖБ Госстроя СССР от 8 мая 1985 г. N 27.
Содержит рекомендации, отражающие особенности проектирования железобетонных конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов на напрягающем цементе (НЦ).
Пособие содержит рекомендации по проектированию и расчету самонапряженных железобетонных конструкций, выполняемых из напрягающего бетона на напрягающем цементе (НЦ).
Разработано к СНиП 2.03.01-84 в части конкретизации требований к проектированию самонапряженных конструкций, расчетных характеристик напрягающего бетона, особенностей расчета этих конструкций, включая самонапряжение в зависимости от количества и характера расположения арматуры в конструкции, а также от деформаций элементов в процессе самонапряжения.
Расчет самонапряженных конструкций на все виды эксплуатационных воздействий по предельным состояниям первой и второй групп производится, как правило, в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 как конструкций из тяжелого, в том числе мелкозернистого, и легкого бетонов и с учетом в необходимых случаях предварительного напряжения арматуры и бетона, а также их деформаций в результате самонапряжения, определяемых согласно положениям настоящего Пособия.
Расчет и проектирование предварительно напряженных железобетонных конструкций на основе напрягающего бетона рекомендуется производить в соответствии с "Пособием по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов" ЦНИИпромзданий и НИИЖБ Госстроя СССР с учетом расчетных характеристик напрягающего бетона, приведенных в настоящем Пособии.
В Пособии, как и в СНиП 2.03.01-84, приведены физические величины в единицах Международной системы единиц (СИ).
Пособие допускает использование прямого метода расчета, особенно при действии внешних сил и изгибающих моментов противоположных знаков, позволяющего сразу подбирать оптимальные (по расходу материалов, стоимости и другим показателям) сечения бетона и арматуры с обязательной проверкой их в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.
Разработано НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук В.В.Михайлов, канд. техн. наук Л.И.Будагянц) и ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (инж. И.К.Никитин) с использованием работ д-ра техн. наук Г.И.Бердичевского, кандидатов техн. наук С.Л.Литвера и Л.А.Титовой, инженеров М.И.Бейлиной и А.П.Чушкина (НИИЖБ Госстроя СССР), д-ра техн. наук З.Н.Цилосани и канд. техн. наук Т.О.Силагадзе (Институт строительной механики и сейсмостойкости им. К.С.Завриева АН ГССР), кандидатов техн. наук В.Д.Будюка, О.С.Деха и А.А.Кондратчика (Брестский ИСИ Минвуза БССР), канд. техн. наук Е.Н.Щербакова (ЦНИИС Минтрансстроя), канд. техн. наук P.P.Юсупова (ТашЗНИИЭП Госгражданстроя).
1.1. Настоящее Пособие распространяется на проектирование самонапряженных железобетонных конструкций, выполняемых из бетонов тяжелого, в том числе мелкозернистого, легкого марки по плотности не ниже D1400, естественного твердения или подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении и предназначенных для работы при систематическом воздействии температур не выше 50 и не ниже минус 70 °С.
Самонапряженные железобетонные конструкции - конструкции, предварительное напряжение которых создается в процессе твердения напрягающего бетона за счет его расширения и натяжения в результате этого находящейся в конструкции арматуры или возникает при иных видах стеснения деформаций расширения указанного бетона при его твердении (например, в стыках элементов конструкций, отверстиях и т.п.).
Примечание. Проектирование самонапряженных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, транспортных тоннелей, труб под насыпями, покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также конструкций, выполняемых из особо тяжелого бетона и из бетона на специальных заполнителях, следует производить согласно требованиям соответствующих нормативных документов.
1.2. Самонапряженные железобетонные конструкции следует применять исходя из их технико-экономической эффективности в конкретных условиях строительства и с учетом следующих особенностей данных конструкций:
повышения трещиностойкости или уменьшения размеров сечений элементов за счет самонапряжения конструкций в результате расширения напрягающего бетона без применения дополнительных устройств, машин и механизмов (например, элементов, воспринимающих давление жидкостей или газов; конструкций, эксплуатируемых в грунте ниже уровня грунтовых вод; емкостных сооружений и стыков элементов этих сооружений; оболочек покрытий, безрулонных кровель и т.п.);
обеспечения повышенной водонепроницаемости конструкций при действии гидростатического давления без устройства гидроизоляции - за счет плотной структуры данного бетона;
увеличения расстояния между деформационными швами и сокращения их количества в протяженных сооружениях за счет самонапряжения и повышенной прочности данного бетона на осевое растяжение (например, в спортивных сооружениях).
Самонапряженные железобетонные конструкции целесообразно применять также в тех случаях, когда предварительное напряжение поперечной и косвенной арматуры выполнить другими способами трудоемко и технически сложно (например, в колоннах со спиральной арматурой в зданиях и сооружениях под большими нагрузками).
1.3. Самонапряженные железобетонные конструкции, указанные в п.1.1, следует проектировать как железобетонные конструкции из тяжелого или легкого бетона в соответствии со СНиП 2.03.01-84 и с учетом рекомендаций настоящего Пособия.
1.4. Самонапряженные железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях агрессивной среды, необходимо проектировать с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП по защите строительных конструкций от коррозии к конструкциям из тяжелого и легкого бетонов.
При воздействии на конструкции среды с содержанием сульфатов в пересчете на ионы SO до 5000 мг/л допускается не предусматривать специальную изоляцию.
При более высоком содержании сульфатов защитные слои конструкций следует выполнять с добавкой 1-2% асбестового или базальтового волокна. В массивных сооружениях взамен этого целесообразно использовать плиты-оболочки, изготовленные с добавкой асбестового или базальтового волокна.
1.5. При проектировании самонапряженных железобетонных конструкций следует учитывать требования соответствующих документов по технологии приготовления напрягающего бетона, а также особенности производства работ.
2.1. Для самонапряженных железобетонных конструкций рекомендуется предусматривать напрягающий бетон на напрягающем цементе НЦ-20 и НЦ-40, отвечающий требованиям соответствующих стандартов и технических условий, утвержденных в установленном порядке.
Допускается применять напрягающий бетон на НЦ-10 при условии обеспечения предусмотренных проектом марок по самонапряжению и водонепроницаемости.
2.2. Для самонапряженных конструкций необходимо предусматривать следующие классы и марки напрягающего бетона:
а) классы по прочности на сжатие - В20; В25; В3О; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70;
б) классы по прочности на осевое растяжение - В1,6; В2; В2,4; В2,8; В3,2; В3,6; В4; В4,4; В4,8;
в) марки по морозостойкости - F100; F150; F200; F300; F400; F500;
г) марки по самонапряжению - S0,6; S0,8; S1; S1,2; S1,5; S2; S2,5; S3; S4;
д) марка по водонепроницаемости напрягающего бетона обеспечивается не ниже W12 и в проектах может не указываться.
Примечания: 1. Классы бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение отвечают значению гарантированной прочности бетона в МПа, контролируемой на базовых образцах в установленные сроки, согласно государственным стандартам, с обеспеченностью 0,95.
2. Марка бетона по самонапряжению представляет значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования =0,01, и контролируется на образцах-призмах размером 101040 см, изготовленных и испытанных в кондукторах в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении 1.
3. Проектные марки бетона по самонапряжению выше S2 могут предусматриваться только при использовании и подтверждении обеспеченности объекта цементом НЦ-40.
4. Проектные марки бетона по самонапряжению S2 и S4 при использовании цементов соответственно НЦ-20 и НЦ-40 рекомендуется назначать для конструкций, эксплуатируемых после их возведения во влажных условиях или в воде.
5. При выборе проектной марки бетона по самонапряжению рекомендуется учитывать положения пп.3.4 и 4.6 настоящего Пособия.
2.3. Класс бетона по прочности на сжатие для самонапряженных конструкций, в зависимости от вида и класса арматуры следует принимать не ниже указанного в табл.8 СНиП 2.03.01-84.
2.4. Нормативные и расчетные и сопротивления напрягающего бетона осевому сжатию в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие для предельных состояний соответственно первой и второй групп следует принимать как для тяжелого и мелкозернистого бетонов по табл.12 и 13, а коэффициенты надежности и коэффициенты условий работы - соответственно по табл.11 и 15, 16 СНиП 2.03.01-84.
2.5. Нормативные и расчетные сопротивления напрягающего бетона осевому растяжению для предельных состояний первой и второй групп, а также начальные модули упругости при сжатии и растяжении в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие приведены в табл.1.
Таблица 1
Вид сопротивления осевому растяжению | Нормативные сопротивления бетона , расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой и второй групп и начальные модули упругости при сжатии и осевом растяжении для напрягающего бетона классов по прочности на сжатие | |||||||||
В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | |
и | 1,80 | 1,95 | 2,10 | 2,25 | 2,40 | 2,55 | 2,70 | 2,85 | 3,00 | 3,30 |
1,20 | 1,30 | 1,40 | 1,50 | 1,60 | 1,70 | 1,80 | 1,90 | 2,00 | 2,20 | |
18,5 | 21,0 | 24,0 | 26,5 | 29,0 | 31,0 | 33,5 | 35,0 | 38,0 | 40,0 |
При контроле класса напрягающего бетона по прочности на осевое растяжение нормативные и расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний второй группы и следует принимать равными его гарантированной прочности (классу) на осевое растяжение, а расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой группы в зависимости от класса бетона по прочности на осевое растяжение - по табл.2.
Примечание. При расчете тонкостенных конструкций допускается учитывать рост прочности напрягающего бетона на осевое растяжение после 28 сут на 30 и 40% соответственно к 90-м и 180-м суткам. При этом в проекте должна быть указана необходимая прочность к моменту загружения конструкции.
Таблица 2
Вид сопротив- ления | Расчетные сопротивления напрягающего бетона для предельных состояний первой группы при бетоне классов по прочности на осевое растяжение | ||||||||
В1,6 | В2 | В2,4 | В2,8 | В3,2 | В3,6 | В4 | В4,4 | В4,8 | |
Растяжение осевое | 1,25 | 1,55 | 1,85 | 2,15 | 2,45 | 2,75 | 3,10 | 3,40 | 3,70 |
Примечание. В табл.1 и 2 над чертой указаны значения в МПа, под чертой - в кгс/см
2.6. Расчетные сопротивления напрягающего бетона для предельных состояний первой группы, приведенные в табл.1 и 2, в соответствующих случаях следует умножать на коэффициенты условий работы согласно табл.15 -17 СНиП 2.03.01-84.
2.7. Величина расчетного самонапряжения напрягающего бетона в зависимости от марки бетона по самонапряжению приведена в табл.3.
Таблица 3
Марка бетона по самонапря- жению | S0,6 | S0,8 | S1 | S1,2 | S1,5 | S2 | S2,5 | S3 | S4 |
Расчетное самонапря- жение бетона , МПа | 0,48 | 0,64 | 0,80 | 0,96 | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 2,4 | 3,2 |
2.8. Для армирования самонапряженных железобетонных конструкций:
следует преимущественно применять: