СНиП II-11-77 => 4. расчет бетонных и железобетонных конструкций. Характеристика предельных состояний. Материалы и их расчетные...

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 Iа.

Предельное состояние конструкций в упруго-пластической стадии (состояние Iа) 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 Iа рассчитываются элементы основных несущих и ограждающих конструкций убежищ, тоннели аварийных выходов.

Предельное состояние конструкций по упругой стадии работы арматуры (состояние Iб) 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 Iб обеспечивает отсутствие в них остаточных деформаций. По предельному состоянию Iб следует рассчитывать конструкции убежищ, расположенные в водонасыщенном грунте.

4.4*. Предельные состояния Iа и Iб 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 Y₀, при котором напряжение в арматуре растянутой зоны достигает значения расчетных динамических сопротивлении.

Для элементов, рассчитываемых по предельному состоянию Iа, следует принимать К = 3м соблюдать условие Y_i, £ Y_пр, а для элементов, рассчитываемых по предельному состоянию Iб, - К = 1 и соблюдать условие Y_i £ Y₀.

Величины прогибов конструкций определяются:

а) упругий прогиб изгибаемых элементов Y₀, при котором напряжения в растянутой зоне достигают значений R_а^д, по формуле

; (7)

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

; (8)

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

. (9)

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;

h₀ - рабочая высота сечения;

l₀ - 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_аR_а^д(h₀ - 0,5x^д) + F¢_аR_а.с^д(0,5х^д - а¢),

где ;

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 = 0,5bh₀²R_пр^д;

x^д, x_R^д - определяются по п. 4.19 настоящих норм.

4.5. Предельное состояние Iа 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 Iа) обеспечивается при условии

y_i £y_{i пр}, (11)

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.

 

Таблица 19*

 

	Расчетные сопротивления бетона и начальные модули упругости, кгс/см2, при проектной марке бетона
	М100	M150	M200	M250	M300	M350	M400	M450	M500	M600
Сжатие осевое (призменная прочность) Rпр	50	75	100	130	150	180	200	230	250	300
Растяжение осевое Rр	5,8	7,6	9,2	10,4	12	13,2	14,4	15,2	16	17,6
Модуль упругости бетона естественного твердения Еб×105	1,9	2,3	2,6	2,9	3,2	3,4	3,6	3,8	4,0	4,2
Примечание. Модуль упругости бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, принимается равным 0,9Еб.

 

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 Iа

К_у.б = 1,2;

при расчете по предельному состоянию Iб

К_у.б = 1,3.

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

 

Таблица 20

 

Факторы, обусловливающие введение коэффициентов условий работы бетона	Коэффициенты условий работы бетона
	условные обозначения	величины коэффициентов
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	mб3	0,85
ниже минус 5 до минус 20°С включительно	mб3	0,9
минус 5°С и выше	mб3	0,95
2. Попеременное замораживание и оттаивание в условиях эксплуатации конструкций при эпизодическом водонасыщении при расчетной зимней температуре наружного воздуха:
ниже минус 40°С	mб3	0,9
минус 40°С и выше	mб3	1
3. Бетонные конструкции	mб5	0,9
4. Нарастание прочности бетона по времени, кроме бетонов марки M600 и выше и бетонов на глиноземистом цементе, алюминатных и алитовых портландцементах	mб.т	1,25
5. Бетонные и железобетонные элементы заводского изготовления	mб.и	1,15

 

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.

 

Таблица 21*

 

Назначение арматуры	Степень применения	Класс арматуры
1. Продольная рабочая растянутая и сжатая арматура, определяемая расчетом	Рекомендуется	A-III, A-IV
	Допускается	А-II
2. Продольная рабочая сжатая, арматура, определяемая расчетом	Рекомендуется	А-III, A-IV
	Допускается	А-II
3. Поперечная арматура, определяемая расчетом	Рекомендуется	A-III, А-II
	Допускается	A-I
4. Конструктивная арматура	Рекомендуется	A-I, Bр-I
	Допускается	A-II, B-I (при отсутствии Вр-I)

 

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.