СНиП 2.06.08-87, часть 3

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4

Изгибаемые и внецентренно растянутые с большими эксцентриситетами железобетонные элементы, как правило, должны удовлетворять условию . Для элементов, симметричных относительно плоскости действия момента и нормальной силы, армированных ненапрягаемой арматурой. Граничные значения надлежит принимать по табл. 16, а армированных напрягаемой арматурой — по СНиП 2.03.01-84.

5.11. Если высота сжатой зоны, определяемая без учета сжатой арматуры, меньше 2'. то сжатую арматуру в расчете можно не учитывать.

Таблица 16

Изгибаемые элементы

5.12. Расчет изгибаемых железобетонных элементов любой симметричной формы (черт. 2) при следует производить по формулам:

(15)

(16)

Черт. 2. Cx ема усилий и эпюра напpяжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

5.13 . Расчет изгибаемых элементов прямоугольного сечения при следует производить по формулам:

железобетонных элементов:

(17)

(18)

сталежелезобетонных элементов:

(19)

где A_si ,  — площади сечений соответственно растянутой и сжатой стальных оболочек;

d_si — толщинf стальной оболочки;

R_si — расчетное сопротивление стальной оболочки, определяемое в соответствии со СНиП II -23-8 1. Расчет железобетонных и сталежелезобетонных элементов из бетона класса В30 и ниже при допускается производить по формулам (17). (19). принимая . Для элементов из бетона класса выше В30 расчет следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 с учетом расчетных коэффициентов, принятых в настоящих нормах.

Внецентренно сжатые элементы

5.14. Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов любой симметричной формы (черт. 3) при следует производить по формулам:

(22)

Черт. 3. Схема усилий и эпюр напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

5.15. Расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения следует производить

при по формулам:

(23)

(24)

при

при классе бетона В30 и ниже - по формуле (23) и формулам:

(25)

(26)

при классе бетона выше В30 расчет следует производить в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 с учетом расчетных коэффициентов, принятых в настоящих нормах.

5.16. Расчет внецентренно сжатых элементов при гибкости l₀ /r 35, а элементов прямоугольного сечения при l₀ /r 10 следует производить с учетом прогиба как в плоскости эксцентриситета продольного усилия, так и в нормальной к ней плоскости в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84.

Центрально растянутые элементы

5.17. Расчет центрально растянутых железобетонных элементов следует производить по формуле

(27)

5.18. Расчет прочности на растяжение сталежелезобетонных оболочек круглых водоводов при действии равномерного внутреннего давления воды следует производить по формуле

(28)

где N - усилие в оболочке от гидростатического давления с учетом гидродинамической составляющей.

Внецентренно растянутые элементы

5.19. Расчет внецентренно растянутых железобетонных элементов следует производить в зависимости от положения продольной силы N.

Если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуреS и S ' (черт. 4,а ). расчет производят по формулам:

(29)

(30)

Черт. 4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецeнтpeннo растянутого железобетонного элемента, при расчете егo по прочности

а — продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и. S^’

б — продольная сила приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S^’

Если продольная сипа N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S' (черт. 4, б) при расчет производят по формулам:

(31)

(32»

Для прямоугольных сечений расчет производят по формулам:

(33)

(34»

При расчет производят no формулам (31). (33).принимая .

Расчет на прочность сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы и изгибающего момента

5.2 0. При расчете на действие поперечной силы должно соблюдаться условие

(35)

где b  — минимальная ширина элемента в сечении.

5.21 Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной сипы можно не производить, если соблюдаются условия:

а) для плитных конструкций, работающих пространственно, и для конструкций на упругом основании, за исключением вертикальных консолей подпорных стен

(36)

б) для всех остальных конструкций

где Q_b  — поперечное усилие, воспринимаемое бетоном сжатой зоны в наклонном сечении, определяемое по формуле

(38)

здесь.

Относительная высота сжатой зоны сечения определяется по формулам: для изгибаемых элементов

(39)

для внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов с большим эксцентриситетом

(40)

где знаки „плюс" и „минус" следует применять соответственно для внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов.

Для внецентренно растянутых элементов с малым эксцентриситетом следует принимать Q_b =0.

Угол между наклонным сечением и продольной осью элемента определяется по формуле, но не более 1,5 и не менее 0,5

(M и Q  — усилия в нормальном сечении, проходящем через конец наклонного сечения в сжатой зоне).

Для элементов с высотой сечения см величину Q_b , определяемую по формуле (38), следует уменьшить в 1,2 раза.

5.22 . При наличии строительных швов в зоне действия поперечных сил в правую часть формул (36) и (37) следует вводить дополнительный коэффициент , принимаемый по табл. 17.

Таблица 17

Обозначения, принятые в табл. 17:

l_j - расстояние между сечением пo шву и нормальным сечением, проходящим через конец наклонного сечения в сжатой зoне, в пределах наклонного сечения;

h_j  — высота сечения по шву.

5.23. Расчет поперечной арматуры в наклонных сечениях элементов постоянной высоты (черт. 5) следует производить по формуле

(41)

где Q ₁ — поперечная сила, действующая в наклонном сечении, т. е. равнодействующая всех поперечных сил от внешней нагрузки, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения;

— суммы поперечных усилий, воспринимаемых соответственно хомутами и отогнутыми стержнями, пересекающими наклонное сечение;

—угол наклона отогнутых стержней к продольной оси элемента в наклонном сечении.

Если внешняя нагрузка действует в сторону элемента, как показано на черт. 5,а, расчетную поперечную силу надлежит определять по формуле

(42)

где Q  — поперечная сила в опорном сечении;

Q_g - равнодействующая внешней нагрузки, действующей на элемент в пределах длины проекции наклонного сечения на продольную ось элемента;

V — сила противодавления, действующая в наклонном сечении, определяемая в предположении линейного распределения пьезометрического давления и

Если внешняя нагрузка действует в сторону от элемента, как показано на черт. 5,б, то Q_g в формуле (42) не учитывается.

Черт. 5. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие поперечной силы

а — нагрузка действует в сторону элемента; б — нагрузка действует в сторону от элемента

5.24 . В случае, если соотношение расчетной длины элемента к его высоте менее 3, расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы следует производить как стеновой конструкции по главным растягивающим напряжениям.

5.25 . Расчет изгибаемых и внецентренно сжатых элементов постоянной высоты, армированных хомутами, допускается производить в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 с учетом расчетных коэффициентов настоящих норм.

5.26 . Расстояние между поперечными стержнями (хомутами), между концом предыдущего и началом последующего отгиба, а также между опорой и концом отгиба, ближайшего к опоре, должно быть не более величины s_max , определяемой по формуле

s _max = (43)

5.27. Расчет элементов переменной высоты сечения на действие поперечной силы производится следующим образом:

если одна из граней элемента горизонтальна или вертикальна, а вторая наклонна, то ось элемента принимается соответственно горизонтальной или вертикальной. За рабочую высоту наклонного сечения следует принимать проекцию рабочей части наклонного сечения на нормаль к оси элемента: для элемента с наклонной сжатой гранью — у конца наклонного сечения в сжатой зоне (черт. 6,а), для элемента с наклонной растянутой гранью — у начала наклонного сечения в растянутой зоне (черт. 6,б);

если обе грани элемента наклонные, за ось элемента следует принимать геометрическое место точек, равноудаленныx o т граней элемента. За рабочую высоту сечения принимается проекция рабочей части наклонного сечения на нормаль к оси элемента.

Черт. 6. Схема усилий в c ечении, наклоннoм к продольной оси железобетонного элемента, наклонной гранью при расчете его по прочности на действие поперечной силы

а — наклонная грань сжата; б — наклонная грань растянута

5.28. Расчет консоли, длина которой l _с равна или меньше ее высоты в опорном сечении h (короткая консоль), следует производить по СНиП 2.03.01-84.

5.29 . Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие изгибающего момента следует производить для сечений, проверяемых на прочность при действии поперечных сил, а также для сечений, проходящих через точки изменения площади продольной растянутой арматуры (точки теоретического обрыва арматуры или изменения ее диаметра), и в местах резкого изменения размеров поперечного сечения элемента по формуле

(44)

где M — момент всех внешних сил (с учетом противодавления), расположенных по одну сторону o т рассматриваемого наклонного сечения относительно оси, которая проходит через точку приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне и перпендикулярна плоскости действия момента;

— суммы моментов относительно той же оси соответственно от усилий в продольной арматуре, в отогнутых стержнях и хомутах, пересекающих растянутую зону наклонного сечения;

— плечи усилий в продольной арматуре, в отогнутых стержнях и хомутах относительно той же оси (черт. 7).

Черт. 7. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие изгибающего момента

Если наклонное сечение расположено в зоне изменения знака изгибающего момента, проварку на изгиб следует производить oтносительно точек пересечения наклонного сечения с продольной арматурой, расположенной у обеих граней. При этом следует принимать Q_b =0.

Высота сжатой зоны в наклонном сечении, измеренная по нормали к продольной оси момента, определяется в соответствии с требованиями пп. 5.12-5.16.

5 .30 . Элементы с постоянной или плавно изменяющейся высотой сечения допускается не рассчитывать по прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента в одном из следующих случаев:

если вся продольная арматура доводится до опоры или до конца элемента и имеет достаточную анкеровку;

в плитных пространственно работающих конструкциях;

если продольные растянутые стержни, обрываемые по длине элемента, заводятся на нормальное сечение, в котором они не требуются по расчету, на длину l_d и более, определяемую по формуле

(45)

где Q  — поперечная сила в нормальном сечении, проходящем через точку теоретического обрыва стержня;

A_{s,inc ,} — соответственно площадь сечения и угол наклона отогнутых стержней, расположенных в пределах участка длиной l_d

q_sw  — усилие в хомутах на единицу длины элемента на участке длиной l_d , определяемое по формуле

(46)

здесь d  — диаметр обрываемого стержня, см;

если выполняется условие:

(47)

в конструкциях на упругом основании, за исключением подпорных стен.

Расчет железобетонных элементов на выносливость

5.31. Расчет элементов железобетонных конструкций на выносливость следует производить путем сравнения краевых напряжений в бетоне и растянутой арматуре с соответствующими расчетными сопротивлениями бетона и арматуры, определяемыми в соответствии с пп. 2.13 и2.19. Сжатая арматура на выносливость не расc читывается.

5.32. В трещиностойких элементах краевые напряжения в бетоне и арматуре определяются по расчету как для упругого тела по приведенным сечениям с учетом указаний п.2.22.

В нетрещиностойких элементах площадь и момент сопротивления приведенного сечения следует определять без учета растянутой зоны бетона. Напряжения в арматуре следует определять согласно п.6.9 настоящих норм.

5.33. В элементах железобетонных конструкций при расчете на выносливость наклонных сечений главные растягивающие напряжения воспринимаются бетоном, если их величина не превышает . Если главные растягивающие напряжения превышают , то их равнодействующая должна быть полностью передана на поперечную арматуру при напряжениях в ней, равных расчетным сопротивлениям .

5.34. Величину главных растягивающих напряжений следует определять по формуле

(48)

где (49)

(50)

В формулах (48)—(50):

и  — соответственно нормальное и касательное напряжения в бетоне;

A_red ,I_red — площадь и момент инерции приведенного сечения относительно его центра тяжести;

S_red  — статический момент части приведенного сечения, лежащий по одну сторону от оси, на уровне которой определяются касательные напряжения;

y  — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до линии, на уровне которой определяются напряжения;

b  — ширина сечения на том же уровне.

Для элементов прямоугольного сечения касательное напряжение допускается определять по формуле

(51)

где z =0, 9h₀ .

В формуле (48) растягивающие напряжения следует вводить со знаком ” плюс” , а сжимающие со знаком ” минус” .

В формуле (49) знак ” минус” принимается для внецентренно сжатых, а знак ” плюс” — для внецентренно растянутых элементов.

При учете нормальных напряжений, действующих в направлении, перпендикулярном к оси элемента, главные растягивающие напряжения следует определять в соответствии со СНиП 2.03.01-84.

6. Расчет элементов железобетонных конструкций по образованию и раскрытию трещин и по деформациям

расчет железобетонных элементов по образованию трещин

6.1. Расчет железобетонных элементов по образованию трещин следует производить:

в случаях, когда по условиям эксплуатации трещины не допускаются;

для выявления зон трещинообразования при расчете статически неопределимых стержневых и массивных конструкций в соответствии с п.4.11.

Условие трещинообразования соответствует знакуравенства, а условие трещиностойкости соответствует знаку неравенства в приводимых ниже формулах.

6.2. Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента стержневых конструкций, следует производить:

а) для центрально растянутых элементов по формуле

(52)

где  — коэффициент, равный при однорядном армировании 1,0; при многорядном армировании 1,2;

 — коэффициент, учитывающий влияние на трещиностойкость элемента количества арматуры и дисперсность армирования, определяется по формуле

(53)

здесь  — коэффициент армирования сечения;

v — отношение модулей упругости арматуры

и бетона;

d — диаметр арматуры, мм.

При следует принимать ;

б) для изгибаемых элементов по формуле

(54)

где  — коэффициент, определяемый согласно п. 6.2а;

 — коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны сечения и определяемый по формуле

(55)

здесь с — параметр, определяемый по табл. 14;

a  — расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до растянутой грани;

h_t  — высота растянутой зоны приведенного сечения;

W_red  — момент сопротивления приведенного сечения для растянутой грани.

При следует принимать ;

в) для внецентренно сжатых элементов по формуле

(56)

где — коэффициенты, определяемые согласно п. 6.26;

г) для внецентренно растянутых элементов по формуле

(57)

где — коэффициенты, определяемые согласно п. 6.2, а как для центрально растянутого элемента;

 — коэффициент, определяемый согласно п. 6.26 как для изгибаемого элемента такого же поперечного сечения.

Примечание . При определении коэффициента по формуле (55) рассматривается приведенное сечение.

6.3 . Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, должен производиться по формуле

(58)

где  — коэффициент условий работы бетона;

(59)

здесь — см. п. 6.2б.

При следует принимать .

Значения главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне и следует определять по формуле

(60)

где  — нормальное напряжение в бетоне на площадке, перпендикулярной продольной оси элемента, от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия;

 — нормальное напряжение в бетоне на площадке, параллельной продольной оси элемента, от местного действия опорных реакций, сосредоточенных сил и распределенной нагрузки, а также усилия обжа-тия вследствие предварительного напряжения хомутов и отогнутых стержней;

 — касательные напряжения в бетоне от внешней нагрузки и усилия обжатия вследствие предварительного напряжения отогнутых стержней.

Напряжения , и определяются для приведенного сечения в предположении упругой работы материала.

Напряжения и подставляются в формулу (60) со знаком „плюс" , если они растягивающие, и со знаком „минус" — если сжимающие. Напряжение в формуле (59) принимается по абсолютной величине.

Проверка условия (58) производится для наружных граней элемента в точках пересечения их с главными центральными осями инерции приведенного сечения, а для элементов таврового или двутаврового сечений также в местах примыкания сжатых полок к стенке.

6.4. Расчет по образованию трещин при действии многократно повторяющейся нагрузки следует производить исходя из условия

(61)

где  — максимальное нормальное растягивающее напряжение в бетоне, определяемое расчетом согласно п. 5.34 настоящих норм.

6.5. При расчетах по образованию трещин наличие арматуры в сжатой зоне сечения допускается не учитывать.

6.6. При расчетах по образованию трещин следует учитывать пониженную прочность на растяжение строительных швов, вводя в условия (52), (54), (56), (57) и (58) вместо величину .

Для сооружений I и II классов коэффициент. учитывающий влияние швов бетонирования на прочность бетонных элементов на растяжение, следует определять на основании экспериментов.

Для сооружений I и II классов на предварительных стадиях проектирования, а для сооружений III и IV классов во всех случаях допускается принимать = 0,5.

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН

6.7. В нетрещиностойких стержневых элементах расчет по раскрытию нормальных к продольной оси трещин следует выполнять из условия

(62)

где а_cr  — расчетная ширина раскрытия трещин, мм;

 — допускаемая ширина раскрытия трещин, мм, определяемая по п. 6.10.

6.8. Ширину раскрытия трещин а_cr мм, следует определять по формуле

(63)

где  — коэффициент, принимаемый равным для элементов:

изгибаемых и внецентренно сжатых.......... 1,0

центрально и внецентренно растянутых..... 1,2;

 — коэффициент, принимаемый равным:

при учете временного действия нагрузок..... 1,0

... F_l /F_c <2/3............................................ ..........1.0

...F_l /F_c 2/3..................................... ................ 1.3,

здесь F _с и F_l  — наибольшие обобщенные усилия (изгибаюший момент, нормальная сила и т. л.) соответственно от действия полной нагрузки (постоянной, длительной, кратковременной) и от действия постоянной и длительной нагрузок;

при учете многократно повторяющейся нагрузки при воздушно-сухом состоянии бетона........................................................... ....................2-р_s

здесь p_s  — коэффициент симметрии цикла;

 — коэффициент, принимаемый равным при арматуре:

стержневой периодического профиля................... .......... 1,0

гладкой стержневой........................................................ 1,4

проволочной периодического профиля........................ 1.2;

 — напряжение в растянутой арматуре, определяемое в соответствии с п. 6.9 без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения; с учетом фильтрационного давления воды, определяемого в соответствии с пп. 4.6 и 4.7;

 — начальное растягивающее напряжение •в•арматуре от набухания бетона. Для конструкций, находящихся в воде, =20 МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, =0;

- коэффициент армирования сечения, =А_s /bh₀ , но не более 0,02;

d  — диаметр стержней арматуры, мм. При различных диаметрах стержней следует принимать

здесь n — число стержней одного диаметра.

6.9. Напряжения в арматуре при расчетах ширины раскрытия трещин следует определять по следующим формулам:

для изгибаемых элементов

(64)

для центрально растянутых элементов

(65)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

(66)

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

для арматуры S

(67)

для арматуры

(68)

В формуле (66) знак „плюс" принимается при внецентренном растяжении, „минус" — при внецентренном сжатии.

В формулах (64) и (66) z (плечо внутренней пары сил) допускается принимать по результатам расчета сечений на прочность при расчетных нагрузках.

6.10 . Допускаемую ширину раскрытия трещин мм. следует определять по СНиП 2.03.11-85, а для массивных напорных конструкций принимать не более величин, приведенных в табл. 18, 19 и 20 по условиям коррозионной стойкости, сохранности арматуры и по влиянию процессов замораживания и оттаивания.

Для сооружений II-IV классов предельная ширина раскрытия трещин определяется умножением полученных по таблицам значений мм. на коэффициенты, равные соответственно 1, 3; 1, 6; 2, 0. При этом ширина раскрытия трещин принимается не более 0,5 мм.

Приведенные в таблицах 18, 19, 20 значения принимаются с учетом применения арматуры классов А-I, А-II , А-III , Bp-I. При применении арматуры других классов предельная ширина раскрытия трещин принимается в соответствии со СНиП 2.03.01-84. но не более величин, полученных по настоящим таблицам.

Таблица 18

Таблица 19

При бикарбонатной щелочности воды среды, меньшей 1 мг/ экв/ л или суммарной концентрации ионов С1' и SO₄ " , большей 1000 мг/л. значения следует уменьшать в два раза. При среднегодовом значении бикарбонатной щелочности воды-среды, меньшей 0,25 мг/ экв/л, и при отсутствии защитных мероприятий напорные конструкции следует проектировать трещиностойкими.

Таблица 20

Значения при использовании защитных мероприятий следует устанавливать на основании специальных исследований.

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4