Строительные правилареспублики беларусьсп 03. 012020Издание официальное
 Скачать 3.3 Mb.
|
|
CП 5.03.01-2020 32 При применении блочных моделей рассматривают систему блоков, разделенных нормальными или наклонными трещинами и контактирующих между собой посредством бетона сжатой зоны и арма- туры растянутой зоны. 5.6.6.19 Условия проверки предельных состояний несущей способности плоских и объемных элементов с трещинами основаны на следующих условиях и допущениях: — разрушение происходит вследствие значительного удлинения арматуры по наиболее опасным тре- щинам, в общем случае расположенным наклонно к стержням арматуры, и раздробления бетона полос или блоков между трещинами или за трещинами (например, в сжатой зоне плит — над трещинами); — прочность бетона при сжатии снижается в результате возникновения растяжения в перпенди- кулярном направлении, создаваемого силами сцепления с растянутой арматурой, а также в результате поперечных смещений арматуры у краев трещин; — при определении прочности бетона учитывают схемы образования трещин и углы наклона трещин к арматуре; — в стержнях арматуры учитывают, как правило, нормальные напряжения, направленные вдоль их оси; допускается учитывать касательные напряжения в арматуре в местах трещин (нагельный эффект) при отсутствии изменения ориентации стержней; — в критической трещине, по которой происходит разрушение, все пересекающие ее стержни достигают расчетных сопротивлений на растяжение (для арматуры, не имеющей предела текучести, напряжения контролируют в процессе расчета). 5.7 Основные требования по проектированию конструкций из бетона с напрягаемой арматурой 5.7.1 Общие положения 5.7.1.1 Положения настоящего подраздела применяют при проектировании предварительно на- пряженных конструкций из бетона, в которых предварительное напряжение является результатом передачи на бетон усилия обжатия, создаваемого напрягаемой арматурой (напрягающими элементами). 5.7.1.2 Проверки предельных состояний предварительно напряженных конструкций выполняют с учетом требований к материалам, а также в соответствии с основными требованиями проектирования и конструирования, предъявляемыми к конструкциям, выполненным из бетона, и дополнительными требованиями, установленными в соответствующих разделах настоящих строительных правил. 5.7.1.3 Предельное состояние железобетонных конструкций с напрягаемой арматурой проверяют как для постоянной, так и для переходных (соответствующей стадии изготовления) расчетных ситуа- ций, а также для других значимых переходных ситуаций, требующих проверки. При проверках пре- дельных состояний конструкций принимают расчетные значения усилий предварительного обжатия и характеристики свойств материалов, соответствующие рассматриваемой расчетной ситуации. 5.7.1.4 При выполнении проверочных расчетов конструкций из бетона с напрягаемой арматурой учитывают потери предварительного напряжения. Потери предварительного напряжения рассчитывают в порядке их проявления в соответствии с требованиями настоящего подраздела. 5.7.1.5 Проверку предельных состояний несущей способности элементов конструкций с напря- гаемой арматурой при действии изгибающих моментов и продольных сил в общем случае производят с использованием общей деформационной расчетной модели сопротивления в соответствии с 5.6.6. 5.7.1.6 Проверку предельных состояний несущей способности железобетонных элементов при действии перерезывающих сил производят в соответствии с требованиями настоящих строительных правил с учетом эффектов от усилия предварительного обжатия. 5.7.1.7 При проверке предельных состояний железобетонных элементов усилие обжатия вклю- чают в расчетные сочетания воздействий, а его эффекты учитывают при определении вектора внут- ренних усилий (изгибающих моментов и продольных усилий). 5.7.1.8 При проверке предельных состояний эксплуатационной пригодности предварительно напряженных конструкций ограничивают следующее. а) Сжимающие напряжения в бетоне. На концевых участках железобетонных элементов появление локальных разрушений, образование продольных трещин в бетоне при передаче и действии усилия предварительного обжатия исключены. Передаточную прочность бетона следует принимать не менее указанной в разделе 6. Примечание — Если усилие предварительного обжатия от отдельного напрягающего элемента передается на бетон поэтапно с временным интервалом, требуемую передаточную прочность бетона допускается снижать по сравнению со значением, установленным в разделе 6. CП 5.03.01-2020 33 В общем случае ожидаемые сжимающие напряжения в бетоне конструкции, вызванные действием усилия предварительного обжатия и других нагрузок, действующих в период изготовления (возведе- ния), должны отвечать условию 0,6 ( ), с ck f t (5.21) где f ck (t) — характеристическая прочность бетона на осевое сжатие к моменту времени t, соответ- ствующему передаче на бетон усилия обжатия. Для предварительно напряженных конструкций, изготавливаемых с натяжением напрягающих элементов на упоры, сжимающие напряжения в бетоне допускается принимать равными 0,7f ck (t), при соответствующем подтверждении (производственным опытом или предварительными испыта- ниями) отсутствия образования продольных (горизонтальных) трещин после передачи усилия обжа- тия на бетон на концевых участках элемента конструкции. Сжимающие напряжения в бетоне, определенные для практически постоянного сочетания воз- действий согласно СН 2.01.01 не должны превышать 0,45f ck (t). Если данное условие не выполняется, в расчетных моделях сопротивления учитывают нелинейную ползучесть бетона. Дополнительные требования по ограничению напряжений в предварительно напряженных кон- струкциях приведены в соответствующих ТНПА. б) Ширину раскрытия трещин. Предельно допустимое значение ширины раскрытия трещин w lim принимают по таблицам 4.1 и 4.2 в соответствии с указаниями настоящих строительных правил. в) Прогибы. Ограничение установлено в соответствии с ТНПА согласно требованиям настоящих строитель- ных правил, содержащимся в таблице 4.3. 5.7.1.9 При проектировании конструкций с напрягаемой арматурой хрупкое разрушение исклю- чают при выполнении следующих условий: — принятия необходимого минимального количества ненапрягаемой арматуры в соответствии с требованиями настоящих строительных правил; — сцепления напрягаемой арматуры с бетоном; — обеспечения возможности выполнения мониторинга и оценки технического состояния напря- гающих элементов в процессе эксплуатации конструкции; — применения расчетно-конструктивных мероприятий, в результате которых при превышении расчетных значений эффектов воздействий или снижения в результате потерь усилия предварительно- го напряжения, образование и раскрытие трещин при действии частого сочетания нагрузок согласно СН 2.01.01 будет достигнуто ранее, чем предельные усилия в напрягаемой арматуре. При этом учи- тывают эффекты, связанные с перераспределением усилий в конструкциях в результате образования и раскрытия трещин; — установления в растянутой зоне элемента конструкции необходимого минимального количест- ва напрягаемой арматуры, предотвращающей хрупкое разрушение конструкции при разрыве одного или нескольких напрягающих элементов. Рекомендуемое минимальное количество напрягаемой ар- матуры приведено в таблице 5.1. Таблица 5.1 — Минимальное количество напрягаемой арматуры в растянутой зоне Вид арматуры Минимальное количество Отдельные проволоки Три Канаты или пряди, состоящие не менее чем из семи проволок Один Канаты или пряди с меньшим количеством проволок Три Дополнительные требования по ограничению напряжений в предварительно напряженных кон- струкциях — в соответствии с требованиями ТНПА. CП 5.03.01-2020 34 5.7.2 Максимальное усилие натяжения 5.7.2.1 Усилие, прилагаемое в процессе натяжения к активному концу (анкеру) напрягаемой арматуры (напрягающего элемента), не должно превышать максимального значения P max , определяе- мого по формуле max 0max , p P A (5.22) где A p — площадь поперечного сечения напрягаемой арматуры; 0max — максимальное напряжение в напрягаемой арматуре; принимают в соответствии с 5.7.2.2–5.7.2.4. 5.7.2.2 Максимальное напряжение 0max для стержневой арматуры и проволоки по СТБ 1706 сле- дует назначать с учетом допустимого отклонения значения предварительного напряжения р с целью выполнения условий: 0max 0,2 , p p k p k f 0max 0,2 0,3 , p k p f (5.23) где k p — коэффициент; принимают равным: 0,9 — для стержней; 0,8 — для проволоки. Значение отклонения р,МПа, при механическом способе натяжения стержней и проволоки сле- дует принимать равным 0,05 0max , при электротермическом и электротермомеханическом способах — определять по формуле 360 30 , p p l (5.24) где l p — длина натягиваемого напрягающего элемента (стержня, проволоки) (расстояние между наруж- ными гранями упоров), м. При автоматизированном натяжении в формуле (5.24) значение 360следует заменить на 90. 5.7.2.3 Максимальное напряжение при натяжении проволоки и канатов по СТБ prEN 10138-2 и СТБ ЕN 10138-3 соответственно следует определять из условия 0max 0,1 min 0,8 ; 0,9 pk p k f f (5.25) Перенапряжение при натяжении напрягаемой арматуры допустимо в том случае, если усилие на- тяжения на анкерном устройстве может быть измерено с точностью до 5 % от конечного контроли- руемого усилия натяжения. При этом максимальное усилие натяжения P max может быть установлено при напряжении в стали 0max 0,95f p0,1k Максимальные напряжения после передачи усилия обжатия на бетон при натяжении на упоры или анкеровки напрягающих элементов при натяжении на бетон должны удовлетворять условию , 0 0,1 min 0,75 ; 0 ( , } 85 ) { p m pk p k x f f (5.26) Среднее значение напряжений p,m0 (x) следует определять в зависимости от способа натяжения. 5.7.2.4 Максимальное напряжение в арматуре самонапряженных конструкций рассчитывают из условия равновесия с напряжениями (самонапряжением) в бетоне. Самонапряжение бетона в кон- струкции определяют в зависимости от марки бетона по самонапряжению с учетом коэффициента армирования сечения, расположения арматуры в бетоне (одно-, двух-, трехосное армирование), усло- вий расширения напрягающего бетона в конструкции, а также потерь от усадки и ползучести бетона при загружении конструкции. 5.7.3 Потери предварительного напряжения 5.7.3.1 При проектировании предварительно напряженных конструкций следует учитывать сле- дующие потери предварительного напряжения (далее — потери): — кратковременные (технологические) потери в момент времени t t 0 , проявляющиеся в процес- се натяжения и анкеровки напрягающего элемента и непосредственно после передачи усилия с напрягающего элемента на бетон; — длительные (эксплуатационные) потери в момент времени t t 0 , проявляющиеся в процессе эксплуатации конструкции. CП 5.03.01-2020 35 Кратковременные (технологические) потери предварительного напряжения для предварительно напряженных конструкций 5.7.3.2 При проектировании предварительно напряженных конструкций (с натяжением напря- гающих элементов на упоры) следует рассматривать кратковременные (технологические) потери в порядке их проявления: — в процессе натяжения: потери от трения напрягающих элементов об огибающие приспособле- ния (при криволинейной трассе проволоки или канатов); потери от деформации анкеров; потери от проскальзывания (втягивания) напрягаемой арматуры в анкерных устройствах; потери от дефор- мации стальной формы; — до передачи усилия с напрягающего элемента на бетон конструкции: потери от релаксации напряжений в стали в период времени от момента натяжения до момента передачи усилия на бетон; потери от температурного перепада. Потери от релаксации арматуры и усадки бетона при температурно-влажностной обработке бетона определяют с учетом требований раздела 6; — в процессе передачи усилия обжатия с напрягающего элемента на бетон: потери, вызванные упругой деформацией бетона. 5.7.3.3 Потери усилия предварительного обжатия от деформаций анкеров, P A , Н, расположен- ных в зоне натяжных устройств, при натяжении на упоры рассчитывают по формуле , А A p p p P E A l l (5.27) где l p — длина натягиваемого напрягающего элемента (расстояние между наружными гранями упоров стенда или формы), мм; l A — величина обжатия опрессованных шайб, смятия высаженных головок и т. п., принимаемая равной 2мм; величина смещения стержней в инвентарных зажимах, мм; определяют по формуле 1,25 0,15 , А l (5.28) здесь — диаметр натягиваемого стержня, мм. 5.7.3.4 Потери усилия предварительного обжатия от деформации стальной формы P f , H,при за- креплении на ее упорах напрягаемой арматурыопределяют по формуле , f f s p p P E A l l (5.29) где — коэффициент; определяют по формулам: — при натяжении арматуры домкратом 1 ; 2 n n (5.30) — при натяжении арматуры намоточной машиной электромеханическим способом (50% усилия создается грузом) 1 , 4 n n (5.31) здесь n — количество групп стержней, канатов или проволок, натягиваемых неодновременно; l f — величина сближения упоров по линии действия усилия Р max , определяемая из расчета деформации формы; l p — расстояние между наружными гранями упоров, мм. При отсутствии данных о технологии изготовления изделий и конструкции формы потери усилия предварительного напряжения от ее деформаций принимают равными 30A p , Н, где A p — в мм 2 При электротермическом способе натяжения потери от деформации стальной формы в расчете не учитывают, если они учтены при определении полного удлинения стержня. CП 5.03.01-2020 36 5.7.3.5 Потери усилия предварительного обжатия от трения напрягающих элементов об огибаю- щие приспособления (девиаторы) 0 ( ) , H, x P при ее натяжении на упоры определяют по формуле 0 ( ) max 1 exp( ) , x P P (5.32) где — коэффициент; принимают равным 0,25. 5.7.3.6 Потери усилия предварительного обжатия от релаксации напряжений в стали , Н, ir P для стержневой и проволочной арматуры по СТБ 1706 определяют по формулам: а) при механическом способе натяжения арматуры: — проволочной , 0max 0,22 0,1 ; p i ir p pk P A f (5.33) — стержневой , 0,1 20 ir p i p P A (5.34) При наличии отрицательного результата расчета потерь, полученного по формулам (5.33), (5.34), их следует принимать равными нулю; б) при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения арматуры: — проволочной , 0,05 ; ir p i p P A (5.35) — стержневой , 0,03 A . ir p i p P (5.36) В формулах (5.33)–(5.36): p,i — напряжения в стали, которые при проектировании конструкций из бетона с напрягаемой арматурой (с натяжением на упоры — преднапряженные конструкции) при- нимают равными разнице между максимальными напряжениями 0max и кратковременными потерями, реализуемыми в процессе натяжения (потери от трения напрягающих элементов (х)0 , потери от деформаций анкеров, расположенных в зоне натяжных устройств, А , потери от деформации стальной формы f ). Для проволоки и канатов по СТБ prEN 10138-2 и СТБ ЕN 10138-3 соответственно потери от релак- сации напряжений определяют в зависимости от релаксационного класса арматуры 1000 по формуле , / ( ), ir p i t (5.37) где ir — абсолютное значение потерь от релаксации напряжений в стали; p,i — начальные напряжения в напрягаемой арматуре; (t) — потери от релаксации напряжений после натяжения, %, в момент времени t, сут; опреде- ляют по формуле 1000 24 ( ) , 1000 k t t (5.38) здесь k — определяют по формуле 1000 100 log , k (5.39) 100 — потери от релаксации напряжений в стали, %, после 100 ч нагружения растягиваю- щими напряжениям p,i ; в случае, когда опытные данные о потерях 100 отсутствуют, допускается принимать k 0,16; 1000 — потери от релаксации напряжений в стали, %, после 1000 ч нагружения растягиваю- щими напряжениям p,i ; определяют по СТБ prEN 10138-2 и СТБ ЕN 10138-3. В предварительно напряженных конструкциях, подвергаемых в процессе изготовления тепловой об- работке, учитывают влияние температуры на величину потерь от релаксации напряжений. Допускается |