Лазовский_Ч2_УМК_Проектирование реконструкции

Расчетные характеристики арматуры для поверочных расчетов определяют:

−по [8] исходя из класса, установленного по проектным данным;

−по результатам испытаний вырезанных образцов (длиной не менее

400 мм);

−по результатам химического анализа;

−по ее профилю, при отсутствии проектных данных и невозможно- сти отбора образцов для испытания.

При выполнении поверочных расчетов по проектным данным обсле- дуемых конструкций, запроектированных по действующим нормам, или по данным испытаний вырезанных стержней (при количестве стержней одно- го диаметра менее 5) при соответствии предела текучести, временного со- противления, относительного удлинения при разрыве браковочному ми- нимуму, а также в некоторых случаях по результатам химического анали-

за, расчетные характеристики определяют по [8] в зависимости от класса арматуры (для ранее выпускавшейся арматуры А300(A-II) f yd = 280 МПа и

напрягаемой арматуры А600(A-IV) f pd = 500 МПа).

При выполнении поверочных расчетов по проектным материалам об- следуемых конструкций, запроектированных по ранее действовавшим нор-

мам (НиТУ 123-55, СНиП II-В.1-62*, СНиП II-21-75, СНиП 2.03.01-84*) или по результатам испытаний образцов (5 и более штук) расчетное сопротив- ление арматуры определяется по формуле

безопасности по арматуре, принимаемый равным для расчета по предель- ным состояниям первой группы:

−для ненапрягаемой стержневой (S240, S400, S500), а также ранее выпускавшейся ненапрягаемой арматуры А300(A-II) – 1,15;

−для ненапрягаемой проволочной (S500) и напрягаемой стержне- вой (S800, S1000, S1200), напрягаемой проволочной арматуры и арма- турных канатов (S1400), а также ранее выпускавшейся напрягаемой ар-

матуры А600(A-IV), A1000(A-VI) – 1,25.

При расчете по предельным состояниям второй группы γs = 1,0 .

51

Нормативное сопротивление арматуры растяжению при повероч-

ных расчетах по проектным материалам определяется по [8] в зависимости от класса арматуры.

Нормативное сопротивление арматуры при поверочных расчетах по результатам испытаний на растяжение в количестве вырезанных образ- цов одного диаметра 5 и более принимается равным средним значениям предела текучести (условного предела текучести), полученным при испы- тании и деленным на коэффициент γ sm :

1,1 – для ненапрягаемой арматуры (S240, S400, S500), а также ра- нее выпускавшейся напрягаемой арматуры А600(A-IV);

1,2 – для ненапрягаемой проволочной (S500) и напрягаемой ар-

матуры (S800, S1200, S1400).

При достаточном для статистической оценки прочности арматуры объеме испытаний (количество вырезанных образцов 9 и более) норма-

тивное сопротивление арматуры может определяться по формуле (2.6).

Расчетные сопротивления арматуры растяжению при отсутст-

вии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается на- значать в зависимости от профиля арматуры:

для гладкой арматуры f yd = 155 МПа ;

для арматуры периодического профиля, имеющего выступы:

−с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля («винт») f yd = 245 МПа ;

−с одной стороны правый заход, а с другой левый («елочка») f yd = 295 МПа ;

для арматуры серповидного профиля f yd = 315 МПа .

Расчетные предельные напряжения сжатия σs,cu принимаются равными расчетным сопротивлениям арматуры растяжению f yd , но не бо-

лее значения 500 МПа (при расчете по альтернативной модели).

Расчетные сопротивления поперечной арматуры f ywd снижаются

по сравнению с f yd путем умножения на коэффициенты условий работы:

γs1 = 0,8 – для учета неравномерности распределения напряжений по длине; γs2 = 0,9 – для учета возможности хрупкого разрушения стерж-

невой арматуры диаметром менее 13 диаметра продольных стержней в сварных каркасах.

52

3.3. Учет дефектов и повреждений

При местном разрушении бетона сжатой зоны конструкции пове-

рочный расчет производится при фактических геометрических размерах поперечного сечения за вычетом разрушенного участка.

При наличии силовых продольных трещин в месте сопряжения пол-

ки и ребра изгибаемых элементов таврового поперечного сечения площадь сечения свесов полки в расчете не учитывается.

При наличии продольных трещин в зоне анкеровки рабочей арматуры к расчетному сопротивлению арматуры вводится понижающий коэффициент, равный: 0,5 – для средних стержней рядов арматуры; 0,25 – для угловых.

При местном снижении прочности бетона сжатой зоны, когда в ней распо-

ложенбетонразногокласса, поверочныйрасчет(поальтернативноймодели) железобе- тонногоэлементапроизводитсяпоприведенномурасчетномусопротивлениюбетона

сткебетонаодногокласса, товрасчетахвместо fcd , red следуетприниматьрасчетное сопротивлениебетонаэтогоучастка fcdi иуточнитьвысотусжатойзоныбетона.

При повреждении арматуры коррозией, обрыве части стержней ар-

матуры поверочный расчет производится с учетом фактического уменьше- ния сечения или отсутствия части арматуры железобетонного элемента.

В случае повреждения поперечной арматуры (или мест ее сварки),

закрепляющей продольные сжатые стержни от их бокового выпучивания в любом направлении, и увеличении расстояния между хомутами более до- пустимого по [8] продольные сжатые стержни в расчете не учитываются.

При нарушении анкеровки (сварки, охвата продольной арматуры) по- перечной арматуры, предусмотренной для восприятия поперечных сил, по концам к расчетному сопротивлению поперечной арматуры вводится по- нижающий коэффициент, вычисляемый по формуле

где lx,i – меньшее из расстояний от начала зоны анкеровки i-того попе-

речного стержня до места пересечения его расчетным наклонным сечением;

– требуемая длина зоны анкеровки i-того поперечного стержня;

количество поперечных стержней по длине расчетного сечения.

53

3.4. Алгоритм оценки технического состояния железобетонных конструкций

В результате поверочных расчетов железобетонных конструкций в соответствии с алгоритмом, представленным на рис. 3.1, категория техни- ческого состояния конструкции уточняется.

Ремонтно-восстановительные работы планируются исходя из катего- рии состояния.

Так, I категория состояния свидетельствует об отсутствии необходи- мости выполнения ремонтно-восстановительных работ. Малозначительные дефекты устраняются в процессе технического обслуживания.

II категория – дефекты и повреждения устраняются, конструкции покрываются защитными составами в процессе технического обслужива- ния и текущего ремонта.

III категория – необходимо восстановление защитных свойств бето- на по отношению к арматуре (штукатурка сколов, инъецирование трещин, окраска и т.д.) в процессе ремонта.

IV категория – необходимо ограничение нагрузок, капитальный ре- монт, усиление или замена конструкций при отсутствии угрозы безопасно- сти работающих.

V категория – необходимо вывести людей из опасной зоны, выпол- нить противоаварийные мероприятия (разгрузка, временные крепления и т.д.) до проведения работ по усилению или замене конструкций.

Для железобетонных конструкций с разработанными расчетно- теоретическими основами или испытанных до разрушения критерием ава- рийности является коэффициент K , равный отношению усилий, соответ- ствующих прочности с учетом фактического состояния конструкции, оп- ределяемых расчетом по средним значениям прочности бетона ( fcm , fctm ) и арматуры ( f yR = 1,1 f yk , f pR = 1,0 f yk или f yR = f ym ) или испытанием, к усилиям от фактически действующих нагрузок.

Значение коэффициента K , меньшее, чем C , свидетельствует о пре- даварийном состоянии конструкций (V категория состояния).

C = 1,3 – при внезапной, хрупкой схеме разрушения конструкции по сжатой зоне в нормальном сечении, в зоне среза при действии поперечной силы или по анкеровке арматуры, по пространственному сечению от дей- ствия крутящего момента и поперечной силы, при продавливании;

C = 1,15 – при пластичном разрушении от текучести арматуры в нормальном сечении, по пространственному сечению от действия крутя- щего и изгибающего моментов.

54

Рис. 3.1. Алгоритм оценки технического состояния железобетонных конструкций

55

Вопросы для самоконтроля

1.По каким нормативным документам производятся поверочные расчеты строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений, запроектирован- ных по ранее действовавшим нормам?

2.Как определяются расчетные характеристики бетона железобетонных конст- рукций эксплуатируемых зданий и сооружений?

3.Как определяются расчетные характеристики арматуры железобетонных кон- струкций эксплуатируемых зданий и сооружений?

4.Как в поверочных расчетах железобетонных конструкций эксплуатируемых зда- ний и сооружений учитывается наличие продольных трещин в зоне анкеровки арматуры?

5.Как в поверочных расчетах железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений учитывается местное снижение прочности бетона сжатой зоны?

6.Изложите алгоритм выполнения поверочных расчетов железобетонных кон- струкций эксплуатируемых зданий и сооружений с целью уточнения их категории со- стояния.

7.Какие виды ремонтно-восстановительных работ производятся в зависимости от категории состояния железобетонных конструкций эксплуатируемых зданий и со- оружений?

8.Как расчетным путем устанавливается предаварийное состояние железобе- тонных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений?

Тема 4. ПОВЕРОЧНЫЕ РАСЧЕТЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

НА ОСНОВЕ ДЕФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ

4.1.Общие положения

Всоответствии с [8] расчет прочности бетонных и железобетонных элементов производится на основе деформационной модели из общего ус- ловия метода предельных состояний

где Sd – внутреннее усилие, вызванное расчетным воздействием в рас-

сматриваемом сечении конструкции; Rd – предельное усилие, которое спо- собна воспринять конструкция, и определяемое в общем случае:

при нелинейных расчетах конструкций

где fcm – прочность бетона, которую следует принимать по [8, табл. 6.1]

исходя из класса бетона (условного класса бетона) или по результатам ис-

56

пытания бетона; f yR , f pR – прочность арматуры (обычной и предваритель-

но напряженной); ad – геометрические размеры сечения; γR – коэффици-

ент, который следует принимать равным 1,35.

при линейно-упругом расчете конструкций или нелинейном,

пластическом расчетах сечений

Метод расчета железобетонных элементов на основе деформацион- ной модели с использованием диаграмм «напряжение-деформация» для бе- тона и арматуры позволяет производить поверочные расчеты конструкций

спроизвольной формой поперечного сечения из тяжелых и легких бетонов

сразличными физико-механическими характеристиками бетона по сече- нию элемента и произвольным расположением арматуры любых классов.

Согласно принятой деформационной модели сечение железобетон- ного элемента рассматривается как совокупность элементарных площадок, в пределах которых напряжения считаются равномерно распределенными, а относительные деформации по высоте сечения элемента связанны гипо- тезой плоских сечений.

При расчете сечений простой формы с арматурой, сосредоточенной у наиболее растянутой и наиболее сжатой граней конструкции, и усилия- ми, действующими в плоскости симметрии, допускается применять аль- тернативную модель с прямоугольной эпюрой распределения напряже- ний в пределах эффективной высоты сжатой зоны сечения.

4.2. Диаграммы деформирования бетона

При выполнении нелинейных расчетов конструкций в качестве полной диаграммы бетона, устанавливающей зависимость между напря- жениями и деформациями, принимается диаграмма состояния бетона с ниспадающей ветвью, рекомендованная Европейским комитетом по бето- ну (ЕКБ-ФИП) (рис. 4.1):

57

ную диаграмму (рис. 4.2, а), для которой взаимосвязь между напряжения- ми и деформациями описывается следующими зависимостями:

сительные деформации, соответствующие максимальным напряжениям на диаграмме; fcd – расчетное сопротивление бетона; α – коэффициент, учи-

тывающий длительное действие нагрузки.

При выполнении расчетов прочности сечений может быть использо- вана также эквивалентная упрощенная билинейная диаграмма деформиро- вания бетона при сжатии (рис. 4.2, б) с относительными деформациями, соответствующими максимальным напряжениям на диаграмме εс3 .

Рис. 4.2. Диаграммы деформирования для бетона при сжатии, применяемые при расчете прочности сечений: а – параболически-линейная;

б – упрощенная билинейная; 1 – нормативная диаграмма; 2 – расчетная диаграмма

Величина предельных относительных деформаций сжатого бетона εcu2 (εcu3) принимается по [8]. При этом предельные относительные дефор- мации сжатого бетона не должны превышать:

а) для центрально-сжатых сечений – значений εcu2 (εcu3);

б) для внецентренно сжатых сечений (с двузначной эпюрой относи-

тельных деформаций) – εcu2 (εcu3).

Во всех промежуточных ситуациях принято такое распределение от- носительных деформаций по высоте, когда на расстоянии, равном

59

относительных деформаций не должны превышать εcu2 (εcu3).

Переход от диаграмм для расчета прочности сечений к расчетным диа- граммам, используемым в расчетах деформаций и трещиностойкости, произ- водится заменой расчетных сопротивлений нормативными. При этом расчет- ные значения деформационных параметров базовых точек диаграмм бето- на остаются неизменными.

4.3.Диаграммы деформирования арматуры

Вкачестве диаграммы деформирования арматуры, имеющей физи-

ческий предел текучести, принимается билинейная диаграмма Прандтля с основной и дополнительной базовыми точками (рис. 4.3, а), для арматуры

сусловным пределом текучести – диаграмма, состоящая из двух прямоли- нейных отрезков с двумя базовыми точками (рис. 4.3, б). Форма и основ- ные параметрические точки диаграмм деформирования арматуры при рас- тяжении и сжатии принимаются одинаковыми.

а

б

Рис. 4.3. Нормативная (1) и расчетная (2) диаграммы деформирования арматуры: а – с физическим пределом текучести; б – с условным пределом текучести

60