ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (НИИЖБ) ГОССТРОЯ СССР

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 Минуза БССР), канд. техн. наук Е.Н. Щербакова (ЦНИИС Минтрансстроя), канд. техн. наук Р.Р. 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 о 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 стеснений 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    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     Вt 1,6; Вt 2; Вt 2,4; Вt 2,8; Вt 3,2; Вt 3,6; Вt 4; Вt 4,4; Вt 4,8;

в) марки по морозостойкости  F100; F150; F200; F300; F400; F500;

г) марки по самонапряжению     Sр 0,6; Sр 0,8; Sp l; Sр l,2; Sр 1,5; Sp 2; Sр 2,5; Sр 3; Sð 4;

д) марка no 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 µ = 0,01, и контролируется на образцах-призмах размером 10 10 40 см, изготовленных и испытанных в кондукторах в соответствии с методикой, изложенной в обязательном приложении 1.

3. Проектные марки бетона по самонапряжению выше Sð 2 могут предусматриваться только при использовании и подтверждении обеспеченности объекта цементом НЦ-40.

4. Проектные марки бетона по самонапряжению Sр 2 и Sр 4 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 R bn  , и расчетные R b  и R b,ser  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 R btn  и расчетные сопротивления напрягающего бетона осевому растяжению для предельных состояний первой R dt  и второй R bt,ser  групп, а также начальные модули упругости Е b  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 R btn  , расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой R bt  и второй R bt,ser  групп и начальные модули упругости Е b    · 10-3 при сжатии и осевом растяжении для напрягающего бетона классов по прочности на сжатие
		
		

			
 
			
В20
			
B25
			
B30
			
B35
			
B40
			
B45
			
B50
			
B55
			
B60
			
B70
		
		

			
R btn  и R bt,ser 
			
1,80 18,4
			
1,95 19,9
			
2,10 21,4
			
2,25 23,0
			
2,40 24,5
			
2,55 26,0
			
2,70 27,6
			
2,85 29,1
			
3,00 30,6
			
3,30 33,7
		
		

			
R bt 
			
1,20 12,2
			
1,30 13,3
			
1,40 14,3
			
I,50 15,3
			
1,60 16,3
			
1,70 17,4
			
1,80 18,4
			
1,90 19,4
			
2,00 20,4
			
2,20 22,4
		
		

			
Е b 
			
18,5 195
			
21,0 215
			
24,0 245
			
26,5 270
			
29,0 295
			
31,0 315
			
33,5 340
			
35,0 355
			
38,0 390
			
40,0 410
		
	

При контроле класса напрягающего бетона по прочности на осевое растяжение нормативные и расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний второй группы R btn    и R bt,ser  следует принимать равными его гарантированной прочности (классу) на осевое растяжение, а расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний первой группы R bt    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 суток 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 сопротивления
			
Расчетные сопротивления напрягающего бетона для предельных состояний первой группы R bt  при бетоне классов по прочности на осевое растяжение
		
		

			
 
			
Вt 1,6
			
Вt 2
			
Bt 2,4
			
Bt 2,8
			
Bt 3,2
			
Bt 3,6
			
Bt 4
			
Bt 4,4
			
8t 4,8
		
		

			
Растяжение осевое R bt 
			
1,25 12,7
			
1,55 15,8
			
1,85 18,9
			
2,15 21,9
			
2,45 25,0
			
2,75 28,2
			
3,10 31,4
			
3,40 34,5
			
3,70 37,6
		
	

Примечание . В табл. 1 и 2 над чертой указаны значения в МПа, под чертой  в кгс/см2 .

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 R bs  в зависимости от марки бетона по самонапряжению приведена в табл. 3.