АГЕНТСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА КАЗАХСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ СЕЙСМОСТОЙКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ РГП «КазНИИССА»

 (1) В подпункте (3) пункта 2.3.3 «Деформации бетона» строительных норм Республики Казахстан СН РК EN 1992-1-1:2004/2011«Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий», идентичных Европейскому нормативу EN 1992-1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for building [1] указано следующее:

2.3.3(3) «В конструкциях зданий влияние эффектов температуры и усадки может не учитываться при общем статическом расчете, если предусмотрены стыки на расстоянии d joint   для обеспечения свободы результирующих деформаций.

Примечание: Значение d joint   приведено в национальном приложении. Рекомендуемое значение составляет 30 м. Для железобетонных конструкций, состоящих из сборных элементов, это значение может быть большим, чем для монолитных конструкций, так как часть деформации, вызванной ползучестью и усадкой, имеет место до их монтажа ».

 (2) В пункте 2.1 Национального Приложения (НП 2.1) к СН РК EN 1992-1-1:2004/2011 указано следующее:

«НП 2.1. Расстояния между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях, допускаемые без расчета d joint .

[2.3.3 (3) СН РК EN 1992-1-1:2004/2011]

Рекомендуемое значение d joint  равно 30 м с учетом дополнений, приведенных в Инструкции к СН РК EN 1992-1-1:2004/2011».

  (3) Как видно из (2), пункт НП2.1 Национального Приложения (НП 2.1) к СН РК EN 1992-1-1:2004/2011 отнесен к неустановленным параметрам, временно содержащимся в «Инструкция по применению СН РК EN (1990 - 1999)/2011 с национальными приложениями» [3].

 (4) В пункте 6.1.1 «Инструкции…» сказано, что: 

6.1.1 п.п. 2.3.3 (3) Деформации бетона

[2.3.3(3) СН РК EN 1992-1-1:2004/2011]

«Расстояния между температурно-усадочными швами, допускаемые без расчета, необходимо назначать индивидуально, на основании соответствующих обоснований, учитывающие конструктивные решения и условия эксплуатации конструкций, и согласовывать в организации, уполномоченной государственным органом по делам архитектуры и строительства».

Целью настоящей работы является определение расстояний между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях, допускаемых без расчета - неустановленного параметра к пункту 2.3.3 (3) Национального приложения к СН РК EN 1992-1-1:2004/2011.  

Расстояния между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях или длина температурно-усадочных блоков зданий и сооружений обусловлены деформациями бетонных и железобетонных конструкций, вызванных температурными и усадочными воздействиями.

В настоящей работе рассмотрены деформации конструкций из тяжелого и мелкозернистого бетонов от температурных и усадочных воздействий, рассмотрены требования по назначению расстояний между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях, допускаемых без расчета, международных и национальных стандартов отдельных стран, и, на их основе, разработаны рекомендации по определению расстояний между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях, допускаемых без расчета.

Одной из причин проявления деформаций бетонных и железобетонных конструкций являются воздействия температуры и усадки бетона.

От усадочных и температурных воздействий в железобетонных конструкциях значительной протяженности появляются опасные собственные напряжения. Например, в наружных стенах зданий при сезонном перепаде температуры периодически проявляются нарастающие деформации растяжения или сжатия. Вследствие этого стены, в зависимости от протяженности, могут разорваться на две и более части. 

Для подтверждения того, что температурные и усадочные деформации (перемещения) не вызовут перенапряжений в конструкции, элементы несущих конструкций следует проверять, включая в расчет эффекты от температурных и усадочных воздействий, либо применять конструктивные мероприятия, обеспечивающие свободное перемещение (движение) узлов и соединений.

В целях уменьшения собственных напряжений от перепада температуры и усадки бетона железобетонные конструкции зданий разделяют по длине и ширине на отдельные части (деформационные блоки) температурно-усадочными швами, разрезающими здания до верха фундамента. Это обусловлено тем, что температурно-влажностный режим фундаментов колеблется незначительно, поэтому в нем возникают небольшие собственные напряжения от усадки и перепада температуры. В зданиях из монолитного бетона деформационные швы одновременно являются рабочими швами, т. е. местами для перерыва работ по укладке бетона на продолжительное время.

Здания или сооружения, прямоугольные в плане, обычно разделяют швами на равные части. В зданиях разной этажности деформационные швы следует располагать в сопряжении низкой части с высокой, а при примыкании новых зданий или пристроек к старым - в местах примыкания. В сейсмических районах деформационные швы используют и как антисейсмические.

Деформационные швы в каркасных зданиях чаще всего образуют установкой парных рам (сдвоенных колонн и парных ригелей). В панельных зданиях швы выполняют постановкой парных поперечных стен. При опирании балок перекрытия на стены целесообразно деформационный шов устраивать с помощью скользящей опоры.

В монолитных железобетонных конструкциях деформационные швы устраивают путем свободного опирания конца балки одной части зданий на консоль балки другой части здания.  

Согласно пункту 1.5.3 СН РК ЕN 1990:2002/2011 «Основы проектирования конструкций» [3] температурные воздействия на конструкции относятся к косвенным (не прямым) воздействиям.

Эффекты от температурных воздействий следует учитывать при проверке предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

При проверке предельных состояний по несущей способности эффекты от температурных воздействий следует учитывать только тогда, когда их влияние существенно, (например, в условиях усталостной прочности, при проверке устойчивости, когда важно влияние эффектов 2-го порядка и т. д.). В других случаях, когда элементы обладают достаточными свойствами деформативности (пластичности) и способности к повороту, эффекты от температурных воздействий допускается не учитывать.

Если эффекты от температурных воздействий учитываются в расчете, то они должны быть рассмотрены как переменные воздействия с частным коэффициентом и коэффициентом сочетаний y, определяемым по СН РК ЕN 1990:2002/2011 [3] и СН РК ЕN 1991-1-5:2003/2011 [4].

Температурные воздействия на конструкции, не подвергающиеся суточным и сезонным климатическим и эксплуатационным изменениям температуры, не учитывают.

Все значения температурных воздействий, указанные в настоящем отчете, являются характеристическими (нормативными) значениями, установленными с годовой вероятностью превышения 0,02°С, если не установлено иное, например, для переменных расчетных ситуаций.  

Значения температурных воздействий для переменных расчетных ситуаций допускается устанавливать, применяя метод расчета, указанный в приложении А.2 СН РК ЕN 1991-1-5:2003/2011 Воздействия на конструкции. Часть 1-5. Общие воздействия. Температурные воздействия [4].

Если максимальное (или минимальное) значение температуры наружного воздуха T max, p  (или T min, p  ) базируется на годовой вероятности превышения р , отличной от 0,02°С, отношение T max, p  /T max  (T min, p  /T min ) может быть определено из рисунка А.1.

В общем случае, T max, p   (или T min, p  ) может быть получено из следующей формулы, основанной на распределении экстремальных значений типа I:

- для максимума T max, p  =T max  {k 1  - k 2 ln[-ln (1-p )]}; (1)

- для минимума T min, p  =T min  {k 3 +k 4 ln[-ln (1-p )]}, (2)

где T max (T min ) - значение максимальной (минимальной) температуры наружного воздуха с годовой вероятностью превышения 0,02 °С.

k 1 = (u,c )/{(u,c ) + 3,902}; (3)

k 2 = 1/{(u,c ) + 3,902}, (4)

здесь u, c -  параметры вида и функции распределения годовых максимумов температуры наружного воздуха;

k 3 = (u,c )/{(u,c ) - 3,902}; (5)

k 4 = 1/{(u,c ) - 3,902}. (6)

Параметры u  и с  зависят от среднего значения m  и стандартного отклонения s экстремальных значений типа I:

- для максимума: u =m - 0,57722/c ,  

c = 1,2825/s; (7)

- для минимума: u =m + 0,57722/c ,  

c = 1,2825/s. (8)