В.В. Габрусенко, Общество железобетонщиков Сибири и Урала, г. Новосибирск НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО НОВЫМ НОРМАМ* В ПОМОЩЬ ПРОЕКТИРОВЩИКУ расход рабочей

арматуры определяется не прочнос 7. Расчет тРещиностойкости тью сечений, а ограничениями по раскрытию трещин.

Старые Нормы [3] разделяли трещиностойкость на В наибольшей степени это относится к тавровым сечени три категории, в зависимости от условий эксплуатации ям с полкой в сжатой зоне, однако встречаются и случаи конструкций и вида применяемой арматуры:

недостаточной трещиностойкости прямоугольных сечений 1 - не допускается образование трещин, с арматурой, подобранной только из условия прочности.

2 - допускается непродолжительное по ширине раскрытие трещин a при действии полной нагрузки crc1 с последующим их закрытием после снятия кратковремен- 7.1. Расчет по обРазованию тРещин ной части нагрузки, Как и раньше, расчет конструкций с обычной арма 3 - допускается ограниченное по ширине раскрытие турой по образованию трещин проводят только для про трещин - непродолжительное a (от действия полной верки необходимости расчета по раскрытию трещин и crc нагрузки) и продолжительное a (от действия постоянной для проверки необходимости учета трещин при расчете crc и длительной нагрузки).

по деформациям. Если трещины не образуются, то нужда в К 1-й категории относили конструкции, воспринимающие более сложном расчете по раскрытию трещин отпадает, а давление жидкостей или газов (резервуары, газгольдеры и расчет по деформациям становится существенно проще.

т.п.), ко 2-й - конструкции, эксплуатируемые на открытом По старым Нормам [3] момент образования нормальных воздухе или в грунте при переменном уровне грунтовых трещин в изгибаемых, внецентренно сжатых и внецент вод и армированные высокопрочной арматурой, к 3-й - ренно растянутых элементах определяли исходя из упругих все остальные. Конструкции первой категории выполня- деформаций бетона в сжатой зоне и упруго-пластических лись преимущественно предварительно напряженными, в растянутой. Поэтому эпюру напряжений в сжатой зоне а второй категории - только предварительно напряженными принимали треугольной, а в растянутой - прямоуголь (при обычном армировании трещины закрыться не могут).

ной (взамен фактической криволинейной, см. рис. 8,а).

В новых Нормах [1] такое разделение отсутству- Такое упрощение намного облегчало расчет без нанесения ет, возможность закрытия трещин не упоминается, заметного ущерба результатам. Для учета упруго-пласти а сам расчет выполняется только по образованию и по рас- ческих деформаций в формулах использовали упруго-плас крытию трещин, как это было еще до 1975 г. Отличительной тический момент сопротивления сечения Wpl, который можно особенностью новых Норм является и то, что не указыва- было получить умножением упругого момента сопротивления ются области применения конструкций, в которых трещины Wred на коэффициент g [5]. Значения этого коэффициента допускаются и в которых трещины не допускаются.

колебались от 1,1 до 2, в зависимости от формы сечения.

Лишь в Своде правил по проектированию преднапря- Кроме того, радиус ядра сечения для внецентренно сжатых и женного железобетона (СП 52-102-2004) указано, что тре- внецентренно растянутых элементов принимали с несколько бования по отсутствию трещин предъявляются к предвари- меньшим значением, чем для упругого тела, умножая его на тельно напряженным конструкциям, у которых при полностью коэффициент j 1 (определение коэффициента требовало растянутом сечении должна быть обеспечена непроница- нескольких вычислительных операций).

емость (находящихся под давлением жидкостей или газов, Согласно Своду правил [2], момент образования испытывающих воздействие радиации и т. п.), к уникальным нормальных трещин следует определять одним из двух конструкциям, а также к конструкциям при воздействии способов - без учета и с учетом неупругих деформаций сильно агрессивной среды. То есть, область применения бетона в растянутой зоне.

конструкций, в которых трещины не допускаются, осталась, В первом случае условие трещиностойкости для изги по существу, прежней, а область применения конструкций, баемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых в которых допускается ограниченное продолжительное элементов - это, по существу, преобразованная запись и непродолжительное раскрытие трещин, расширилась.

известной формулы сопромата (рис. 8,б):

К последним относятся и практически все конструкции М M = Rbt,ser W N, crc red ex из обычного железобетона (без предварительного напряже ния арматуры) с арматурой не выше класса А500.

где N - продольная сжимающая (знак л+) или растя Следует заметить, что при разработке обычных конс- гивающая (знак Ц) сила, трукций проектировщики, как правило, не уделяют долж- W - упругий момент сопротивления приведенного red ного внимания проверке их трещиностойкости, ограничи- сечения (его допускается вычислять даже без учета арма ваясь лишь расчетами прочности (исключения составляют туры, т.е. как для бетонного сечения), типовые конструкции, разработанные в свое время инсти- e = W /A - расстояние от центра тяжести приве x red red тутами Госстроя СССР). Между тем в целом ряде случаев денного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной *Продолжение. Начало в 4, 6, 2006 и 2, 5, 2007. В.В. Габрусенко 6 (42), ПРОЕКТИРОВАНИЕ и СТРОИТЕЛЬСТВО в Сибири конструкции зданий а) б) в) Рис. 8. Расчетные эпюры нормальных напряжений в сечении: а) с учетом неупругой работы бетона (по СНиП 2.03.01-84*), б) без учета неупругой работы бетона (по СП), в) с учетом неупругой работы бетона (по СП) от растянутой грани (радиус ядра сечения, который всегда В Своде правил [2] из этой формулы исключен коэф ранее обозначался буквой r), фициент л2 (в запас трещиностойкости), поэтому условие A - площадь приведенного сечения. трещиностойкости приобрело более простой вид - как red Если трещиностойкость не обеспечивается, то расчет для упругого материала:

выполняют с учетом неупругих деформаций. В этом случае N N = A Rbt, ser.

crc red эпюра растягивающих напряжений принимается трапецие видной (рис. 8,в) - в соответствии с двухлинейной диаграм- Однако в Пособии к СП [4] неупругие деформации бе тона были вновь учтены, правда, в несколько ином виде:

мой, однако ручное решение задачи становится трудно выполнимым. К тому же, в растянутой зоне некоторых сече N N = Rbt, ser A + 20A, crc s ний (например, прямоугольных при изгибе) при двухлинейной где 20 - напряжения в растянутой арматуре (МПа) в диаграмме образуется обычная треугольная эпюра, а никак момент образования трещин в бетоне.

не трапециевидная. Трапециевидной эпюре не позволяет Что касается трещиностойкости наклонных сечений, то ни образоваться элементарное требование статики - равенство в новых Нормах, ни в СП, ни в Пособии к СП данный вопрос нулю проекций всех сил на продольную ось (читатель может вообще не рассматривается. Видимо, с этим следует согла в этом убедиться сам, проделав несложные вычисления).

ситься, так как практика проектирования, экспериментальные Возможно, по этим причинам разработчики Пособия к СП исследования и опыт эксплуатации железобетонных конс [4] вернулись к упруго-пластическому моменту сопротивления трукций с обычной арматурой показали, что если наклонные W и коэффициенту g, правда, существенно уменьшив значе pl трещины и образуются, то раскрытие их ничтожно мало - во ния последнего (табл. 13). Это привело к снижению расчетной всяком случае, на фоне нормальных трещин. Поэтому и нет трещиностойкости нормальных сечений, особенно при вне смысла выполнять многодельные расчеты, результаты которых, центренном растяжении, что лишь отчасти компенсируется к тому же, слабо согласуются с результатами опытов.

несколько большей величиной радиуса ядра сечения.

Проверку трещиностойкости нормальных сечений при центральном растяжении по старым Нормам [3] выполняли основные выводы по формуле Расчет железобетонных конструкций с обычным арми N N =Rbt, ser (A + 2aA ), рованием по образованию нормальных трещин не пре crc s терпел принципиальных изменений.

где a = E /Eb - коэффициент приведения арматуры к бетону, s Для изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно A и A - площадь сечения соответственно бетона и s растянутых элементов лишь несколько снижены значения ко всей продольной арматуры, эффициента перехода от упругого момента сопротивления 2 - коэффициент, учитывающий неупругие деформации нормальных сечений к упруго-пластическому, что привело к растянутого бетона.

уменьшению расчетного момента образования трещин по Таблица сравнению с моментом, рассчитанным по старым Нормам.

Коэффициенты перевода упругого момента Поскольку результаты расчета по образованию тре щин решают не главную, а вспомогательную задачу, это сопротивления сечения в упруго-пластический уменьшение вряд ли стоит оспаривать - оно лишь вынудит Значение g проектировщика более часто прибегать к расчету по рас крытию трещин, что полезно само по себе, ибо позволит Сечение По старым По новым более грамотно проектировать конструкции и реже до нормам [5] нормам [4] пускать ненадежные конструктивные решения.

Из новых Норм исключен расчет по трещиностойкости Прямоугольное 1,75 1, наклонных сечений конструкций с обычным армированием, Тавровое с полкой что следует признать разумным шагом.

1,75 1, в сжатой зоне Библиографический список Тавровое с полкой 1. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конс в растянутой зоне 1,50...1,75 1,20Е1,25 трукции. Основные положения.

(в зависимости от соотношения 2. СП 52-101-2003. Бетонные и железобетонные конс размеров полки и стенки) трукции без предварительного напряжения арматуры.

Двутавровое симметричное 3. СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конс (коробчатое) 1,10Е1,75 1,15Е1,30 трукции (с изменениями 1988 г.).

(в зависимости от соотношения 4. Пособие по проектированию бетонных и железобетон размеров полок и стенки) ных конструкций без предварительного напряжения арматуры Двутавровое (к СП 52-101-2003).

несимметричное 1,25Е1,75 1,25Е1,30 5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных (в зависимости от соотношения конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного размеров полок и стенки) напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84) - М., 1989.

Кольцевое и круглое До 2,0 Отсутствует (Продолжение в одном из ближайших номеров) Крестовое 1,75Е2,0 Отсутствует 6 (42), 40 ПРОЕКТИРОВАНИЕ и СТРОИТЕЛЬСТВО в Сибири конструкции зданий    Книги, научные публикации