МИНИСТЕРСТИВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕТРОФИКАЦИИ СССР
главниипроект
всесоюзный ордена трудового красного знамени
научно-исследовательский институт гидротехники
имени Б.Е. ВЕДЕНЕЕВА
ИНСТРУКЦИЯ
по ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
ВСН 02-74
Минэнерго СССР
“ЭНЕРГИЯ”
Ленинградское отделение
1974
В работе изложена новая методика расчета бетонных сооружений, основанная на учете длительной прочности и вида сложного напряженного состояния бетона. Инструкция рассчитана на проектировщиков и строителей гидротехнических сооружений.
Предлагаемым методам расчета можно пользоваться не только при проектировании бетонных гидротехнических сооружений, но и сооружений другого назначения.
Работа выполнена Комплексной лабораторией бетонных и железобетонных сооружений ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Ответственный исполнитель работы - ст. науч. сотр. канд. техн. наук А.П. Пак.
МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР |
Ведомственные строительные нормы |
ВСН 02-74 Минэнерго СССР Печатается впервые |
Инструкция по определению прочности бетонных сооружений |
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая Инструкция развивает и дополняет положенияп.п. 1.3, 4.2, 4.3, 4,15 главы СНиП П-И 14-69 “Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Нормы проектирования” и распространяется на проектирование бетонных гидротехнических сооружений, материал которых испытывает в основном сложное напряженное состояние.
1.2. Указания настоящей Инструкции в соответствии с главой СНиП II-A 10-71 “Строительные конструкции и основания. Основные положения проектирования” относятся к предельным состояниям первой группы.
2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1. Напряжения, возникающие в элементах бетонных сооружений, разрешается определять так же, как для однородного упругого тела. Напряженное состояние основных сооружений следует показывать в главных напряжениях -s1>s2>s3 (где s1 - наибольшее главное напряжение, s2 - среднее главное напряжение и s3 наименьшее главное напряжение). Растягивающие напряжения считаются положительными.
2.2. Бетонные сечения могут рассчитываться с учетом или без учета работы растянутой зоны сечения. В первом случае следует производить проверку трещиностойкости растянутой зоны сечения согласно требованиям главы СНиП II-И 14-69. При этом должны учитываться как влияние температурно-влажностных воздействий, так и влияние сложного напряженного состояния на момент образования трещин.
2.3. Расчеты прочности и трещиностойкости бетонных сооружений наряду с методами, регламентированными главой СНиП II-И 14-69, в случаях, предусмотренных индивидуальными техническими условиями на проектирование отдельных сооружений, должны производиться по величине длительной прочности бетона, определяющей предельно допустимые напряжения на стадии нормальной эксплуатации сооружения.
Внесены Всесоюзным научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б.Е. Веденеева |
Утверждены Минэнерго СССР 28 июня 1971 г. по согласованию с Госстроем СССР |
Срок введения IV квартал 1974 г.
|
Примечание. Длительная прочность бетона характеризуется уровнем напряжений, при превышении которых в бетоне начинаются необратимые структурные изменения и соответственно начинают изменяться (ухудшаться) его характеристики - водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление различным видам коррозии и т.д. Длительная прочность бетона определяется экспериментальными исследованиями при помощи современных измерительных приборов и приспособлений - ультразвуковых, звукометрической аппаратуры, фильтрационных установок, метода дилатометрии и т.п. Величина длительной прочности должна устанавливаться с использованием минимум трех различных методов, при этом в расчетах принимается ее среднее значение.
2.4. Значения длительной прочности бетона при расчете бетонных сооружений устанавливаются опытным путем с учетом статистической изменчивости сопротивлений. При назначении обеспеченности величины длительной прочности бетона следует руководствоваться указаниями примечания 1 п.13 главы СНиП II-Ф 10-71.
2.5. На стадии технического проекта допускается принимать величину длительной прочности бетона табл.1,2.
Таблица 1
Длительная прочность бетона при сжатии Rc.т, кгс/см2
Проектная марка бетона по прочности при сжатии..... |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
500 |
Rс.т.............. |
35 |
50 |
65 |
80 |
100 |
120 |
140 |
175 |
Примечания. 1. Для сооружений 1 и II классов капитальности при расчетах на прочность допускается учитывать реальный возраст бетона к моменту его загружения. 2. Классы капитальности гидротехнических сооружений устанавливаются в соответствии с требованиями главы СНиП II-И. 1-62*. Гидротехнические сооружения речные. Основные положения проектирования.
Таблица 2
Длительная прочность бетона при растяжения Rp.t, кгс/см2
Класс |
Сочета- ние нагрузок и воздей-ствий |
Проектная марка бетона по прочности при сжатии |
|||||||
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
500 |
||
1 |
Основное |
6,2 |
11,2 |
13,5 |
15,0 |
17,2 |
18,7 |
20,2 |
23,2 |
|
Особое |
10,5 |
14,2 |
17,1 |
19,0 |
21,8 |
23,8 |
25,6 |
29,4 |
II |
Основ- Ное |
8,8 |
12,0 |
14,4 |
16,0 |
18,4 |
20,0 |
21,6 |
24,8 |
|
Особое |
11,0 |
15,0 |
18,0 |
20,0 |
23,0 |
25,0 |
27,0 |
31,0 |
Ш |
Основное |
9,9 |
13,5 |
16,2 |
18,0 |
20,7 |
22,3 |
21,3 |
27,9 |
|
Особое |
11,0 |
15,0 |
18,0 |
20,0 |
23,0 |
25,0 |
27,0 |
31,0 |
IV
|
Основ- ное |
10,5 |
14,2 |
17,1 |
19,0 |
21,8 |
23,8 |
25,6 |
29,4 |
|
Особое |
11,0 |
15,0 |
18,0 |
20,0 |
23,0 |
25,0 |
27,0 |
31,0 |
2.6. Для определения предельно допустимых напряжений на стадии нормальной эксплуатации при расчете бетонных сооружений в формулы, приведенные в разделах 3 и 4 следует вводить Kp.д коэффициент безопасности по длительной прочности бетона, учитывающий ответственность сооружения. Значения коэффициента Kp.д приведены в табл.3.
Таблица 3
Коэффициент безопасности по длительной прочности бетона
Класс капитальности сооружений |
I |
II, III, IV |
||
Сочетание нагрузок и воздействий |
Основное |
Особое |
Основное |
Особое |
Коэффициент Кd.д |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
0,9 |
Примечание. Коэффициенты Кd.д при учете сил, действующих во время строительства, испытаний и ремонта сооружений применяются равными среднеарифметическому между значениями коэффициентов для основных и особых сочетаний нагрузок и воздействий. При учете особых сочетаний в строительный и ремонтный период коэффициенты Кб.д принимаются по графе особых сочетаний нагрузок и воздействий.
2.7. Расчеты бетонных сооружений на прочность и по образованию трещин должны производиться с учетом вида сложного напряженного состояния бетона и с использованием различных критериев прочности по зонам сооружения.
3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
ПО ПРОЧНОСТИ
3.1. Прочность бетонных элементов, определяемая сопротивлением основному сжатию, должна удовлетворять следующему условию:
(1)
где s3 - предельно допустимые напряжения из стадии нормальной эксплуатации сооружения.
3.2 При расчете центрально сжатых бетонных элементов необходимо учитывать продольный изгиб, когда гибкость их l (т. е. отношение расчетной длины элемента loк минимальному радиусу инерции rсечения), больше или равна 14 . В этом случае расчет ведется по формуле:
(2)
где j - коэффициент продольного изгиба, принимаемый по таблице 17 п. 6.1 главы СНиП II-И 14-69.
Примечание : Расчетная длина lo принимается в соответствии с требованиями п.6.2 главы СНиП II-И 14-69.
3.3 Определение прочности внецентренно сжатых бетонных сечений, в которых согласно п. 2.2 не учитывается сопротивление растянутой зоны, производится по результатам сравнения величин наибольших главных сжимающих напряжений с величиной длительной прочности бетона при сжатии; при этом должно быть соблюдено условие (1).
Во всех случаях проектирования напорных бетонных сооружений, рассчитываемых как с учетом, так и без учета работы растянутой зоны бетона, необходимо учитывать в расчетном сечении элемента силы противодавления воды, определяемые в соответствии с требованиями пп. 4.12, 4.13, 4.14 главы СНиП II-И 14-69.
Плоское напряженное состояние
3.5 Бетонные элементы, материал которых испытывает двухосное сжатие, рассчитываются по формуле:
(3)
где |s2| - абсолютное значение среднего главного напряжения; а - эмпирический коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.7.
Объемное напряженное состояние
3.6 Бетонные элементы, материал которых испытывает трехосное сжатие, рассчитываются по формуле:
(4)
где ½s1ï- абсолютное значение наибольшего главного напряжения, устанавливаемое с учетом указаний п. 4.1; b - эмпирический коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.7.
3.7 Величины коэффициентов а и b в формулах (3) и (4) должны быть определены специальными исследованиями на бетоне конкретного для проектируемого сооружения состава. Для прикидочных расчетов их значение может быть принято равным:
а=0,1 b=2,5
4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН
4.1 Трещиностойкость бетонных элементов, материал которых испытывает осевое или двухосное растяжение, определяется длительной прочностью бетона на растяжение и должна удовлетворять следующему условию:
(5)
4.2 Трещиностойкость бетонных элементов, материал которых испытывает плоское напряженное состояние вида растяжение-сжатие, должна определяться следующим условием:
(6)
4.3 Трещиностойкость бетонных элементов, материал которых испытывает объемное напряженное состояние вида растяжение плюс два сжатия, рассчитывается с соблюдением условия:
(7)
4.4 Трещиностойкость бетонных элементов, материал которых испытывает объемное напряженное состояние вида два растяжения плюс сжатие, рассчитывается с соблюдением условия (6).
4.5 В случаях, когда по одной из главных площадок действует растягивающее напряжение и условия трещиностойкости (см. Формулы 5, 6, 7) не выполняются, и сооружении должны быть предусмотрены специальные конструктивные мероприятия (швы-надрезы, периметральный шов, армирование и т.п.).
Примечание. Величины Rp.т.в сечениях, совпадающих со швами бетонирования, следует принимать равными или определять специальными экспериментами на образцах сечением не менее 0,5 х 0,5 м.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения |
2. Основные расчетные положения |
3. Расчет элементов бетонных сооружений по прочности |
Линейное напряженное состояние |
Плоское напряженное состояние |
Объемное напряженное состояние |
4. Расчет элементов бетонных сооружений по образованию трещин |