МИНАТОМЭНЕРГО СССР
МОСКОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТА
«АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ»

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ И КОНСТРУИРОВАНИЮ
СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ СТЕН И ПЕРЕКРЫТИЙ
СООРУЖЕНИЙ АЭС

(Первая редакция)

П-1-88

МО «Атомэнергопроект»

МОСКВА 1988

УТВЕРЖДАЮ

Главный инженер

__________ А.А. Грудаков

РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету и конструированию сборно-монолитных
железобетонных элементов стен и перекрытий сооружений АЭС

(первая редакция)

П-1-88

МО "Атомэнергопроект"

Руководитель темы и ответственный

исполнитель рук. лаб. ОИСК, д.т.н., проф.                                           А.П. Кириллов

Исполнители:

старший научный сотрудник к.т.н.                                                        Т.В. Черняк

младший научный сотрудник                                                                 С.В. Селезнев

доцент, к.т.н. (Ивановский

инженерно-строительный институт                                                      И.Т. Мирсаяпов

младший научный сотрудник (Казанский

инженерно-строительный институт)                                                     Ильшат Мирсаяпов

Введение

Настоящие рекомендации распространяются на сборно-монолитные конструкции стен и перекрытий сооружений АЭС, возводимых индустриальными методами с использованием унифицированных сборных элементов заводского изготовления. Возможность использования "Рекомендаций" для расчета сборно-монолитных конструкций АЭС определяется выполнением условия обеспечения надежной связи между сборным элементом и бетоном омоноличивания, чему удовлетворяют ребристые армопанельные элементы, а также плоские армопанели, в которых предусмотрены специальное конструктивные или иные способы, обеспечивающие эти требования.

"Рекомендации" развивают следующие нормативно-методические документы:

1. П-746-81 "Рекомендации по методике расчета сборно-монолитных перекрытий с использованием несущих элементов в виде плоских плит высотой 300 мм и ребристых плит типа "РП" для АЭС с реакторами РБМК-1000". Гидропроект, 1981.

2. П-765-82 "Руководство по проектированию строительных конструкций АЭС с РБМК-1000". Гидропроект, 1982.

3. П-701-79-Д-82. Указания по возведению железобетонных и бетонных сборно-монолитных стен с реакторами РБМК-1000 с применением ребристых армопанелей типа АПЛ с "сухими" стыками". Гидропроект, 1982.

4. П-798-64 "Рекомендации по расчету сборно-монолитных железобетонных конструкций на выносливость по нормальному сечению". Гидропроект, 1964.

В рекомендациях учтены также требования общесоюзных нормативных документов, что позволяет распространить их и на другие типы сборно-монолитных конструкций. Разработанные в них методики расчета отражают влияние поэтапности возведения и бессварного стыкования арматуры на трещиностойкость, жесткость, прочность и выносливость сборно-монолитных железобетонных элементов.

Материал "Рекомендаций" базируется на результатах анализа полученных авторами экспериментальных данных об изменении напряженно-деформированного состояния сборно-монолитных железобетонных конструкций на всех стадиях работы вплоть до разрушения, схемах и нагрузках их трещинообразования и разрушения, а также обобщения имеющихся по данному вопросу материалов других авторов.

Рекомендации разработаны в отделе исследований строительных конструкций Московского отделения под руководством и редакцией докт. техн. наук, профессора Кириллова А.П. В разработке Рекомендаций участвовали: к.т.н. Т.В. Черняк - разделы 1.1.-1.3, к.т.н. И.Т. Мирсаяпов (Ивановский инженерно-строительный институт) - раздел 1.4.1, инж. Ильшат Мирсаяпов (Казанский инженерно-строительный институт) - разделы 1.4.2.-1.4.4., инж. С.В. Селезнев - раздел 2. Основные положения рекомендаций согласовывались с БКП-2 Московского отдаления Атомэнергопроекта.

1. Рекомендации по расчету сборно-монолитных железобетонных элементов перекрытий и стен АЭС

1.1. Общие указания

1.1.1. Настоящие рекомендации распространяются на сборно-монолитные возводимые поэтапно железобетонные конструкции стен и перекрытий АЭС, поперечные сечения которых состоят из сборных железобетонных элементов заводского изготовления без предварительного напряжения, содержащих всю или часть рабочей арматуры, и уложенных на месте использования монолитного бетона, и дополнительной арматуры.

1.1.2. В период возведения сборно-монолитных конструкций перекрытий на сборный элемент действуют нагрузки строительного периода, которые включают: собственный вес сборного элемента, вес бетона омоноличивания, а также нагрузки от людей, оборудования и транспортных средств, используемых при возведении.

В период возведения сборно-монолитных конструкций стен на сборные элементы действует нагрузка от давления свежеуложенного бетона омоноличивания.

1.1.3. Нагрузки от людей, оборудования и транспортных средств, действующие в период возведения сборно-монолитных конструкций перекрытий принимаются равными:

при расчете плит - 250 кгс/м²;

при расчете балок - 150 кгс/м².

1.1.4. Нагрузки строительного периода принимаются с соответствующими коэффициентами перегрузки: собственный вес сборного элемента - с коэффициентом перегрузки 1,1; собственный вес бетона омоноличивания - с коэффициентом перегрузки 1,2, умноженным на коэффициент условий работы 0,8; учитывающий кратковременность его действия; вес людей, оборудования и транспортных средств - с коэффициентом перегрузки 1,3, умноженным на коэффициент условий работы 0,8, учитывающий их действия.

1.1.5. Коэффициенты условий работы бетона принимаются равными для бетона сборных элементов - g_в2 = 1,1; для бетона омоноличивания - g_в3 = 0,85.

1.1.6. При расчете сборно-монолитных элементов по предельным состояниям первой и второй групп нормативные и расчетные сопротивления бетона рекомендуется принимать:

а) сжатие осевое (призменную прочность) рекомендуется принимать равным приведенной прочности бетона в сборно-монолитном сечении , определяемой по формуле

,                                           (1.1а)

где S_m - статический момент монолитного бетона сжатой зоны составного сечения относительно нейтральной оси, расстояние до которой от верхней грани сечения - Х_гр равно

,                                            (1.1б)

здесь - l_i = 0,85 - 0,00075R_вi,

R_вi - нормативное или расчетное сопротивление бетона сборного . элемента,

E_вi - модуль упругости бетона сборного элемента,

R_s и Е_s - нормативное или расчетное сопротивление и модуль упругости арматуры соответственно;

h₀ - рабочая высота сборно-монолитного сечения;

R_в - нормативное или расчетное сопротивление монолитного бетона;

S - статический момент всей сжатой зоны относительно той же оси, что и для S_m.

б) растяжение осевое рекомендуется принимать ровным: при расположении в растянутой зоне только бетона сборного элемента - сопротивление бетона сборного элемента R_вti; расположении в растянутой зоне только бетона омоноличивания - сопротивлению монолитного бетона R_вt; при расположении в растянутой зоне части бетона сборного элемента и части бетона омоноличивания - меньшему из значений R_вti или R_вt.

1.2. Расчет по предельным состояниям второй группы

1.2.1. Расчет по образованию трещин

1.2.1.1. Железобетонные сборно-монолитные элементы рассчитывают по образов образованию трещин:

нормальных к продольной оси элемента;

наклонных к продольной оси элемента;

горизонтальных вдоль шва сопряжения сборного и монолитного бетонов.

1.2.1.2. Расчет по образованию нормальных трещин производится:

а) для сборного элемента - из условия

M_con ³ M_crci,                                                           (1.1)

где M_con - момент внешних сил, действующий в рассматриваемом сечении сборного элемента в период возведения сборно-монолитной конструкции;

M_crci - момент принимаемый нормальным сечением сборного элемента при образовании в нем трещин и определяемый по формуле (125) СНиП 2.03.01-84.

б) для сборно-монолитного элемента - из условия

M_sеr ³ M_crcII,                                                           (1.2)

где M_sеr - момент внешних сил, действующих в рассматриваемом сечении сборно-монолитного элемента в период его эксплуатации;

M_crcII - момент, воспринимаемый нормальным сеченном сборно-монолитного элемента и соответствующий выходу нормальной трещины из сборного элемента в бетон омоноличивания (момент "вторичного" трещинообразования). M_crcII определяется по формуле

.                                                   (1.3)

Здесь N_вi - усилие в бетоне сжатой зоны сборного элемента, равное

,                                                        (1.4.)

где s_вi - наложение в крайнем сжатом волокне сборного элемента, равное

,                                                   (1.5)

где в_i, h_0i - ширина и рабочая высота сечения сборного элемента;

x¢_i - относительная высота сжатой зоны сборного элемента, определяемая как

,                                         (1.6)

где                                                      ; ,

отсюда                                                        ,                                                         (1.7)

е_вi - эксцентриситет усилия в бетоне сжатой зоны сборного элемента относительно центра тяжести сборно-монолитного сечения, равный

,                                                     (1.8)

Здесь                                                              ,                                                       (1.9)

где S¢_red и А¢_red - приведенный статический момент и приведенная площадь сборно-монолитного сечения соответственно без учета растянутой зоны бетона сборного элемента.

r¢ - расстояние от центра тяжести приведенного сборно-монолитного сечения до верхней ядровой точки, равное

.                                                       (1.10)

Здесь W¢_pl - приведенный момент сопротивления сборно-монолитного сечения без учета растянутой зоны бетона сборного элемента.

1.2.1.3. Расчет по образованию наклонных трещин в сборно-монолитном сечении производится из условия

,                                                   (1.11)

где g_в4 - коэффициент условий работы бетона, определяемый как

.                                     (1.12)

Здесь величины a, В, R_в,jer(1) соответствуют обозначениям п. 4.11. СНиП 2.03.01-84

h_0i/h₀ - отношение высот сборного и сборно-монолитного сечений. Значения главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне s_mt и s_mc определяются по формуле

.   (1.13)

s_х1, s_у1, t_ху1 - компоненты тензора напряжений в точке сборного элемента от нагрузок строительного периода;

s_х2, s_у2, t_ху2 - компоненты тензора напряжений в точке сборно-монолитного элемента от действия нагрузок эксплуатационного периода.

Компоненты тензора напряжений определяются как для упругого тела методами сопромата или теории упругости и подставляются в формулу (1.13) с соответствующими знаками.

1.2.1.4. Расчет по образованию горизонтальной трещины вдоль шва сопряжения сборного и монолитного бетонов рекомендуется производить из условия

,                                                 (1.14)

где t_ху - касательные напряжения в шве;

s_у - напряжения, нормальные к плоскости шва;

 - предельное сопротивление шва растяжению.

1.2.2. Расчет по раскрытию трещин

1.2.2.1. Железобетонные сборно-монолитные элементы рассчитывают по раскрытию трещин:

нормальных к продольной оси элемента;

наклонных к продольной оси элемента.

1.2.2.2. Сирину раскрытия нормальных трещин в сборно-монолитной конструкции а_crc определяют как сумму двух слагаемых

,                                                    (1.15)

где а_crci - ширина раскрытия нормальных трещин в сборном элементе от действия нагрузок строительного периода, определяемая по формуле (144) СНиП 2.03.01-84.

а_crcII - ширина раскрытия нормальных трещин в сборно-монолитном элементе от действия нагрузок эксплуатационного периода, определяемая по формуле

,                                      (1.16)

где величины d, j_i, h принимаются в соответствии с рекомендациями п. 4.14 СНиП 2.03.01-84.

s_sII - приращение напряжений в стержнях продольной рабочей арматуры от действия нагрузок эксплуатационного периода, равное

.                                                          (1.17)

Здесь W_plII - момент сопротивления по растянутой зоне сборно-монолитного сечения.

Значение W_plII определяется:

а) при                                                   М_ser < М_crcII,                                                         (1.18)

по формуле

,                              (1.19)

где Х_с - высота сжатой зоны сборно-монолитного сечения при треугольной эпюре напряжений, равная

;                                               (1.20)

;                                                 (1.21)

Х_вt - условная высота растянутого бетона, равная

;                                      (1.22)

б) при                                                     M_ser ³ М_crcII                                                       (1.23)

по формуле

                        (1.24)

где W_II определяется по формуле (1.19),

M_lim - предельный момент, воспринимаемый сечением полной высоты

;                                              (1.25)

W_pl - упруго-пластический момент сопротивления сечения полной высоты, определяемый в соответствии с п. 4.7 СНиП 2.03.01-84.

1.2.2.3. Ширину раскрытия наклонных трещин в сборно-монолитной конструкции рекомендуется производить по формулам (152) и (153) СНиП 2.03.01-84, при этом при определении напряжений в хомутах Q_sw рекомендуется принимать в формуле (153) величину Q_в1 равной

,                                                (1.26)

где                                                 ,                                         (1.27)

.                                                   (1.28)

Здесь k^сотв - обобщенная характеристика сборно-монолитного сечения;

x¢_i - относительная высота, сжатой зоны сборного элемента;

 - соотношение высот сборного и сборно-монолитного сечений;

 - отношение момента от нагрузок строительного периода М_con к предельному моменту сборного элемента М_limi в рассматриваемом сечении.

1.2.3. Расчет по деформациям.

1.2.3.1. Прогиб сборно-монолитного элемента, обусловленный деформацией изгиба f_m , определяют как сумму двух слагаемых

,                                                       (1.29)

где f_mi - прогиб сборного элемента от действия нагрузок строительного периода;

f_mII - прогиб сборно-монолитного элемента от действия нагрузок эксплуатационного периода.

Величину f_mi рекомендуется определять в соответствии с п. 4.31 СНиП 2.03.01-84, при этом кривизну в середине пролета сборного элемента (1/r)_i при наличии трещин в растянутой зоне определить по формуле

,                                           (1.30)

где  - кривизна от непродолжительного действия всей нагрузки строительного периода, действующей на сборный элемент, определяемая в соответствии с рекомендациями п.п. 4.27-4.29 СНиП 2.03.01-84;

 - кривизна от непродолжительного действия постоянной нагрузки строительного периода, определяемая в соответствии с рекомендациями п.п. 4.27-4.29 СНиП 2.03.01-84;

 - кривизна постоянной нагрузки строительного периода с учетом ограниченной длительности её действия на сборный элемент.

Определение  на участках, где не образуются трещины, производится по формуле (156) СНиП 2.03.01-84, в которой значение коэффициента учитывающего влияние длительной ползучести бетона, принимается равным

,                                                         (1.29)

где j_в2 принимается по таблице 34 СНиП.

Определение , на участках, где в растянутой зоне образуются трещины, производится по формуле (160) СНиП 2.03.01-84, в которой значение коэффициента, характеризующего упругопластическое состояние бетона сжатой зоны принимается равным

,                                                        (1.30)

где n_кp и n_дл принимаются по таблице 35 СНиП.

Величину f_mII рекомендуется определять в соответствии с п. 4.31 СНиП 2.03.01-84, при этом кривизну сборно-монолитного элемента от действия нагрузки эксплуатационного периода  определять по формуле

,                                  (1.31)

Определение величин:

 - приращения кривизны от непродолжительного действия всей эксплуатационной нагрузки;

 - приращения кривизны от непродолжительного действия постоянной и длительной части эксплуатационной нагрузки;

 - приращения кривизны от продолжительного действия постоянной и длительной частей эксплуатационной нагрузки;

 - приращения кривизны от продолжительного действия постоянной нагрузки строительного периода; -

рекомендуется производить по формуле

,                                                         (1.32)

где В_II - жесткость сборно-монолитного сечения при изгибе, определяемая по формуле

.                                                  (1.33)

Здесь W_plII - момент сопротивления по растянутой зоне сборно-монолитного сечения, определяемый в соответствии с п. 1.2.2.1 настоящих рекомендаций (формулы 1.18-1.25);

j_sII - коэффициент, учитывающий работу растянутого бетона на участке с трещинами в сборно-монолитном элементе при действии на него нагрузки эксплуатационного периода, принимаемый равным:

а) после образования трещин только в сборном элементе, что соответствует условию M_ser < M_crcII:

,                                             (1.34)

где j_ls - коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки и принимаемый по табл. 36 СНиП 2.03.01-84.

M_crci и М_crcII - моменты образования трещин в сборном и сборно-монолитном сечениях соответственно, определяемые в соответствии с п. 1.2.1.2 настоящих рекомендаций (формулы 1.1.-1.10).

б) после образования трещин в сборно-монолитном элементе, что соответствует условию M_ser ³ M_crcII:

,                                            (1.35)

В формулу (1.32) подставляются значения моментов M_ser1-4 от соответствующей эксплуатационной нагрузки. При определении величины  учитывается частичная реализация длительного действия постоянной нагрузки строительного периода до набора прочности бетона омоноличивания;

это осуществляется подстановкой в формулы (1.34) и (1.35) значения коэффициента, учитывающего влияние длительности действия нагрузки при продолжительном её приложении, равным

.                                                      (1.35а)

1.3. Расчет по предельным состояниям первой группы

1.3.1. Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси сборно-монолитного элемента

1.3.1.1. Расчет сечений, нормальных к продольной оси сборно-монолитного элемента, следует производить в зависимости от соотношения между значением фактического отношения рабочих высот сборного и сборно-монолитного h₀ сечений k_i = h_0i/h₀: граничным значением k_i = h_0iгр/h₀, при котором шов-контакт сборного и монолитного бетонов располагается на уровне нейтральной оси сборно-монолитного сечения и минимальным допустимым значением k_min = h_0imin/h₀ из условия прочности сборного элемента.

1.3.1.2. Значение k_гр определяется по формуле

.                                                  (1.36)

Здесь                                                  ,                                                  (1.37)

где m_i -коэффициент армирования сборного элемента

,                                                        (1.38)

,                                                          (1.39)

x¢_i - относительная высота сжатой зоны бетона сборного элемента определяемая по формуле

,                                          (1.40)

1.3.1.3. Значение k_min определяется из условия прочности сборного элемента

,                                (1.41)

где X_i определяется из уравнения

.                                               (1.42)

При этом должно соблюдаться условие

,                                                          (1.43)

где x_R определяется по п. 3.14 СНиП 2.03.01-84.

В формулах (1.41-1.43) индекс i указывает на принадлежность характеристики сборному элементу.

1.3.1.4. Расчет сборно-монолитных элементов по прочности нормальных сечений производиться:

а) при                                          k_min < k_i = h_0i/h₀ £ k                                                    (1.44)

из условия                               ,                                                 (1.45)

где Х - условная высота сжатой зоны, определяемая из уравнения

.                                                       (1.46)

Здесь M - суммарный изгибающий момент относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой зоны сборно-монолитного сечения, от всех внешних сил по одну сторону от рассматриваемого сечения, действующих на стадиях возведения и эксплуатации элемента;

g¢_s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным

                                                   (1.47)

Здесь m_i - коэффициент, характеризующий уровень строительных нагрузок и равный

,                                                        (1.48)

где М_con - момент действия нагрузок строительного периода;

M_limi - предельный внутренний момент, воспринимаемый сборным элементом;

w_i - коэффициент, характеризующий форму сечения сборного элемента и равный

,                                                            (1.49)

где в_i и в - ширина сборного и сборно-монолитного сечений соответственно.

б) при                                            k_min < k_i = h_0i/h₀ > k_гр                                                  (1.50)

из условия                                  ,                                            (1.51)

где Х - условная высота сжатой зоны, определяемая из уравнения

.                                                    (1.52)

Здесь M_ser - изгибающий момент относительно оси, проходящей через центр тяжести сжатой зоны сборно-монолитного сечения, от внешних сил по одну сторону от рассматриваемого сечения, действующих на стадии эксплуатации элемента;

g²_s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным

,                                         (1.53)

где                                                          h_в = h₀ - h_0i                                                          (1.54)

X_c - высота сжатой зоны сборно-монолитного сечения определяемая по формуле (1.20) настоящих рекомендаций

A_sII - площадь сечения продольной рабочей арматуры, необходимая для восприятия нагрузок эксплуатационного периода.

В этом случае вся площадь продольной рабочей арматуры из условия прочности сборно-монолитного сечения A_s представляете суммой

A_s = A_si + A_sII,                                                    (1.55)

где A_si и A_sII определяются решением уравнений (1.14-1.42) и (1.51-1.52) настоящих рекомендаций соответственно.

1.3.2. Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси сборно-монолитного элемента

1.3.2.1. Расчет сборно-монолитных элементов по наклонным сечениям должен производиться для обеспечения прочности:

а) на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами;

б) на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой;

в) на действие поперечной силы по наклонной трещине;

г) на отрыв арматурного пояса в зоне действия поперечной силы;

д) на действие изгибающего момента по наклонной трещине.

Расчет для обеспечения прочности, соответствующей п.п. а, б, в, рекомендуется производить в соответствии с положениями п.п. 3.29-3.34 СНиП 2.03.01-84.

1.3.2.2. Расчет сборно-монолитных элементов на отрыв арматурного пояса должен производиться по расчетной схеме, полученной из испытаний экспериментальных моделей применяемого типа сборно-монолитных конструкций.

1.3.2.3. Расчет сборно-монолитных элементов на действие изгибающего момента по наклонной трещине следует производить в соответствии с п. 3.35 СНиП 2.03.01-84, при этом рекомендуемся момент M_s, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определять по формулам:

а) при                                          k_min < k_i = h_0i/h₀ £ k_гр

,                                                      (1.56)

где А_s - площадь сечения арматуры, пересекающей наклонное сечение;

Z_s - расстояние от равнодействующей усилий в продольной арматуре до равнодействующей усилий в сжатой зоне;

g²_s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по формуле (1.47) настоящих рекомендаций.

б) при                                         k_min < k_i = h_0i/h₀ > k_гр

                                              (1.57)

где g²_s - коэффициент надежности по арматуре, определяемый по формуле (1.53) настоящих рекомендаций.

1.4. Расчет на выносливость

Данный раздел рекомендаций распространяется на сборно-монолитные железобетонные конструкции из тяжелого бетона без предварительного напряжения, работающие под действием многократно повторных нагрузок с положительным коэффициентом асимметрии цикла.

При оценке выносливости нормальных и наклонных сечений сборно-монолитных элементов и контакта между сборным и монолитным бетонами определяются напряжения в бетоне и арматуре с учетом их изменения на различных стадиях работы железобетонного элемента. При этом учитываются напряжения в арматуре и бетоне, обусловленные особыми условиями виброползучести бетонов в сборно-монолитной конструкции и начальные напряжения от нагрузок строительного периода.

1.4.1. Расчет выносливости по нормальному сечению

1.4.1.1. Расчет сборно-монолитных изгибаемых элементов по сечениям, нормальным к продольной оси элемента, должен производиться из условий:

для сжатого бетона                             ;                                                 (1.58)

для растянутой арматуры                  ,                                       (1.59)

где R_вr, R_sr - расчетные сопротивления по выносливости бетона и арматуры, соответственно;

;

,  - максимальные нормальные напряжения, соответственно, в сжатом бетоне и в растянутой арматуре;

s_s,i - напряжение в растянутой арматуре от нагрузки строительного периода;

Н_в(s), Н_s(s) - функции накопления напряжений в бетоне и арматуре соответственно.

1.4.1.2. Определение нормальных напряжений в сжатом бетоне и растянутой арматуре ведется по II стадии напряженно-деформированного состояния.

;                                    (1.60)

;                                               (1.61)

                                 (1.62)

где коэффициент армирования ;

коэффициент приведения ;

коэффициент пластичности может быть принят l = 0,55.

Напряжения ,  определяются для приведенного сечения из эквивалентного бетона, класс В^сотв и модуль упругости Е^сотв которого устанавливаются соответственно по СНиП 2.03.01-84 по приведенной прочности на сжатие , определяемой по формула 1.1a.

1.4.1.3. функция накопления напряжений в бетоне определяется: если контакт между батонами располагается в сжатой зоне

,                    (1.63)

где H_e - принимается по табл. 1.1.

Dв - принимается по табл. 1.2.

 - коэффициент виброползучести,

; , ;

В_мон, В_СБ - соответственно, жесткость монолитного и сборного бетонов в сжатой зоне, определяемые

В_мон = F_мон×Е_в; В_СБ = F_СБ×Е_в,СБ.

F_мон, F_СБ - площади сечения монолитного и сборного бетонов в сжатой зоне;

Е_в, Е_в,СБ - их модули.

;

при определении  следует принимать

 и ,

где                                                          ;

если контакт между бетонами располагается в растянутой зоне

.                                            (1.64)

14.1.4. Функция накопления напряжений в арматуре:

если контакт между бетонами располагается в сжатой зоне

,                      (1.65)

где DS - принимается по таблице 1.3.

;

если контакт между бетонами располагается в растянутой зоне

                                      (1.66)

1.4.1.5. Расчетное сопротивление бетона по выносливости определяется как R_вr = k_вr×R_в, где R_в - прочность бетона на сжатие по СНиП 2.03.01-84;

 - относительный предел выносливости батона, учитывающий снижение прочности при многократно повторных нагрузках.

;  - параметрическая точка, значение которой может быть принято  = 0,5;

k_д - коэффициент динамического упрочнения;

k_в - коэффициент, учитывающий снижение прочности из-за водонасыщения бетона;

k_i - коэффициенты, учитывающие снижение прочности бетона при воздействии других факторов, например, из-за радиации, воздействия высоких температур и т.д.

1.4.1.6. Расчетное сопротивление арматуры по выносливости определяется по формуле

,

где R_s - расчетное сопротивление арматуры на растяжение по СНиП 2.03.01-84;

k_s = 1,8;

k_sr - относительный предел выносливости арматуры, учитывающий снижение прочности при многократно повторных нагрузках, определяемый по СНиП II-56-77.

1.4.1.7. Коэффициенты асимметрии цикла напряжений:

бетона                                             ;                                           (1.67)

арматуры                                      .                                  (1.68)

Значения Н_e для базового числа N = 2´ 10⁶ циклов

Таблица 1.1.

Значения Dв

Таблица 1.2.

Значения DS

Таблица 1.3.

1.4.2. Расчет выносливости по наклонному сечению

1.4.2.1. Расчет на выносливость сечений, наклонных к продольной оси элемента производится по прочности поперечной арматуры из условия

                                                           (1.69)

где s_w - напряжения в поперечной арматуре;

R_swr - усталостная прочность поперечной арматуры;

H_w(s) - функции накопления напряжений в арматуре в наклонном сечении вследствии виброползучести бетона.

1.4.2.2. Напряжения в поперечной арматуре определяются как

.                                                  (1.70)

Здесь                                                                (1.71)

где Е_w, d_w, a_w, m_w - соответственно модуль упругости; диаметр, коэффициент приведения поперечной арматуры и коэффициент поперечного армирования;

 - модуль упругости эквивалентного бетона;

h₀ - рабочая высота сечения.

; ;

в, s - ширина элемента и шаг хомутов.

А_sw - площадь поперечной арматуры на участке S.

              (1.72)

где М - момент в нормальном сечении, проходящем через вершину наклонной трещины, принимаемый равным

 - для сосредоточенной нагрузки

и  - для распределенной нагрузки;

R - опорная реакция;

а₀, l - расстояние от оси опоры до сосредоточенной нагрузки и расчетная длина балки;

A_s, E_s, a_s, m_s - площадь сечения, модуль упругости, коэффициент приведения продольной арматуры и коэффициент продольного армирования;

l_k, c - расстояние от конца наклонной трещины продольной арматуры до торца балки и горизонтальная проекция наклонной трещины, определяемая по СНиП 2.03.01-84;

;

 - при сосредоточенной нагрузке;

 - при равномерно распределенной нагрузке;

а - защитный слой бетона;

h - высота балки;

l_k - рекомендуется принимать не более l_k = 10d_s при классах "сборного" бетона В ³ 50

и l_k = 15d_s при классах "сборного" бетона 30 < В < 50;

j_в2 - коэффициент, учитывающий вид батона, определяемый по СНиП 2.03.01-84.

1.4.2.3. Функция накопления напряжений

                                       (1.73)

где k_в(r_в) - коэффициент виброползучести бетона, определяемый по п. 1.5.3.1.

 - функция накопления деформаций виброползучести, принимаемая по таблице 1.1. при напряжениях в батоне

.

1.4.3. Расчет выносливости контакта, между сборным и монолитным бетонами

1.4.3.1. Проверяется трещиностойкость контакта

                                                        (1.74)

При выполнении условия (1.74), выносливость контакта обеспечена.

1.4.3.2. Если условие (1.74) не выполняется, проводится расчет выносливости сечения по контакту из условий

;                                                      (1.75)

                                                      (1.76)

где Т_sw - предельное касательное напряжение для поперечной арматуры;

R_в,ks, R_в,lос - усталостная прочность бетона на сцепление и на смятие в контакте.

1.4.3.3. Касательные напряжения в бетоне по контакту

,                                            (1.77)

где

 - длина ожидаемого участка сдвига;

y_i - расстояние от оси опоры до нормального сечения, проходящего через вершину наклонной трещины, принимаемое

y_i =а₀ - для сосредоточенной нагрузки и

 - для равномерно распределенной нагрузки;

l_т - расстояние от оси опоры до торца элемента;

h_м - высота монолитного бетона;

G_w, G_в - модули сдвига соответственно поперечной арматуры и бетона;

n - количество стержней поперечной арматуры на длине ожидаемого участка сдвига, т.е. пересекающих контакт на участке от торца элемента до пересечения его наклонной трещиной.

Касательные напряжения в поперечной арматуре, пересекающей контакт

                                                     (1.78)

где                              .

l_oп - ширина площадки передачи опорной реакции R;

Напряжения смятия в бетоне под поперечной арматурой, пересекающей контакт

,

где                                                     

R_sw,ser, R_в,lос,ser - нормативные сопротивления поперечной арматуры растяжению и смятию бетона.

1.4.4. Усталостная прочность бетона и поперечной арматуры

1.4.4.1. Расчетное сопротивление поперечной арматуры по выносливости определяется по формуле

,                                                 (1.79)

где g_s2 - принимается по СНиП 2.03.01.84;

;

k₀ - коэффициент, учитывающий класс арматуры, принимаемый по таблице 1.4;

k_g - коэффициент, учитывающий диаметр арматуры, принимаемый по таблице 1.5;

R_sw - принимается по СНиП 2.03.01-84 при g_s1 = 1

r_wt - коэффициент асимметрии цикла напряжений после N циклов приложения нагрузки.

Таблица 1.4.

Таблица 1.5.

1.4.4.2. Расчетное сопротивление бетона на смятие R_в,locr при расчете выносливости контакта следует определять по формуле

,                                                      (1.80)

где R_в,loc - принимается по СНиП 2.03.01-84;

g_в1 - коэффициент условий работы бетона, принимаемый по таблице 1.6 или по п. 1.5.1.5. полагая g_в1 = k_вr.

Таблица 1.6.

1.4.4.3. Предельное касательное напряжение для поперечной арматуры определяется по формуле

                                            (1.81)

1.4.4.4. Расчетное сопротивлений сцепления бетона в контакте R_в,kr определяется как

,                                                     (1.82)

где  - для гладких контактов и

 - для неровных контактов с шероховатой поверхностью;

 - расчетное сопротивление растяжению монолитного бетона

14.4.5. Коэффициенты асимметрии циклов напряжений принимаются равными

.                               (1.83)

2. Рекомендации по расчету и конструированию бессварных стыков арматуры сборно-монолитных стен и перекрытий АЭС

2.1. Общие указания

2.1.1. Настоящий раздел "Рекомендаций..." распространяется на стеновые сборно-монолитные железобетонные конструкции с бессварными линейными анкерными стыками, возводимые с применением ребристых армоопалубочных панелей типа АПС (см. альбомы 11022 ПК, № 1, вып. 1; 11023 ПК, вып. 1; 11166 ПК, № 1, вып. 1) и литого бетона в качестве бетона омоноличивания.

2.1.2. В расчетную область бессварного стыка включается одно ребро армопанели с рабочим армокаркасом и приходящиеся на него перепускные арматурные стержни (рис. 1), так, чтобы они располагались симметрично относительно оси рабочего ребра армопанели.

2.1.3. Несущая способность бессварного стыка определяется сцеплением арматуры с бетоном, сопротивлением выкалыванию треугольной бетонной призмы и сопротивлением поперечных анкеров (на концах рабочей и перепускной арматуры) действию растягивающих сил. (рис. 2.)

Разрушающее усилие, воспринимаемое бессварным стыком, представляется в виде:

,                                                   (2.1)

где N_вs - предельное усилие сцепления арматурных стержней с бетоном (рис. 2) и определяемое по формуле:

,                                          (2.2)

Здесь  принимается равным j_R = 12,5;

j_d - коэффициент, учитывающий взаимное влияние арматурных стержней рабочего либо перепускного армокаркаса на нарушение их сцепления с бетоном и определяемый в зависимости от расстояния l_d (рис. 2) между стержнями каркаса из условия:

,                                       (2.3)

Рис. 1

Рис. 2

При использовании в рабочих либо перепускных каркасах арматурных стержней различного диаметра рекомендуется коэффициент j_d определять по d_max при этом произведение j_d×d_max×n не должно превышать .

Если рабочий каркас ребра либо перепускной каркас, находящийся по одну сторону от оси ребра, состоят из одного арматурного стержня, то коэффициент j_d = 1.

R_вt - расчетное сопротивление растяжению бетона;

l_п - величина перепуска (нахлестки) стержней рабочей и перепускной арматуры (см. рис. 1 и 2);

d - диаметр рабочей либо перепускной арматуры;

n - количество стержней рабочей либо перепускной арматуры в расчетной области стыка;

l_в - длина проекции наклонной трещины выкалывания между перепускной и рабочей арматурой на ось рабочей арматуры (рис. 2), определяемая из условия:

,                                                 (2.4)

здесь u - расстояние между осями рабочей и перепускной арматуры;

h_э - эффективная высота зоны влияния бессварного стыка, равная 20,0 см.

N_в - предельное усилие выкалывания треугольной бетонной призмы по наклонным трещинам, распространяющимся от рабочих к перепускным арматурным стержням (рис. 2) и определяемое по формуле:

,                                                        (2.5)

N_w - предельное усилие, воспринимаемое поперечными анкерными стержнями (рис. 2), определяемое по формуле:

,                                                 (2.6.)

но не более ;

здесь n_w - число приваренных поперечных анкерных стержней на длине перепуска (нахлестки);

d_w- диаметр анкерных стержней;

R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению;

j_w - коэффициент, зависящий от диаметра анкерных стержней и принимаемый по табл. 2.1.

Таблица 2.1.

При наличии нескольких поперечных анкерных стержней, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной оси рабочей арматуры, рекомендуется принимать n_w = 2.

Расчет разрушающего бессварной стык усилия N_p рекомендуется проводить как по рабочей арматуре ребра рабочего направления, так и по перепускной арматуре, принимая за расчетное минимальное из полученных усилий.

2.1.3. Длину перепускных каркасов l_п, зависящую от классов применяемых бетона и арматуры, геометрических параметров армопанели и анкерных элементов рекомендуется определять из условия, полученного из (2.1):

- при отсутствии анкерных элементов

,                                        (2.7)

- при наличии анкерных элементов

,                              (2.8)

где коэффициенты        ; ; ;

l_an - длина анкеровки арматурных стержней в бетоне, принимаемая по формуле (186) СНиП 2.03.01-84.

2.2. Прочность по нормальным сечениям стеновых сборно-монолитных конструкций с бессварными стыками

2.2.1. Расчетным сечением изгибаемых сборно-монолитных конструкций с бессварными стыками является сечение, нормальное к продольной оси элемента и проходящее по оси стыка. (рис. 1).

Предельные усилия в нормальном сечении по стыку определяются исходя из следующих предпосылок:

- сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;

- сопротивление бетона сжатию принимается равным призменной прочности бетона R_в при равномерном распределении напряжений по сжатой зоне бетона;

- растягивающие напряжения в перепускной арматуре, зависящее от прочностных и геометрических характеристик стыка, принимаются по расчету (см. п. 2.2.2), но не более расчетного сопротивления растяжению R_s.

2.2.2. Проверка прочности прямоугольного сечения, проходящего по оси стыка (при ) производится из условия:

,                                                 (2.9)

где М - действующий в сечении изгибающий момент от внешних сил;

 - площадь растянутой перепускной арматуры, принимаемая не менее площади растянутой арматуры А_s в рабочих ребрах армопанелей;

s_s - действующие растягивающие напряжения в перепускной арматуре, определяемые по формуле:

,                                                   (2.10)

здесь N_p - разрушающее усилие, воспринимаемое бессварным стыком и определяемое по формуле (2.1);

g_с - коэффициент условий работы перепускной арматуры, принимаемый:

,                                    (2.11)

g_в - коэффициент, равный 0,9;

h₀ - рабочая высота стеновой конструкции в сечении по стыку;

Х - высота сжатой зоны бетона в расчетном сечении, определяемая по формуле:

,                                                         (2.12)

2.3. Деформативность сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками

2.3.1. Особенности деформированного состояния в зоне стыка (кривизна нейтральной оси к средние деформации арматуры и бетона) стеновых сборно-монолитных железобетонных конструкций с бессварными стыками определяются их конструктивными отличиями от монолитных конструкций: обрывом рабочей арматуры в сечении по стыку, наличием перепускной арматуры, повышенным процентом продольного армирования в зонах перепуска, наличием "подрезки" в сечении по стыку (стык армопанелей), а также возможностью применения перепускных каркасов различной длины.

2.3.2. В зоне стыка кривизна изогнутой оси сборно-монолитной стеновой конструкции с бессварными стыками определяется как отношение разности средних деформаций крайнего волокна сжатой зоны бетона и продольной растянутой арматуры к рабочей высоте сечения элемента, - как для участков элемента, где в растянутой зоне имеются трещины, нормальные к продольной оси (п. 4.23 СНиП 2.03.01-84).

Кривизна изгибаемых сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками (в зоне стыка) определяется по формуле:

,                                   (2.13)

где коэффициент k принимает значения:

,                              (2.14)

(остальные параметры, входящие в формулу (2.3.1), определяются согласно п. 4.27 СНиП 2.03.01-84).

2.4. Трещиностойкость сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками

2.4.1. Ширину раскрытия трещины, нормальной к продольной оси стеновой конструкции и проходящей по оси стыка , мм, следует определять по формуле:

,                                    (2.15)

где s_s - напряжения в перепускных арматурных стержнях, определяемые по формуле (2.10)

d_п - диаметр перепускной арматуры, мм, (остальные параметры входящие в выражение (2.4.1) определяются по п. 4.14. СНиП 2.03.01-84.)

2.5. Рекомендации по конструированию сборно-монолитных конструкций с бессварными стыками

2.5.1 При конструировании таких типов конструкций для обеспечения требуемой долговечности и совместной работы арматуры и бетона следует руководствоваться требованиями пунктов 5.11, 5.12, 5.13, 5.14, 5.38 СНиП 2.03.01-84. При изготовлении, укрупнении, монтаже и обетонировании стыков следует также выполнять рекомендации "Указаний по возведению железобетонных и бетонных сборно-монолитных стен АЭС с РБМК-1000 с применением ребристых армопанелей АПЛ с "сухими" стыками" (П-701-79-Д).

2.5.2. В армоопалубочных панелях рекомендуется применять рабочую арматуру ребер, диаметром, не превышающем 40 мм класса А-III, а арматуру перепускных каркасов диаметром, не превышающем 32 мм класса А-III.

2.5.3. В случаях, когда нет необходимости устанавливать дополнительную арматуру в плоскости армопанелей, рекомендуется применять армопанели с полной высотой ребра рабочего направления (h_р = 200 мм) в зоне стыка с развалом торцов ребер на угол q = 15° относительно оси стыка (рис. 1) с целью лучшего пробетонирования литой бетонной смесью зоны примыкания торцов панелей.

2.5.4. Воизбежание "отлипания" армопанелей в зоне стыка от бетона омоноличивания рекомендуется устанавливать монтажные стяжки из арматуры Æ 16 мм класса А-I между сжатыми и растянутыми армопанелями (см. альбом 11023 пк, вып. 1 "Блоки монтажные типа БАС из ребристых армоопалубочных армопанелей типа АПС") на расстоянии, не превышающем 120 мм от оси стыка (рис. 1) с их приваркой к закладным деталям, предусмотренным в армокаркасах рабочих ребер армопанелей.

2.5.5. В целях повышения надежности в работе и технологичности изготовления сборно-монолитных стеновых конструкций с бессварными стыками рекомендуется применять прямолинейные перепускные каркасы (в отличие от применяемых перепускных каркасов с загибами на концах - см. альбом 11023 пк, вып. 1), компенсировав недостающую длину анкеровки приваркой двух расчетных поперечных анкеров (см. п. 2.1) на каждом конце перепускного каркаса.

2.6. Пример расчета

Рассматривается стеновая сборно-монолитная конструкция с бессварным стыком с применением армоопалубочных панелей АПС-III (см. альбомы 11022 пк, 11166 пк).

Класс бетона панели, а также литого бетона омоноличивания В 30 (R_вt = 12,2 кг/см²). Диаметры арматурных стержней каркаса ребра армопанели:  = 1 Æ 32 мм + 1 Æ 10 мм класса А-III; площадь арматуры рабочего каркаса  = 8,042 + 0,785 = 8,83 см²; диаметр перепускной арматуры  = 2 Æ 25 мм класса А-III; площадь арматуры перепускного каркаса  = 2 ´ 4,909 = 9,82 см². Расчетное сопротивление равно растяжению арматурных стержней R_s = 3750 кг/см². Расстояние между растянутыми стержнями в арматурных каркасах ребер  = 13,0 см; расстояние между стержнями перепускной арматуры  = 2u = 30,0 см. Расстояние между осями рабочей арматуры ребер и перепускной арматуры u = 15,0 см. Длина перепуска (анкеровки) перепускного каркаса  = 92,5 см; длина перепуска рабочего каркаса ребра  = 92,5 - 14,0 - 1,5 = 77,0 см. На конце арматуры ребра имеются два анкера диаметром d_u = 16 мм.

а) Определение разрушающего усилия по перепускной арматуре.

По формуле (2.1):

;

по (2.2):  т;

j_d = 1 (т.к. в перепускном каркасе один стержень);

по (2.4):  см;

по (2.5):  т;

;

 т

Усилие в перепускной арматуре при напряжениях в ней, равных R_s:

 т;

отношение .

б) Определение разрушающего усилия по рабочему армокаркасу ребра (аналогично п. а)).

 т;

по (2.3): ;

 см;

 т;

по (2.6):  т,

 т.

Усилие в армокаркасе ребра при напряжениях в стержнях, равных R_s:

 т.

Отношение .

Аналогично подсчитаны разрушающие усилия N_p для стеновых конструкций с применением армопанелей АПС-II ( = 25 мм;  = 20 мм А-III).

Результаты расчетов сведаны в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Вывод: прочность стыка обеспечена как по арматуре перепуска так и по арматуре ребра.

СОДЕРЖАНИЕ