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_в_i,

R_в_i - нормативное или расчетное сопротивление бетона сборного . элемента,

E_в_i - 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_в_ti; расположении в растянутой зоне только бетона омоноличивания - сопротивлению монолитного бетона R_в_t; при расположении в растянутой зоне части бетона сборного элемента и части бетона омоноличивания - меньшему из значений R_в_ti или R_в_t.

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_s_е_r ³ M_crcII, (1.2)

где M_s_е_r - 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_в_i - усилие в бетоне сжатой зоны сборного элемента, равное

, (1.4.)

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

, (1.5)

где в_i, h₀_i - ширина и рабочая высота сечения сборного элемента;

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

, (1.6)

где ; ,

отсюда , (1.7)

е_в_i - 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

h₀_i/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_в_t - 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_к_p 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_ser_1-4 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 = h₀_i/h₀: граничным значением k_i = h₀_i_гр/h₀, при котором шов-контакт сборного и монолитного бетонов располагается на уровне нейтральной оси сборно-монолитного сечения и минимальным допустимым значением k_min = h₀_imin/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 = h₀_i/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_в_r, R_s_r - 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_в_r = k_в_r×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_s_r - 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.

	Класс бетона, В
	В15	820	В25	В30	В40	В45	В55
0,4	2,300	2,250	2,060	1,790	1,386	0,990	0,648
0,5	2,420	2,330	2,120	1,820	1,400	1,000	0,650
0,6	3,030	2,710	2,560	1,910	1,450	1,030	0,660
0,7	4,560	3,120	2,960	2,120	1,570	1,090	0,690

Значения Dв

Таблица 1.2.

	Класс бетона, В
	В15	В20	В25	В30	В40	В45	В55
0,005	1,617	1,757	1,877	1,947	2,064	1,121	2,205
0,01	1,066	1,160	1,233	1,300	1,670	1,417	1,463
0,015	0,825	0,920	0,960	1,030	1,079	1,107	1,145
0,02	0,683	0,749	0,799	0,852	0,920	0,929	0,960
0,03	0,520	0,570	0,613	0,643	0,691	0,711	0,737

Значения DS

Таблица 1.3.

	Класс бетона, В
	В15	В20	В25	В30	В40	В45	В55
0,005	10,62	12,26	13,74	14,64	16,22	17,02	18,22
0,01	5,31	6,11	6,75	7,36	8,12	8,5	8,98
0,015	3,55	4,08	4,49	5,03	5,42	5,65	5,98
0,02	2,66	3,06	3,37	3,73	4,16	4,27	4,50
0,03	1,78	2,03	2,26	2,40	2,71	2,82	2,98

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_sw_r - 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,_l_ос - 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_o_п - ширина площадки передачи опорной реакции R;

Напряжения смятия в бетоне под поперечной арматурой, пересекающей контакт

где

R_sw_,_ser, R_в,_l_ос,_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.

Класс арматуры	Значение коэффициента k₀
А-I	0,44
А-II	0,32
А-III	0,28

Таблица 1.5.

Диаметр стержней, мм	5	10	15	20	30	40	60
Значение коэффициента k_g	1,41	1,3	1,2	1	0,9	0,85	0,18

1.4.4.2. Расчетное сопротивление бетона на смятие R_в,_loc_r 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_в_r.

Таблица 1.6.

Состояние бетона	Коэффициенты условий работы бетона g_в1 при многократно повторяющейся нагрузке и коэффициенте асимметрии цикла напряжений r_в_t равном
Состояние бетона	0-0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
естественной влажности	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,95	1
водонасыщенный	0,45	0,5	0,6	0,7	0,8	0,85	0,95	1

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,_k_r 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_в_s - 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_в_t - 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.

d_w	6	8	10	12	14	³ 16
j_w	200	150	120	100	85	75

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_в_t = 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;

;

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.

Тип армопанели	Рабочая арматура ребра			Перепускная арматура
Тип армопанели	(т)	(т)		(т)	(т)
АПС-III	33,1	38,1	1,15	36,8	40,7	1,11
АПС-II	21,3	27,0	1,26	23,5	26,4	1,12