📄 Įstatymo tekstas
LIETUVOS RESPUBLIKOS APLINKOS MINISTRO
ĮSAKYMAS
DĖL LIETUVOS RESPUBLIKOS APLINKOS MINISTRO 2005 M. SAUSIO 26 D. ĮSAKYMO NR. D1-44 „DĖL STATYBOS TECHNINIO REGLAMENTO STR 2.05.05:2005 „BETONINIŲ IR GELŽBETONINIŲ KONSTRUKCIJŲ PROJEKTAVIMAS“ PATVIRTINIMO“ PAKEITIMO
2005 m. kovo 21 d. Nr. D1-157
Vilnius
Vadovaudamasis Lietuvos Respublikos statybos įstatymo (Žin., 1996, Nr. 32-788; 2001, Nr. 101-3597; 2004, Nr. 73-2545) 8 straipsnio 5 dalimi ir Lietuvos Respublikos Vyriausybės 2002 m. vasario 26 d. nutarimo Nr. 280 „Dėl Lietuvos Respublikos statybos įstatymo įgyvendinimo“ (Žin., 2002, Nr. 22-819) 1.2 punktu,
Pakeičiu statybos techninį reglamentą STR 2.05.05:2005 „Betoninių ir gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas“ (toliau – Reglamentas), patvirtintą Lietuvos Respublikos aplinkos ministro 2005 m. sausio 26 d. įsakymu Nr. D1-44 „Dėl statybos techninio reglamento STR 2.05.05:2005 „Betoninių ir gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas“ patvirtinimo“ (Žin., 2005, Nr. 17-550):
1. Reglamento 45 punkto 2 pastraipą išdėstau taip:
„Ribinės betono valkšnumo koeficiento reikšmės φ(∞, t○) gali būti nustatomos pagal 1 pav. pateiktus grafikus. Šios reikšmės naudojamos, kai pirminio apkrovimo metu t0 gniuždomieji betono įtempiai neviršija 0,45fck(t○). Norint tiksliai įvertinti valkšnumo kitimą laike, gali būti atliekami skaičiavimai, nurodyti 2 ir 3 prieduose.“.
2. Reglamento 81 punkto 1 pastraipą išdėstau taip:
„81. Ištisinio skerspjūvio gelžbetoniniai elementai, pagaminti iš įprasto sunkiojo arba smulkiagrūdžio betono, įvertinant skersinį armavimą, yra apskaičiuojami pagal Reglamento 79 p., 1 ir 3 priedų nurodymus. Apskaičiuojant įvertinamas tik armatūros tinklo arba spiralės kraštinių strypų apriboto betono plotas Aeff. (8.25), (8.26), (8.27) formulių dydis fyd keičiamas fcd, eff dydžiu, o esant stipriajai išilginei armatūrai fscd, keičiamas fsc, eff reikšme.“.
3. Reglamento 82 punkto 2 pastraipą išdėstau taip:
„Šie skaičiavimai atliekami pagal Reglamento 79 p., 1 ir 3 priedų nurodymus, įvertinant skaičiuotines apkrovas su apkrovų patikimumo koeficientu γf = 1,0 ir atsižvelgiant į visą elemento betono skerspjūvį. Atliekant šiuos skaičiavimus įvertinamos tinkamumo ribiniam būviui apskaičiuoti betono ir tempiamosios armatūros skaičiuojamosios reikšmės fck ir fyk. Gniuždomosios armatūros skaičiuojamoji reikšmė yra lygi fsck, bet ne didesnė kaip 400 MPa.“.
4. Reglamentą papildau 3 priedu (pridedama).“.
APLINKOS MINISTRAS ARŪNAS KUNDROTAS
STR 2.05.05:2005
3 priedas
PRAKTINIO TAIKYMO VADOVAS
ĮVADAS
Šiame praktinio naudojimo vadove yra pateikti reikalavimai pastatų ir statinių betoninėms ir gelžbetoninėms konstrukcijoms projektuoti iš sunkaus ir lengvojo betono. Reikalavimai pateikiami vadovaujantis šio Reglamento nurodymais, juos paaiškinant ir iliustruojant skaičiavimo pavyzdžiais. Duodamos kai kurios papildomos rekomendacijos, reikalingos projektuojant konstrukcijas.
I skyrius. PAGRINDINIAI NURODYMAI
I skirsnis. Bendrosios nuostatos
1. Šio Reglamento priedo nuostatos skirtos projektuoti betonines ir gelžbetonines konstrukcijas iš sunkiojo įprasto lengvojo ir smulkiagrūdžio betono, kurio tankis ne mažesnis kaip 2000 ir ne didesnis kaip 2800 kg/m3, saugos ribiniam būviui, ir kai konstrukcijos naudojamos esant ne didesnei kaip +50 ºC ir ne žemesnei kaip –50 ºC temperatūrai.
2. Šiame vadove pateiktos rekomendacijos gali būti taikomos ir hidrotechniniams pastatams ir statiniams, tiltams, viadukams, transporto tuneliams ir vamzdžiams, slėgiminių talpų betoninėms ir gelžbetoninėms konstrukcijoms projektuoti, atsižvelgiant į specifinius poveikius, reikalavimus medžiagoms ir konstrukcijų naudojimo sąlygas.
3. Kai kurios rekomendacijos gali būti pritaikomos armocementinėms ir silikatbetoninėms konstrukcijoms, taip pat pagamintoms iš betonų su necementine rišamąja medžiaga arba su specialiais ir organiniais užpildais, ir dispersinio armuotojo betono konstrukcijoms.
4. Pagal pateikiamas rekomendacijas suprojektuotos konstrukcijos turi atitikti patikimumo, normalaus eksploatavimo, ilgalaikiškumo, technologiškumo ir ekonomiškumo reikalavimus.
5. Tinkamumo eksploatuoti reikalavimams garantuoti reikia nustatyti tokius pradinius konstrukcijos kokybės reikalavimus, kad kartu su patikimumo užtikrinimu, esant pačiam pavojingiausiam poveikių deriniui, neatsivertų neleistino dydžio plyšių, neatsirastų įlinkių, vibracijų ir kitų reiškinių, pažeidžiančių normalų pastato eksploatavimą, žmonių sveikatą, gamtą, estetinius pastato reikalavimus, normalų technologinį procesą ir kita.
6. Konstrukcijos ilgalaikiškumo reikalavimams užtikrinti reikia numatyti tokius pradinius jos kokybės rodiklius, kad su patikimumu per visą nustatytą eksploatavimo laiką, esant pačioms pavojingiausioms sąlygoms, ji atitiktų saugaus, patikimo ir tinkamo naudojimo reikalavimus.
II skirsnis. Pagrindiniai reikalavimai skaičiavimui
7. Betoninės ir gelžbetoninės konstrukcijos turi tenkinti visus reikalavimus, užtikrinančius jų saugų naudojimą (saugos ribinis būvis) ir tinkamą jų naudojimą eksploatavimo metu (tinkamumo ribinis būvis).
8. Skaičiavimas saugos ribiniam būviui turi užtikrinti, kad konstrukcija būtų apsaugota nuo:
8.1. trapaus, tąsaus ar kitokio suirimo charakterio (būtinais atvejais skaičiavimo metu įvertinama konstrukcijos įlinkis prieš suyrant);
8.2. formos ar padėties pasikeitimo;
8.3. nuovargio suirimo (skaičiavimas nuovargiui, veikiant daug kartų pasikartojančiai apkrovai – judančiai ar pulsuojančiai);
8.4. suirimo, kartu veikiant jėgoms ir nepalankiai išorės aplinkai (nuolat arba periodiškai veikiant agresyviai aplinkai, temperatūros ir drėgmės pokyčiams, besikartojančiam užšalimui, atšilimui ir t. t.).
9. Saugos ribiniam būviui visa konstrukcija ar atskiri jos elementai paprastai turi būti skaičiuojami visoms stadijoms – gamybos, transportavimo, montavimo ir naudojimo (eksploatavimo). Skaičiavimo schemos turi atitikti priimtus konstrukcinius sprendinius (atitinkamai stadijai).
10. Apkrovos ir poveikiai bei jų daliniai patikimumo koeficientai ir deriniai priimami pagal STR 2.05.05:2003 [9.5].
11. Skaičiuojant surenkamas konstrukcijas ar jų elementus poveikiams, atsirandantiems jas keliant, transportuojant ar montuojant, apkrova nuo savojo svorio yra dauginama iš dinaminio poveikio koeficiento, kuris yra:
transportuojant – 1,60;
keliant ir montuojant – 1,40.
Be to, turi būti įvertintas ir apkrovos dalinis patikimumo koeficientas.
12. Statiškai nesprendžiamų konstrukcijų įrąžos nuo apkrovų ir tiesioginių (priverstinių) deformacijų (atramų pasislinkimas, temperatūros ir drėgmės pokyčiai ir pan.), taip pat įrąžos statiškai sprendžiamose konstrukcijose, jas skaičiuojant pagal deformuojamą schemą, paprastai yra nustatomos įvertinant netampriąsias betono ir armatūros deformacijas ir plyšių buvimą. Konstrukcijoms, kurių skaičiavimui nėra metodikos, įvertinančios netampriąsias gelžbetonio savybes, taip pat jas skaičiuojant tarpinėms stadijoms ir įvertinant netampriąsias medžiagų savybes, įrąžas galima nustatyti priimant tiesinį tamprumą.
13. Didelį dėmesį reikia atkreipti į teisingą temperatūrinių ir susitraukimo siūlių parinkimą. Jeigu betono temperatūrinio plėtimosi koeficientas beveik nepriklauso nuo betono sudėties ir priimamas kaip ir armatūros, tai betono susitraukimo deformacijos priklausomai nuo betono sudėties (užpildų savybių, V/C cemento kiekio ir kt.) gali skirtis 2–3 kartus ir gali būti 0,5 mm/m, kai tokio betono ribinės ištįsimo deformacijos bus ne didesnės kaip 0,15 mm/m. Esant suvaržytam traukimuisi – trūkimas (plyšiai) neišvengiami.
14. Atstumas tarp temperatūrinių – susitraukimo siūlių turi būti, paprastai nustatomas skaičiavimais. Esant optimaliai betono sudėčiai, duodančiai mažas susitraukimo deformacijas, ir kai išorės temperatūra ne žemesnė kaip –40 ºC, atstumo tarp siūlių galima neskaičiuoti, bet turi jis būti ne didesnis, kaip nurodyta 1 lentelėje.
Gelžbetoniniams karkasiniams pastatams 1 lentelėje yra nurodytas atstumas (2 poz.), kai ryšių nėra arba kai jie išdėstyti temperatūrinio bloko viduryje.
15. Būtina įvertinti apkrovas nuo pertvarų, esančių išilgai plokščių angai, sunkio:
15.1. kai pertvara ištisinė ir standi (pvz., surenkama gelžbetoninė iš horizontaliųjų elementų, monolitinė betoninė arba gelžbetoninė, mūrinė ir pan.), apkrova priimama koncentruota, pridėta nuo plokštės kraštų atstumu 1/12 pertvaros ilgio;
15.2. jei standžioje pertvaroje yra viena anga, ištisai užimanti pusę pertvaros ilgio, apkrova mažesniojo tarpuangio (įvertinant ir sunkį, pusės pertvaros ilgio virš angos) priimama kaip koncentruota jėga, pridėta atstumu 1/3 tarpuangio pločio nuo pertvaros krašto, o apkrova nuo likusios pertvaros dalies – atstumu 1/12 šios pertvaros dalies ilgio nuo angos iki pertvaros kraštų. Jeigu anga kitaip išdėstyta, tai apkrova pridedama atstumu 1/18 ilgio kaip atitinkamų pertvaros dalių kraštų;
15.3. kai standžioje pertvaroje yra dvi ir daugiau angų, apkrova nuo pertvaros sunkio priima koncentruota ties pertvaros dalių, besiremiančių į perdangą, centrais.
15.4. esant kitokioms pertvaroms, 60 % jų sunkio priimama paskirstyta pagal jų ilgį (dalyje tarp angų), o 40 % – kaip koncentruotos jėgos pagal 15.1–15.3 punktų nurodymus.
1 lentelė
Leidžiami didžiausi atstumai tarp temperatūrinių – susitraukimo siūlių
Konstrukcijų tipas
Didžiausi leidžiami atstumai tarp temperatūrinių – susitraukimo siūlių konstrukcijoms, kuriose yra
viduje šildomų patalpų arba grunte
viduje neapšildomų patalpų
atvirame ore
1. Betoninės:
a) surenkamos
b) monolitinės armuotos konstruktyviai
c) nearmuotos
40
30
20
35
25
15
30
20
10
2. Gelžbetoninės:
a) surenkami karkasai:
vienaaukščiai
daugiaaukščiai
b) surenkamos-monolitinės ir monolitinės:
karkasinės
vientisos
72
60
50
40
60
50
40
30
48
40
30
25
16. Apkrovos nuo pertvarų pasiskirstymas tarp surenkamų perdangų elementų (vientisų arba tuštymėtų plokščių), ir kai užpildymas tarp jų siūlių yra kokybiškas, priimamas taip:
16.1. jeigu pertvara išdėstyta vienos plokštės ribose, tai 50 % pertvaros sunkio tenka šiai plokštei ir po 25 % – dviem gretutinėms plokštėms;
16.2. jeigu pertvara remiasi ant dviejų gretimų plokščių, tai krūvis joms tenka po lygiai;
16.3. jeigu perdanga yra iš dviejų plokščių, besiremiančių trimis kraštais, o pertvara yra vienos plokštės ribose, tai šiai plokštei tenka 75 % pertvaros sunkio, ir apkrova nuo jo paskirstoma pagal 15 p. nurodymus.
17. Surenkamosios – monolitinės konstrukcijos, taip pat monolitinės su laikančiąja (standžia) armatūra saugos ribiniam būviui (taip pat ir tinkamumo) skaičiuojamos dviem apkrovų atvejams:
17.1. kol betonas pasiekia numatytą stiprį – apkrovoms nuo šio betono svorio ir kitų apkrovų, veikiančių šiame konstrukcijos gamybos (statybos) etape (žmonės su įrankiais, mechanizmais ir pan.);
17.2. pasiekus betonui numatytą stiprį – apkrovoms, veikiančioms per šį etapą ir eksploatavimo metu.
III skirsnis. Reikalavimai ilgalaikiškumui
18. Projektuojant konstrukciją saugos ribiniam būviui, parenkant medžiagas reikia įvertinti ar konstrukcija, eksploatuojama numatytose sąlygose, tenkins jai keliamus reikalavimus, koks bus jos ilgaamžiškumas.
Konstrukcija laikoma ilgaamže, jeigu per visą numatytą jos naudojimo laiką ji atlieka savo funkcijas, susietas su stiprumu ir pastovumu, tinkamumu naudoti. Reikalingam ilgalaikiškumui pasiekti reikia nustatyti numatomą konstrukcijos naudojimą, kartu reikia įvertinti apkrovų specifikaciją. Į konstrukcijos reikalingą naudojimo laiką ir priežiūros programą taip pat reikia atsižvelgti, įvertinant reikalingą apsaugos lygį.
19. Aplinkoje, kurioje yra konstrukcija, susidaro cheminiai ir fiziniai poveikiai, kurie veikia visą konstrukciją, tam tikrus elementus ir patį betoną bei armatūrą ir sukelia efektus, kurie neįvertinami projektuojant laikančiąsias konstrukcijas.
Projektuojant pastatus, aplinkos sąlygos klasifikuojamos [pagal 1 lentelę][1], kad būtų numatytas reikalingas apsaugos lygis pagal LST EN 206-1:2002 [9.3] reikalavimus.
Papildomai gali būti reikalinga įvertinti poveikius, atsirandančius dėl cheminio ir fizinio aplinkos agresyvumo.
20. Cheminis agresyvumas konstrukcijoms gali kilti iš: pastato naudojimo paskirties (skysčių laikymas ir kt.); agresyvios aplinkos; sąlyčio su dujomis arba daugeliu cheminių tirpalų, bet dažniausiai dėl rūgščių tirpalų arba sulfatinių druskų tirpalų poveikio; betone esančių chloridų; reakcijų tarp betono medžiagų (pvz., šarmų ir užpildų reakcija).
21. Kenksmingų cheminių poveikių daugelyje pastatų galima išvengti pritaikius tinkamas medžiagas, pvz., LST EN 206-1:2002 [9.3] nurodymai tankiajam nepralaidžiam betonui gauti su tinkamais mišinio komponentais ir savybėmis. Be to, reikalingas pakankamas apsauginis sluoksnis armatūrai apsaugoti.
22. Konstrukcijų ilgalaikiškumui esminę įtaką turi betono atsparumas šalčiui ir vandens nepralaidumui. Šios betono charakteristikos imamos atsižvelgiant į naudojimo režimą ir išorės temperatūrą:
22.1. pastatų ir statinių konstrukcijoms (išskyrus apšildomų pastatų sienas) – ne žemesnės, kaip nurodyta [3] lentelėje;
22.2. apšildomų pastatų išorės sienoms – ne žemesnės, kaip nurodyta [4] lentelėje.
23. Fizinė agresija, į kurios pasireiškimo galimybes reikia atsižvelgti projektuojant konstrukcijas, gali kilti dėl dilinimo; užšaldymo ir atšildymo poveikio; vandens įgeriamumo. Daugelio statinių ir konstrukcijų atsparumas fizinei agresijai gali būti užtikrintas naudojant tinkamas medžiagas. Svarbiausia – betono tankis ir nepralaidumas.
24. Viso pastato deformacija, kai kurių laikančiųjų arba nelaikančiųjų konstrukcijų deformacijos (pvz., dėl naudingos apkrovos, temperatūros, valkšnumo, susitraukimo, mikropleišėjimo ir kt.) gali sukelti netiesioginių efektų pasekmes, ir į tai reikia atsižvelgti projektuojant. Daugelį pastatų ir konstrukcijų galima priderinti prie netiesioginių efektų, paisant bendrųjų reikalavimų ilgalaikiškumui, pleišėjimui, deformacijoms, konstravimui – ir visos konstrukcijos stiprumui, stabilumui, tvirtumui. Papildomai gali reikėti įvertinti tokius veiksnius:
24.1. deformacijų ir supleišėjimo nuo laiko priklausančių veiksnių sumažinimą iki minimumo (pvz., ankstyvos deformacijos, valkšnumas, susitraukimas ir kt.);
24.2. deformacijų suvaržymų sumažinimą iki minimumo (pvz., įrengiant atraminius guolius arba sandūras, kartu garantuojant, kad per juos nepatektų agresyvūs reagentai);
24.3. jeigu suvaržymų yra, reikia užtikrinti, kad bet kokie esmingi efektai būtų įvertinti projektuojant.
II skyrius. Medžiagos ir jų savybės
I skirsnis. Betonas
25. Projektuojamų betoninių ir gelžbetoninių konstrukcijų betonas turi atitikti LST EN 206-1:2002 [9.3] reikalavimus.
Atsižvelgiant į projektuojamų konstrukcijų paskirtį ir darbo sąlygas, nurodomi pagrindiniai betono rodikliai:
25.1. betono gniuždomojo stiprio klasės C (normaliojo ir sunkiojo betono) arba LC (lengvojo betono);
25.2. betono atsparumo šalčiui markė F;
25.3. betono nelaidumo vandeniui markė W;
25.4. lengvojo betono tankio klasė D.
26. Projektuojant betonines ir gelžbetonines konstrukcijas, naudojamos betono klasės, markės ir kitos savybės, nurodytos [III] skyriaus 1 skirsnyje.
27. Projektuojant konstrukcijas, betono skaičiuotinius stiprius reikia apskaičiuoti:
sunkiojo ir smukiagrūdžio:
; (2.1)
, (2.2)
lengvojo betono skaičiuotiniai stipriai:
; (2.3)
, (2.4)
Koeficientai acc, act, aℓcc ir aℓct įvertina ilgalaikės apkrovos įtaką betono stipriui. Praktiniam skaičiavimui koeficientus acc ir act rekomenduojama imti lygius 1,0. Koeficientus aℓcc ir aℓct rekomenduojama imti lygius 0,85. Skaičiuojant konstrukcijas, įvertinant stačiakampio formos įtempių pasiskirstymo diagramą, koeficientas a = 0,9, kai betono charakteristinis stipris £ 50 N/mm2, , kai 50 < fck £ 90 N/mm2. Kitais atvejais a = 1,0.
Betonuojant vertikalias konstrukcijas, kai sluoksnio storis didesnis už 1,5 m, betono skaičiuotinis stipris fcd mažinamas 15 %.
Jeigu kolonų skerspjūvio didžiausios kraštinės matmuo mažesnis už 300 mm, betono skaičiuotinis stipris fcd mažinamas 15 %.
Patikimumo koeficientas gc:
a) apskaičiuojant saugos ribiniam būviui:
- betonines konstrukcijas – 1,8;
- gelžbetonines konstrukcijas – 1,5;
b) apskaičiuojant tinkamumo ribiniam būviui – 1,0.
Apskaičiuojant stipriojo betono (stiprumo klasė didesnė nei C50/60) skaičiuotiną stiprį, dalinis patikimumo koeficientas gc apskaičiuojamas
, (2.5)
čia . (2.6)
28. Betono tampriosios deformacijos priklauso nuo betono rūšies ir gamybos ypatumų. Betono tampriosios deformacijos yra apibūdinamos tamprumo moduliu (Ecm), Puasono koeficientu, betono skersinių deformacijų pradiniu koeficientu (nc) ir tiesinio temperatūrinio plėtimosi koeficientu (at). Betono tamprumo modulio Ecm (nustatomas betono įtempiams esant tarp sc=0 ir sc=0,4fcm) reikšmės pateiktos [5] lentelėje.
Betono tamprumo modulio kitimas laike Ecm(t) gali būti apskaičiuotas
, (2.7)
čia: fcm(t) – vidutinis betono gniuždomasis stipris t amžiaus apskaičiuojamas pagal [3.1]; fcm – 28 parų amžiaus vidutinis betono stipris, nustatomas iš [6] lentelės; Ecm – 28 parų amžiaus betono tamprumo modulis, nustatomas iš [6] lentelės.
Betono šlyties modulis Gc =0,4Ec. Visų rūšių nesupleišėjusiam betonui Puasono koeficientas nc =0,20, supleišėjusiam – nc =0.
Sunkiojo ir smulkiagrūdžio betono temperatūrinio plėtimosi koeficientas, kai temperatūra kinta nuo –40 C iki +50 C, . Lengvojo betono – .
Žinant užpildų mineraloginę sudėtį, cemento kiekį, betono drėgnumą, atsparumą šalčiui ir kt., gali būti įvertinta kita tiesinio temperatūrinio plėtimosi koeficiento reikšmė.
29. Bendram betono mechaninių ir deformacinių savybių, esant vienaašiam įtempimų būviui, charakterizavimui rekomenduojama naudoti betono deformavimosi diagramą, kuri nurodo ryšį tarp įtempių sc ir gniuždomojo betono išilginių santykinių deformacijų ec, veikiant trumpalaikei apkrovai iki ribinės reikšmės, atitinkančias betono irimo būvį.
Bendruoju atveju betono deformavimosi diagrama, esant ašiniam trumpalaikiam gniuždymui, turi kreivalinijinę formą su krintančia kreivės dalimi (žr. 1, 2 pav.)
30. Apskaičiuojant betonines ir gelžbetonines konstrukcijas, reikia įvertinti betono savybių pasikeitimą laike bei įrąžų, įtempių ir deformacijų pasikeitimą dėl ilgalaikių procesų (susitraukimo ir valkšnumo). Apskaičiuojant tai galima įvertinti valkšnumo koeficientu j(t, t0) ir ribinėmis susitraukimo deformacijomis ecs.
Ribinės betono valkšnumo koeficiento reikšmės j(¥, t0) gali būti nustatomos pagal 1 paveiksle pateiktus grafikus. Ribinės betono valkšnumo koeficiento reikšmės, nurodytos 1 paveiksle, naudojamos, kai pirminio apkrovimo metu t0 gniuždomieji betono įtempiai neviršija 0,45fck(t0). Norint tiksliai įvertinti valkšnumo kitimą laike, gali būti atliekami apskaičiavimai, nurodyti žemiau.
Betono valkšnumo deformacijos ecc(¥, t0) laike t = ¥, kai betono gniuždomieji įtempiai yra pastovūs, gali būti apskaičiuotos
, (2.8)
čia: sc – pastovūs gniuždomieji nagrinėjamu momentu betono įtempiai; Eco – betono tamprumo modulis t0 metu.
Jeigu pirminio apkrovimo metu t0 gniuždomieji betono įtempiai viršija 0,45fck(t0), apskaičiuojama netiesinio valkšnumo koeficiento reikšmė
, (2.9)
čia: j k (¥, t0) – netiesinio valkšnumo koeficiento ribinė reikšmė; ks – koeficientas, priklausantis nuo apkrovimo dydžio ; sc ir fcm(t0) – atitinkamai – gniuždomieji betono įtempiai ir betono vidutinis gniuždomasis stipris apkrovimo metu.
Ribinės betono valkšnumo koeficiento reikšmės nurodytos 1 paveiksle. Jos taikomos konstrukcijoms apskaičiuoti kintant temperatūrai nuo –40 C iki +40 C ir esant aplinkos drėgnumui RH nuo 40 % iki 100 %. Skerspjūvį apibūdinantis dydis h0 = 2Ac /u. Čia: Ac – skerspjūvio plotas, u – skerspjūvio perimetras.
, (2.10)
čia fcm – betono vidutinis gniuždomasis stipris, pateiktas [5] lentelėje.
a)
100 parų. j(¥,t0) reikšmė imama kaip t0 =100 parų amžiaus betonui.
2. S – lėtai kietėjančiam cementui;
N – normaliai kietėjančiam cementui; R – greitai kietėjančiam betonui
">b)
1 pav. Betono valkšnumo koeficiento j(¥, t0) ribinės reikšmės nustatymo grafikai:
a – kai RH=50 % ir b – kai RH=80 %
1 pavyzdys
Apskaičiuoti ribines valkšnumo deformacijas naudojantis 1 pav. grafikais. Konstrukcija, kurios skerspjūvis Ac = 0,08 m2 (80000 mm2), perimetras u = 1,2 m (1200 mm), pagaminta iš C25/30 betono, naudojant normalaus kietėjimo cementą. Santykinė aplinkos drėgmė – RH = 80%. Konstrukcija apkrauta po 100 parų po pagaminimo.
Pirmiausia pagal 1 b pav. grafikus parenkame betono valkšnumo koeficiento j(∞, t0) ribinę reikšmę. Tuo tikslu apskaičiuojame parametrą mm. Ašyje h0 atidedame reikšmę ir pagal rodyklę 3 tiesiame vertikalę iki susikirtimo su kreive C25/30. Toliau brėžiame horizontalę 4 iki susikirtimo su kreive N. Nuo šio susikirtimo taško brėžiame vertikalę į horizontalią ašį j(∞, t0) ir gauname jo reikšmę. Duotuoju atveju j(∞, t0)=2,875. Betono C25/30 tamprumo modulis pagal 6 lentelę Ecm=30 GPa=30000 MPa=30000 N/mm2. Tokį priimame ir apkrovimo metu. Jei gniuždymo įtempiai betone yra, pavyzdžiui, sc=8 N/mm2, tai ribinės valkšnumo deformacijos apskaičiuojamos pagal 2.10 formulę:
.
_____________
31. Betono susitraukimo deformacijas sudaro susitraukimo deformacijos dėl drėgmės išgaravimo ir betono kietėjimo sukeltos susitraukimo deformacijos.
Susitraukimo deformacijos apskaičiuojamos taip:
, (2.11)
čia: ecs – visos betono susitraukimo deformacijos; ecd – drėgmės išgaravimo sukeltos betono susitraukimo deformacijos; eca – betono kietėjimo sukeltos susitraukimo deformacijos.
Susitraukimo deformacijos ecd apskaičiuojamos
, (2.12)
čia . (2.13)
čia: t – betono amžius, kuriam esant apskaičiuojamos betono susitraukimo deformacijos (paromis); ts – betono amžius baigus drėgnai saugoti betoną; h1 =100 mm; h0 =2Ac /u.
Ribinės betono susitraukimo deformacijų reikšmės pateiktos 2 lentelėje.
2 lentelė
Ribinės betono susitraukimo deformacijos, ‰
fck/fck,cube
Santykinis drėgnis, %
(N/mm2)
20
40
60
80
90
100
20/25
-0,75
-0,70
-0,59
-0,20
-0,20
0,12
40/50
-0,60
-0,56
-0,47
-0,29
-0,16
0,10
60/75
-0,48
-0,45
-0,38
-0,24
-0,13
0,08
80/95
-0,39
-0,36
-0,30
-0,19
-0,11
0,06
90/105
-0,35
-0,33
-0,27
-0,17
0,06
0,06
Susitraukimo deformacijos eca apskaičiuojamos
, (2.14)
čia: (2.15)
, (2.16)
čia t – laikas paromis.
II skirsnis. Armatūra
32. Armatūros gamybos būdai, savybių rodikliai, bandymo ir tinkamumo atestavimo metodai yra apibrėžti atitinkamuose dokumentuose (standartuose) plienams. Atskiros šalys naudojasi skirtingais standartais, tačiau dažniausiai yra naudojami panašūs kriterijai: tempiamasis stipris (ft), takumo stipris (fyk), tempiamojo ir takumo stiprių santykis (ft /fyk), pailgėjimas esant maksimaliai apkrovai (eu) ir periodinio profilio armatūros rumbo išsikišimo koeficientas (fR) yra specifikuoti atitinkamais standartais ir nustatyti standartiniais bandymais. Jie nurodomi charakteristinėmis reikšmėmis.
Armatūros plienui imamos tokios fizinės savybės: tankis – 7850 kg/m3 ir temperatūrinio plėtimosi koeficientas – 12´10-6 0C-1.
Projektuojant konstrukcijas, naudojamas armatūros plienas turi atitikti tokius mechaninių savybių reikalavimus:
32.1. armatūros gaminiai turi būti reikiamo plastiškumo tempiant, kaip nustatyta atitinkamais standartais;
32.2. armatūra laikoma pakankamo plastiškumo pailgėjimo atžvilgiu, jeigu ji atitinka šiuos plastiškumo reikalavimus:
didelio plastiškumo: euk >5 % ir ;
normaliojo plastiškumo: euk>2,5 % ir .
Čia euk reiškia charakteringąjį pailgėjimo dydį esant maksimaliai apkrovai. Didelio sukibimo strypai mažesnio negu 6 mm skersmens neturi būti laikomi didelio plastiškumo.
Jeigu armatūra neturi aiškių takumo įtempimų fyk, juos galima pakeisti 0,2 % liekamosios deformacijos įtempimais f0,2k [5 b pav.].
Tikrųjų takumo įtempimų fy ir normuotų charakteristinių takumo įtempių fyk santykis neturi viršyti reikšmių, nustatytų atitinkamų standartų. Tamprumo modulio reikšmę galima imti vidutiniškai 200 kN/mm2.
33. Armatūros fizines-mechanines savybes charakterizuoja įtempių-deformacijų diagrama. Tipinė jos forma pavaizduota [5] paveiksle, kuriame parodyta visų pagrindinių fizinių-mechaninių charakteristikų priklausomybė nuo apkrovos.
Praktiniam apskaičiavimui galima naudotis dviejų tiesių idealizuota diagrama, pavaizduota 2 paveiksle. Ši diagrama laikoma armatūros plieno skaičiuojamąja įtempių-deformacijų diagrama. Ją galima modifikuoti, pvz., su labiau pasvirusia arba horizontalia viršutine linija, atliekant lokalius patikrinimus arba projektuojant skerspjūvius.
34. Armatūros skaičiuojamosios reikšmės yra gaunamos naudojantis idealizuota charakteristine diagrama, t. y. charakteristinę reikšmę dalijant iš armatūros plieno dalinio patikimumo koeficiento gs (2 pav.). Strypinei armatūrai gs = 1,1, vielinei gs = 1,2. Pagrindinių klasių armatūros savybės ir reikalavimai joms nurodyti [8] lentelėje.
2 pav. Armatūros plieno skaičiuojamoji įtempių-deformacijų diagrama:
A – charakteristinė, B – skaičiuotinė
Projektuojant konstrukciją, galima imti kurią nors iš šių prielaidų:
34.1. horizontali viršutinė skaičiuojamosios diagramos tiesė (2 pav.), t. y. armatūros įtempimai (skaičiuotinis stipris), yra apriboti iki fyk /gs , be jokios ribos plieno deformacijai, nors kai kuriais atvejais gali būti patogu imti ribą;
34.2. pasvirusi viršutinė tiesė su ribota plieno deformacija iki 0,02 (strypinei S500 ir aukštesnės klasės armatūrai).
2 pavyzdys
Nustatyti armatūros skaičiuotinius stiprius. Konstrukcijų gamintojas gauna iš armatūros tiekėjo šiuos duomenis apie armatūrą. Plieno markę, strypų skersmenį, ilgį, profilį, metalo cheminę sudėtį ir (arba) ekvivalentinį anglies kiekį, stiprį tempiant, takumo ribą, pailgėjimą tempiant iki trūkimo. Takumo riba turi atitikti charakteristinį stiprį. Deformacijos tempiant iki trūkimo charakterizuoja armatūros plastiškumą, cheminė sudėtis arba ekvivalentinis anglies kiekis – suvirinamumą bei kitas nekonstrukcines savybes.
Jeigu, pavyzdžiui, nurodyta, kad armatūra yra strypinė, jos takumo riba fyk = 400 MPa (N/mm2); stipris tempiant ft = 450 MPa; pailgėjimas 10,5% ir ekvivalentinis anglies kiekis Ceq =0,50%, tai šios armatūros skaičiuotinis stipris MPa @ 360 MPa (N/mm2). Santykis . Tai rodo, kad armatūra yra didelio plastiškumo ir B klasės, taip pat suvirinama, kadangi Cek £ 0,50% (pagal tarptautinius standartus). Tokią armatūrą projekte galima žymėti S400. Skirtingos šalys dar naudoja skirtingus pažymėjimus. Projekte (pastabose ar kitaip) reikia nurodyti, kad armatūra turi atitikti atitinkamų standartų reikalavimus, kuriuose priimta armatūrą žymėti „S“ raide (pvz., S240, S400, S500, S600).
_____________
35. Skaičiuojant konstrukcijas tinkamumo ribiniam būviui armatūros tempiamasis stipris priimamas lygus jo charakteristinei reikšmei (fyk).
Skaičiuotinis gniuždomasis armatūros stipris fydc priimamas lygus tempiamajam stipriui fyd, jeigu armatūros fyk £ 500 N/mm2. Didesnio stiprumo armatūrai fydc = 400 N/mm2.
36. Skaičiuotinis skersinės armatūros ir atlenktų strypų stipris nustatomas taip:
, (2.17)
čia: fyd – armatūros skaičiuotinis tempiamasis stipris; gs1 – koeficientas, įvertinantis nevienodą įtempių pasiskirstymą skerspjūvio ilgyje ir visų klasių armatūrai, priimamas lygus 0,8; gs2 – koeficientas, priklausantis nuo armatūros skersmens ir tvirtinimo būdo. Jeigu armatūros klasė ne didesnė kaip S500 ir jos skersmuo mažesnis kaip 1/3 išilginės armatūros skersmens, kai skersinė armatūra yra iš vielos, tai esant rištiems strypynams gs2 =1 ir virintiems – gs2 =0,9.
Skaičiuojant konstrukcijas nuovargiui, armatūros stiprio skaičiuotinės reikšmės priimamos, įvertinant papildomus patikimumo koeficientus, nurodytus [26] lentelėje.
37. Armatūros klasių žymėjimai skirtingose šalyse yra skirtingi, tačiau atspindi armatūros plieno markę, gamybos būdą, stiprumo rodiklius ir pan. Sertifikatuose nurodomi stiprumų ir deformacijų rodikliai būna skirtingi, tačiau galima juos priimti tokius, kurie yra ne mažesni (blogesni), kaip nurodyta (žr. 4, 5 lenteles).
3 lentelė
Kai kurių šalių armatūros projektinės charakteristikos
Šalis
Armatūros klasė
Nominalusis diametras, mm
k=ft/fyk
Armatūros stipriai (N/mm2)
Pastaba
charakteristinis fyk
skaičiuotinis fyd
S240
5,5¸40
1,08
240
218
Baltarusija
S400
6,0¸40
1,05
400
365
S500
3,0¸40
1,05
500
450(410)
410 – vielai
A–0
5,5¸40
1,36
220
190
A–I
5,5¸40
1,33
240
210
suvirinama
Lenkija
A–II
6¸28
1,35
355
310
A–III
6¸32
1,34
410
350
sunkiai suvirinama
AIII
6¸40
1,10
400
350
suvirinama
AIIIN
6¸28
6¸40
1,20
1,10
490
500
420
420
suvirinama ir sunkiai suvirinama (plienas RB500)
A240
6¸40
1,59
235
214
armatūros patikimumo
A300
10¸40
1,66
295
268
koeficientas priimtas pagal
A400
6¸40
1,51
390
355
EN gs =1,1
Rusija
A600
10¸40
1,50
590
536
A800
10¸32
1,31
785
714
A1000
10¸32
1,26
980
890
BSt420S
6¸28
1,19
420
380
Vokietija
BSt500S
6¸28
1,10
500
450
BSt500M
6¸28
1,10
500
450
Ukraina gamina armatūrą, kurios savybės panašios į gaminamos Rusijoje.
Latvija – daugiausia gamina pagal DIN 488 ir BS 4449–97 bei kitas EN reikalavimams atitinkančias savybes, panašiai kaip nurodyta 3 ir 4 lentelėse.
4 lentelė
Armatūra įprastajam gelžbetoniui
Plieno klasė
ftk (N/mm2)
ftd (N/mm2)
fyk (N/mm2)
fyd (N/mm2)
euk (%)
S500A
525
455
500
435
2,5(1)
S500B
540
470
500
435
5,0
S600A
630
545
600
520
2,5
S600B
650
565
600
520
5,0
Pastaba. Jeigu charakteristinis stipris priimtas pagal sąlyginę takumo ribą (įtempius, kai plieno plastinė deformacija yra 0,2%), tai žymima fyk =f0,2k ir fyd =f0,2d.
III skirsnis. Iš anksto įtemptoji armatūra ir jos įtempių įvertinimas
38. Iš anksto įtemptojo gelžbetonio konstrukcijoms naudojami armatūros gamybos metodai, savybių rodikliai, bandymo ir tinkamumo sertifikavimo metodai yra apibrėžti šalių – gamintojų arba kituose standartuose, tinkamuose išankstinio įtempimo armatūros plienui.
Armatūros tempiamasis stipris (fpk), sąlyginė takumo riba (fp0,1k), santykis fpk /fp0,1k ir pailgėjimas prie maksimalios apkrovos (euk) yra normuojami atitinkamų standartų bei nustatyti bandymais. Šie parametrai pateikiami charakteristinėmis reikšmėmis.
Fizinės savybės yra tokios pačios, kaip ir neįtemptosios armatūros.
39. Vielų ir strypų tamprumo modulio vidutinė reikšmė yra 205 N/mm2. Tikroji reikšmė gali kisti nuo 195 iki 210 N/mm2 ir priklauso nuo gamybos proceso.
Lynų tamprumo modulis 190 kN/mm2. Tikroji reikšmė kinta nuo 175 iki 195 kN/mm2 ir priklauso nuo gamybos proceso. Sertifikatuose turi būti nurodoma tamprumo modulio reikšmė.
40. Armatūra turi būti atspari nuovargiui. Apie nuovargio reikalavimus nurodoma atitinkamuose standartuose. Ji taip pat turi būti mažai jautri įtempimų korozijai.
41. Skaičiuojamosios stiprio reikšmės yra gaunamos naudojantis idealizuotąja charakteristine diagrama, dalijant charakteristines stiprio reikšmes iš anksto įtemptosios armatūros dalinio patikimumo koeficiento gs (2 pav.). Kai skaičiuojama nuolatiniam ir laikinam apkrovų deriniui gs = 1,15, atsitiktiniam – gs = 1,0.
42. Apskaičiuojant konstrukcijos pjūvį ir stiprį, galima imti kurią nors iš šių prielaidų:
42.1. horizontali viršutinė skaičiuojamosios diagramos (2 pav.) tiesė ir išankstinio įtempimo plieno stiprumas yra apribotas iki fpd = fp0,1/gs be jokios plieno deformacijos ribos, nors kai kuriais atvejais gali būti patogu ją apriboti;
42.2. pasvirusi viršutinė tiesė su didėjančia deformacija apribota eud =0,9euk. Jeigu žinoma s – e kreivė, tai reikalingas reikšmes galima nustatyti, kaip pavaizduota 6 paveiksle. Jei tikslių duomenų nėra, rekomenduojama imti eud = 0,02 ir fp0,1k/fpk =0 ,9.
43. Armatūra turi būti reikiamo plastiškumo ilgėjant, kaip nustatyta standartais. Laikoma, kad armatūra yra pakankamo plastiškumo ilgėjant, jeigu atitinka reikšmes, atitinkančias nurodytas 4 ir 5 lentelėse arba standartuose.
Apskaičiuojant konstrukcijas, kai armatūra įtempiama po betonavimo (į betoną), gali būti naudojama didelio plastiškumo armatūra, kai įtempiama prieš betonavimą – normaliojo plastiškumo.
Armatūros sertifikatuose kartu su visomis reikalingomis charakteristikomis pateikiami ir duomenys apie relaksaciją. Tai būtina apskaičiuojant išankstinio įtempimo nuostolius.
5 lentelė
Armatūra iš anksto įtemptajam gelžbetoniui
Tipas
Klasė
fpk (N/mm2)
fp0,1k (N/mm2)
fp0,1d (N/mm2)
Es (N/mm2)
euk (%)
Y1860C
1860
1600
1390
205000
3,5
Viela
Y1770C
1770
1520
1320
205000
3,5
Y1670C
1670
1440
1250
205000
3,5
Y1570C
1570
1300
1130
205000
3,5
Y2060S
2060
1770
1540
195000
3,5
Lynai
Y1960S
1960
1680
1460
195000
3,5
Y1860S
1860
1600
1639
195000
3,5
Y1770S
1770
1520
1250
195000
3,5
Y1030
1030
830
720
205000
4,0
Strypai
Y1100
1100
900
780
205000
4,0
Y1230
1230
1080
940
205000
4,0
gs – dalinis patikimumo koeficientas lygus 1,15, jeigu gs ¹ 1,15, dauginama iš 1,15/gs;
fp0,1k – charakteristinis stipris pagal sąlyginę takumo ribą, kai plastinė deformacija yra 0,1% (N/mm2);
fp0,1d – skaičiuotinis stipris lygus fp0,1k/gs (N/mm2);
Es – tamprumo modulis (N/mm2).
44. Apskaičiuojant gelžbetoninius elementus su iš anksto įtemptąja armatūra saugos ribiniam būviui (taip pat ir tinkamumo ribiniam būviui), jėga nuo išankstinio įtempimo, atleidus armatūrą, yra priimama kaip išorinė gniuždanti jėga, apskaičiuojama pagal [XIII] skyriaus nurodymus. Tuo tikslu turi būti įvertinami visi išankstinio armatūros įtempimo nuostoliai, įvykę iki apspaudimo ar iki atitinkamo eksploatavimo laiko.
Armatūros įtempimo nuostoliai gali būti skirstomi į grupes, priklausomai nuo jos įtempimo būdo.
Įtempiant armatūrą į betoną, būtina įvertinti:
44.1. pirmuosius nuostolius, atsirandančius dėl inkarų deformacijos, armatūros trinties į kanalų sienelę arba konstrukcijų betono paviršių;
44.2. antruosius nuostolius, atsirandančius dėl armatūros įtempimų relaksacijos, betono susitraukimo ir valkšnumo, betono suglemžimo po armatūros vijomis, blokų sandūrų deformacijų (konstrukcijų, susidedančių iš blokų).
Armatūros išankstinio įtempimo nuostoliai apskaičiuojami pagal [9] lentelėje pateiktas formules (dydžius) ir kitus [59 ir 60 p.] nurodymus, ir suminis nuostolių dydis neturi būti mažesnis nei 100 N/mm2.
45. Nustatant išankstinio įtempimo nuostolius dėl betono susitraukimo ir valkšnumo pagal 8 ir 9 poz., nurodytas [9] lentelėje, būtina įvertinti nurodymus:
45.1. esant iš anksto žinomam konstrukcijos apkrovimo terminui (laikui), nuostolius reikia dauginti iš m(t) koeficiento, nustatomo pagal formulę
, (2.18)
čia: t – laikas, paromis, nustatant nuostolius: 1) dėl valkšnumo apskaičiuojamas nuo betono apgniuždymo dienos; 2) dėl betono susitraukimo – nuo betonavimo dienos.
45.2. konstrukcijoms, eksploatuojamoms mažesnės kaip 40 % drėgmės sąlygomis, nuostoliai didinami 25 %, išskyrus konstrukcijas, pagamintas iš sunkiojo ir smulkiagrūdžio betono ir nesant apsaugotiems nuo saulės radiacijos, kai nuostoliai didinami 50 %.
45.3. nuostoliams nustatyti leidžiami ir labiau tikslūs apskaičiavimo metodai, kurie yra nustatyta tvarka pagrįsti, jeigu yra žinoma cemento rūšis, betono sudėtis, konstrukcijų pagaminimo bei eksploatavimo sąlygos ir pan.
46. Išankstiniai įtempiai ir nustatomi įvertinant leistinus nuokrypius p taip, kad strypinei ir vielinei armatūroms būtų tenkinamos sąlygos:
. (2.19)
Nuokrypio p reikšmė lygi 0,05sp, kai armatūra įtempiama mechaniniu būdu, o įtempiant elektroterminiu ir elektromechaniniu būdu, nustatoma pagal formulę:
, (2.20)
čia: fpk – įtemptosios armatūros charakteristinis stipris; p – matuojamas N/mm2; l – įtempiamo strypo ilgis (atstumas tarp atsparų briaunų), m.
Kai armatūra įtempiama automatizuotai (2.20), formulėje skaitiklio dydis 360 keičiamas į 90.
47. Kai armatūra įtempiama į atsparas, baigus įtempimą, kontrolinių įtempių reikšmės ir laikomos lygios ir (žr. 46 p.), atmetus nuostolius dėl inkarų deformacijos ir armatūros trinties.
Kai armatūra įtempiama į sukietėjusį betoną, kontrolinių įtempimų ir reikšmės nustatomos pagal formules:
, (2.21)
, (2.22)
čia: ir – nustatomi, neįvertinus išankstinio įtempimo nuostolių; Pd, eop – nustatomi pagal (2.25) ir (2.26) formules imant ir reikšmes, įvertinus pirmuosius išankstinio įtempimo nuostolius; , – tie patys pažymėjimai kaip ir 50 p.; .
48. Konstrukcijų su savaiminiu įtempimu įtempiai apskaičiuojami iš įtempių betone (savaiminių įtempimų) pusiausvyros sąlygos.
Konstrukcijų betono savaiminiai įtempimai nustatomi atsižvelgiant į betono savigniuždos markę Sp, atsižvelgiant į armavimo koeficientą, armatūros padėtį betone (vienaašis, dviašis ir triašis armavimas), taip pat būtinais atvejais – nuostolius dėl betono susitraukimo ir valkšnumo, apkrovus konstrukciją.
Pastaba. Konstrukcijų iš LC12/13 klasių lengvojo betono reikšmės ir neturi viršyti atitinkamai 400 ir 500 N/mm2.
49. Armatūros išankstinio įtempimo reikšmės apskaičiuojant dauginamos iš armatūros įtempimo tikslumo koeficiento gsp, nustatomo pagal formulę:
. (2.23)
„Pliuso“ ženklas taikomas esant nepalankiai išankstinio įtempimo įtakai (t. y. jeigu šioje konstrukcijos darbo stadijoje arba nagrinėjamoje elemento dalyje išankstinis įtempimas mažina laikymo galią, pagreitina plyšių susidarymą ir pan.), „minuso“ ženklas – palankiai įtakai.
Kai armatūra įtempiama mechaniniu būdu, Dgp reikšmės laikomos lygiomis 0,1, o kai įtempiama elektroterminiu ir elektromechaniniu būdais, nustatomos pagal formulę:
, (2.24)
čia: p, sp – žr. 54 p. ir 55 p.; np – armatūros įtemptųjų strypų skaičius elemento skerspjūvyje.
Nustatant armatūros išankstinio įtempimo nuostolius, taip pat apskaičiuojant elementų plyšių atsivėrimą ir deformacijas, leidžiama Dgsp reikšmes laikyti lygiomis nuliui.
50. Armatūros ir betono įtempiai, taip pat betono išankstinio apspaudimo jėga, apskaičiuojant konstrukcijas iš anksto įtemptai armatūrai, nustatomi atsižvelgiant į tokius nurodymus.
Elemento statmenuose pjūviuose įtempiai nustatomi laikant, kad elementas yra iš tampriųjų medžiagų. Šiuo atveju nagrinėjamas ekvivalentinis skerspjūvis, įvertinant betono skerspjūvio susilpninimą kanalais, grioveliais ir pan., taip pat visos armatūros (įtemptosios ir neįtemptosios) skerspjūvio plotą, padaugintą iš armatūros tamprumo modulio santykio ae su betono deformacijos moduliu. Kai elemento skerspjūvyje yra skirtingų klasių ar rūšių betonai, jų skerspjūvis keičiamas į vienos klasės ar rūšies betono skerspjūvį, įvertinant jų deformacijos modulių santykius.
Išankstinio apspaudimo jėga Pd ir jos pridėties ekvivalentinio skerspjūvio centro atžvilgiu ekscentricitetas eop (3 pav.) nustatomi pagal formules:
, (2.25)
, (2.26)
čia: ir – elemento tempiamos ir gniuždomos zonų neįtemptosios armatūros įtempimai dėl betono susitraukimo ir valkšnumo; – armatūros atstojamųjų jėgų atstumai nuo ekvivalentinio skerspjūvio centro (žr. 3 pav.).
Kreivinės įtemptosios armatūros ir reikšmės yra dauginamos atitinkamai iš cosQ ir cosQ ¢;
čia: Q ir Q ¢ – armatūros ašies posvyrio išilginės ašies atžvilgiu kampas (nagrinėjamame skerspjūvyje).
Įtempimai ir imami:
a) betono apspaudimo stadijoje – įvertinant pirmuosius nuostolius;
b) eksploatavimo stadijoje – įvertinant pirmuosius ir antruosius nuostolius.
Įtempiai ir imami:
c) betono apspaudimo stadijoje – įtempimo nuostoliai dėl betono greitai pasireiškiančio valkšnumo pagal [9] lentelės 6 poziciją;
d) eksploatavimo stadijoje – įtempimų nuostolių dėl betono susitraukimo ir valkšnumo pagal [9] lentelės 6, 8 ir 9 pozicijas.
51. Betono apspaudimo stadijoje gniuždymo įtempiai scp neturi viršyti 6 lentelėje nurodytų reikšmių (dalimis nuo betono stiprumo apspaudimo metu fcp).
Įtempiai scp nustatomi gniuždomo betono kraštiniame sluoksnyje įvertinant išankstinio įtempimo nuostolius pagal [9] lentelės 1–6 punktus, laikant, kad armatūros įtempimo tikslumo koeficientas gsp lygus vienetui.
3 pav. Armatūros išankstinio įtempimo atstojamųjų gelžbetoninio elemento skerspjūvyje schema
52. Iš anksto įtemptųjų konstrukcijų, kurių eksploatavimo proceso metu nustatytas betono apspaudimo įtempių reguliavimas (pvz., reaktorių, rezervuarų, televizijos bokštų), įtemptoji armatūra numatoma be sukibimo su betonu, šiuo atveju būtina numatyti efektyvias armatūros apsaugos nuo korozijos priemones. Iš anksto įtemptosioms konstrukcijoms, kuriose armatūra nesukibusi su betonu, plyšių atsivėrimas neleistinas.
6 lentelė
Betono apspaudimo leidžiami įtempiai
Skerspjūvio įtempių būvis
Armatūros
įtempimo
būdas
Betono apspaudimo stadijoje gniuždymo įtempiai dalimis nuo betono stiprumo apspaudimo metu scp/fcp, ne daugiau
kai oro skaičiuotinė temperatūra
– 40 ºC ir aukštesnė
žemesnė kaip – 40 ºC
kai apspaudimas
centrinis
necentrinis
centrinis
necentrinis
1. Veikiant išorės apkrovoms, įtempiai mažėja arba nekinta
į atsparas
į betoną
0,85
0,70
0,95*
0,85
0,70
0,60
0,85
0,70
2. Veikiant išorės apkrovoms, įtempiai didėja
į atsparas
į betoną
0,65
0,60
0,70
0,65
0,50
0,45
0,60
0,50
* Elementams, gaminamiems laipsniškai apspaudžiant betoną, kai yra plieninės atraminės detalės ir tanki skersinė armatūra su tūriniu armavimo koeficientu rv ³ 0,5 % ilgyje, ne mažesniame už įtempimų perdavimo zonos, ilgį lbpd leidžiama imti scp/fcp = 1,00.
Pastabos:
1. Vandens prisotinto betono, esant skaičiuotinei oro temperatūrai žemesnei –40 0C, lentelėje nurodytos scp/fcp reikšmės turi būti mažinamos 0,05 dydžiu.
2. Lengvųjų LC12/13 klasių betonų scp/fcp reikšmės neturi viršyti 0,30.
53. Apskaičiuojant iš anksto įtemptąsias gelžbetonines konstrukcijas saugos ir tinkamumo ribiniams būviams reikia priimti išankstinio apspaudimo jėgą P, atitinkančią nagrinėjamai situacijai.
Apskaičiuojant saugos ribiniam būviui:
(2.27)
ir tinkamumo ribiniam būviui
, (2.28)
. (2.29)
Čia: Pd – skaičiuotinė išankstinio apspaudimo jėga; gp – išankstinio apspaudimo jėgos dalinis patikimumo koeficientas, kuris yra lygus 0,9 ir 1,0, kai apspaudimas duoda naudingą efektą (pvz., padidina pastovumą) ir 1,0–1,2 – neigiamą (pvz., konstrukcijos stiprumas apspaudimo metu); rsup – koeficientas, kuris imamas 1,05 – kai armatūra įtempiama į betoną be sukibimo ir 0,9 – kai įtempiama į atramas; rinf – koeficientas, kuris imamas: 0,95 – kai įtempiama į betoną ir 0,9 – kai įtempiama į atsparas; Pm.t – vidutinio išankstinio apspaudimo jėga laike t > t0 (įvertinus visus nuostolius):
– kai armatūra įtempiama į atsparas
, (2.30)
– kai armatūra įtempiama į betoną
, (2.31)
, (2.32)
čia: Pm.0 – apspaudimo jėga laike t =t0; DPt(t) – armatūros įtempimo atstojamosios nuostoliai laiku t nuo betono susitraukimo ir valkšnumo bei armatūros įtempių relaksacijos; DPsp – nuostoliai nuo betono glemžimo po spiralinės arba žiedinės armatūros vijomis; DPob – nuostoliai nuo apgniuždymo tarp blokų deformacijų.
54. Apskaičiuojant saugos ribiniam būviui, naudojamasi III skyriuje pateiktomis nuorodomis ir formulėmis, priimant išankstinio apspaudimo jėgą P kaip išorinę jėgą ir įvertinant atitinkamus armatūros įtempimo nuostolius.
3 pavyzdys
Duota laisvai paremta 4 pav. pavaizduoto skerspjūvio sija. Betonas C40/50, Ecm = 35×103 MPa (N/mm2), jo stipris apspaudimo armatūra metu 28 MPa. Armatūra iš vijų plieno markė Y1960S, kurios fpk = 1960 N/mm2, fpd = 1700 N/mm2, fp0,1k = 1680 N/mm2, fp0,1d = 1460 N/mm2, Es = 195×103 N/mm2, euk = 3,5%. Iš anksto įtemptosios armatūros skerspjūvio plotai: tempiamojoje zonoje Ap1 = 1840 mm2 (3Æ15), gniuždomojoje zonoje Ap2 = 283 mm2 (2Æ15). Armatūra įtempiama į atramas mechaniniu būdu. Betonas kietinamas šutinant. Vijos į atramas inkaruojamos inventoriniais inkarais. Stendo ilgis – 20000 mm, sijos sunkis – 12200 kg, ilgis – 18000 mm. Reikia nustatyti betono apspaudimo iš anksto įtempta armatūra jėgos dydį ir jos pridėties tašką, įvertinant pirminius armatūros įtempimo nuostolius Dsp1 ir įvertinant visus jos nuostolius Dsp1,2. Tai atlikti sijos vidurio angos skerspjūviui, priimant didžiausią leistiną armatūros išankstinį įtempimą.
Skaičiavimo tvarka būtų tokia. Pirmiausiai nustatome skerspjūvio geometrines charakteristikas, priimdami
.
4 pav. Sijos skerspjūvis
Neįtemptosios (konstrukcinės) armatūros plotas neįvertinamas.
mm2.
Atstumas nuo tempiamos armatūros svorio centro iki apatinio sijos krašto:
mm.
Statinis momentas sijos apačios krašto atžvilgiu bus:
Skerspjūvio svorio centro atstumas nuo sijos krašto apačios:
mm.
Armatūrų atstumai nuo svorio centro:
mm;
mm.
Efektyviojo skerspjūvio inercijos momentas:
Nustatome pirminius armatūros įtempių nuostolius, naudodamiesi [9] lentelės 1–6 punktais. Pradinius armatūros įtempius (be nuostolių) priimame:
N/mm2.
Armatūros išankstinių įtempių nuostoliai dėl relaksacijos bus:
N/mm2.
Nuostoliai nuo temperatūrų skirtumo tarp atramų ir betono, kai Dt=600C
N/mm2.
Nuostoliai dėl ankerių deformacijų:
. Priimame Dl=1,25+0,1Æ=1,25+0,15×15=3,5 mm ir l=20000 mm.
Tuomet N/mm2.
Kadangi įtemptoji armatūra neatlenkiama, nuostolių dėl trinties nebus, t. y. sm = 0. Įtempių nuostolių nebus ir dėl formų deformacijų, t. y. sf = 0.
Tokiu būdu betono apspaudimo jėga po pirmųjų armatūros įtempių nuostolių iki ją atleidžiant bus:
Apspaudimo jėgos atstojamoji sutaps su visos įtemptosios armatūros svorio centru, t. y.:
mm.
Didžiausi gniuždymo įtempiai betone apskaičiuojami nuo jėgos Pm.0, neįvertinant savojo sijos svorio:
N/mm2 < 0,6fck(t),
čia: fcp – charakteristinis kubinis betono stipris armatūros atleidimo metu. Priimame, kad betono stipris atleidimo metu bus 0,8fck=0,80×40=32 N/mm2. Tokiu būdu,
Nuostoliai nuo greitai pasireiškiančio betono valkšnumo apskaičiuojami pagal [9] lentelės 6 p. Tuo tikslu apskaičiuojame įtempius betone nuo apspaudimo armatūra ir lenkimo momento nuo savojo svorio, kuris bus:
N×mm = 259,23 kNm,
l =17500 m – atstumas tarp atramų, sijas sandėliuojant.
Įtempimai betone ties apatine iš anksto įtemptąja armatūra (t. y. yp1 =638,5 mm):
Įtempimai ties viršutine iš anksto įtemptąja armatūra bus:
Nuostoliai dėl greitai pasireiškiančio betono valkšnumo apskaičiuojami pagal [9] lentelės 6 pozicijos nurodymus.
Kadangi koeficientas , tai šie nuostoliai bus apskaičiuojami pagal formulę:
,
.
Apatinės armatūros įtempimo nuostoliai:
N/mm2.
Viršutinės armatūros įtempimo nuostoliai per trumpą laiką pasireiškiančio valkšnumo bus apskaičiuojami pagal formulę:
N/mm2, kadangi
Tokiu būdu pirminiai įtempimo nuostoliai bus:
N/mm2.
Viršutinės armatūros:
N/mm2.
Betono apspaudimo jėga, atmetus visus pirminius armatūros įtempimo nuostolius, bus:
Šios jėgos ekscentricitetas bus:
Pagal [9] lentelės 8 ir 9 pozicijas apskaičiuojame armatūros įtempimo nuostolius dėl betono susitraukimo ir valkšnumo.
Nuostoliai dėl betono susitraukimo yra:
.
Apskaičiuojant armatūros įtempimo nuostolius dėl valkšnumo, reikia žinoti įtempius betone ties Ap1 ir Ap2 armatūromis, atmetus nuostolius pagal [9] lentelės 1–6 poz., t. y. pagal apspaudimo jėgą Pm.I, apskaičiuojant panašiai kaip ir scp,1 ir scp,2.
Priimame: scp,1 = 13,21 N/mm2; scp,2 = 1,63 N/mm2.
Kadangi , tai viršutinės armatūros įtempių nuostoliai dėl betono valkšnumo:
N/mm2
ir apatinės
N/mm2.
Tokiu būdu bendri armatūros įtempimo nuostoliai bus:
apatinės
viršutinės
N/mm2.
Apspaudimo jėga, atmetus visus armatūros išankstinio įtempimo nuostolius bus:
Jos ekscentricitetas bus:
______________
III skyrius. Betoninių elementų APskaičiavimas saugos ribiniam būviui
55. Apskaičiuojamas betoninių elementų statmeno išilginei ašiai pjūvio stiprumas. Atsižvelgiant į elemento darbo sąlygas, stiprumas apskaičiuojamas įvertinant arba neįvertinant skerspjūvio tempiamąją zoną.
Apskaičiuojant ekscentriškai gniuždomuosius elementus, esant mažam ekscentricitetui, daroma prielaida, kad ribinis būvis pasiekiamas suirus skerspjūvio gniuždomosios zonos betonui. Todėl skerspjūvio tempiamosios zonos betonas neįvertinamas. Taip pat daroma prielaida, kad gniuždomojo betono stipris sąlygiškai yra lygus įtempiams fcd, tolygiai pasiskirsčiusiems sąlyginėje gniuždomojoje zonoje (5 pav.), kuri sutrumpintai vadinama skerspjūvio gniuždomąja zona.
56. Apskaičiuojant gniuždomuosius betoninius elementus su dideliais ekscentricitetais, taip pat lenkiamuosius betoninius elementus, kai jų suirimas nekelia pavojaus, taip pat elementus, kuriuose dėl eksploatacinių reikalavimų negali būti plyšių (vandens slėgio veikiamų elementų, karnizų, parapetų ir kt.), yra įvertinamas skerspjūvio tempiamosios zonos betono darbas. Daroma prielaida, kad ribinis būvis yra pasiekiamas skerspjūvio tempiamojoje zonoje atsivėrus plyšiams. Šiuo atveju stipris apskaičiuojamas įvertinant šias prielaidas (6 pav.):
56.1. deformuojantis elementui pjūviai išlieka plokšti;
56.2. labiausiai tempiamo skerspjūvio sluoksnio maksimali santykinė deformacija lygi 2fctd/Ecm;
56.3. skerspjūvio gniuždomosios zonos betono įtempiai apskaičiuojami neįvertinant plastinių deformacijų (tam tikrais atvejais įvertinant);
56.4. tempiamosios zonos įtempiai per visą jos aukštį pasiskirstę tolygiai ir lygūs fct.
5 pav. Ekscentriškai gniuždomojo betoninio elemento, apskaičiuojamo neįvertinant skerspjūvio tempiamosios zonos įtakos, statmeno išilginei ašiai pjūvio skaičiuotinė schema
Tais atvejais, kai betoniniame elemente yra galimybė atsirasti įstrižiesiems plyšiams (pvz., dvitėjinio arba tėjinio skerspjūvio elementai, kuriuose sukeliamos skersinės jėgos), jis apskaičiuojamas tikrinant [(14.19) ir (14.20)] sąlygas, pateiktas šiame Reglamente. Šiose formulėse betono stipriai fck ir fctk yra keičiami atitinkamais skaičiuotiniais stipriais fcd ir fctd.
Betoniniai elementai turi būti apskaičiuojami vietiniam apkrovos poveikiui (glemžimui).
57. Apskaičiuojant ekscentriškai gniuždomuosius betoninius elementus, turi būti įvertintas atsitiktinis ekscentricitetas ea. Visais atvejais jis imamas ne mažesnis kaip 1/600 elemento ilgio ir 1/30 skerspjūvio aukščio. Be to surenkamųjų elementų konstrukcijoms reikia įvertinti galimą elementų pasislinkimą vienas kito atžvilgiu. Jeigu nėra kitokių pagrįstų nurodymų, priimama ea = 10 mm.
Statiškai nesprendžiamų konstrukcijų elementų jėgos pridėjimo ekscentricitetas masės centro atžvilgiu e0 yra nustatomas pagal statinių apskaičiavimų rezultatus, tačiau turi būti ne mažesnis už atsitiktinį ekscentricitetą ea. Statiškai sprendžiamų konstrukcijų elementuose ekscentricitetas e0 yra lygus statiniais skaičiavimais apskaičiuoto ekscentriciteto ir atsitiktinio ekscentriciteto sumai.
6 pav. Ekscentriškai gniuždomųjų ir lenkiamųjų betoninių elementų, apskaičiuojamų įvertinant skerspjūvio tempiamosios zonos įtaką, skaičiuotinė schema
Liauniems elementams, kurių l0/i >14 (stačiakampio skerspjūvio elementams l0 /i >4), būtina įvertinti ašinės jėgos veikimo plokštumoje atsirandančio įlinkio įtaką elemento stiprumui. Įlinkis įvertinamas ekscentricitetą e0 dauginant iš koeficiento h (59 p.). Apskaičiuojant elemento stiprumą statmenoje ekscentriciteto buvimo plokštumoje daroma prielaida, kad dydis e0 yra lygus atsitiktiniam ekscentricitetui.
Ekscentriškai gniuždomieji elementai (išskyrus 56 p. nurodytais atvejais) negali būti betoniniai, kai išilginės jėgos veikimo ekscentricitetas, įvertinant įlinkį l0×h, yra didesnis už:
a) atsižvelgiant į apkrovų derinius: esant pagrindiniams deriniams – 0,9y; esant ypatingajam deriniui – 0,95y.
b) atsižvelgiant į betono klasę ir rūšį: sunkiajam, smulkiagrūdžiui ir lengvajam betonams, kai klasė C8/10 ir didesnė – y–1; kitų rūšių ir klasių betonams – y–2 (čia: y – atstumas nuo skerspjūvio centro iki labiausiai gniuždomojo betono sluoksnio, mm).
58. Ekscentriškai gniuždomųjų elementų (5 pav.) stiprumas pakankamas, jeigu atitinka nelygybę
, (3.1)
čia: Acc – elemento gniuždomosios zonos betono plotas, nustatomas darant prielaidą, kad jos masės centras sutampa su išorinių jėgų atstojamosios pridėties tašku.
Stačiakampio skerspjūvio elementams Acc apskaičiuojamas:
. (3.2)
Ekscentriškai gniuždomieji elementai, kuriuose neleidžiama plyšiams susidaryti, nepaisant 3.1 nelygybės, turi būti apskaičiuojami, įvertinant skerspjūvio tempiamosios zonos betono įtaką (56 punktas ir 6 pav.) pagal nelygybę:
. (3.3)
Stačiakampio skerspjūvio elementams 3.3 formulė įgyja tokią formą:
. (3.4)
(3.1)–(3.4) formulėse nurodyti dydžiai yra: h – koeficientas, apskaičiuojamas pagal (3.8) formulę; Wpl – skerspjūvio atsparumo momentas, apskaičiuojamas skerspjūvio labiausiai tempiamojo sluoksnio atžvilgiu, įvertinant plastines tempiamojo betono deformacijas ir darant prielaidą, kad nėra išilginės jėgos:
, (3.5)
r – atstumas nuo skerspjūvio centro iki skerspjūvio branduolio taško, labiausiai nutolusio nuo tempiamosios zonos
. (3.6)
Koeficientas j apskaičiuojamas pagal formulę:
(3.6a)
ir imamas ne mažesnis kaip 0,7 ir ne didesnis kaip 1; sc,max – didžiausi gniuždymo įtempimai, apskaičiuoti kaip tampriam kūnui. Neutraliosios ašies padėtis apskaičiuojama iš sąlygos:
. (3.7)
Čia: S0.2 – A1 ploto statinis momentas tempiamojo krašto atžvilgiu; A1 – betono gniuždomos zonos plotas, papildytas b pločio stačiakampiu, lygaus pločiui ties neutralia ašimi ir aukščio h–x (7 pav.); A – viso skerspjūvio plotas.
Wpl leidžiama apytiksliai apskaičiuoti pagal formulę:
; (3.8)
čia: g – žr. 9 lentelę.
59. Koeficiento h, įvertinančio ašinės jėgos ekscentriciteto e0 padidėjimą dėl įlinkio, reikšmė apskaičiuojama pagal formulę:
, (3.9)
čia: Ncrit – sąlyginė kritinė jėga.
7 pav. Schema A1 plotui nustatyti
Sąlyginė kritinė jėga apskaičiuojama
, (3.10)
čia jℓ – koeficientas, įvertinantis ilgalaikių poveikių įtaką elemento įlinkiui ribiniame būvyje
(3.11)
čia: b – koeficientas, įvertinantis betono rūšį ir nustatomas pagal 7 lentelę; MEd – nuolatinių ir kintamųjų poveikių sukeliamas momentas, apskaičiuotas skerspjūvio labiausiai tempiamo arba labiausiai gniuždomojo sluoksnio atžvilgiu; MEd,ℓ – nuolatinių ir tariamai nuolatinių poveikių sukeliamas momentas, apskaičiuotas skerspjūvio labiausiai tempiamojo arba labiausiai gniuždomojo sluoksnio atžvilgiu; l0 – nustatomas pagal 8 lentelę;
(3.12)
3.12 formulėje fcd reikšmė yra N/mm2.
Jeigu apskaičiuoti lenkimo momentai (arba ekscentricitetai), įvertinant visus poveikius ir įvertinant nuolatinius bei tariamai nuolatinius poveikius, yra skirtingų ženklų, tai visos apkrovos sukeliamam ekscentricitetui e0 viršijus 0,1h, koeficientas jℓ = 1,0. Jeigu ši sąlyga neatitinka, tai . Koeficientas jℓ,1 apskaičiuojamas pagal (3.11) formulę, nuolatinių ir kintamųjų poveikių sukeltą išilginę jėgą padauginus iš atstumo nuo skerspjūvio centro iki skerspjūvio tempiamojo arba mažiausiai gniuždomojo sluoksnio, kai elementą veikia nuolatiniai ir tariamai nuolatiniai poveikiai.
7 lentelė
Koeficiento b (3.11 formulė) reikšmės
Betonas
b
1. Sunkusis
1,0
2. Smulkiagrūdis:
A grupės
B grupės
1,3
1,5
3. Lengvasis:
kai stambūs užpildai dirbtini, o smulkūs
– tankūs
– poringi
1,0
1,5
8 lentelė
Ekscentriškai gniuždomų elementų skaičiuotinis ilgis
Sienų ir kolonų atrėmimo būdas
Ekscentriškai gniuždomųjų elementų skaičiuotinis ilgis l0
1. Atremtos apačioje ir viršuje:
a) abu galai atremti šarnyriškai
b) vienas elemento galas įtvirtintas standžiai ir galimas atramų pasislinkimas:
- daugiatarpatramis pastatas
- vieno tarpatramio pastatas
l
1,25l
1,50l
2. Laisvai stovinčios
2,00l
Pastaba. l – sienos (kolonos) vieno aukšto aukštis, atmetus perdangos plokštės storį, arba laisvai stovinčios konstrukcijos aukštis.
60. Betoninių elementų stiprumas vietiniam gniuždymui (glemžimui) …
DI paaiškinimas pagal oficialų įstatymo tekstą. Orientacinis, nepakeičia teisinės konsultacijos.