МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИСССР
главниипроект

всесоюзныйордена трудового красного знамени

научно-исследовательскийинститут гидротехники

имениБ.Е. ВЕДЕНЕЕВА

ИНСТРУКЦИЯ № 2

по ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЧНОСТИБЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ

ВСН 02-74

Минэнерго СССР

«ЭНЕРГИЯ»

Ленинградское отделение

1974

В работе изложена новаяметодика расчета бетонных сооружений, основанная на учете длительной прочностии вида сложного напряженного состояния бетона. Инструкция рассчитана напроектировщиков и строителей гидротехнических сооружений.

Предлагаемым методам расчетаможно пользоваться не только при проектировании бетонных гидротехническихсооружений, но и сооружений другого назначения.

Работавыполнена Комплексной лабораторией бетонных и железобетонных сооружений ВНИИГим. Б.Е. Веденеева. Ответственный исполнитель работы - ст. науч. сотр. канд.техн. наук А.П. Пак.

Содержание

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая Инструкцияразвивает и дополняет положения п.п. 1.3, 4.2, 4.3, 4,15 главы СНиПII-И.14-69«Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Нормыпроектирования» и распространяется на проектирование бетонных гидротехнических сооружений,материал которых испытывает в основном сложное напряженное состояние.

1.2. Указания настоящейИнструкции в соответствии с главой СНиП II-A.10-71 «Строительныеконструкции и основания. Основные положения проектирования» относятся к предельнымсостояниям первой группы.

2. ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Напряжения, возникающиев элементах бетонных сооружений, разрешается определять так же, как дляоднородного упругого тела. Напряженное состояние основных сооружений следуетпоказывать в главных напряжениях -s₁>s₂>s₃ (где s₁ - наибольшее главное напряжение,s₂ - среднее главноенапряжение и s₃ наименьшее главноенапряжение). Растягивающие напряжения считаются положительными.

2.2. Бетонные сечения могутрассчитываться с учетом или без учета работы растянутой зоны сечения. В первомслучае следует производить проверку трещиностойкости растянутой зоны сечениясогласно требованиям главы СНиПII-И.14-69. При этом должны учитываться как влияниетемпературно-влажностных воздействий, так и влияние сложного напряженногосостояния на момент образования трещин.

2.3. Расчетыпрочности и трещиностойкости бетонных сооружений наряду с методами, регламентированнымиглавой СНиПII-И.14-69, в случаях, предусмотренных индивидуальными техническимиусловиями на проектирование отдельных сооружений, должны производиться повеличине длительной прочности бетона, определяющей предельно допустимыенапряжения на стадии нормальной эксплуатации сооружения.

Примечание. Длительная прочность бетона характеризуется уровнемнапряжений, при превышении которых в бетоне начинаются необратимые структурныеизменения и соответственно начинают изменяться (ухудшаться) его характеристики- водонепроницаемость, морозостойкость, сопротивление различным видам коррозиии т.д. Длительная прочность бетона определяется экспериментальнымиисследованиями при помощи современных измерительных приборов и приспособлений -ультразвуковых, звукометрической аппаратуры, фильтрационных установок, методадилатометрии и т.п. Величина длительной прочности должна устанавливаться сиспользованием минимум трех различных методов, при этом в расчетах принимаетсяее среднее значение.

2.4. Значения длительнойпрочности бетона при расчете бетонных сооружений устанавливаются опытным путемс учетом статистической изменчивости сопротивлений. При назначенииобеспеченности величины длительной прочности бетона следует руководствоватьсяуказаниями примечания 1 п.13 главы СНиП II-А.10-71.

2.5. На стадии техническогопроекта допускается принимать величину длительной прочности бетона табл. 1, 2.

Таблица 1

Длительная прочность бетона при сжатии R_c.т,кгс/см²

Примечания. 1. Для сооружений 1 и IIклассов капитальности при расчетах на прочность допускается учитывать реальныйвозраст бетона к моменту его загружения. 2. Классы капитальностигидротехнических сооружений устанавливаются в соответствии с требованиями главыСНиП II-И.1-62^*. «Гидротехнические сооружения речные. Основныеположения проектирования»

Таблица 2

Длительная прочность бетона при растяжения R_p.t,кгс/см²

2.6. Для определения предельно допустимыхнапряжений на стадии нормальной эксплуатации при расчете бетонных сооружений вформулы, приведенные в разделах 3 и 4следует вводить K_p.д коэффициент безопасности по длительнойпрочности бетона, учитывающий ответственность сооружения. Значения коэффициентаК_d.д приведены в табл. 3.

Таблица 3

Коэффициент безопасности по длительнойпрочности бетона

Примечание. Коэффициенты К_d.д при учете сил,действующих во время строительства, испытаний и ремонта сооружений применяютсяравными среднеарифметическому между значениями коэффициентов для основных иособых сочетаний нагрузок и воздействий. При учете особых сочетаний встроительный и ремонтный период коэффициенты К_б.д принимаются пографе особых сочетаний нагрузок и воздействий.

2.7. Расчеты бетонных сооружений на прочностьи по образованию трещин должны производиться с учетом вида сложногонапряженного состояния бетона и с использованием различных критериев прочностипо зонам сооружения.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХСООРУЖЕНИЙ ПО ПРОЧНОСТИ

Линейноенапряженное состояние

3.1. Прочность бетонныхэлементов, определяемая сопротивлением основному сжатию, должна удовлетворятьследующему условию:

                                                                                       (1)

где s₃ - предельно допустимыенапряжения из стадии нормальной эксплуатации сооружения.

3.2. При расчете центральносжатых бетонных элементов необходимо учитывать продольный изгиб, когда гибкостьих l (т. е. отношение расчетнойдлины элемента l_o к минимальному радиусуинерции r сечения), больше или равна 14 . В этом случае расчет ведется поформуле:

                                                                                                           (2)

где j - коэффициент продольногоизгиба, принимаемый по таблице 17 п. 6.1 главы СНиПII-И.14-69.

Примечание: Расчетная длина l_o  принимается в соответствии с требованиямип.6.2 главы СНиПII-И.14-69

3.3. Определение прочностивнецентренно сжатых бетонных сечений, в которых согласно п. 2.2 не учитываетсясопротивление растянутой зоны, производится по результатам сравнения величиннаибольших главных сжимающих напряжений с величиной длительной прочности бетонапри сжатии; при этом должно быть соблюдено условие (1).

3.4. Во всех случаяхпроектирования напорных бетонных сооружений, рассчитываемых как с учетом, так ибез учета работы растянутой зоны бетона, необходимо учитывать в расчетномсечении элемента силы противодавления воды, определяемые в соответствии с требованиямипп. 4.12, 4.13, 4.14 главы СНиПII-И.14-69.

Плоскоенапряженное состояние

3.5. Бетонные элементы,материал которых испытывает двухосное сжатие, рассчитываются по формуле:

                                                                                                   (3)

где |s₂| - абсолютное значение среднего главногонапряжения; а - эмпирический коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.7.

Объемноенапряженное состояние

3.6. Бетонные элементы, материал которых испытываеттрехосное сжатие, рассчитываются по формуле:

                                                                       (4)

где ½s₁ï- абсолютное значениенаибольшего главного напряжения, устанавливаемое с учетом указаний п. 4.1; b - эмпирический коэффициент,определяемый по указаниям п. 3.7.

3.7. Величины коэффициентов аи b в формулах (3) и (4) должны быть определены специальными исследованиямина бетоне конкретного для проектируемого сооружения состава. Для прикидочныхрасчетов их значение может быть принято равным:

а=0,1               b=2,5

4. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХСООРУЖЕНИЙ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН

4.1. Трещиностойкость бетонныхэлементов, материал которых испытывает осевое или двухосное растяжение,определяется длительной прочностью бетона на растяжение и должна удовлетворятьследующему условию:

                                                                                 (5)

4.2. Трещиностойкость бетонныхэлементов, материал которых испытывает плоское напряженное состояние видарастяжение-сжатие, должна определяться следующим условием:

                                                                   (6)

4.3. Трещиностойкостьбетонных элементов, материал которых испытывает объемное напряженное состояниевида растяжение плюс два сжатия, рассчитывается с соблюдением условия:

                                              (7)

4.4. Трещиностойкостьбетонных элементов, материал которых испытывает объемное напряженное состояниевида два растяжения плюс сжатие, рассчитывается с соблюдением условия (6).

4.5. В случаях, когда поодной из главных площадок действует растягивающее напряжение и условия трещиностойкости(см. Формулы 5,6, 7) невыполняются, и сооружении должны быть предусмотрены специальные конструктивныемероприятия (швы-надрезы, периметральный шов, армирование и т.п.).

Примечание. Величины R_p.т.всечениях, совпадающих со швами бетонирования, следует принимать равными или определять специальными экспериментами на образцахсечением не менее 0,5 × 0,5 м.