Файл: Ашрабов, А. Б.pdf

А. Б. АШРАБОВ

ПРОЧНОСТЬ,

СЕЙСМОСТОЙКОСТЬ

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

ЗДАНИЙ

ИЗДАТЕЛЬСТВО . УЗБЕКИСТАН" Ташкент —.1973

ПРЕДИСЛОВИЕ

Директивы X X I V съезда КПСС по основным направ­ лениям развития народного хозяйства, намеченные девя­ тым пятилетним планом на 1971—1975 гг., предусматри­ вают широкую программу капитального строительства в Узбекской ССР, для выполнения которой должна быть значительно повышена эффективность капитальных вло­ жений, сокращены сроки строительства производствен­ ных, сельскохозяйственных, жилых и общественных зда­ ний ,и сооружений, расширена практика полносборного строительства, увеличена степень индустриальности и за­ водской готовности конструкций и деталей, обеспечено массовое применение .новых эффективных материалов на базе местных ресурсов.

Решение указанных задач непосредственно связано с дальнейшим техническим прогрессом в производстве бе­ тонных и железобетонных конструкций, повышением их прочности, долговечности, технико-экономических харак­ теристик и эксплуатационных качеств. Такие проблемы могут быть разрешены на базе углубленных теоретиче­ ских и экспериментальных исследований -бетона и желе­ зобетона как сложных, комплексных материалов, свой­ ства которых находятся в прямой связи с их структурой.

3

большим объемом капиталовложений по всей территории нашей страны, в том числе и во всех сейсмически опас­ ных зонах, предъявляет повышенные требования к пол­ ноте теоретического анализа статических и динамиче­ ских свойств всех видов зданий и сооружений, их эксплуатационных качеств и степени их надежности в разнообразных условиях существования.

Ведущая роль бетона и железобетона как основного материала современного капитального строительства диктует необходимость дальнейшего изучения и обобще­ ния данных исследований физико-механических и техни­

железобетонных конструкций с учетом анализа действую­ щих нагрузок и воздействий.

Из двух составляющих железобетона наименее иссле­ дованным материалом является бетон.

В настоящее время используется ряд различных тео­ рий прочности бетона, относящихся как к однородному, так и к сложному напряженному состоянию. Однако данные о физической сущности явлений разрушения и деформирования бетона на основе современных представ­ лений о его капиллярно-пористой структуре, трещинообразовании, явлениях ползучести, усадки и температурных факторах носят в значительной степени феноменологиче­ ский характер, что вносит некоторую неопределенность в расчетные значения запаса прочности конструкций и сооружений. Особенно наглядно проявляется это в оцен­ ке опытных значений прочностных характеристик, кото­ рые, отражая внутреннее напряженное состояние бетона, значительно изменяются под влиянием различных меха­ нических, температурных и влажностных условий на границе бетона с внешней средой или испытательными устройствами.

4

В соответствии с имеющимися теоретическими и экс­ периментальными разработками в книге освещаются фи­ зические явления в бетоне, связанные с прочностью при различных напряженных состояниях, деформативностью при длительном и кратковременном действии нагрузки, и рассматриваются критерии прочности, применимые к расчету железобетонных конструкций.

На основании официальных изданий, опубликованных результатов исследовательских работ и разработанных методических указаний, в книге приводятся общие прин­ ципы и практические приемы расчета сечений и конст­ руирования основных элементов железобетонных конст­ рукций при различных напряженных состояниях как обычных, так и напрягаемых. При этом используется об­ щий метод расчета по расчетным предельным состояниям элементов железобетонных конструкций с учетом дейст­ вительного характера их работы под нагрузкой. Практи­ ческое использование расчетных формул иллюстрируется на примерах и включает в себя также и особенности, характерные для сборных железобетонных конструкций.

Применение железобетонных конструкций различного вида требует специальных мероприятий по обеспечению их сейсмостойкости и особых методов расчета зданий на сейсмичность воздействия. Важность этих проблем стала особенно очевидной после Ташкентского землетрясения 1966 г. В книге изложены основные принципы проектиро­ вания сейсмостойких железобетонных конструкций в со­ ответствии с действующими строительными нормами и правилами для сейсмических районов и даны примеры расчета каркасных железобетонных зданий на сейсмиче­ ские воздействия. После определения перерезывающих сил и изгибающих моментов во всех элементах каркаса подбор сечений стоек и ригелей производится на особое сочетание нагрузок с учетом дополнительных указаний, приведенных отдельно. Следует иметь в виду, что расчет каркаса на особое сочетание нагрузок, соответствующее

5

ГЛАВА I

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОНА, АРМАТУРНОЙ СТАЛИ И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

§ I. БЕТОН

Требования к бетонам и их классификация. Широкое и всевозрастающее применение бетона как искусствен­ ного строительного материала для бетонных и железо­ бетонных конструкций предъявляет к нему ряд требова­ ний, без осуществления которых невозможна его даль­ нейшая эксплуатация. Этим требованиям соответствуют вполне определенные, заранее заданные физико-механи­ ческие свойства бетона, главнейшими из которых явля­ ются необходимая прочность и плотность (непроница­ емость), надежное сцепление с арматурой. Достигается это 'назначением в соответствующих количественных и качественных пропорциях составляющих бетона: актив­ ности (вяжущего, прочности и характера поверхности за­ полнителя, водоцементного отношения (В/Ц) и рядом технологических факторов, включающих в себя способы приготовления и уплотнения бетонной смеси, уход за бе­ тоном в процессе твердения и др. Бетоны должны обе­ спечивать коррозионную стойкость в условиях агрессив­ ных сред, повышенную (Непроницаемость в конструкциях гидротехнических сооружений, резер;вуарав, в конструк­ циях биологической защиты от жесткого излучения (т-из­ лучение и др.), а также повышенную сейсмостойкость.

7

особо легкие — менее 500 кг/м3, применяемые в качестве теплоизоляционных ограждающих конструкций.

По пределу прочности на сжатие1 в соответствии с

нов—100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; для легких бетонов— 35; 50; 75; 100; 150; 200; 250; 300; 350 и 400. Для желе­ зобетонных конструкций допускается тяжелый бетон про­ ектной марки не ниже М150, за исключением массивных железобетонных конструкций, где применяется бетон М100 (армированный). Для бетонных конструкций при­ меняется бетон проектной марки не выше 300. В настоя­ щее время наблюдается тенденция к применению высо­ копрочных бетонов марок 700—1000 в сочетании с высокопрочной арматурой, что существенно снижает соб­ ственный вес конструкций, уменьшает их сечение и соз­ дает более рациональные конструктивные формы элемен­ тов.

По морозостойкости в зависимости от числа циклов попеременного замораживания и оттаивания в насыщен­ ном водой состоянии назначаются проектные марки: МрзЮ; Мрз15; Мрз25; Мрз35; Мрз50; МрзЮО; Мрз150; Мрз200; МрзЗОО.

По степени водонепроницаемости в зависимости от предельного давления воды (в кГс/см2), при котором еще не наблюдается ее просачивания через контрольный об­ разец, назначаются проектные марки: В2, В4, В8.

Для всех марок бетона основной характеристикой, указываемой во всех случаях, является проектная марка бетона по прочности на сжатие. В необходимых случаях

8

дополнительно назначаются марки по степени истира­ емости, жаростойкости и т. д.

В зависимости от вида и крупности применяемого за­ полнителя различают следующие виды бетонов: тяжелы?! обычный (крупнозернистый) бетон с размерами заполни­

ково-шлаковом вяжущем; легкий — на пористых запол­ нителях •— плотный и поризованный; ячеистый — с замк­ нутыми воздушными порами; жаростойкий — изготовлен­ ный на основе специальных цементов или жидкого стекла, с использованием в качестве заполнителя боя обыкно­ венного кирпича, шамота, доменного шлака, базальта, диабаза я др.; крупнозернистые или 'беспесчаные бето­ ны, приготовленные без мелкого заполнителя.

В качестве заполнителя для тяжелых бетонов приме­ няется природный кварцевый песок и щебень, получен­ ный дроблением плотных горных пород (гранит, песчаник, диабаз и др.). Для легких бетонов в качестве естествен­ ных заполнителей используются легкие крупно- и мелко­ зернистые горные породы (пемза, туф, ракушечник и др.) и в качестве искусственного заполнителя — топливные и металлургические шлаки, керамзит, перлит, аглопорит и др.

Влияние структуры и состава бетона на его техниче­ ские свойства. Физико-химические и механические пред­ посылки к построению теории прочности бетона основаны на его представлении как анизотропной, многокомпонент­ ной, капиллярно-пористой неоднородной системы, имею­ щей в своем составе все три фазы: твердую, жидкую и газообразную.

При этом экспериментально-теоретические исследова­ ния структуры, прочностных и деформативных свойств бетона показывают, что состояние бетона без нагрузки и под нагрузкой существенно отличается от поведения других материалов. С этих позиций общая связь между структурными особенностями и техническими свойствами бетона представляет нерешенную задачу и разрабатыва­ ется в двух аспектах. Во-первых, вследствие значительной роли качества и количества составляющих бетона; обес­ печивающих его соответствующую плотность и однород­ ность и существенно влияющих на прочность, деформативность, водонепроницаемость, коррозионную стойкость»

9