Часть 1-1. Общие правила и правила для зданий

Деформации бетона: п. 2.3.3(3) СН РК EN 1992-1-1:2004/2011.

2.1 Теоретические предпосылки.

Одной из причин проявления деформаций бетонных и железобетонных конструкций являются воздействия температуры и усадки бетона.

От усадочных и температурных воздействий в железобетонных конструкциях значительной протяженности появляются опасные собственные напряжения. Например, в наружных стенах зданий при сезонном перепаде температуры периодически проявляются нарастающие деформации растяжения или сжатия. Вследствие этого стены, в зависимости от протяженности, могут разорваться на две и более части.

Для подтверждения того, что температурные и усадочные деформации (перемещения) не вызовут перенапряжений в конструкции, элементы несущих конструкций следует проверять, включая в расчет эффекты от температурных и усадочных воздействий, либо применять конструктивные мероприятия, обеспечивающие свободное перемещение (движение) узлов и соединений.

В целях уменьшения собственных напряжений от перепада температуры и усадки бетона железобетонные конструкции зданий разделяют по длине и ширине на отдельные части (деформационные блоки) температурно-усадочными швами, разрезающими здания до верха фундамента. Это обусловлено тем, что температурно-влажностный режим фундаментов колеблется незначительно, поэтому в нем возникают небольшие собственные напряжения от усадки и перепада температуры. В зданиях из монолитного бетона деформационные швы одновременно являются рабочими швами, т. е. местами для перерыва работ по укладке бетона на продолжительное время.

Здания или сооружения, прямоугольные в плане, обычно разделяют швами на равные части. В зданиях разной этажности деформационные швы следует располагать в сопряжении низкой части с высокой, а при примыкании новых зданий или пристроек к старым - в местах примыкания. В сейсмических районах деформационные швы используют и как антисейсмические.

Деформационные швы в каркасных зданиях чаще всего образуют установкой парных рам (сдвоенных колонн и парных ригелей). В панельных зданиях швы выполняют постановкой парных поперечных стен. При опирании балок перекрытия на стены целесообразно деформационный шов устраивать с помощью скользящей опоры.

В монолитных железобетонных конструкциях деформационные швы устраивают путем свободного опирания конца балки одной части зданий на консоль балки другой части здания.

Расстояния между температурно-усадочными швами, допускаемые без расчета, необходимо назначать индивидуально, на основании соответствующих обоснований, учитывающие конструктивные решения и условия эксплуатации конструкций, и согласовывать в организации, уполномоченной государственным органом по делам архитектуры и строительства.

В Еврокод 1992-1-1 применяются местные материалы (цемент, заполнители и др.), для получения выбранного класса бетона в соответствии стандартами СН РК EN 1992-1-1 рекомендуется получить технические условия на применение этих материалов в организации, уполномоченной государственным органом по делам архитектуры и строительства.

2.2 Температурные воздействия

Согласно пункту 1.5.3 СН РК ЕN 1990:2002/2011 “Основы проектирования конструкций” [3] температурные воздействия на конструкции относятся к косвенным (не прямым) воздействиям.

Эффекты от температурных воздействий следует учитывать при проверке предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

При проверке предельных состояний по несущей способности эффекты от температурных воздействий следует учитывать только тогда, когда их влияние существенно, (например, в условиях усталостной прочности, при проверке устойчивости, когда важно влияние эффектов 2-го порядка и т. д.). В других случаях, когда элементы обладают достаточными свойствами деформативности (плас­тичности) и способности к повороту, эффекты от температурных воздействий допускается не учитывать.

Если эффекты от температурных воздействий учитываются в расчете, то они должны быть рассмотрены как переменные воздействия с частным коэффициентом и коэффициентом сочетаний y, определяемым по СН РК ЕN 1990:2002/2011 [3] и СН РК ЕN 1991-1-5:2003/2011

Температурные воздействия на конструкции, не подвергающиеся суточным и сезонным климатическим и эксплуатационным изменениям температуры, не учитывают.

Все значения температурных воздействий, указанные в настоящем отчете, являются характеристическими (нормативными) значениями, установленными с годовой вероятностью превышения 0,02°С, если не установлено иное, например, для переменных расчетных ситуаций.

Значения температурных воздействий для переменных расчетных ситуаций допускается устанавливать, применяя метод расчета, указанный в приложении А.2 СН РК ЕN 1991-1-5:2003/2011 Воздействия на конструкции. Часть 1-5. Общие воздействия. Температурные воздействия.

2.3 Усадка бетона

Согласно пунктам 1.5.3, 4.1.1 СН РК ЕN 1990:2002/2011 “Основы проектирования конструкций” [3] усадка относится к постоянным косвенным (не прямым) воздействиям.

Усадка является свойством бетона, которое зависит от времени. Эффекты усадки, как правило, следует учитывать при проверке предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

При проверке предельных состояний по несущей способ­ности эффекты от усадки следует учитывать только, если они существенны, например, при проверке предельного состояния по устойчивости, когда важно влияние эффектов 2-го порядка. При необходимости учета действия усадки в расчетах по несущей способности необходимо использовать коэффициент надежности =1,0. В случаях, когда элементы обладают достаточной пластической деформативностью и способностью к повороту, эффекты от усадки допускается не учитывать.

Процесс твердения бетона сопровождается изменениями его объема. Уменьшение объема при твердении называется усадкой бетона. Наиболее значительной является усадка бетона при твердении в атмосферных условиях или при недостаточной влажности среды. Если затвердевший бетон поместить в сухие атмосферные условия (т.е. создать условия высыхания бетона), проявляется физическая усадка, которую часто называют усадкой при высыхании (англ. dryingshrinkage) [6]. При твердении в воде или во влажных условиях уменьшение объема бетона может не происходить, а в ряде случаев наблюдается даже его незначительное расширение (набухание).

Усадка бетона вызывается физико-механическими процессами, происходящими в бетоне при твердении, и изменением его влажности. Суммарная величина деформаций усадки складывается из ряда составляющих, из которых наиболее существенное значение имеют влажностная (физическая) и химическая деформации.

Химическая усадка вызывается уменьшением объема новообразований цементного камня по сравнению с объемом веществ, вступающих в реакцию (контракционная усадка), и карбонизацией гидроксила кальция (карбонизационная усадка) [7]. Контракционная усадка развивается в период интенсивного протекания химических реакций между цементом и водой и не столько изменяет внешние размеры образца, сколько способствует изменениям в поровой структуре материала: уменьшается объем пор, занимаемых водой, возникают воздушные поры. Обычно контракционная усадка развивается в период твердения бетона, когда он еще достаточно пластичен, и поэтому не сопровождается заметным растрескиванием материала. Карбонизационная усадка развивается постепенно с поверхности бетона в глубину.

Влажностная или физическая усадка обусловлена потерей части свободной влаги бетона при ее испарении из открытых пор и капилляров в атмосферу (при сухих условиях эксплуатации). Эта составляющая играет ведущую роль в суммарной усадке бетона.

Влажностная и химическая усадка бетона, происходящая в уже затвердевшем материале, может привести к возникновению трещин в бетоне, например, вдоль предварительно напряженной арматуры, или в изделиях с большой открытой поверхностью, что ухудшает качество конструкций и их долговечность. Поэтому при проектировании и производстве бетонных и железобетонных конструкций необходимо учитывать влияние усадки бетона.

Величина усадки бетона зависит от его состава и свойств использованных материалов:

- количества, вида цемента и его активности;

- количества воды затворения или, другими словами, водоцементного отношения;

- температурно-влажностных условий окружающей среды;

- крупности заполнителя и его физико-механических свойств (как фактор, определяющий задер­живающее влияние по отношению к свободным деформация усадки цементного камня);

- объемного содержания цементного камня в бетоне;

- межзерновой пустотности заполнителей бетона;

- присутствия добавок и ускорителей твердения, оказывающих влияния на условия формирова­ния структуры бетона (процессы структурообразования).

Усадка увеличивается при повышении содержания цемента и воды, применения высокоалюминатных цементов, мелкозернистых и пористых заполнителей. Быстрое высыхание бетона приводит к значительной и неравномерной усадке (усадка поверхностных слоев материала выше) и может вызвать появление усадочных трещин.

Расстояния между деформационными швами для бетонных и железобетонных конструкций определяют расчетом по образованию трещин.

Действующими на территории Республики Казахстан и стран СНГ международными строительными нормами СНиП 2.03.04-84 [11] для конструкций из тяжелого бетона указанный расчет допускается не выполнять, если принятое расстояние между температурно-усадочными швами не превышает величин, указанных в таблице 10 СНиП. Данные таблицы 10 разработаны для расчетной зимней температуре наружного воздуха до минус 40°С, относительной влажности воздуха 60 % и выше, и высоте колонн 3 м.

Допускаемые без расчета расстояния между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях,расположенных на наружном воздухе и подвергнутых атмосферным воздействиям, составляют:

- для монолитных бетонных конструкций:

а) при конструктивном армировании - 20 м;

б) без конструктивного армирования - 10 м;

- для сборных бетонных конструкций - 30 м;

- для монолитных и сборно-монолитных сплошных конструкций из

тяжелого бетона - 25 м;

- для монолитных и сборно-монолитных каркасных конструкций - 30 м;

- для сборных каркасных конструкций - 40 м.

Рекомендуемое СН РК EN 1992-1-1:2004/2011 значение для монолитных конструкций составляет 30 м.Для сборных железобетонных конструкций значение d_joint может быть большим, чем для монолитных конструкций, так как часть деформации, вызванной ползучестью и усадкой, имеет место до их монтажа.

Учитывая рекомендации СН РК EN 1992-1-1:2004/2011 и применяемые международными и национальными нормами отдельных стран можно ограничить расстояния между температурно-усадочными швами, допускаемые без расчета d_joint, для монолитных конструкций тридцатью метрами, для сборных конструкций сорока метрами, что не противоречит рекомендациям СН РК EN 1992-1-1:2004/2011.

Применяемые материалы.

Пользователем Еврокода 1992-1-1 применяется местные материалы (арматурные стали, металлические изделия и др.), для получения выбранного класса стали в соответствии стандартами СН РК EN 1992-1-1 рекомендуется получить технические условия на применение этих материалов в организации, уполномоченной государственным органом по делам архитектуры и строительства.

п.п. 9.1 Правила, касающиеся минимальной толщины элементов конструкции и их минимального армирования, в том числе минимальный диаметр стержней и максимальное расстояние между стержнями.

П. 9.1 СН РК EN 1992-2:2005/2011:

Необходимо разработать дополнительные более подробные правила, касающиеся минимальной толщины элементов конструкции, и наименьшие диаметры ненапрягаемой арматуры всех поверхностей элементов конструкции мостов, в том числе минимальный диаметр стержней и максимальный интервал между стержнями для применения в Республике Казахстан.

2.4 Часть 1-2. Общие правила определения огнестойкости

В Национальном приложении отсутствует ссылка на Инструкцию по применению строительных норм Республики Казахстан, идентичных еврокодам.

Параметры, определяемые на национальном уровне, установлены в Национальном приложении к СН РК EN 1992-1-2:2008/2011 «Проектирование железобетонных конструкций. Часть 1-2. Общие правила определения огнестойкости».