П 46-89
-------------
ВНИИГ
ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
(без предварительного напряжения)
к СНиП 2.06.08-87
Срок введения II квартал 1991
ВНЕСЕНО ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева и Гидропроектом им. С.Я.Жука
РЕКОМЕНДОВАНО к изданию комиссией технического совета объединения "Гидропроект" им. С.Я.Жука.
УТВЕРЖДЕНО ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева решением N 12 от 6 ноября 1990 г.
Содержит основные положения, рекомендации, примеры по расчету и конструированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений без предварительного напряжения.
Предназначено для инженерно-технических работников проектных, проектно-изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.06.08-87 [1] и распространяется на проектирование вновь строящихся и реконструируемых бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, находящихся постоянно или периодически под воздействием водной среды. Элементы, не подвергающиеся воздействию водной среды, следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 [2], бетонные и железобетонные конструкции мостов, транспортных туннелей и труб, расположенных под насыпями автомобильных и железных дорог - по СНиП 2.05.03-84 [3].
Пособие содержит основные положения и рекомендации по расчету и конструированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения, приводятся примеры, в приложениях помещены вспомогательные материалы, обобщающие опыт расчетов и исследований.
Выпускается взамен "Руководства по проектированию бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений" [4] в части проектирования конструкций без предварительного напряжения.
В скобках указаны номера пунктов СНиП 2.06.08-87 [1], к которым относятся пункты Пособия.
Пособие разработано объединением "Гидропроект" им. С.Я.Жука при участии НИСа (разд.1-3, пп.3.6-3.53, 3.57-3.75; 8; прил.1-4; 6, 14-18 - инж. Т.И.Сергеева; разд.2 - канд. техн. наук А.Д.Осипов, инж. С.С.Сухоцкая; п.3.54 - доктор техн. наук А.С.Залесов - НИИЖБ, канд. техн. наук О.Д.Рубин; пп.3.55-3.56 - канд. техн. наук В.Б.Николаев, инж. С.Е.Лисичкин; пп.8.61-8.64 - канд. техн. наук В.Б.Николаев) совместно с ВНИИГом им. Б.Е.Веденеева (пп.3.1-3.5; разд.4; п.7.13; прил.5, 12 - инж. А.В.Караваев, разд.6 - канд. техн. наук А.Д.Кауфман; разд.7 пп.7.1-7.12, 7.14-7.15; прил.13 - доктор техн. наук Л.П.Трапезников, канд. техн. наук М.С.Ламкин) и ГрузНИИЭГСом (разд.5; прил.7-11 - доктор техн. наук Г.П.Вербецкий).
1.1 (4.1). Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить по методу предельных состояний, при этом согласно СТ СЭВ 1406-78* [5] конструкции должны быть запроектированы с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний.
__________________
* Заменен на СНиП 52-01-2003., здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
Бетонные и железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельным состояниям первой группы) при всех сочетаниях нагрузок и воздействий и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы) - только при основном сочетании нагрузок и воздействий.
Расчет по предельным состояниям, как правило, следует производить для всех стадий возведения, транспортирования, монтажа и эксплуатации конструкции.
1.2 (4.2). Бетонные конструкции рассчитываются:
по предельным состояниям первой группы: по несущей способности - на прочность с проверкой устойчивости положения и формы конструкции в соответствии с разд.3;
по предельным состояниям второй группы: по образованию трещин в соответствии с разд.7.
Железобетонные конструкции рассчитываются:
по предельным состояниям первой группы: по несущей способности - на прочность с проверкой устойчивости положения и формы конструкции, на выносливость при многократно повторяющейся нагрузке в соответствии с разд.3;
по предельным состояниям второй группы: по образованию трещин - в случаях, когда по условиям нормальной эксплуатации сооружения не допускается их образование (трещиностойкие конструкции) в соответствии с разд.4, или по ограничению раскрытия трещин (нетрещиностойкие конструкции) в соответствии с разд.5;
по деформациям - в случаях, когда величина перемещений может ограничить возможность нормальной эксплуатации конструкции или находящихся на ней механизмов в соответствии с разд.6.
Расчет по раскрытию трещин и по деформациям допускается не производить, если на основании опытной проверки или практики применения железобетонных конструкций установлено, что раскрытие в них трещин не превышает допустимых значений и жесткость конструкции в стадии эксплуатации достаточна.
Расчет конструкций по предельным состояниям, при которых наступает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвига в соединениях, ползучести или чрезмерного раскрытия трещин, не производится.
1.3. При расчетах бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений необходимо соблюдать следующее условие, обеспечивающее недопущение наступления предельных состояний:
, (1)
где - коэффициент сочетания нагрузок, равный при расчетах по первой группе предельных состояний: для основного сочетания нагрузок и воздействий в период нормальной эксплуатации 1,0; то же в период строительства и ремонта 0,95; для особого сочетания нагрузок и воздействий 0,90; при расчетах по второй группе предельных состояний 1,0; - коэффициент надежности по назначению сооружения, учитывающий степень его ответственности, капитальность и значимость последствий при наступлении тех или иных предельных состояний. При расчетах по первой группе предельных состояний принимается равным для сооружений I класса 1,25; II класса 1,2; III класса 1,15; IV класса 1,10; при расчетах по второй группе предельных состояний принимается равным 1,0; - расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), деформации или другого параметра, по которому оценивается предельное состояние, с учетом коэффициентов надежности по нагрузке , приведенных в табл.1; - произведение коэффициентов условий работы, учитывающих тип сооружения или конструкции, вид материала, приближенность расчетных схем, вид предельного состояния и другие факторы. Вид материала учитывается коэффициентами (см. табл.7) и (см. табл.11). В необходимых случаях учитываются дополнительные коэффициенты условий работы согласно указаниям глав СНиП на проектирование отдельных видов гидротехнических сооружений или ведомственных нормативных документов; для конструкций гидротехнических сооружений коэффициент условий работы принимается равным единице; - расчетное значение обобщенной несущей способности, деформации или расчетного сопротивления материала, определяемое с учетом коэффициента безопасности по материалу .
Таблица 1
Группа предельных состояний | Нагрузки и воздействия | Коэффициент надежности по нагрузке |
Первая (за исключением расчета на выносливость) | Собственный вес сооружения | 1,05 (0,95) |
Собственный вес обделок туннелей | 1,2 (0,9) | |
Вертикальное давление веса грунта | 1,1 (0,9) | |
Боковое давление грунта | 1,2 (0,8) | |
Давление наносов, пульсации потока воды | 1,2 | |
Горное давление | Принимается по СНиП 2.06.09-84 [6] | |
Гидростатическое и волновое давление, а также давление фильтрационных вод по подземному контуру сооружения, в швах и расчетных сечениях бетонных и железобетонных конструкций (противодавление) | 1,0 | |
Гидростатическое давление подземных вод на обделку туннеля | 1,1 (0,9) | |
Вертикальные и горизонтальные нагрузки от подъемных, погрузочных и транспортных механизмов, а также от веса людей, складируемых грузов и стационарного оборудования | Принимаются по СНиП 2.01.07-85 [7], а также в соответствии с нормами технологического проектирования | |
Нагрузки от подвижного состава железных и автомобильных дорог | Принимаются по СНиП 2.05.03-84 [3] | |
Снеговые нагрузки | 1,4 | |
Ветровые нагрузки | 1,2 | |
Ледовые нагрузки | 1,1 | |
Нагрузки от судов | 1,2 | |
Температурные и влажностные воздействия | 1,1 | |
Сейсмические воздействия | 1,0 | |
Первая при расчете на выносливость | Все виды нагрузок и воздействий | 1,0 |
Вторая | То же | 1,0 |
Примечания: 1. Указанные в скобках коэффициенты надежности по нагрузке относятся к случаям, когда применение минимальных значений коэффициентов приводит к невыгодному загружению сооружения.
2. Коэффициенты надежности по нагрузке принимаются равными единице для собственного веса сооружения, если объемный вес бетона определен лабораторными исследованиями при подборе состава бетона; для вертикального давления от веса засыпки грунтом, если вес ее не превышает 20% общего веса сооружения; для всех грунтовых нагрузок при использовании расчетных параметров грунтов, определяемых в соответствии с СНиП 2.02.02-85 [8], а также для температурных воздействий при определении их на основе обработки материалов многолетних наблюдений.
1.4. Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые в соответствии с действующими нормативными документами, а в необходимых случаях - на основании результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Расчетные нагрузки определяются как произведение нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке , учитывающие их отклонения в неблагоприятную сторону от нормативных значений и устанавливаемые в зависимости от вида предельного состояния (табл.1).
1.5. В зависимости от продолжительности действия нагрузки подразделяются на постоянные и временные: длительные, кратковременные, особые.
К постоянным нагрузкам относятся: вес частей зданий и сооружений, технологического оборудования, расположение которого на сооружении не меняется в процессе эксплуатации (гидроагрегатов, трансформаторов и др.); вес и давление грунтов (насыпей, засыпок); горное давление; гидростатическое, фильтрационное, поровое давление воды и противодавление в расчетных сечениях и строительных швах при нормальном подпорном уровне и нормальной работе противофильтрационных и дренажных устройств.
К временным длительным нагрузкам и воздействиям относятся: дополнительное давление грунта (сверх основного давления грунта), возникающее вследствие деформации основания и конструкций или от температурных воздействий; давление отложившихся наносов; температурные воздействия; нагрузки от кранового оборудования и складируемых грузов.
К кратковременным нагрузкам и воздействиям относятся: снеговые и ветровые нагрузки; нагрузки от судов (навал, швартовые, ударные); ледовые и волновые нагрузки; нагрузки от подъемных, перегрузочных и транспортных устройств и других конструкций и механизмов (мостовых и подвесных кранов и т.п.); нагрузки от плавающих тел; давление от гидравлического удара в период нормальной эксплуатации; пульсационные нагрузки в безнапорных и напорных водоводах; вес людей, ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования.
К особым нагрузкам и воздействиям относятся: сейсмические и взрывные воздействия; дополнительное гидростатическое давление, поровое давление воды и противодавление в расчетных сечениях и строительных швах при форсированном уровне; дополнительное фильтрационное давление воды, возникающее в результате нарушения нормальной работы противофильтрационных и дренажных устройств; давление от гидравлического удара при полном сбросе нагрузки; ледовые нагрузки при прорыве заторов и зимних пропусках воды в нижний бьеф.
Нагрузки уточняются согласно прил.4 СНиП 2.06.01-86 [9].
1.6. В зависимости от состава учитываемых нагрузок различаются следующие их сочетания:
основное, состоящее из постоянных, временных длительных и кратковременных нагрузок и воздействий;
особое, состоящее из постоянных, временных длительных, отдельных кратковременных и одной из особых нагрузок и воздействий.
Нагрузки и воздействия следует принимать в наиболее неблагоприятных, но возможных сочетаниях отдельно для эксплуатационного, строительного и ремонтного периодов. Отнесение той или иной нагрузки к основному и особому сочетаниям уточняется нормами проектирования отдельных видов сооружений.
1.7 (4.9-4.11). Методы расчета гидротехнических сооружений устанавливаются нормативными документами на проектирование отдельных видов конструкций и сооружений.
При расчете статически определимых стержневых конструкций с отношением максимальной высоты поперечного сечения к пролету в свету внутренние усилия (, , ) и перемещения следует определять методами сопротивления материалов.
В статически неопределимых стержневых конструкциях внутренние усилия и перемещения следует определять методами строительной механики стержневых систем с учетом неупругой работы, обусловленной трещинообразованием и ползучестью бетона, нелинейной зависимостью между напряжениями и деформациями материалов, а также с учетом последовательности возведения и нагружения сооружения.
В тех случаях, когда методика расчета конструкций с учетом их неупругого поведения не разработана, а также на предварительных стадиях проектирования сооружений допускается усилия (напряжения) в сечениях элементов определять в предположении упругой работы конструкции.
1.8 (4.6, 4.7). Противодавление воды в расчетных сечениях элементов определяется для эксплуатационного периода с учетом фактических условий работы конструкции, конструктивных и технологических мероприятий, способствующих повышению водонепроницаемости бетона и уменьшению противодавления.