Н И И Ж Б ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ БЕТОНОВ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ СТЕРЖНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

МОСНВА-1984

Госстрой СССР

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ)

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТОДИКЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ СВОЙСТВА РАЗЛИЧНЫХ БЕТОНОВ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ СТЕРЖНЕВЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Утверждены директором НИИЖБ 24 января 1983 г.

Москва 1984

4.2.    Расчет по прочности образцов производится по предлагаемому методу при теоретических значениях е₀, с '₀ , w, ,    ,    fi    ,    и

результаты его сравнивается с опытными значениями разрушающих нагрузок.

4.3.    Расчет прямоугольных сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешние силы действуют в плоскости оси симметрии сечения, предлагается производить в зависимости от величины а) по одному из двух возможных случаев: при со = и)_в (случай неполностью сжатых сечений) по расчетной схеме, приведенной на рис.5,а; при со > и)о (случай полностью сжатых сечений) по расчетной схеме, приведенной на рис.5,6.

Для неполностью сжатых сечений величина X определяется по формуле

ив)

4.4.    Расчет сечений в общем случае (см.рис.5) должен производиться из условия

**.?,•*■'**'*« • ^<19) где М - момент относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей сжатого бетона, от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения; /7* , б_и - соответственно площадь и напряжение в i -м стержне продольной арматуры ( бц считается положительным в случае растяжения) ; ^zs< - расстояние от центра тяжести площади сечения i -го стержня продольной арматуры до точки приложения равнодействующей напряжений сжатого бетона.

Для неполностью сжатых сечений, когда оо * со₀ (см.рис. 5,а), с учетом выражения (18)

г* -    -    А*    - h (*i - fi. 737);    (20)

для полностью сжатых сечений, когда со > со. ,

Zsi-hii-fih-hfc/j-fi),    (21)

где с/, ■    - относительное расстояние « -го стержня продоль

ной арматуры от сжатой грани.

Параметр и) определяется из уравнения равновесия сумш проек-

Рис. 5. Расчетная схема внутренних усилия и распределения деформаций в сечении элемента а - неполностью сжатые сечения со ^ со0; б - полностью сжатые сечения о> » со 0

ций всех сил на продольную ось элемента

2 N, = ft,b h to - z б_а,. ,    (2*)

jsi    t

где А'; - продольное усилие, положительное при сжатии и отрицательное при растяжении.

13

4.5. Напряжение в арматуре б_si опредедяется исходя из принятой кусочно-линейной диагрв*вш " 6_f - е_s " стали (рис.6 и 7) по формуле

‘л -    )    ,    (23)

где Е*< - касательный модуль упругости рассматриваемого участка диаграммы; £* - полные фактические деформации арматуры; £_я1 - расстояние от пересечения продолжения рассматриваемого прямолинейного участка днагра1Ю1ы ⁹ 6_S - C_s⁹ с осью абсцисс, принимаемые с тем же знаком, что и €_si (си.рис.7).

I - принятая в предлагаемой методике расчета; 2 - косвенно используемая в расчете по главе СНжП П-21-75

Исходя из принятого линейного распределения деформаций бетона и арматуры по высоте сечения, значения £_s; определяются в зависимости от и) по следующим выражениям: если со « и)₀ (см.рис.5,а)

- гНг. (“•-(*“•- 'Ч    -    0    ■    (24)

если со > (о₀ (см.рис.5,б)

14

<2в)

С 27)

С 23)] оп -

С 28) <2^)

СЗО)

С31>

УДК 624.072.012.35.044:539.4

Печатается по решению секции бетонных и железобетонных конст -рукций НТС НИИ1Б Госстроя СССР от I июня 1982 г.

Рекомендации по методике определения параметров, характеризующих свойства различных бетонов при расчете прочности нормальных сечений стержневых железобетонных элементов. И., НИИХБ Госстроя СССР, 1984 , с. 32.

Рекомендации содержат положения по методике экспериментального определения прочностных к деформационных характеристик бетонов, используемых при расчете прочности нормальных сечений бетонных и железобетонных конструкций. Приведены указания по проектированию опытных образцов, методике испытаний и обработке опытных данных.

Приводится расчетная модель по расчету прочности нормальных сечений, позволяющая учесть фактические прочностные и деформационные характеристики бетонов различных видов.

Предназначены для ИГР научных и проектных организаций, занимающихся вопросами изучения различных видов бетонов, применяемых в несущих бетонных и железобетонных конструкциях различного назначения.

Или. 8.

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт бетона и железобетона, 1984

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации имеют целью унифицировать методы испытаний по определению прочностных и деформационных характеристик бетона, позволяющих прогнозировать поведение новых видов его в кон-струкцкях.

Это вызвано тем, что в методах расчета бетонных и железобетонных конструкций по прочности, принятых в главе СНиП П-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования", практически не используются фактические прочностные и деформационн ы е характеристики бетона. Согласно методике СНиП П-21-75 для установления расчетных зависимостей,помимо определения физико-механичес -к их характеристик на бетонных образцах, требуется проведение спе -циальных испытаний железобетонных конструкций, что в определенной мере сдерживает внедрение новых разновидностей бетонов в практику строительства.

Рекомендации содержат методику экспериментального определения основных физико-механических характеристик бетона и положения по расчету прочности нормальных сечений элементов из различных видов бетонов с учетом этих характеристик.

Результаты исследований по данной методике просим присылать в НИИХБ для их дальнейшего использования при разработке нормативных документов.

Рекомендации разработаны в НИШБ Госстроя СССР д-ром техн. наук, проф. А.А.Гвоздевым, кандидатами техн. наук О.Ф. Ильиным, Р.Л. Серых, инж. П.П.Семеновы! при участии д-ра техн. наук Ю.В.Чиненко-ва и кандидатов техн. наук В.А.Беликова, В.В.Фигаровского,    А.А.

Кудрявцева, И.В.Волкова, В.Н.Ярмаковского.

Замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просим направлять в ШШБ по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская ул., д.б.

Дирекция НИИ1Б

3

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации предназначены ддя унификации статических испытаний бетонных и железобетонных образцов при определении прочностных и деформационных характеристик бетонов.

1.2.    Метод расчета прочности нормальных сечений, предлагаемый в настоящих Рекомендациях, не учитывает факторов надежности, и поэтому не предназначен для использования в реальном проектировании.

1.3.    В Рекомендациях приводится методика определения прочностных и деформационных характеристик бетона:

R _в - призменной прочности; € „ - предельной деформации бетона при равномерном сжатии; Е_в - начального модуля упругости бетона; со „ - полноты эгшры напряжений сжатой зоны в предельном состоянии при изгибе и внецентренном сжатии с неполностью сжатым сечением; fio'fi- отношение расстояния от равнодействующей сжимающих напряжений до наиболее сжатого волокна соответственно к высоте сжатой зоны и к высоте всего сечения; £₉ ;    -    предельные    краевые    деформации укоро

чения бетона соответственно наиболее и наименее сжатых волокон сечения.

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Опытные образцы

2.1.    Для получения указанных ниже характеристик рекомендует с я использовать следующие унифицированные образцы:

а)    призмы размером 150x150x600 мм - для определения

R i »    ^    £    о    %    о *

б)    железобетонные балки размером 150x300x3800 мм - для определения о , fi,, €₀ .

2.2. Для получения характеристик, указанных в п.2.1 ,а,    рекомендуется изготовить не менее 9 образцов, из которых 3 образца испытывают на осевое сжатие и 6 образцов - на внецентренное сжатие при эксцентрицитетах » I см и е, - 2,5 см (по 3 образца на каждый вид).

Для определения характеристик, указанных в п.2.1,б, рекомендуется изготовить железобетонные балки двух серий (по 2 балки в серин), различающиеся содержанием продольной растянутой арматуры. Сечение растянутой арматуры подбирается таким образом, чтобы напряжение в ней в стадии разрушения для первой серии пре выдал о предел текучести.

4

Рис. I. Схема армирования изгибаемых элементов.

2.3.    Опытные образцы следует изготавливать из бетона одного состава.

2.4.    При изготовлении образцов должны соблюдаться требования ГОСТ 10180-78, предъявляемые к качеству форм, способу уплотнения бетонной смеси, условиям твердения и др.

Методика испытаний

2.5.    Испытания призматических образцов рекомендуется производить на гидравлических прессах, при этом величина предполагаемой разрушающей нагрузки должна составлять не менее 0,7 от характеристики шкалы силоизмерителя пресса.

2.6.    Установка и центрирование образцов из плоскости эксцентрицитета производится при нагрузках до 0,2 Р„ ; при этом необходимо, чтобы продольные деформации на противоположных гранях призм не отличались между собой более чем на +1056.

2.7.    Нагружение производится с постоянной скоростью, равной 8 кН/с, ступенями; до нагрузки, равной 0,2 Р_р , загружение производится ступенями по 0,05 Р_р ; в области от 0,2 Р_р до 0,8 Р_р - ступенями по 0,1 Р_р ; в области от 0,8 Р_р до разрушения - ступенями по 0,05 Р_р . На каждой ступени следует делать выдержку нагрузки в течение 4-5 мин для снятия показаний с приборов в начале и в конце ступени.

2.8.    Для получения характеристик, указанных в п.2.1,а необхо

димо установить тензодатчики и тензометры для измерения соответствующих деформаций (рис.2). Если нет возможности установить тензодатчики, то испытания могут проводиться в ограниченном объеме, т.б. для получения только    ,    е_в    ,    £    '₀    .    £    *    .

5

Рис.2. Схема расстановки измерительных приборов при испытании призм на сжатие

I, П, Ш, 1У - грани призм; I - опорная плита с ножом; 2 -опорная подушка с пазом;3 - шарнирный вкладыш; 4 - стопорный винт; 5 - испытываемая призма; 6 - индикаторы; 7,8 - рамки для крепления приборов; 9 - тензодатчики

2.9.    Испытания балочных образцов рекомендуется производить на гидравлических прессах либо на силовых установках по схеме, указанной на рис.З. Нагрузка на образец передается в третях пролета через металлическую траверсу. Опорные устройства изготавливаются из металлических пластин размером 150x100x20 мм, укладываемых на растворе, и металлических катков диаметром не менее 50 мм.

Нагрузка на балку передается ступенями с выдержкой на каждой ступени в течение 4-5 мин для снятия показаний приборов. Величина ступени нагружения до ожидаемой нагрузки образования нормальных трещин Р_г составляет 0,2 Р_г > в области от Р_т до 0,8 Рр величина ступени принимается равной 0,1 Р_р , а от 0,8 Рр до разрушения -0,05Рр •

2.10.    Для определения характеристик е₀ и £|,на сжатой и растянутой гранях балок в зоне чистого изгиба устанавливают тензометры на базе 500 мм с двух сторон, как показано на рис.З. Для определения положения нейтральной оси на боковых гранях балок в зоне чистого

6

Рис. 3. Схема испытаний балок на изгиб а - боковая грань; б - верхняя грань; в - нижняя грань; I - силоизмеритель; 2 - гидравлический домкрат; 3 - распределительная траверса; 4 - испытываемая балка; 5 - тензодатчики; 6 -индикатор часового типа для измерения краевых деформаций бетона; 7    - специальное приспособление для измерения деформаций арматуры ; 8    - прогибомер; 9 - рамка для крепления прогибомера; 10 - металлические пластинки для установки индикаторов, приклеенные к поверхности бетона эпоксидным клеем; II - опорные -пластины

изгиба наклеиваются тензодатчики базой 50 мм.

2.11.    Деформации арматуры контролируются с помощью специальных приспособлений, показанных на рис.4. Наряду с этим необходимо провести испытания арматуры на растяжение для получения диаграммы ^яб₃ -

2.12.    В процессе испытаний балок следует фиксировать момент появления трещин, их развитие и ширину раскрытия, а также прогибы на каждом этапе нагружения.

7

Рис. 4, Схема приспособления для измерения деформаций арматуры I - стержни рабочей арматуры; 2 - прогибомеры; 3 - монтажный стержень; 4 - переходной элемент; 5 - прогибомерная проволока; 6 - прогибомерный груз

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ Бетонные призмы, испытанные на осевое сжатие

3.1.    По результатам испытаний каждой призмы устанавливают раз

рушающую нагрузку и соответствующую ей призменную прочность по ГОСТ 24452-80, а также строят диаграмму ⁹    -    е_л^я.

3.2.    По диаграмме ^яб_в- £ _в" устанавливают значения £ _v и с « (см.прил. I). При этом для нахождения £ * разрешается наклонный отрезок диаграммы сжатия бетона, построенный за этап до разрушения, перенести параллельно вправо, через точку на этапе ввдержки продолжить его до пересечения с горизонтальной прямой, соответствующей Р * Рр , и графически установить среднее значение £* .

3.3.    По показаниям измерительных приборов устанавливают максимальные значения деформаций по всем четырем граням призм и заносят их в журнал испытаний (см. прил. 2). По значениям деформаций пар противолежащих граней I-Ш и П-1У (см.рис.2) вычисляют жоэффи-

8