Р-16-78  
НИИЖБ  

     
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИЙ СО СТЕКЛОПЛАСТИКОВОЙ АРМАТУРОЙ

Утверждены

директором НИИЖБ 19 января 1978 г.

директором ИС и А 20 сентября 1977 г.

Рекомендованы к изданию секцией по коррозии, спецбетонам и физико-химическим исследованиям НТС НИИЖБ Госстроя СССР (протокол от 31 августа 1977 г.).

Рекомендации содержат основные положения по расчету конструкций из бетона со стеклопластиковой арматурой.

Приведены требования к материалам для стеклопластбетонных конструкций. Рекомендованы области их применения.

Рекомендации предназначены для инженерно-технических работников проектных и научно-исследовательских организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Возможность применения стекловолокна для армирования бетонных конструкций обусловлена специфическими свойствами этого материала: стекловолокно имеет высокое временное сопротивление (стекловолокно алюмоборосиликатного состава диаметром 9-11 мкм - 20-25 тыс.кгс/см); коэффициент температурной деформации стекла незначительно отличается от коэффициента температурной деформации бетона.

Один из способов армирования бетона стекловолокном предусматривает его применение в составе высокопрочной стеклопластиковой арматуры. Основой такой арматуры служит пучок непрерывных стеклянных волокон, объединенных в арматурный элемент синтетическим связующим, которое обеспечивает совместную работу волокон, защищает их от механических повреждений в процессе изготовления конструкций, ослабляет воздействие на стекловолокно внешней среды, в том числе среды бетона.

Стеклопластиковая арматура обладает высокими химической стойкостью и электрической прочностью; низкий модуль упругости снижает величину потерь при ее предварительном напряжении; в некоторых случаях могут быть использованы немагнитность и радиопрозрачность этого вида арматуры.

Вместе с тем прочность стеклопластиковой арматуры снижается при длительном воздействии некоторых агрессивных сред. Значительно сужает области рационального применения стеклопластбетонных конструкций высокая стоимость стеклопластиков. Однако, несмотря на перечисленные недостатки, уже в настоящее время стеклопластиковая арматура может быть эффективно использована для создания из специальных бетонов несущих электроизолирующих конструкций (безызоляторных траверс опор ЛЭП, изолирующих колонн линий электропередачи высоких и сверхвысоких напряжений и т.п.) и конструкций с высокой сопротивляемостью воздействию агрессивных сред. В этих конструкциях бетон с предварительно напряженной стеклопластиковой арматурой успешно заменяет дефицитные и дорогие материалы.

Настоящие Рекомендации распространяются на проектирование опытных конструкций из бетонов со стеклопластиковой арматурой.

Рекомендации разработаны в соответствии с главой СНиП II-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции" с учетом специфических свойств арматуры из стеклопластиков и особенностей ее работы в бетоне. Принимая во внимание небольшой опыт применения стеклопластиковой арматуры, каждый тип стеклопластбетонных конструкций должен подвергаться испытаниям с целью определения несущей способности и пригодности к нормальной эксплуатации.

В Рекомендациях обобщены результаты исследований, выполненных в НИИЖБ Госстроя СССР, ИС и А Госстроя БССР и ряде других научно-исследовательских организаций. Большая часть экспериментальных данных, положенных в основу Рекомендаций, получена на круглой стеклопластиковой арматуре периодического профиля диаметром до 6 мм.

Рекомендации разработаны НИИ бетона и железобетона Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. К.В.Михайлов, канд. техн. наук Ю.М.Вильдавский) и Институтом строительства и архитектуры Госстроя БССР (кандидаты техн. наук Н.П.Фролов; И.В.Подмостко, С.С.Жаврид, Ю.В.Кондратьева, К.В.Зеленский, В.Ф.Залого, инженеры Л.П.Зайцева, Л.Я.Самосюк, Л.С.Фридман).

     
1. Общие положения

1.1. Рекомендации предназначены для использования при проектировании опытных конструкций из бетонов с арматурой из высокопрочных стеклопластиков - стеклопластбетонных конструкций. Несущая способность и пригодность к нормальной эксплуатации каждого типа таких конструкций подлежат экспериментальной проверке. Массовое применение стеклопластбетонных конструкций может быть рекомендовано только после их апробации в реальных эксплуатационных условиях на объектах экспериментального строительства.

1.2. Учитывая высокую стоимость и дефицитность стеклопластиков, применение стеклопластбетонных конструкций должно в каждом конкретном случае технически и экономически обосновываться.

Стеклопластики обладают высокой стойкостью в ряде агрессивных сред, высокими электроизолирующими и рядом других специфических свойств. Использованием этих свойств в первую очередь определяется целесообразность применения стеклопластиков в качестве арматуры.

Основными областями применения стеклопластиковой арматуры в бетонах являются конструкции из специальных бетонов с высокой сопротивляемостью воздействию агрессивных сред и несущие электроизолирующие конструкции.

1.3. Расчет стеклопластбетонных конструкций производится согласно СНиП II-21-75 "Бетонные и железобетонные конструкции" с учетом специфических свойств арматуры из стеклопластиков и особенностей ее работы в бетоне, изложенных в настоящих Рекомендациях.

1.4. Вследствие низкого модуля упругости и высокой прочности стеклопластиков их применяют в качестве арматуры с предварительным напряжением. Рекомендуются продольные линейные или кольцевые арматурные элементы; в некоторых случаях допустима оттяжка линейной арматуры.

Применение стеклопластиковой арматуры для ненапряженных каркасов, сеток и хомутов в большинстве случаев нецелесообразно и их использование должно быть специально обосновано.

1.5. Стеклопластиковую арматуру напрягают механическим способом.

Мгновенная передача усилия обжатия на бетон для стеклопластиковой арматуры периодического профиля не допускается.

1.6. Закладные детали в стеклопластбетонных конструкциях, предназначенных для эксплуатации в агрессивных средах, изготавливаются из нержавеющих сталей либо из обычных сталей с защитными покрытиями.

1.7. Допускается применение смешанного армирования, когда в одном элементе наряду со стеклопластиковой арматурой устанавливают напряженную и ненапряженную стальную арматуру (поперечную или продольную). Такое армирование должно быть специально обосновано.

1.8. К трещиностойкости стеклопластбетонных конструкций должны предъявляться требования 1-й категории. Применение конструкций с трещинами требует специального обоснования.

1.9. Величины напряжений в стеклопластиковой арматуре не должны превышать расчетные сопротивления, определяемые для всех характерных фаз изготовления и работы стеклопластбетонных конструкций.

Предельную величину предварительного напряжения (а также ) следует назначать с учетом допустимых отклонений р, которые принимаются равными 0,05 (0,05), таким образом, чтобы выполнялось условие

,                                                              (1)

где R - расчетное сопротивление арматуры растяжению для предельных состояний второй группы.

1.10. Потери предварительного напряжения стеклопластиковой арматуры должны определяться по табл.1, при этом суммарную величину потерь при проектировании конструкций следует принимать не менее 500 кгс/см.

1.11. Если, при определении потерь предварительного напряжения по табл.1, заранее известен срок загружения конструкции, потери от усадки и ползучести бетона умножаются на коэффициент , определяемый по формуле СНиП II-21-75

                                                             (2)

и принимаемый не более единицы, а потери от релаксации напряжений вычисляются по формуле

,                                                                  (3)

где - время в сутках, отсчитываемое при определении потерь от ползучести - со дня обжатия бетона, от усадки - со дня окончания бетонирования, от релаксации напряжений - со дня натяжения арматуры;

а и b - коэффициенты, принимаемые равными соответственно 0,013 и 0,17 в воздушно-сухих условиях при температуре 20°С, 0,02 и 0,2 в воздушно-сухих условиях при температуре 80°С, 0,027 и 0,2 в водонасыщенном состоянии и температуре 20°С.

Таблица 1

     
Потери предварительного напряжения стеклопластиковой арматуры

1.12. Величина предварительного напряжения в стеклопластиковой арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры

,                                                                   (4)

     
где принимается равным 0,1.

Знак "плюс" принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения, знак "минус" - при благоприятном.

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по деформациям, значения допускается принимать равным нулю.

1.13. Величины напряжений в бетоне и стеклопластиковой арматуре, а также усилий предварительного обжатия бетона, вводимые в расчет предварительно напряженных конструкций, определяются в соответствии с указаниями СНиП II-21-75, а также с учетом физико-механических свойств стеклопластиковой арматуры.

1.14. Изменение температуры стеклопластбетонных конструкций вызывает изменение напряжений в бетоне и арматуре; при этом величина напряжений в арматуре определяется по формуле

,                                                 (5)

где - коэффициент линейной температурной деформации арматуры в 1/°С;

- разность между последующей и предыдущей температурой конструкции в °С.

Соответствующее изменение напряжений в бетоне при обычных коэффициентах армирования в расчетах можно не учитывать.