Проверка прочности сечений железобетонных обделок и расчет армирования

При проверке сечений и расчете армирования элементов железобетонных обделок следует руководствоваться указаниями СНиП.

Блоки или тюбинги в обделке работают в условиях внецентренного сжатия и знакопеременных моментов (в зависимости от их расположения в кольце). Поэтому, в сборных конструкциях тоннельных обделок применяют, в основном, симметричное армирование.

Арматура элементов обделки состоит из продольных и поперечных стержней (хомутов). Продольная арматура является рабочей и ставится по расчету. Хомуты, в основном, предназначены для обеспечения проектного положения арматуры и для предотвращения выпучивания продольных стержней при действии внешней нагрузки. Кроме того, хомуты препятствуют развитию поперечных деформаций элемента, тем самым несколько повышая сопротивляемость бетона сжатию.

Насыщение поперечного сечения внецентренно сжатых элементов продольной (рабочей) арматурой оценивают коэффициентом армирования m (m%). Процент армирования равен , где - сумма площадей сжатой и растянутой рабочей арматуры, – площадь сечения бетона. Оптимальный процент армирования по экономическим соображениям принимают (1…2)%. Максимальное значение m% = 3%, больший коэффициент армирования допускается лишь при соответствующем обосновании, больший коэффициент армирования допускается лишь при соответствующем обосновании. Минимальный процент армирования устанавливают в зависимости от гибкости элементов; он обеспечивает восприятие не учитываемых расчетом воздействий (температурных, усадочных и др.) и предотвращает хрупкое разрушение при образовании трещин. В элементах с расчетным эксцентриситетом принимается m%_min = 0, 05…0, 25%, а в элементах со случайным эксцентриситетом увеличивается вдвое.

Элементы тоннельных обделок обычно проектируют с ненапрягаемой арматурой. Для продольной рабочей арматуры целесообразно использовать горячекатаные стали классов А400 диаметром не более 32 мм и не менее: в сборных элементах - 16 мм, в монолитных – 12 мм. Стержни диаметром более 32 мм трудно обрабатываются, а менее (12…16) мм не обеспечивают достаточной жесткости каркасов при их изготовлении и монтаже. Поперечную арматуру устанавливают конструктивно.

Для удобства бетонирования и обеспечения надежного сцепления арматуры с бетоном расстояние в свету между стержнями принимается не менее 30 мм и не менее наибольшего диаметра стержней. Максимально допустимое расстояние между осями стержней продольной арматуры составляет 400 мм. Если расстояние между осями продольных стержней превышает 400 мм, то следует предусматривать установку между ними дополнительных стержней диаметром не менее 12 мм.

Поперечную арматуру устанавливают конструктивно. Расстояние между хомутами назначают не более 500 мм и 20 d в сварных каркасах или 15 d в вязаных (d – наименьший диаметр продольных стержней рабочей арматуры). Диаметр поперечных стержней d_w в сварных каркасах назначают по условиям свариваемости, а в вязаных – не менее 5 мм и 0, 25 d. Для поперечной арматуры используют стали классов В500, А240.

Арматуру следует располагать на некотором расстоянии от наружных граней элементов обделки для образования защитного слоя. Защитный слой обеспечивает совместную работу арматуры с бетоном на стадиях изготовления, монтажа и эксплуатации конструкций, а также защиту арматуры от коррозии, высоких температур и других воздействий.

При назначении толщины защитного слоя учитывают вид и размеры конструкции, условия эксплуатации, диаметр и назначение арматуры (рабочая, поперечная, распределительная). Так, для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя должна быть не менее диаметра стержня и не менее: в элементах с высотой сечения h< 300 мм– 20 мм, при h³ 300 мм – 30 мм, при h ³ 500 мм– 40 мм. Для поперечной и распределительной арматуры защитный слой должен быть при h < 250 мм – не менее 10 мм и при h ³ 250 мм – не менее 15 мм. Расстояние от концов продольной ненапрягаемой арматуры до торцов элементов должно быть 10…20 мм.