МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА СССР

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного
строительства

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРИКРЕПЛЕНИЙ ВЫСОКОПРОЧНЫМИ
БОЛТАМИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ К
СТАЛЬНЫМ БАЛКАМ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ
СТРОЕНИЙ

Москва 1968 г

Рекомендации по проектированию соединений на высокопрочных: болтах в прикреплениях железобетонных плит к стальным балкам разработаны лабораториями металлических мостов и постройки мостов (авторы к.т.н. ВЕЙНБЛАТ Е.М. и к.т.н. СТРЕЛЕЦКИЙ Н.Н.) в развитие Технических условий проектирования мостов СН 200-62 и Технических указаний ВСН 92-63.

При разработке Рекомендаций учтены результаты проведанных в ЦНИИСе в 1963-67 гг. исследований, опыт проектных работ, выполненных ЦНИИ Проектстальконструкция Мостовым проектным Бюро ЦП МПС, Ленгипротрансмостом, Гипротрансмостом и Киевским филиалом Союздорпроекта, данные НИИ мостов, а также материалы зарубежной строительной практики.

Рекомендации предназначаются для использования проектными организациями при проектировании сталежелезобетонных пролетных строений.

Запросы и замечания по Рекомендациям просьба направлять по адресу: Москва И-329, Игарский проезд 2, ЦНИИС

ЗАМ. ДИРЕКТОРА ИНСТИТУТА                                                  (А. СМОЛЬЯНИНОВ)

И.О. РУКОВОДИТЕЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ
ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ                                                        (Н. КОЛОКОЛОВ)

Содержание

I. Общие положения

1. Настоящие рекомендации распространяются на проектирование прикреплений высокопрочными болтами, железобетонных плит проезжей части к стальным балкам сталежелезобетонных пролетных строений.

2. Объединение сборной железобетонной плиты проезжей части со стальными балками высокопрочными болтами рекомендуется с целью повышения надежности работы конструкций под многократно повторными нагрузками, и ликвидации сезонности возведения сталежелезобетонных пролетных строений.

3. Соединения рассматриваемого в настоящих рекомендациях типа устраивают путем обжатия швов объединения усилиями натяжения высокопрочных болтов, пропущенных через отверстия в блоках сборной железобетонной плиты и в поясах стальных балок. Применение соединений этого типа, рекомендуется для пролетных строений автодорожных и городских мостов, а такте для пролетных строений железнодорожных мостов с безбалластным мостовым полотном. Соединения с применением закладных деталей, заанкеренных в железобетона, в рекомендациях не рассматриваются.

4. В сухих швах объединения плит и балок, а, также швах, заполняемых цементный раствором, соединения рассматривается, как фрикционные. Сопротивление сдвигу в таких соединениях обусловлено силами трения, вызываемыми усилиями натяжения высокопрочных болтов.

В швах соединения, заполняемых клеевыми составами, соединения рассматриваются, как болтоклеевые. Сопротивление сдвигу в таких соединениях обусловлены как силами трения от натяжения болтов, так и силами сцепления от склеивания.

5. По вопросам проектирования, не затрагиваемым настоящими рекомендациями, надлежит руководствоваться действующими техническими условиями СН 200-62 и техническими указаниями ВСН 92-63.

II. Конструкция соединения плит и балок

6. Схема конструкции соединения плит и балок показана, на рис. 1. В конструкцию соединения входят высокопрочный болт (или шпилька) 1 с гайкой и двумя шайбами, распределительная подкладка 2, материал заполнения шва 3. Бетон плит в зоне передачи давления болта армируют сеткой 4.

7. Для устройства соединений рекомендуется применять высокопрочные болты их номинальным диаметром 22 и 24 мм (М22 и М24)

От изготовляемых по Техническим условиям ВСН 133-66 высокопрочных болтов для соединения элементов металлических конструкций мостов болты для рассматриваемых соединений отличаются большей длиной, а шпильки - большей длиной, отсутствием головки и наличием резьбы с обоих концов.

примечание. Болты рекомендуется применять при полезной длине до 350 мм, шпильки - при большей длине.

8. Диаметры отверстий в железобетоне назначают равными 50 мм; диаметры отверстий в металле принимают равными 25 мм для болтов М22 и 23 мм для болтов М24.

9. Сетку для армирования бетона в зоне передачи давления болта рекомендуется образовывать из восьми стержней периодического профиля диаметром 10 мм и длиной 200 мм согласно рис. 1. Целесообразно использовать в составе сетки рабочую и распределительную арматуру плиты, добавляя к ней, в случае необходимости, дополнительные короткие стержни до получения сетки, эквивалентной рекомендованной.

10. Размеры распределительных подкладок, изготовляемых из углеродистой стали марки Ст.3, в случае применения отдельных подкладок под каждый болт рекомендуются следующие:

100×100×16 - при болтах М22;

100×100×20 - при болтах М24.

Допускается применение распределительных подкладок иных, размеров под один болт или под два болта при обеспечении эквивалентной площади опирания и жесткости подкладки.

Распределительные подкладки укладывают на поверхность бетона насухо.

11. Размещение высокопрочных болтов назначают в соответствии со следующими правилами:

расстояние от центра отверстия до края железобетонного элемента должно быть не менее 10 см для болтов М22 и на менее 12 см для болтов М24;

расстояния между центрами отверстий по всей направлениям должны быть не менее 14 см для болтов М22 и 16 см для болтов М24;

минимальное расстояние от центра отверстия до края стального элемента принимается по нормам проектирования стальных мостовых конструкций.

12. Омоноличивание швов объединения рекомендуется цементным раствором или клеепесчаным раствором.

Для зимних условий производства работ рекомендуется либо осуществлять местный прогрев швов, либо открывать в холодное время года только временную эксплуатацию (при неомоноличенных швах), а в теплое время выполнять доделочные работы, обеспечивающие получение полной грузоподъемности и нормальных эксплуатационных качеств пролетного строения. Включение железобетонной плиты в работу в условиях временной эксплуатации осуществляют посредством податливых деревянных или многослойных фанерных прокладок, размещаемых в шве между сталью, и железобетоном и обжимаемых высокопрочными болтами.

Омоноличивание шва, объединения цементным раствором рекомендуется при относительно небольшой интенсивности сдвигающих усилий, не вызывающей затруднений в размещении высокопрочных болтов. Цементный раствор целесообразен также при большой толщине шва объединения, превышающей 2-3 см.

Омоноличивание шва объединения клеепесчаным растворов, обеспечивающим уменьшение количества высокопрочных болтов в 2-3 раза, рекомендуется при относительно большей интенсивности сдвигающих усилий, а также при производстве работ в зимних условиях с местным прогревом швов.

Для временных сталежелезобетонных мостов со сварными или прокатными балками с гладкими поясами рекомендуется непосредственное опирание насухо железобетонных плит на стальные балки, натяжение высокопрочных болтов и, оставление шва неомоноличенным.

13. В зависимости от способа омоноличивания, размещения соответствующих отверстий и других обстоятельств толщину шва объединения назначают:

1-2 см при омоноличивании клеепесчаным раствором;

2-3 см при омоноличивании цементным раствором (если не требуется дополнительного увеличения толщины шва для размещения стыковых накладок, головок болтов и других деталей).

При определении необходимого объема раствора толщину слоя его условно увеличивают на 0,5-1 см, чем учитывают возможные потери при его укладке; и натяжении болтов.

III. Особенности конструкции стальных балок и железобетонных плит

14. Для обеспечения нормальной укладки гидроизоляции на поверхности железобетонных плит автодорожных пролетных строений в местах опирания распределительных подкладок должны быть предусмотрены углубления (см. рис. 1), формуемые металлическими деталями опалубки и имеющие гладкую поверхность для опирания подкладок.

15. Для уменьшения числа типоразмеров железобетонных плит рекомендуется расстояние между стыками стальных балок назначать кратным расстоянию между поперечными стыками плит. Места изменения толщин стальных поясов следует располагать преимущественно в сечениях поперечных стыков плит.

16. При изменении толщины стального верхнего пояса более, чем на 4 мм, рекомендуется для сохранения постоянной толщины шва изменять высоту вут блоков железобетонной плиты посредством вкладышей в опалубочные формы. Изменять сечение стального верхнего пояса следует преимущественно за счет его ширины.

17. Над монтажными стыками стального верхнего пояса рекомендуется в вутах железобетонных плит предусматривать выемы (рис. 2) для размещения стыковых накладок и головок высокопрочных болтов.

IV. Составы растворов заполнения швов между плитами и балками

18. Составы цементных растворов устанавливают по действующим указаниям в соответствии с требуемой прочностью и консистенцией, определяемой предусматриваемой технологией заполнения шва (заливка, инъецирование, укладка раствора по поясам балок до монтажа плит).

19. Состав клеепесчаного раствора (в весовых частях):

Эпоксидная смола-ЭД-5 - 100

Отвердитель - полиэтиленполиамин - 15

Наполнитель - песок - 500

Пластификатор - дибутилфталат - 0÷10.

Количество дибутилфталата, обеспечивающего увеличение подвижности раствора, определяют опытным путем на строительстве в зависимости от технологии заполнения шва и температуры наружного воздуха во время производства работ.

20. Песок для приготовления клеепесчаного раствора должен удовлетворять требованиям, предъявляемый к песку для бетонов.

V. Расчет швов объединения плит с балками

21. Сопротивления сдвигу в швах объединения проверяют по формулам:

а) при фрикционном соединении:

Т ≤ S = 0,78f(N-N_n);

б) при болтоклеевом соединении

Здесь

T_(T) - сдвигающее усилие в шве, отнесенное к одному высокопрочному болту от расчетных (при проверке прочности) нагрузок определяемое согласно рекомендациям Технических условий СН 200-62 и Технических указаний ВСН 92-63;

S_(Т) - расчетное сопротивление (расчетная несущая способность) одного высокопрочного болта на сдвиг в шве объединения;

N_(t) - номинальное начальное усилие натяжения болта, принимаемое равным 20 т для болта М22 и 24 т для болта М24;

N_n(T) - потери натяжения от ползучести бетона и раствора и от других факторов, принимаемые согласно п. 23;

f - расчетный коэффициент трения, принимаемый равным 0,60 - в швах, омоноличенных цементным раствором, передающим усилия обжатия;

0,45 - в сухих швах при трении батона по стали, а также в условиях временной эксплуатации при трении дерева или фанеры по стали и бетону;

F_c (cм²) - площадь склеивания, отнесенная к одному высокопрочному болту.

примечание. В приведенных формулах учтен общий коэффициент условий работы для мостов m₁ = 0,9.

22. При расчете соединений на выносливость величину расчетного сопротивления - S, определенную по указаниям п. 21, умножают на понижающий коэффициент K_в = 0,6, а усилив Т определяет от нормативных нагрузок, учитываемых в расчетах на выносливость.

23. Потери усилий натяжения болтов от ползучести бетона и раствора и от других факторов учитывают по следующей формуле (одинаковой для соединений всех типов):

N_n = 0,001σ_n·F_б (т),

где σ_n (кг/см² ) - потери напряжений в болтах

F_б, (см²) - площадь сечения стержня болта (без учета ослабления сечения резьбой).

При этом

σ_n = η_t=∞σ_б·Е_н,

где Е_н = 2 × 10⁶ кг/см² - модуль упругости стали марки 40Х

η_t=∞=η_t=∞·ξ₁·ξ₂·ξ₃·ξ₄ - расчетная величина конечной меры ползучести;

η_t=∞ - исходная величина конечной меры ползучести, принимаемая по таблице настоящих рекомендаций;

ξ₁; ξ₂; ξ₃; ξ₄ - поправочные коэффициенты, определяемые по приложению 15 к Техническим условиям СН 200-62;

 - среднее начальное напряжение в бетоне под распределительной подкладкой;

F_n (см²) - проектная площадь опирания подкладки на бетон.

Величины η^º_t=∞×10⁶ см²/кг

Таблица

примечания.

1. При промежуточных длинах болтов значения η_t=∞ определяют интерполяцией.

2. Рекомендуется принимать в расчет значения η_t=∞, соответствующие двукратной подтяжке болтов до номинального усилия; при этом в проекте должны быть даны соответствующие указания по производству работ.

24. Проектные напряжения сжатия, передаваемые на клеепесчаный раствор от усилий натяжения высокопрочных болтов, не должны быть меньше 10 кг/см² независимо от величины сдвигающих усилий.

25. Сечения железобетонных плит должны быть проверены на трещиностойкость (допустимость раскрытия трещин) и прочность под действием моментов, вызываемых усилиями частичного натяжения высокопрочных болтов, осуществляемого ранее затвердения раствора омоноличивания шва. На эти же усилия необходимо проверить и размеры укладываемых на стальные пояса прокладок, на которые опирают плиты. Расчетное сопротивление фанерных податливых прокладок принимают 150 кг/см² .Реактивное давление незатвердевшего раствора принимают 3 кг/см².

Рис. 1.

Рис. 2.