СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Система нормативных документов в строительстве

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Бетон жана темир-бетон конструкциялары.

Негизги жоболор

Сoncrete and reinforced concrete structures.

Вasicprovisions

Актуализированная редакция

СНиП 2.03.01-84*

Дата введения – 2023.02.01

1 Область применения

Настоящие строительные нормы распространяются на все типы бетонных и железобетонных конструкций, применяемых в промышленном, гражданском, транспортном, гидротехническом и других областях строительства, изготавливаемых из всех видов бетонов и арматуры, подвергаемых любым видам воздействий.

Настоящие строительные нормы устанавливают общие положения, для разработки нормативных документов по проектированию, изготовлению (возведению) и эксплуатации конструкций всех видов и назначения.

2 Нормативные ссылки

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие нормативные документы:

СН КР 20-02:2018* Сейсмостойкое строительство. Нормы проектирования;

СН КР 21-01:2018 Пожарная безопасность зданий и сооружений;

СП КР 10-102: 2020 * Строительная терминология;

СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия;

СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии;

СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий;

СНиП КР 52-01-2009 Несущие и ограждающие конструкции;

МСН 2.04-02-2004 Тепловая защита зданий;

ГОСТ 4.212-80 Система показателей качества продукции. Строительство. Бетоны. Номенклатура показателей;

ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки;

ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия;

ГОСТ 1050-2013 Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей. Общие технические условия;

ГОСТ 2590-2006 Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент;

ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия;

ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение;

ГОСТ 8731-74* Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования;

ГОСТ 8732-78* Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент;

ГОСТ 10922-90 Арматурные и закладные изделия сварные, соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Общие технические условия;

ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения;

ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкция и размеры;

ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования;

ГОСТ 25781-83 Формы стальные для изготовления железобетонных изделий. Технические условия;

ГОСТ 27006-86 Бетоны. Правила подбора составов;

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения;

ГОСТ Р 51254-99 (ISO 6789:92) Инструмент монтажный для нормирования затяжки резьбовых соединений. Ключи моментные. Общие технические условия.

П р и м е ч а н и е – При пользовании настоящих строительных норм целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте органа в сфере стандартизации в сети Интернет или по Строительному Каталогу СК-1 (Указатель) в трех частях (Строительный каталог часть 1, Строительный каталог часть 2, Строительный каталог часть 3), который опубликован по состоянию на 1 января текущего года.

Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то следует использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящих строительных норм в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение следует применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, следует применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии норм и правил целесообразно проверить в информационном фонде технических регламентов и стандартов.

3 Термины и определения

В настоящих нормах применяются следующие термины и определения:

1 анкеровка арматуры: Обеспечение восприятия арматурой действующих на нее усилий путем заведения ее на определенную длину за расчетное сечение или устройства на концах специальных анкерных устройств.

2 арматура стержневая:

2.1 арматура конструктивная: Арматура, устанавливаемая без расчета из конструктивных соображений.

2.2 арматура предварительно напряженная: Арматура, получающая начальные (предварительные) напряжения в процессе изготовления конструкций до приложения внешних нагрузок в стадии эксплуатации.

2.3 арматура рабочая: Арматура, воспринимающая расчетные усилия в конструкциях для обеспечения их прочности и жесткости.

3 защитный слой бетона: Толщина слоя бетона от грани элемента до ближайшей поверхности арматурного стержня, защищающая арматуру от коррозии.

4 конструкции бетонные: Конструкции, выполненные из бетона без применения арматуры или с малым содержанием арматуры, не влияющей на прочность конструкций.

5 конструкции дисперсно-армированные (фибробетонные, армоцементные): Железобетонные конструкции, включающие дисперсно-расположенные фибры или мелкоячеистые сетки из тонкой стальной проволоки.

6 конструкции железобетонные: Конструкции, выполненные из бетона с рабочей и конструктивной арматурой (армированные бетонные конструкции), совместно воспринимающие расчетные усилия от всех воздействий.

7 конструкции сталежелезобетонные: Железобетонные конструкции, включающие отличные от стержневой арматурной стали стальные элементы, работающие совместно с железобетонными элементами.

8 коэффициент армирования железобетона: Отношение площади сечения арматуры к рабочей площади сечения бетона, выраженное в процентах.

9 марка бетона по водонепроницаемости: Показатель проницаемости бетона, характеризующийся максимальным давлением воды, при котором в условиях стандартных испытаний вода не проникает через бетонный образец.

10 марка бетона по морозостойкости: Установленное нормами минимальное число циклов замораживания и оттаивания образцов бетона, испытанных по стандартным базовым методам, при которых сохраняются их первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах.

11 марка бетона по самонапряжению: Установленное нормами значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования.

12 начальные характеристики:

12.1 марка бетона по средней плотности: Установленное нормами значение плотности, в кг/м3, бетонов, к которым предъявляются требования по теплоизоляции.

13 конструкция массивная: Конструкция, для которой отношение поверхности, открытой для ее высыхания, м2, к ее объему, м3, равно или     меньше 2.

14 механическое соединение арматуры: Соединение, двух арматурных стержней, соединительной муфтой и воспринимающий расчетные усилия сжатия и растяжения.

15 морозостойкость бетона: Способность бетона сохранять физико-механические свойства при многократном переменном замораживании и оттаивании, регламентируется маркой по морозостойкости.

16 сечение наклонное: Сечение элемента плоскостью, наклонной к его продольной оси элемента.

17 сечение нормальное: Сечение элемента плоскостью, перпендикулярной к его продольной оси.

18 опрессованное соединение: Соединение арматурных стержней путем пластической деформации без нагрева стальных соединительных муфт с помощью мобильного оборудования в условиях строительной площадки или стационарного в заводских условиях.

19 плотность бетона: Характеристика бетона, равная отношению его массы к объему, регламентируется маркой по средней плотности.

20 усилие предельное: Наибольшее усилие, которое может быть воспринято элементом, его сечением при принятых характеристиках материалов.

21 проницаемость бетона: Свойство бетона пропускать через себя газы или жидкости при наличии градиента давления (регламентируется маркой по водонепроницаемости) либо обеспечивать диффузионную проницаемость растворенных в воде веществ в отсутствие градиента давления (регламентируется нормируемыми величинами плотности тока и электрического потенциала).

22 высота сечения рабочая: Расстояние от сжатой грани элемента до центра тяжести растянутой продольной арматуры.

23 соединение резьбовое: Соединение арматурных стержней резьбовыми муфтами заводского изготовления.

24 самонапряжение бетона: Напряжение сжатия, возникающее в бетоне конструкции при твердении в результате расширения цементного камня в условиях ограничения этому расширению, регламентируется маркой по самонапряжению.

25 стыки арматуры внахлестку: Соединение арматурных стержней по их длине без сварки путем заведения конца одного арматурного стержня относительно конца другого.

26 цанговое соединение: Соединение арматурных стержней, выполняемое путем защемления арматурных стержней при помощи конусных соединительных пластин располагающихся внутри конусных втулок.

4 Основные буквенные обозначения

Основные буквенные обозначения приведены в Приложении А.

5 Общие требования к бетонным и железобетонным конструкциям

5.1 Бетонные и железобетонные конструкции всех типов должны удовлетворять следующим требованиям по: безопасности зданий и сооружений как в период возведения, так и в период их эксплуатации; эксплуатационной пригодности; долговечности; дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование и СН КР 20-02.

5.2 Для обеспечения требований по безопасности железобетонные конструкции должны иметь такие параметры, чтобы при всех возможных воздействиях в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений были исключены любые возможные разрушения, связанные с риском причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу, окружающей среде.

5.3 Для обеспечения требований по эксплуатационной пригодности конструкция должна иметь такие параметры, чтобы с надлежащей степенью надежности при всех возможных расчетных воздействиях не происходило образование или чрезмерное раскрытие трещин, а также чрезмерные перемещения, колебания и другие повреждения, затрудняющие нормальную эксплуатацию технологических требований нарушающих нормальную работу оборудования, машин и механизмов, конструктивные и другие требования, установленные при проектировании.

В необходимых случаях конструкции должны иметь характеристики, обеспечивающие требования по теплоизоляции, звукоизоляции, биологической защите и др.

Требования по недопущению образования трещин предъявляют:

- к железобетонным конструкциям, с полностью растянутым сечением, при необходимости обеспечить их непроницаемость (при давлении жидкости или газов, воздействии радиации и т.п.;

- к уникальным конструкциям, с требованиями по повышенной долговечности;

- к конструкциям, эксплуатируемым при воздействии сильно агрессивной среды.

В остальных железобетонных конструкциях образование трещин допускается, но к ним предъявляют требования по ограничению ширины раскрытия трещин.

5.4 Для выполнения требований по долговечности конструкция должна иметь такие параметры, чтобы в период установленного срока службы обеспечивались требования по безопасности и эксплуатационной пригодности с учетом влияния на геометрические характеристики конструкций и механические характеристики материалов различных расчетных воздействий (длительное действие нагрузки, неблагоприятные климатические, технологические, температурные и влажностные воздействия, попеременное замораживание и оттаивание, агрессивные и другие воздействия).

5.5 Безопасность, эксплуатационная пригодность, долговечность элементов бетонных и железобетонных конструкций должны быть обеспечены выполнением следующих групп требований, установленных в настоящих нормах и в разрабатываемых на их основе нормативных и методических документах:

- требований к нормативным и расчетным значениям параметров бетона и арматуры;

- требований к расчетам конструкций по предельным состояниям;

- конструктивных требований по армированию;

- технологических требований по изготовлению и возведению зданий и сооружений;

- требований по эксплуатации железобетонных конструкций зданий и сооружений.

5.6 При проектировании бетонных и железобетонных конструкций надежность конструкций обеспечивают согласно ГОСТ 27751 расчетом с применением расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных характеристик бетона и арматуры (или конструкционной стали), определяемых по с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности и уровня ответственности зданий и сооружений.

Нормативные значения нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности по нагрузке, а также коэффициентов надежности по назначению конструкций устанавливаются соответствующими нормативными документами для строительных конструкций.

Расчетные значения нагрузок и воздействий принимают в зависимости от вида расчетного предельного состояния и расчетной ситуации.

Уровень надежности расчетных значений характеристик материалов устанавливают в зависимости от расчетной ситуации и от опасности достижения соответствующего предельного состояния и регулируют значением коэффициентов надежности по бетону и арматуре (или конструкционной стали).

Расчет бетонных и железобетонных конструкций можно производить по заданному значению надежности на основе вероятностного расчета при наличии достаточных данных об изменчивости основных факторов, входящих в расчетные зависимости.

5.7 Для выполнения требований по надежности (в том числе по безопасности, эксплуатационной пригодности и долговечности) конструкций на стадии проектирования следует осуществлять:

- выбор расчетной схемы конструкции и расчетных ситуаций;

- осуществление расчетов прочности, устойчивости, деформативности в соответствии с нормативными документами, разработанными в развитие настоящих норм, и установление требований к геометрическим параметрам элементов конструкции, характеристикам бетона, армированию;

- осуществление в необходимых случаях расчетов теплоизоляционной, звукоизоляционной способности, огнестойкости, проницаемости, стойкости к воздействиям окружающей среды в соответствии с заданием на проектирование, составленного на основе требований соответствующих нормативных документов;

- разработку рабочих чертежей;

- проведение в необходимых случаях экспериментальной проверки (испытаний);

- анализ условий обеспечения долговечности конструкции и проведение в необходимых случаях расчетов на усталость материалов; установление требований по защите от коррозии и от климатических и эксплуатационных воздействий;

- проверку принятых параметров проектируемой конструкции исходя из необходимости сохранения ее целостности (отсутствия прогрессирующего разрушения) при непредусмотренных (случайных) воздействиях;

- утверждение проектных значений параметров конструкции и установление диапазонов допускаемых фактических значений этих параметров на стадиях строительства и эксплуатации проектируемого объекта;

- определение мероприятий по обеспечению соответствия фактических значений параметров  конструкции на стадиях строительства (включая изготовление, транспортирование, монтаж) и эксплуатации конструкции, в том числе установление требований, которые должны быть соблюдены при проведении соответствующих технологических процессов и при контроле качества (в том числе после выполнения определенного этапа работ, после которого подлежащие контролю участки конструкции должны быть скрыты в ходе дальнейшей работы), а также при оценке состояния конструкций в процессе эксплуатации;

- установление требований, соблюдение которых уменьшает риск возникновения разрушений в результате случайных воздействий, являющихся результатом серьезных ошибок, обусловленных человеческим фактором при проектировании, строительстве и эксплуатации.

П р и м е ч а н и е – Использованное в данном пункте выражение «в необходимых случаях» относится к случаям, предусмотренным в соответствующих нормативных документах или алгоритмом проектирования, принятым разработчиками.

5.8 При наличии статистических данных, признаваемых разработчиками достоверными и достаточными для принятия решений в отношении обеспечения безопасности, эксплуатационной пригодности и долговечности конструкций на их основе допускается предусматривать порядок проектирования, упрощенный по сравнению с предусмотренным в 5.7. Однако требования по проверке принятых проектных значений конструкции по условиям долговечности и сохранения целостности при случайных воздействиях, а также требования по определению безопасности для стадий строительства и эксплуатации являются обязательными.

5.9 Устанавливаемые в проектной документации требования к стадии строительства должны включать:

- требования к используемым материалам и элементам заводского или построечного изготовления;

- требования к процессу возведения конструкции (устройства основания), в том числе к температурно-влажностным условиям его осуществления, к применяемому технологическому оборудованию и оснастке, к параметрам материалов в момент их укладки, к регулировке положения элементов конструкции, к режимам выдерживания конструкции после окончания выполнения технологических операций, а также к осуществлению приемочного контроля законченных элементов конструкции и конструкции в целом.

5.10 Устанавливаемые в проектной документации требования к стадии эксплуатации должны включать:

- пределы допустимого изменения параметров конструкции и ее элементов в процессе эксплуатации;

- требования к периодичности осмотров и оценки состояния конструкции;

- требования к условиям осуществления ремонтов ремонтируемых элементов и замены неремонтируемых элементов конструкции, в том числе требования безопасности.

5.11 Требования к параметрам конструкции, принятые в результате расчета в проектной документации, должны быть установлены в форме предельных значений этих параметров или в форме номинальных значений с указанием предельных отклонений действительных значений параметров выполненных конструкций от номинальных значений.

6 Характеристики бетона, арматуры и требования к ним

6.1 Нормируемые характеристики бетона

6.1.1 При проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соответствии с эксплуатационными требованиями, предъявляемыми к конкрет-ным конструкциям, должны быть установлены вид бетона по ГОСТ 25192, его нормируемые и контролируемые показатели качества, по ГОСТ 4.212.

Для бетонных и железобетонных конструкций применяют бетоны следующих видов: тяжелые, мелкозернистые, легкие, ячеистые, напрягающие, жаростойкие, химически стойкие, радиационно-защитные, полимербетоны, полистиролбетоны, гидротехнические, дорожные и другие виды бетона. Вид бетона принимают в зависимости от назначения конструкции, конструктивного решения, характера нагрузок и воздействий окружающей среды.

6.1.2 Предусмотренные в проектной документации виды бетона должны удовлетворять требованиям, соответствующих стандартов.

6.1.3 При проектировании бетонных и железобетонных конструкций должны устанавливаться нормируемые и контролируемые значения характеристик бетона, обеспечивающие безопасность, эксплуатационную пригодность и долговечность конструкций.

6.1.4 Основными нормируемыми и контролируемыми характеристиками бетонов являются:

- класс по прочности на сжатие B;

- класс по прочности на осевое растяжение Bt;

- марка по морозостойкости F;

- марка по водонепроницаемости W;

- марка по средней плотности D.

Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению прочности бетона на сжатие в МПа, определяемой испытанием образцов кубов размерами 150х150х150 мм в проектном возрасте с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность) и принимается в пределах от В 0,5 до В 120.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона на растяжение) и принимается в пределах от Bt 0,4 до Bt 6.

Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение для отдельных специальных видов сооружений (например, для массивных гидротехнических сооружений).

Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов попеременного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании, и принимается в пределах от F15 до F 300.

Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (в МПа×10-1), выдерживаемому бетонным образцом при стандартном испытании, и принимается в пределах от W 2 до W 20.

Марка бетона по средней плотности D соответствует среднему значению его объемной массы в кг/м3 и принимается в пределах от D 200 до D 5000.

Для напрягающих бетонов устанавливается марка по самонапряжению.

Классы и марки бетона следует назначать в соответствии с их параметрами рядами, установленными в стандартах на бетоны разных видов.

6.1.5 Проектный возраст бетона, при котором его прочность должна соответствовать классам по прочности на сжатие и по прочности на осевое растяжение, назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками, с учетом способа возведения и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных за проектный возраст бетона принимают 28 суток.

6.1.6 Нормируемые и контролируемые характеристики бетона следует назначать с учетом следующих положений.

Класс бетона по прочности на сжатие В и марку бетона по средней плотности D назначают во всех случаях.

Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt назначают в случаях, когда эта характеристика является определяющей для обеспечения требуемой прочности и (или) трещиностойкости конструкции и подлежит контролю на производстве.

Марку бетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся действию попеременного замораживания и оттаивания.

Марку бетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.

6.1.7 В соответствии с требованиями нормативных документов на проектируемые здания или сооружения в проектной документации должны устанавливаться дополнительные нормируемые и контролируемые характеристики бетона, в том числе:

- для бетона, в состав которого входят горючие вяжущие или заполнители, – пожарно-технические характеристики по СН КР 21-01;

- для бетона ограждающих конструкций зданий и сооружений – теплопроводность, сопротивление воздухопроницанию, паропроницаемость, назначаемые по МСН 2.04-02;

- для бетона конструкций, подверженных при эксплуатации воздействию высоких температур – класс по предельно допустимой температуре применения, марка по термостойкости, назначаемые по ГОСТ 20910;

- для бетона конструкций, подверженных при эксплуатации агрессивным воздействиям среды – показатели проницаемости по СНиП 2.03.11 и (или) характеристики защитных свойств бетона по отношению к арматуре.

6.1.8 В проектной документации на конструкций должны быть указаны требования к значениям показателей бетона, контролируемым на разных стадиях изготовления, в том числе к значениям передаточной, распалубочной, отпускной прочности.

6.1.9 Для бетона, плотность которого нормируется и контролируется в сухом состоянии, в проектной документации должны быть установлены требования к отпускной влажности.

6.1.10 В соответствии с требованиями стандартов и технических условий на бетон конструкций конкретного вида в проектной документации могут указываться нормируемые и контролируемые значения показателей деформации усадки, ползучести, выносливости, тепловыделения, призменной прочности, модуля упругости, коэффициента Пуассона, защитных свойств бетона по отношению к арматуре.

6.1.11 Показатели качества бетона должны быть обеспечены соответствующим проектированием состава бетонной смеси (на основе характеристик материалов для бетона и требований к бетону), технологией приготовления бетонной смеси и производства работ.

6.2 Нормативные и расчетные значения прочностных и

деформационных показателей бетона

6.2.1 Основными показателями прочности и деформативности бетона являются их нормативные значения:

- сопротивления бетона осевому сжатию Rb,n;

- сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n.

Нормативное значение сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и нормативное значение сопротивления бетона осевому растяжению устанавливаются в зависимости от нормативной прочности образцов-кубов (нормативная кубиковая прочность) для соответствующего вида бетона и контролируется на производстве.

Соотношение между нормативными значениями призменной и кубиковой прочности бетона на сжатие, а также соотношение между нормативными значениями прочности бетона на растяжение и прочности бетона на сжатие для соответствующего вида бетона устанавливают в нормативных документах по расчету бетонных и железобетонных конструкций. При проектировании конструкций в условиях налаженного производства бетона, эти соотношения могут устанавливаться по результатам стандартных испытаний.

При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение нормативное значение сопротивление бетона осевому растяжению принимают равным числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение, контролируемой на производстве.

6.2.2 Основными деформационными характеристиками бетона являются нормативные значения:

- предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии и осевом растяжении ɛb0,n и ɛbt0,n;

- начального модуля упругости бетона Еb,n;

Кроме того, устанавливают следующие деформационные характеристики:

- начальный коэффициент поперечной деформации бетона nb,Р;

- модуль сдвига бетона G;

- коэффициент температурной деформации бетона αbt;

- относительные деформации ползучести бетона εcr (или соответствующие им характеристику ползучести φb,cr, меру ползучести Cb,cr);

- относительные деформации усадки бетона  εshr.

Нормативные значения предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии и растяжении и начального модуля упругости бетона устанавливают в зависимости от вида бетона, класса бетона по прочности на сжатие, марки бетона по средней плотности, а также в зависимости от технологических параметров бетона, если они известны (состава и характеристики бетонной смеси, способов твердения бетона и других параметров).

6.2.3 В качестве обобщенной характеристики механических свойств бетона при одноосном напряженном состоянии следует принимать нормативную диаграмму состояния (деформирования) бетона, устанавливающую связь между напряжениями s_b,n (s_bt,n) и продольными относительными деформациями e_b,n (e_bt,n) сжатого (растянутого) бетона при кратковременном действии однократно приложенной нагрузки от начального (нулевого) значения вплоть до предельных значений, соответствующий разрушению бетона.

В общем случае диаграмма состояния бетона имеет криволинейную диаграмму очертания с ниспадающей ветвью. Для практических расчетов допускается криволинейную диаграмму заменять упрощенной-ломанной, состоящей из отдельных прямолинейных наклонных и горизонтальных участков.

Нормативные диаграммы состояния бетона определяют базовыми точками с нормативными значениями напряжений и относительных деформаций.

Нормативные диаграммы состояния бетона устанавливаются в строительных правилах (СП) по расчету бетонных и железобетонных конструкций. При расчетах конструкций, осуществляемых в условиях налаженного производства бетона, эти соотношения могут устанавливаться по результатам стандартных испытаний.

6.2.4 Основными расчетными прочностными характеристиками бетона, используемыми в расчете, являются расчетные значения сопротивления бетона:

- осевому сжатию Rb;

- осевому растяжению Rbt.

Расчетные значения прочностных характеристик бетона следует определять делением нормативных значений сопротивления бетона осевому сжатию и растяжению на соответствующие коэффициенты надежности по бетону при сжатии и растяжении.

Значения коэффициентов надежности следует принимать в зависимости от вида бетона, расчетной характеристики бетона, рассматриваемого предельного состояния, но не менее:

для коэффициента надежности по бетону при сжатии:

1,3 – для предельных состояний первой группы;

1,0 – для предельных состояний второй группы;

для коэффициента надежности по бетону при растяжении:

1,5 – для предельных состояний первой группы при назначении класса бетона по прочности на сжатие;

1,3 – то же, при назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение;

1,0 – для предельных состояний второй группы.

Расчетные значения основных деформационных характеристик бетона для предельных состояний первой и второй групп следует принимать равными их нормативным значениям.

Влияние характера нагрузки, окружающей среды, напряженного состояния бетона, конструктивных особенностей элемента и других факторов, не отражаемых непосредственно в расчетах, следует учитывать в расчетных прочностных и деформационных характеристиках бетона коэффициентами условий работы бетона γbi.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций с заданным сроком эксплуатации коэффициент условий работы бетона при длительном загружении γb2(τ) следует принимать, если установлено определение их в  техническом задании на проектирование в соответствии со значениями, приведенными в таблице 6.2.4.1 .

Т а б л и ц а 6.2.4.1.

П р и м е ч а н и е – τ - срок эксплуатации

τ = 1-3 сек. – при учете в рассматриваемом сочетании кратковременных и особых нагрузок непродолжительного действия

τ = 60мин – время действия статической нагрузки при испытании   бетонных образцов на осевое сжатие.

В остальных случаях значение коэффициента γb2(τ) принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

6.2.5 Расчетные диаграммы состояния (деформирования) бетона следует определять путем замены нормативных значений параметров базовых точек диаграмм на их соответствующие расчетные значения согласно п. 6.2.4.

При определении расчетных параметров диаграмм следует учитывать влияние характера нагружения и окружающей среды, вида напряженного состояния и другие факторы, влияющие на диаграммы состояния бетона.

6.2.6 Значения прочностных характеристик бетона при плоском (двухосном) или объемном (трехосном) напряженном состоянии следует определять c учетом вида и класса бетона из критерия, выражающего связь между предельными значениями напряжений, действующих в двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Деформации бетона следует определять с учетом плоского или объемного напряженных состояний.

6.2.7 Характеристики бетона – матрицы в дисперсно-армированных конструкциях принимают как для бетонных и железобетонных конструкций (раздел 6.1).

Характеристики фибробетона в фибробетонных конструкциях устанавливают в зависимости от характеристик бетона, относительного содержания, формы, размеров и расположения фибр в бетоне, их сцепления с бетоном и физико-механических свойств, а также в зависимости от размеров элемента или конструкции.

6.3 Нормируемые характеристики арматуры

6.3.1 При проектировании железобетонных конструкций, в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним, должны быть установлены вид арматуры, ее нормируемые и контролируемые показатели качества.

6.3.2 Для железобетонных конструкций следует применять следующие виды арматуры, предусмотренные соответствующими стандартами:

- горячекатаную гладкую и периодического профиля диаметром 3–80 мм;

- термомеханически упрочненную периодического профиля диаметром      6–40 мм;

- механически упрочненную в холодном состоянии (холоднодеформи-рованную) периодического профиля или гладкую, диаметром 3–12 мм;

- арматурные канаты диаметром 6–15 мм.

В большепролетных конструкциях могут быть применены стальные канаты (спиральные, двойной свивки, закрытые).

Для дисперсного армирования бетона следует применять фибру или частые сетки.

Для сталежелезобетонных конструкций (конструкций, состоящих из стальных и железобетонных элементов) применяют стальной листовой и профильный прокат, гнутые профили и трубы.

6.3.3 Вид арматуры следует принимать в зависимости от назначения конструкции, конструктивного решения, характера нагрузок и воздействий окружающей среды.

6.3.4 Основным нормируемым и контролируемым показателем качества стальной арматуры является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:

А – для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

В – для холоднодеформированной арматуры;

К – для арматурных канатов.

Класс арматуры соответствуют гарантированному значению предела текучести (физического или условного) в МПа с обеспеченностью не менее 0,95 и принимаются в пределах от А 240 до А 1500, от В500 до В2000 и от К1400 до К2500.

Классы арматуры следует назначать в соответствии с их параметрическими рядами, установленными в соответствующих стандартах.

6.3.5 Кроме требований по прочности на растяжение, к арматуре предъявляют также требования по дополнительным показателям, определяемым по соответствующим стандартам: свариваемость, выносливость, пластичность, стойкость против коррозионного растрескивания, релаксационная стойкость, хладостойкость, стойкость при высоких температурах, относительное удлинение при разрыве и др.

К неметаллической арматуре (в том числе фибре) предъявляют также требования по щелочестойкости и адгезии к бетону.

6.3.6 Необходимые показатели принимают при проектировании железобетонных конструкций в соответствии с требованиями расчетов и изготовления, а также в соответствии с условиями эксплуатации конструкций с учетом различных воздействий окружающей среды.

6.4 Нормативные и расчетные значения прочностных и

деформационных характеристик арматуры

6.4.1 Основными показателями прочности и деформативности арматуры являются их нормативные значения.

Основной характеристикой прочности арматуры при растяжении (сжатии) является нормативное сопротивление Rs,n, равное значению физического предела текучести или значению условного предела текучести, соответствующего остаточному удлинению (укорочению), равному 0,2 %. Кроме того, нормативные значения сопротивления арматуры при сжатии ограничивают значениями, отвечающими деформациям, равным предельным относительным деформациям укорочения бетона, окружающего рассматриваемую сжатую арматуру.

Основными деформационными характеристиками арматуры являются нормативные значения:

- относительных деформаций удлинения арматуры εs0,n при достижении напряжениями нормативных значений Rs,n;

- модуля упругости арматуры Es,n.

Для арматуры с физическим пределом текучести нормативные значения относительной деформации удлинения арматуры εs0,n определяют как упругие относительные деформации при нормативных значениях сопротивления арматуры и ее модуля упругости.

Для арматуры с условным пределом текучести нормативные значения относительной деформации удлинения арматуры εs0,n определяют как сумму остаточного удлинения арматуры, равного 0,2 %, и упругих относительных деформаций при напряжении, равном условному пределу текучести.

Для сжатой арматуры нормативные значения относительной деформации укорочения принимают такими же, как при растяжении, за исключением специально оговоренных случаев, но не более предельных относительных деформаций укорочения бетона.

Нормативные значения модуля упругости арматуры при сжатии и растяжении принимают одинаковыми и устанавливают для соответствующих видов и классов арматуры.

6.4.2 В качестве обобщенной характеристики механических свойств арматуры следует принимать нормативную диаграмму состояния (деформирования) арматуры, устанавливающую связь между напряжениями σs,n и относительными деформациями εs,n арматуры при кратковременном действии однократно приложенной нагрузки (согласно стандартным испытаниям) вплоть до достижения их установленных нормативных значений.

Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми, за исключением случаев, когда рассматривается работа арматуры, в которой ранее были неупругие деформации противоположного знака.

Характер диаграммы состояния арматуры устанавливают в зависимости от вида арматуры.

6.4.3 Расчетные значения сопротивления арматуры Rs определяют делением нормативных значений сопротивления арматуры на коэффициент надежности по арматуре.

Значения коэффициента надежности следует принимать в зависимости от класса арматуры и рассматриваемого предельного состояния, но не менее:

при расчете по предельным состояниям первой группы – 1,1;

при расчете по предельным состояниям второй группы – 1,0.

Расчетные значения модуля упругости арматуры Es принимают равными их нормативным значениям.

Влияние характера нагрузки, окружающей среды, напряженного состояния арматуры, технологических факторов и других условий работы, не отражаемых непосредственно в расчетах, следует учитывать в расчетных прочностных и деформационных характеристиках арматуры коэффициентами условий работы арматуры γsi.

Для поперечной арматуры всех классов расчетные значения сопротивления Rsw следует принимать не более 300 МПа.

6.4.4 Расчетные диаграммы состояния арматуры следует определять путем замены нормативных значений параметров диаграмм на их соответствующие расчетные значения, принимаемые по указаниям 6.4.3.

7 Требования к расчету бетонных и железобетонных конструкций

7.1 Общие положения

7.1.1 Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить по методу предельных состояний (ГОСТ 27751), к которым относятся:

- предельные состояния первой группы, приводящие к полной непригодности эксплуатации конструкций;

- предельные состояния второй группы, затрудняющие нормальную эксплуатацию конструкций или уменьшающие долговечность зданий и сооружений по сравнению с предусмотренным сроком службы.

Расчеты должны обеспечивать надежность конструкций зданий и сооружений от наступления предельных состояний в течение всего срока их службы, а также в период производства работ, в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями.

7.1.2 Расчеты по предельным состояниям первой группы включают:

- расчет по прочности;

- расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций);

- расчет по устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплывание).

Расчеты по прочности бетонных и железобетонных конструкций следует производить из условия, по которому усилия и напряжения в конструкциях от различных внешних воздействий, с учетом начального напряженного состояния (преднапряжение, температурные и другие воздействия) не должны превышать значений усилий воспринимаемых конструкцией и напряжений, установленных нормами.

При расчете по прочности следует производить расчеты по огнестойкости и огнесохранности по соответствующим нормативным документам.

Расчеты по устойчивости формы конструкции, а также по устойчивости положения (с учетом совместной работы конструкции и основания, их деформационных свойств, сопротивления сдвигу по контакту с основанием и других особенностей) производят согласно указаниям нормативных документов на отдельные виды конструкций.

В необходимых случаях должны быть произведены расчеты по предельным состояниям первой группы, связанные с чрезмерными деформациями, сдвигами в соединениях и другими явлениями.

7.1.3 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

- расчет по образованию трещин;

- расчет по раскрытию трещин;

- расчет по деформациям.

Расчет бетонных и железобетонных конструкций по образованию трещин производят из условия, по которому усилия, напряжения или деформации в конструкциях от различных воздействий не должны превышать соответствующих их предельных значений, воспринимаемых конструкцией при образовании трещин.

Расчет железобетонных конструкций по раскрытию трещин производят из условия, по которому ширина раскрытия трещин в конструкции от различных воздействий не должна превышать предельно допустимых значений, устанавливаемых в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, условий ее эксплуатации, воздействия окружающей среды и характеристик материалов с учетом особенностей коррозионного поведения арматуры.

Расчет бетонных и железобетонных конструкций по деформациям производят из условия, по которому прогибы, углы поворота, перемещения и амплитуды колебания конструкций от различных воздействий не должны превышать соответствующих предельно допустимых значений.

Для конструкций, в которых не допускается образование трещин, должны быть обеспечены требования по отсутствию трещин. Для конструкций, в которых допускается образование трещин, расчет по образованию трещин производят для определения необходимости расчета по раскрытию трещин и учета трещин при расчете по деформациям.

7.1.4 Расчет бетонных и железобетонных конструкций по долговечности (исходя из расчетов по предельным состояниям первой и второй групп) производят из условия, по которому при заданных параметрах конструкции (размерах, количестве арматуры и других), показателях качества бетона (прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, коррозионной стойкости, температуростойкости и других) и арматуры (прочности, коррозионной стойкости и других) с учетом влияния окружающей среды продолжительность межремонтного периода и срока службы конструкции, здания или сооружения должны быть не менее установленных для конкретных типов зданий и сооружений.

Кроме этого, в необходимых случаях следует производить расчеты по теплопроводности, звукоизоляции, биологической защите и другим параметрам.

7.1.5 Расчет бетонных и железобетонных конструкций (линейных, плоскостных, пространственных, массивных) по предельным состояниям первой и второй групп производят с учетом физической нелинейности (неупругих деформаций бетона и арматуры), возможного образования трещин и в необходимых случаях – анизотропии, накопления повреждений и геометрической нелинейности (влияние деформаций на изменение усилий в конструкциях).

Физическую нелинейность и анизотропию следует учитывать в соотношениях, связывающих напряжения и деформации (или усилия и перемещения), а также в условиях прочности и трещиностойкости материала.

В статически неопределимых конструкциях следует учитывать перераспределение усилий в элементах системы вследствие образования трещин и развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре вплоть до возникновения первого предельного состояния в элементе. При отсутствии методов расчета, учитывающих неупругие свойства железобетона, или данных о неупругой работе железобетонных элементов, допускается определять усилия и напряжения в статически неопределимых конструкциях и системах в предположении упругой работы железобетонных элементов. При этом рекомендуется учитывать влияние физической нелинейности путем корректировки результатов линейного расчета на основе данных экспериментальных исследований, нелинейного моделирования, результатов расчета аналогичных объектов и экспертных оценок.

7.1.6 При расчете конструкций по прочности, деформациям, образованию и раскрытию трещин на основе дискретных методов (в том числе МКЭ, используемого в программных комплексах ЭВМ) должны быть проверены условия прочности и трещиностойкости для всех конечных элементов, составляющих конструкцию, а также условия возникновения чрезмерных перемещений конструкции. При оценке предельного состояния по прочности допускается полагать отдельные конечные элементы разрушенными, если это не влечет за собой прогрессирующего разрушения здания или сооружения и по истечении действия рассматриваемой нагрузки эксплуатационная пригодность здания или сооружения сохраняется или может быть восстановлена.

Расчет различных бетонных и железобетонных конструкций методом конечных элементов (МКЭ) производят с использованием соответствующей матрицы жесткости конечных элементов, которую устанавливают на основе общих моделей деформирования и прочности бетона и железобетона при различных напряженных состояниях конструкций. Особенности деформирования и разрушения конструкций с различным видом напряженного состояния учитывают в физических соотношениях, связи относительных деформаций и напряжений.

7.1.7 Определение предельных усилий и деформаций в бетонных и железобетонных конструкциях следует производить на основе расчетных схем (моделей), наиболее близко отвечающих реальному физическому характеру работы конструкций и материалов в рассматриваемом предельном состоянии.

Несущую способность железобетонных конструкций, способных претерпевать большие пластические деформации (в частности, при использовании арматуры с физическим пределом текучести), допускается определять методом предельного равновесия.

7.1.8 Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить на все виды нагрузок, отвечающих функциональному назначению зданий и сооружений, с учетом влияния окружающей среды (климатических воздействий и воды – для конструкций, окруженных водой), а в необходимых случаях – с учетом воздействия пожара, технологических температурных и влажностных воздействий и воздействий агрессивных химических сред. При этом следует рассматривать различные расчетные ситуации в соответствии с ГОСТ 27751.

7.1.9 Расчеты бетонных и железобетонных конструкций производят на действие изгибающих моментов, продольных сил, поперечных сил и крутящих моментов, а также на местное действие нагрузки.

7.1.10 При расчетах бетонных и железобетонных конструкций следует учитывать особенности свойств различных видов бетона и арматуры, влияния на них характера нагрузки и окружающей среды, способов армирования, совместность работы арматуры и бетона (при наличии и отсутствии сцепления арматуры с бетоном), технологии изготовления конструктивных типов железобетонных элементов зданий и сооружений.

7.1.11 Расчет предварительно напряженных конструкций производят с учетом начальных (предварительных) напряжений и деформаций в арматуре и бетоне, потерь предварительного напряжения и особенностей передачи предварительного напряжения на бетон.

7.1.12 Расчет сборно-монолитных и сталежелезобетонных конструкций производят с учетом начальных напряжений и деформаций, полученных сборными железобетонными или стальными несущими элементами от действия нагрузок при укладке монолитного бетона до набора его прочности и обеспечения совместной работы со сборными железобетонными или стальными несущими элементами. При расчете сборно-монолитных и сталежелезобетонных конструкций должна быть обеспечена прочность контактных швов сопряжения сборных железобетонных и стальных несущих элементов с монолитным бетоном, осуществляемых за счет трения, сцепления по контакту материалов или путем устройства шпоночных соединений, выпусков арматуры и специальных анкерных устройств.

В монолитных конструкциях должна быть обеспечена прочность конструкции с учетом рабочих швов бетонирования.

7.1.13 При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от собственного веса элемента следует вводить в расчет с коэффициентом динамичности, равным: 1,6 – при транспортировании; 1,4 – при подъеме и монтаже. В этом случае коэффициент перегрузки к нагрузке от собственного веса элемента не вводится. Для указанных выше коэффициентов динамичности допускается принимать более низкие значения, если это подтверждено опытом применения конструкций, но не ниже 1,25. Численные значения могут быть изменены согласно технического задания.

При расчете сборных конструкций должна быть обеспечена прочность узловых и стыковых сопряжений сборных элементов, осуществленных путем соединения стальных закладных деталей, выпусков арматуры и замоноличивания бетоном.

7.1.14 Расчет дисперсно-армированных конструкций (фибробетонных, армоцементных) производят с учетом характеристик дисперсно-армированного бетона, дисперсной арматуры и особенностей работы дисперсно-армированных конструкций.

7.1.15 При расчете плоских и пространственных конструкций, подвергаемых силовым воздействиям в двух взаимно перпендикулярных направлениях, рассматривают отдельные, выделенные из конструкции плоские или пространственные малые характерные элементы с усилиями, действующими по боковым сторонам элемента. При наличии трещин эти усилия определяют с учетом расположения трещин, жесткости арматуры (осевой и тангенциальной), жесткости бетона (между трещинами и в трещинах) и других особенностей. При отсутствии трещин усилия определяют как для сплошного тела.

Допускается при наличии трещин определять усилия в предположении упругой работы железобетонного элемента.

Расчет элементов следует производить по наиболее опасным сечениям, расположенным под углом по отношению к направлению действующих на элемент усилий, на основе расчетных моделей, учитывающих работу растянутой арматуры в трещине и работу бетона между трещинами в условиях плоского напряженного состояния.

Расчет плоских и пространственных конструкций допускается производить для конструкции в целом на основе метода предельного равновесия, в том числе с учетом деформированного состояния к моменту разрушения, а также с использованием упрощенных расчетных моделей.

7.1.16 При расчете массивных конструкций, подвергаемых силовым воздействиям в трех взаимно перпендикулярных направлениях, рассматривают условно выделенные из конструкции малые объемные характерные элементы с усилиями, действующими по граням элемента. При этом усилия определяют на основе предпосылок, аналогичным принятым для плоскостных элементов (п.7.1.15).

Расчет элементов производят по наиболее опасным сечениям, расположенным под углом по отношению к направлению действующих на элемент усилий, на основе расчетных моделей, учитывающих работу бетона и арматуры в условиях объемного напряженного состояния.

7.1.17 Для конструкций сложной конфигурации (например, пространственных), кроме расчетных методов оценки несущей способности, трещиностойкости и деформативности, могут быть использованы также результаты испытания физических моделей.

7.2 Расчет бетонных и железобетонных элементов по прочности

7.2.1 Расчет бетонных и железобетонных элементов по прочности производят:

- по нормальным сечениям (при действии изгибающих моментов и продольных сил) по нелинейной деформационной модели, а для простых по конфигурации элементов – по предельным усилиям;

- по наклонным сечениям (при действии поперечных сил), по пространственным сечениям (при действии крутящих моментов), на местное действие нагрузки (местное сжатие, продавливание) - по предельным усилиям.

Расчет по прочности коротких железобетонных элементов (коротких консолей и других элементов) производят на основе каркасно-стержневой модели.

Методика расчета приведены в приложениях Е, Ж, И.

7.2.2 Расчет по прочности бетонных и железобетонных элементов по предельным усилиям производят из условия, по которому усилие F от внешних нагрузок и воздействий в рассматриваемом сечении не должно превышать предельного усилия Fult, которое может быть воспринято элементом в этом сечении

F ≤ Fult.            (7.1)

Расчет бетонных элементов по прочности

7.2.3 Бетонные элементы в зависимости от условий их работы и требований, предъявляемых к ним, следует рассчитывать по нормальным сечениям по предельным усилиям без учета (7.2.4) или с учетом (7.2.5) сопротивления бетона растянутой зоны.

7.2.4 Без учета сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет внецентренно сжатых бетонных элементов при значениях эксцентриситета продольной силы, не превышающих 0,9 расстояния от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна. При этом предельное усилие, которое может быть воспринято элементом, определяют по расчетным сопротивлениям бетона сжатию Rb, равномерно распределенным по условной сжатой зоне сечения с центром тяжести, совпадающим с точкой приложения продольной силы.

Для массивных бетонных конструкций гидротехнических сооружений следует принимать в сжатой зоне треугольную эпюру напряжений, не превышающих расчетного значения сопротивления бетона сжатию Rb. При этом эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести сечения не должен превышать 0,65 расстояния от центра тяжести до наиболее сжатого волокна бетона.

7.2.5 С учетом сопротивления бетона растянутой зоны производят расчет внецентренно сжатых бетонных элементов с эксцентриситетом продольной силы, больше указанного в 7.2.4, изгибаемых бетонных элементов (которые допускаются к применению), а также внецентренно сжатых элементов с эксцентриситетом продольной силы, указанным в 7.2.4, но в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин. При этом предельное усилие, которое может быть воспринято сечением элемента, определяют как для упругого тела при максимальных растягивающих напряжениях, равных расчетному значению сопротивления бетона растяжению Rbt.

7.2.6 При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов следует учитывать влияние продольного изгиба и случайных эксцентриситетов.

Расчет железобетонных элементов по прочности нормальных сечений

7.2.7 Расчет железобетонных элементов по предельным усилиям, которые могут быть восприняты бетоном и арматурой в нормальном сечении, производится из следующих положений:

- сопротивление бетона растяжению принимают равным нулю;

- сопротивление бетона сжатию принимается, равными расчетному сопротивлению бетона сжатию и равномерно распределенным по условной сжатой зоне бетона;

- растягивающие и сжимающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного сопротивления соответственно растяжению и сжатию.

7.2.8 Расчет железобетонных элементов по нелинейной деформированной модели диаграмм состояния бетона и арматуры производится исходя из гипотезы плоских сечений. Критерием прочности нормальных сечений является достижение предельных относительных деформаций в бетоне или арматуре.

7.2.9 При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать случайный эксцентриситет и влияние продольного изгиба.

Расчет железобетонных элементов по прочности наклонных сечений

7.2.10 Расчет железобетонных элементов по прочности наклонных сечений производят:

- на действие поперечной силы;

- на действие изгибающего момента;

-  на действие поперечной силы по полосе между наклонными сечениями.

7.2.11 При расчете железобетонного элемента по прочности наклонного сечения на действие поперечной силы, предельная поперечная сила, определяется как сумма поперечных сил, воспринимаемых бетоном в наклонном сечении и поперечной арматурой, пересекающей наклонное сечение.

7.2.12 При расчете железобетонного элемента по прочности наклонного сечения на действие изгибающего момента предельный момент определяется как сумма моментов, воспринимаемых пересекающей наклонное сечение продольной и поперечной арматурой, относительно оси, проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне.

7.2.13 При расчете железобетонного элемента по полосе между наклонными сечениями на действие поперечной силы предельная поперечная сила определяется исходя из прочности наклонной бетонной полосы, находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей наклонную полосу.

Расчет железобетонных элементов по прочности

пространственных сечений

7.2.14 При расчете железобетонных элементов по прочности пространственных сечений предельный крутящий момент, воспринимаемый элементом, определяется как сумма крутящих моментов, воспринимаемых продольной и поперечной арматурой, расположенной у каждой грани элемента и пересекающей пространственное сечение. Кроме этого, следует производить расчет по прочности железобетонного элемента по бетонной полосе, расположенной между пространственными сечениями и находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей полосу.

Расчет железобетонных элементов на местное действие нагрузки

7.2.15 При расчете железобетонных элементов на местное сжатие предельную сжимающую силу, которая может быть воспринята элементом, следует определять исходя из сопротивления бетона при объемном напряженном состоянии, создаваемым окружающим бетоном и косвенной арматурой, если она установлена.

7.2.16 Расчет на продавливание производят для плоских железобетонных элементов (плит) при действии сосредоточенных силы и момента в зоне продавливания. Предельное усилие, которое может быть воспринято железобетонным элементом при продавливании, следует определять как сумму предельных усилий, воспринимаемых бетоном и поперечной арматурой, расположенной в зоне продавливания.

7.3 Расчет железобетонных элементов по образованию трещин

7.3.1 Расчет железобетонных элементов по образованию нормальных трещин производят по предельным усилиям или по нелинейной деформационной модели. Расчет по образованию наклонных трещин производят по предельным усилиям.

7.3.2 Расчет по образованию трещин железобетонных элементов по предельным усилиям производят из условия, по которому усилие F от внешних нагрузок и воздействий в рассматриваемом сечении не должно превышать предельного усилия Fcrc, которое может быть воспринято железобетонным элементом при образовании трещин

F ≤ F_crc,ult.                                                          (7.2)

7.3.3 Предельное усилие, воспринимаемое железобетонным элементом при образовании нормальных трещин, следует определять исходя из расчета железобетонного элемента как сплошного тела с учетом упругих деформаций в арматуре и неупругих деформаций в растянутом и сжатом бетоне при максимальных нормальных растягивающих напряжениях в бетоне, равных расчетным значениям сопротивления бетона растяжению Rbt.

7.3.4 Расчет железобетонных элементов по образованию нормальных трещин по нелинейной деформационной модели производят на основе диаграмм состояния арматуры, растянутого и сжатого бетона и гипотезы плоских сечений. Критерием образования трещин является достижение предельных относительных деформаций в растянутом бетоне.

7.3.5 Предельное усилие, которое может быть воспринято железобетонным элементом при образовании наклонных трещин, следует определять исходя из расчета железобетонного элемента как сплошного упругого тела и критерия прочности бетона при плоском напряженном состоянии «сжатие – растяжение».

7.4 Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин

7.4.1 Расчет железобетонных элементов производят по раскрытию нормальных и наклонных трещин в случаях, если расчетом на образование трещин установлено, что трещины в элементах образуются.

7.4.2 Расчет по раскрытию трещин производится из условия, по которому ширина раскрытия трещин от внешней нагрузки acrc не должна превосходить предельно допустимого значения ширины раскрытия трещин acrc,ult

acrc ≤ acrc,ult.                                                          (7.3)

7.4.3 Расчет железобетонных элементов следует производить по продолжительному и по непродолжительному раскрытию нормальных и наклонных трещин.

Ширину продолжительного раскрытия трещин определяют по формуле

acrc = acrc1,                                                             (7.4)

а непродолжительного раскрытия трещин – по формуле

acrc = acrc1 + acrc2 – acrc3,                                               (7.5)

где acrc1 – ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок;

acrc2 – ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок;

acrc3 – ширина раскрытия трещин от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

7.4.4 Ширину раскрытия нормальных трещин определяют как произведение средних относительных деформаций арматуры на участке между трещинами и длины этого участка. Средние относительные деформации арматуры между трещинами определяют с учетом работы растянутого бетона между трещинами. Относительные деформации арматуры в трещине определяют из условно упругого расчета железобетонного элемента с трещинами с использованием приведенного модуля деформации сжатого бетона, установленного с учетом влияния неупругих деформаций бетона сжатой зоны, или по нелинейной деформационной модели. Расстояние между трещинами определяют из условия, по которому разность усилий в продольной арматуре в сечении с трещиной и между трещинами должна быть воспринята усилиями сцепления арматуры с бетоном на длине этого участка.

Ширину раскрытия нормальных трещин следует определять с учетом характера действия нагрузки (повторяемости, длительности и т.п.) и вида профиля арматуры.

7.4.5 Предельно допустимую ширину раскрытия трещин следует устанавливать исходя из эстетических соображений, наличия требований к проницаемости конструкций, а также в зависимости от длительности действия нагрузки, вида арматурной стали и ее склонности к развитию коррозии в трещине.

При этом предельно допустимое значение ширины раскрытия трещин acrc,ult следует принимать не более:

а) из условия сохранности арматуры:

0,3 мм –при продолжительном раскрытии трещин;

0,4 мм – при непродолжительном раскрытии трещин;

б) из условия ограничения проницаемости конструкций:

0,2 мм – при продолжительном раскрытии трещин;

0,3 мм – при непродолжительном раскрытии трещин.

Для массивных гидротехнических сооружений предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин устанавливают по соответствующим нормативным документам в зависимости от условий работы конструкций и других факторов, но не более 0,5 мм.

7.5 Расчет железобетонных элементов по деформациям

7.5.1 Расчет железобетонных элементов по деформациям производят из условия, по которому прогибы или перемещения конструкций f от действия внешней нагрузки не должны превышать предельно допустимых значений прогибов или перемещений fult

f ≤ fult.                                                           (7.6)

7.5.2 Прогибы или перемещения железобетонных конструкций определяют по общим правилам строительной механики в зависимости от изгибных, сдвиговых и осевых деформационных (жесткостных) характеристик железобетонного элемента (кривизны, углов сдвига и т.д.) в сечениях по его длине.

7.5.3 Если прогибы железобетонных элементов в основном зависят от изгибающих моментов, значения прогибов определяют по приведенным жесткостям или кривизнам сечений с учетом влияние трещин.

Жесткость рассматриваемого сечения железобетонного элемента определяют по общим правилам сопротивления материалов: для сечения без трещин – как для условно упругого сплошного элемента, а для сечения с трещинами – как для условно упругого элемента с трещинами (принимая линейную зависимость между напряжениями и деформациями). Влияние неупругих деформаций бетона учитывают с помощью приведенного модуля деформаций бетона, а влияние работы растянутого бетона между трещинами – с помощью приведенного модуля деформаций арматуры.

Кривизну железобетонного элемента определяют как частное от деления изгибающего момента на жесткость железобетонного сечения при изгибе.

Расчет деформаций железобетонных конструкций с учетом трещин производят в тех случаях, когда расчетная проверка на образование трещин показывает, что трещины образуются. В противном случае производят расчет деформаций как для железобетонного элемента без трещин.

Кривизну и продольные деформации железобетонного элемента также определяют по нелинейной деформационной модели исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних усилий, действующих в нормальном сечении элемента, гипотезы плоских сечений, диаграмм состояния бетона и арматуры и средних деформаций арматуры между трещинами.

7.5.4 Расчет деформаций железобетонных элементов следует производить с учетом длительности действия нагрузок, устанавливаемых соответствующими нормативными документами.

Кривизну элементов при действии постоянных и длительных нагрузок следует определять по формуле

                                                               (7.7)

а кривизну при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок – по формуле

                                                       (7.8)

где:  – кривизна элемента от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок;

            – кривизна элемента от непродолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок;

         – кривизна элемента от непродолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок.

7.5.5 Предельно допустимые прогибы fult определяют по СНиП 2.01.07. При действии постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок прогиб железобетонных элементов во всех случаях не должен превышать 1/150 пролета и 1/75 вылета консоли.

8 Конструктивные требования

8.1 Общие положения

8.1.1 Для обеспечения безопасности и эксплуатационной пригодности бетонных и железобетонных конструкций помимо требований к расчету следует также выполнять конструктивные требования к геометрическим размерам и армированию.

Конструктивные требования устанавливают для тех случаев, когда:

- расчетом не представляется возможным достаточно точно и определенно полностью гарантировать сопротивление конструкции внешним нагрузкам и воздействиям;

- конструктивные требования определяют граничные условия, в пределах которых могут быть использованы принятые расчетные положения;

- конструктивные требования обеспечивают выполнение технологии изготовления бетонных и железобетонных конструкций.

8.2 Требования к геометрическим размерам

Геометрические размеры бетонных и железобетонных конструкций должны быть не менее величин, обеспечивающих:

- возможность размещения арматуры, ее анкеровки и совместной работы с бетоном с учетом требований 9.3.3–9.3.11;

- ограничение гибкости сжатых элементов;

- требуемые показатели качества бетона в конструкции.

8.3 Требования к армированию

Защитный слой бетона

8.3.1 Защитный слой бетона должен обеспечивать:

- совместную работу арматуры с бетоном;

- анкеровку арматуры в бетоне и возможность устройства стыков арматурных элементов;

- сохранность арматуры от воздействий окружающей среды (в том числе при наличии агрессивных воздействий);

- огнестойкость конструкций.

8.3.2 Толщину защитного слоя бетона следует принимать исходя из требований 9.3.1 с учетом роли арматуры в конструкциях (рабочая или конструктивная), типа конструкций (колонны, плиты, балки, элементы фундаментов, стены и т.п.), диаметра и вида арматуры.

Толщину защитного слоя бетона для арматуры принимают не менее диаметра арматуры и не менее 10 мм.

Минимальное расстояние между стержнями арматуры

8.3.3 Расстояние между стержнями арматуры следует принимать не менее величины, обеспечивающей:

- совместную работу арматуры с бетоном;

- возможность анкеровки и стыкования арматуры;

- возможность качественного бетонирования конструкции.

8.3.4 Минимальное расстояние между стержнями арматуры в свету следует принимать в зависимости от диаметра арматуры, размера крупного заполнителя бетона, расположения арматуры в элементе по отношению к направлению бетонирования, способа укладки и уплотнения бетона.

Расстояние между стержнями арматуры следует принимать не менее диаметра арматуры и не менее 25 мм.

При стесненных условиях допускается располагать стержни арматуры группами-пучками (без зазора между стержнями). При этом расстояние в свету между пучками следует принимать не менее приведенного диаметра условного стержня, площадь которого равна площади сечения пучка арматуры.

Продольная арматура

8.3.5 Относительное содержание расчетной продольной арматуры в железобетонном элементе (отношение площади сечения арматуры к рабочей площади поперечного сечения элемента) следует принимать не менее величины, при которой элемент можно рассматривать и рассчитывать как железобетонный.

Минимальное относительное содержание рабочей продольной арматуры в железобетонном элементе определяют в зависимости от характера работы арматуры (сжатая, растянутая), характера работы элемента (изгибаемый, внецентренно сжатый, внецентренно растянутый) и гибкости внецентренно сжатого элемента, но не менее 0,1 %. Для массивных гидротехнических сооружений меньшие значения относительного содержания арматуры устанавливаются по специальным нормативным документам.

8.3.6 Расстояние между стержнями продольной рабочей арматуры следует принимать с учетом типа железобетонного элемента (колонны, балки, плиты, стены), ширины и высоты сечения элемента и не более величины, обеспечивающей эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций по ширине сечения элемента, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры. При этом расстояние между стержнями продольной рабочей арматуры следует принимать не более двукратной высоты сечения элемента и не более 400 мм, а в линейных внецентренно сжатых элементах в направлении плоскости изгиба – не более 500 мм. Для массивных гидротехнических сооружений большие значения расстояния между стержнями устанавливаются по специальным нормативным документам.

Поперечное армирование

8.3.7 В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более величины, обеспечивающей включение в работу поперечной арматуры при образовании и развитии наклонных трещин. При этом шаг поперечной арматуры следует принимать не более половины рабочей высоты сечения элемента и не более 300 мм.

8.3.8 В железобетонных элементах, содержащих расчетную сжатую продольную арматуру, следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более величины, обеспечивающей закрепление от выпучивания продольной сжатой арматуры. При этом шаг поперечной арматуры следует принимать не более пятнадцати диаметров сжатой продольной арматуры и не более 500 мм, а конструкция поперечной арматуры должна обеспечивать отсутствие выпучивания продольной арматуры в любом направлении.

Анкеровка и соединения арматуры

8.3.9 В железобетонных конструкциях должна быть предусмотрена анкеровка арматуры, обеспечивающая восприятие расчетных усилий в арматуре в рассматриваемом сечении. Длину анкеровки определяют из условия, по которому усилие, действующее в арматуре, должно быть воспринято силами сцепления арматуры с бетоном, действующими по длине анкеровки, и силами сопротивления анкерующих устройств в зависимости от диаметра и профиля арматуры, прочности бетона на растяжение, толщины защитного слоя бетона, вида анкерующих устройств (загиб стержня, приварка поперечных стержней), поперечного армирования в зоне анкеровки, характера усилия в арматуре (сжимающее или растягивающее) и напряженного состояния бетона на длине анкеровки.

8.3.10 Анкеровку поперечной арматуры следует осуществлять путем ее загиба и охвата продольной арматуры или приваркой к продольной арматуре. При этом диаметр продольной арматуры должен быть не менее половины диаметра поперечной арматуры.

8.3.11 Соединение арматуры внахлестку (без сварки) должно быть осуществлено на длину, обеспечивающую передачу расчетных усилий от одного стыкуемого стержня к другому. Длину нахлестки определяют по базовой длине анкеровки с дополнительным учетом относительного количества стыкуемых в одном месте стержней, поперечной арматуры в зоне стыка внахлестку, расстояния между стыкуемыми стержнями и между стыковыми соединениями.

8.3.12 Сварные соединения арматуры следует выполнять по соответствующим нормативным документам (ГОСТ 14098, ГОСТ 10922).

8.4 Защита конструкций от неблагоприятного влияния

воздействий среды

8.4.1 В тех случаях когда требуемая долговечность конструкций, работающих в условиях неблагоприятного воздействия среды (агрессивные воздействия), не может быть обеспечена коррозионной стойкостью самой конструкции, должна быть предусмотрена дополнительная защита поверхностей конструкции, выполняемая по указаниям СНиП 2.03.11 (обработка поверхностного слоя бетона стойкими к агрессивным воздействиям материалами, нанесение на поверхности конструкции стойких к агрессивным воздействиям покрытий и т.п.).

9 Требования к изготовлению, возведению и эксплуатации

бетонных и железобетонных конструкций

9.1 Бетон

9.1.1 На стадиях изготовления, возведения и эксплуатации значения характеристик бетона конструкций должны удовлетворять установленным в проектной документации требованиям, что должно достигаться соответствующим подбором состава бетонной смеси и ее приготовлением, а также выполнением обеспечивающих мероприятий в процессе ее транспортирования и укладки, твердения бетона, технического обслуживания конструкций при эксплуатации зданий и сооружений.

9.1.2 Проектирование и подбор состава бетонной смеси следует производить, руководствуясь требованиями ГОСТ 27006 и стандартов на бетоны заданного вида. При подборе состава бетонной смеси должны быть обеспечено соответствие характеристик ее свойств (удобоукладываемости, нерасслаиваемости, воздухововлечения, сохраняемости) требованиям, указанным в задании или заказе, которые учитывают сроки и условия твердения бетона, режимы транспортирования и укладки бетонной смеси и другие особенности технологического процесса изготовления или возведения конструкций. Расчет основных параметров бетонной смеси следует производить с помощью зависимостей, устанавливаемых экспериментально, с учетом конкретных свойств используемых материалов (вяжущих, заполнителей, воды, эффективных добавок).

Подбор состава фибробетона следует производить согласно приведенным выше требованиям с учетом вида и свойств армирующих фибр.

9.1.3 Приготовление бетонной смеси заданного состава, ее приемку, контроль качества, ее транспортирование следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 7473 и утвержденных в установленном порядке технологических регламентов.

При приготовлении бетонной смеси должна быть обеспечена необходимая точность дозировки входящих в бетонную смесь материалов и предусмотренная в технологическом регламенте последовательность их загружения.

Продолжительность перемешивания принимают в соответствии с инструкциями предприятий – изготовителей бетоно-смесительных установок (заводов) или устанавливают опытным путем.

9.1.4 Транспортирование бетонной смеси следует осуществлять способами и средствами, обеспечивающими сохранность ее свойств и исключающими ее расслоение, а также загрязнение посторонними материалами. Допускается восстановление отдельных показателей качества бетонной смеси на месте укладки за счет введения химических добавок или использования технологических приемов при условии обеспечения всех других требуемых показателей качества.

9.1.5 При укладке и уплотнении бетона должны применяться технологические приемы, обеспечивающие равномерное, без пустот заполнение опалубки (формы).

Укладку и уплотнение бетона в монолитные конструкции следует выполнять по технологическим регламентам, разработанным для имеющегося технологического оборудования с соблюдением требований СНиП КР 52-01.

Порядок бетонирования следует устанавливать, предусматривая расположение швов бетонирования с учетом технологии возведения сооружения и его конструктивных особенностей. При этом должна быть обеспечена необходимая прочность контакта поверхностей бетона в шве бетонирования, а также прочность конструкции с учетом наличия швов бетонирования.

При укладке бетонной смеси при пониженных положительных и отрицательных или повышенных положительных температурах должны быть предусмотрены специальные мероприятия, обеспечивающие требуемое качество бетона.

Технологические регламенты для укладки и уплотнения бетона, а также режимы формования и твердения при заводском или построечном изготовлении элементов сборных бетонных и железобетонных конструкций рекомендуется разрабатывать с учетом положений СНиП 3.09.01. При разработке и корректировке технологических регламентов должны учитываться дефекты конструкций из-за неоднородности бетона, проявляющиеся при испытаниях элементов и в процессе эксплуатации построенных зданий или сооружений.

9.1.6 Твердение бетона следует обеспечивать без применения или с применением ускоряющих технологических воздействий (с помощью тепловлажностной обработки при нормальном или повышенном давлении).

В бетоне в процессе твердения следует поддерживать расчетный температурно-влажностный режим. При необходимости, для создания условий, обеспечивающих нарастание прочности бетона и снижение усадочных явлений, следует применять специальные защитные мероприятия. В технологическом процессе тепловой обработки изделий должны быть приняты меры по снижению температурных перепадов и взаимных перемещений между опалубочной формой и бетоном.

В массивных монолитных конструкциях следует предусматривать мероприятия по уменьшению влияния температурно-влажностных полей напряжений, связанных с экзотермией при твердении бетона, на работу конструкций.

9.2 Арматура

9.2.1 Арматура, используемая для армирования конструкций, должна соответствовать проекту и требованиям соответствующих стандартов. Арматура должна иметь маркировку и соответствующие сертификаты, удостоверяющие ее качество.

Условия хранения арматуры и ее перевозки должны исключать механические повреждения или пластические деформации, ухудшающее сцепление с бетоном загрязнение, коррозионные поражения.

9.2.2 Установку арматуры в опалубочные формы следует производить в соответствии с проектом. При установке вязаной арматуры должна быть предусмотрена надежная фиксация положения арматурных стержней с помощью специальных мероприятий, обеспечивающая невозможность смещения арматуры в процессе ее установки и бетонирования конструкции.

Отклонения от проектного положения арматуры при ее установке не должны превышать допустимых значений, установленных СНиП КР 52-01.

9.2.3 Сварные арматурные изделия (сетки, каркасы) следует изготавливать с помощью контактно-точечной сварки или иными способами, обеспечивающими требуемую прочность сварного соединения и не допускающими снижения прочности соединяемых арматурных элементов. Сварные соединения должны удовлетворять требованиям ГОСТ 14098.

9.2.4 Сварные стыки арматуры выполняют с помощью контактной, дуговой или ванной сварки. Применяемый способ сварки должен обеспечивать необходимую прочность сварного соединения, а также прочность и деформативность примыкающих к сварному соединению участков арматурных стержней.

9.2.5 Механические соединения (стыки) арматуры следует выполнять с помощью опрессованных и резьбовых муфт согласно приложения Б и Г. Прочность механического соединения растянутой арматуры должна быть такой же, что и стыкуемых стержней.

9.2.6 При натяжении арматуры на упоры или затвердевший бетон должны быть обеспечены установленные в проекте контролируемые значения предварительного напряжения в пределах допускаемых значений отклонений, установленных нормативными документами или в проектной документации.

При отпуске натяжения арматуры следует обеспечивать плавную передачу предварительного напряжения на бетон.

9.3 Опалубка

9.3.1 Опалубка (опалубочные формы) должна выполнять следующие основные функции: придать бетону проектную форму конструкции, обеспечить требуемый вид внешней поверхности бетона, поддерживать конструкцию пока она не наберет распалубочную прочность и, при необходимости, служить упором при натяжении арматуры.

Применяемая для изготовления монолитных конструкций опалубка должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23478, стальные формы для изготовления элементов сборных конструкций – требованиям ГОСТ 25781.

9.3.2 Опалубку и ее крепления следует проектировать и изготавливать таким образом, чтобы они могли воспринять нагрузки, возникающие в процессе производства работ, позволяли конструкциям свободно деформироваться и обеспечивали соблюдение допусков в пределах, установленных для данной конструкции или сооружения.

Опалубка и крепления должны соответствовать принятым способам укладки и уплотнения бетонной смеси, условиям преднапряжения, твердения бетона и тепловой обработки.

Съемная опалубка должна обеспечивать распалубку конструкции без повреждения бетона.

Распалубку конструкций следует производить после набора бетоном распалубочной прочности.

Несъемную опалубку следует проектировать как составную часть конструкции.

9.4 Бетонные и железобетонные конструкции

9.4.1 Изготовление бетонных и железобетонных конструкций включает опалубочные, арматурные и бетонные работы, проводимые в соответствии с указаниями разделов 9.1, 9.2 и 9.3.

Готовые конструкции должны отвечать требованиям проекта.

9.4.2 Отклонения геометрических параметров конструкций от проектных значений не должны превышать предельные, указанные в рабочих чертежах или технических условиях.

9.4.3 Фактическая прочность бетона (передаточная прочность бетона предварительно напряженных конструкций, распалубочная прочность бетона монолитных конструкций, отпускная прочность бетона элементов сборных бетонных или железобетонных конструкций заводского или построечного изготовления, проектная прочность бетона во всех случаях), должна быть не ниже соответствующей требуемой, определяемой по ГОСТ 18105 в зависимости от нормируемых в проектной документации значений с учетом однородности бетона по прочности.

9.4.4 Подъем конструкций следует осуществлять с помощью специальных устройств (монтажных петель и других приспособлений), предусмотренных проектом. При этом должны быть обеспечены условия подъема, исключающие разрушение, потерю устойчивости, опрокидывание, раскачивание и вращение конструкции.

9.4.5 Условия транспортировки, складирования и хранения конструкций должны отвечать указаниям, приведенным в проекте. При этом должна быть обеспечена сохранность конструкции, поверхностей бетона, выпусков арматуры и монтажных петель от повреждений.

10.4.6 Возведение зданий и сооружений из сборных элементов следует производить в соответствии с проектом производства работ, в котором должны быть предусмотрены последовательность установки конструкций и мероприятия, обеспечивающие требуемую точность установки, пространственную неизменяемость конструкций в процессе их укрупнительной сборки и установки в проектное положение, устойчивость конструкций и частей здания или сооружения в процессе возведения, безопасные условия труда.

При возведении зданий и сооружений из монолитного бетона следует предусматривать последовательности бетонирования конструкций, снятия и перестановки опалубки, обеспечивающие прочность, трещиностойкость и жесткость конструкций в процессе возведения. Кроме этого следует предусматривать мероприятия (конструктивные и технологические, а при необходимости – выполнение расчета), ограничивающие образование и развитие технологических трещин.

Отклонения конструкций от проектного положения не должны превышать допустимых значений, установленных для соответствующих конструкций (колонн, балок, плит) зданий и сооружений в проектной документации с учетом требований СНиП КР 52-01.

9.4.7 Конструкции следует содержать таким образом, чтобы они выполняли свое назначение, предусмотренное в проекте, в течение всего установленного срока службы здания или сооружения. Необходимо соблюдать режим эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, исключающий снижение их несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности вследствие грубых нарушений нормируемых условий эксплуатации (перегрузка конструкций, несоблюдение сроков проведения планово-предупредительных ремонтов, повышение агрессивности среды и т.п.). Если в процессе эксплуатации обнаружены повреждения конструкций, которые могут вызвать снижение ее безопасности и препятствовать ее нормальному функционированию, следует выполнить мероприятия, предусмотренные в разделе 10.

9.5 Контроль качества

9.5.1 Контроль качества конструкций на разных стадиях их изготовления (возведения) и эксплуатации должен проводиться с целью определения соответствия фактических значений контролируемых показателей их качества установленным в проектной документации диапазонам допустимых значений, а также соответствия применяемых технологических режимов производства предъявляемым к ним требованиям, установленным в проектной и технологической документации.

9.5.2 Применяемые методы контроля (сплошной, выборочный по альтернативному или количественному признаку), планы, правила и средства контроля соответствия действительных значений параметров выполненной конструкции указанным в проектной документации пределам должны выбираться исходя из допустимого уровня несоответствий (дефектности).

Выборочный контроль показателей качества, определяющих безопасность, эксплуатационную пригодность и долговечность конструкций, должен быть осуществлен по планам, обеспечивающим уровень дефектности не ниже 4 %.

9.5.3 Входной, операционный и приемочный контроль качества бетонных и железобетонных элементов сборных конструкций заводского или построечного изготовления должен проводиться в порядке и методами, установленными в соответствующих стандартах или технических условиях на основе требований ГОСТ 13015.

9.5.4 Контроль качества монолитных бетонных и железобетонных конструкций должен проводиться в соответствии с проектом производства работ и технологическими регламентами, разработанными на основе требований СНиП КР 52-01 с учетом требований действующих стандартов на методы испытаний бетона и арматуры.

10 Требования к восстановлению и усилению железобетонных

конструкций

10.1 Общие положения

Восстановление и усиление железобетонных конструкций следует производить на основе результатов их натурного обследования, поверочного расчета, расчета и конструирования усиливаемых конструкций.

10.2 Натурные обследования конструкций

Путем натурных обследований в зависимости от задачи должны быть установлены: состояние конструкции, геометрические размеры конструкций, армирование конструкций, прочность бетона, вид и класс арматуры и ее состояние, прогибы конструкций, ширина раскрытия трещин, их длина и расположение, размеры и характер дефектов и повреждений, нагрузки, статическая схема конструкций.

10.3 Поверочные расчеты конструкций

10.3.1 Поверочные расчеты существующих конструкций следует производить при изменении действующих на них нагрузок, условий эксплуатации и объемно-планировочных решений, а также при обнаружении серьезных дефектов и повреждений в конструкциях.

На основе поверочных расчетов устанавливают пригодность конструкций к эксплуатации, необходимость их усиления или снижения эксплуатационной нагрузки или полную непригодность конструкций.

10.3.2 Поверочные расчеты необходимо производить на основе проектных материалов, данных по изготовлению и возведению конструкций, а также результатов натурных обследований.

Расчетные схемы при проведении поверочных расчетов следует принимать с учетом установленных фактических геометрических размеров, фактического соединения и взаимодействия конструкций и элементов конструкций, выявленных отклонений при монтаже.

10.3.3 Поверочные расчеты следует производить по несущей способности, деформациям и трещиностойкости. Допускается не производить поверочные расчеты по эксплуатационной пригодности, если перемещения и ширина раскрытия трещин в существующих конструкциях при максимальных фактических нагрузках не превосходят допустимых значений, а усилия в сечениях элементов от возможных нагрузок не превышают значений усилий от фактически действующих нагрузок.

10.3.4 Расчетные значения характеристик бетона принимают в зависимости от класса бетона, указанного в проекте, или условного класса бетона, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактической средней прочности бетона, полученной по испытаниям бетона неразрушающими методами или по испытаниям отобранных из конструкции образцов.

10.3.5 Расчетные значения характеристик арматуры принимают в зависимости от класса арматуры, указанного в проекте, или условного класса арматуры, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактическим значениям средней прочности арматуры, полученной по данным испытаний образцов арматуры, отобранных из обследуемых конструкций.

При отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается класс арматуры устанавливать по виду профиля арматуры, а расчетные сопротивления принимать на 20 % ниже соответствующих значений действующих нормативных документов, отвечающих данному классу.

10.3.6 При проведении поверочных расчетов должны быть учтены дефекты и повреждения конструкции, выявленные в процессе натурных обследований: снижение прочности, местные повреждения или разрушения бетона; обрыв арматуры, коррозия арматуры, нарушение анкеровки и сцепления арматуры с бетоном; опасное образование и раскрытие трещин; конструктивные отклонения от проекта в отдельных элементах конструкции и их соединениях.

10.3.7 Конструкции, не удовлетворяющие требованиям поверочных расчетов по несущей способности и эксплуатационной пригодности, подлежат усилению либо для них должна быть снижена эксплуатационная нагрузка.

Для конструкций, не удовлетворяющих требованиям поверочных расчетов по эксплуатационной пригодности, допускается не предусматривать усиления либо снижения нагрузки, если фактические прогибы превышают допустимые значения, но не препятствуют нормальной эксплуатации, а также если фактическое раскрытие трещин превышает допустимые значения, но не создает опасности разрушения.

10.4 Усиление железобетонных конструкций

10.4.1 Усиление железобетонных конструкций осуществляют с помощью стальных элементов, бетона, железобетона и арматуры.

10.4.2 При усилении железобетонных конструкций следует учитывать несущую способность как элементов усиления, так и усиливаемой конструкции. Для этого должны быть обеспечены включение в работу элементов усиления и совместная их работа с усиливаемой конструкцией. Для сильно поврежденных конструкций несущую способность усиливаемой конструкции не учитывают.

При заделке трещин с шириной раскрытия более допустимой и других дефектов бетона следует обеспечить равнопрочность участков конструкций, подвергнувшихся восстановлению, с основным бетоном.

10.4.3 Расчетные значения характеристик материалов усиления принимают по действующим нормативным документам.

Расчетные значения характеристик материалов усиливаемой конструкции принимают исходя из проектных данных с учетом результатов обследования согласно правилам, принятым при поверочных расчетах.

10.4.4 Расчет усиливаемой железобетонной конструкции следует производить по общим правилам расчета железобетонных конструкций с учетом напряженно-деформированного состояния конструкции, полученного ею до усиления.

11  Расчет железобетонных конструкций на выносливость

11.1 Расчет железобетонных конструкций на выносливость следует выполнять при действии многократно повторяющейся (регулярной) нагрузки. Проверка сопротивления при расчете на выносливость выполняется отдельно для бетона и арматуры.

Расчет на выносливость выполняют по упругой стадии с трещинами. Работу растянутого бетона и сжатой арматуры не учитывают и их прочность на выносливость не рассчитывается.

11.2 Расчет на выносливость необходимо производить из условий, при которых максимальные напряжения в сжатом бетоне и растянутой арматуре от повторяющейся нагрузки не превышают расчетных сопротивлений бетона и арматуры на сжатие и растяжение по выносливости соответственно.

11.3 Расчетные сопротивления бетона и арматуры по выносливости в общем случае определяются с учетом асимметрии циклов нагружений, классов бетона и арматуры (по прочности на сжатие и растяжение соответственно) для числа циклов N=2·106, с использованием ниспадающей криволинейной зависимости, полученной на основании опытных данных.

При определении расчетных сопротивлений бетона по выносливости следует учитывать вид бетона (тяжелый или легкий), а также состояние бетона по влажности. При определении расчетных сопротивлений арматуры по выносливости следует учитывать наличие сварных соединений.

Асимметрия циклов нагружений характеризуется отношением минимальных и максимальных напряжений в бетоне и арматуре в пределах цикла изменения нагрузки.

Приложение А

Основные буквенные обозначения

Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении элемента

М – изгибающий момент;

Мр– изгибающий момент с учетом момента усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;

N – продольная сила;

Q – поперечная сила;

T – крутящий момент.

Характеристики материалов

Rbn – нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;

Rb,Rb,ser – сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний соответственно первой и второй групп;

Rbt,n – нормативное сопротивление бетона осевому растяжению;

Rbt,Rbt,ser – расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;

Rbt,loc – расчетное сопротивление бетона смятию;

Rbp, – передаточная прочность бетона;

Rlond, – расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном;

Rs, Rs,ser – расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;

Rsw – расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению;

Rsc – расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;

Eb – начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;

Eb,red – приведенный модуль деформации сжатого бетона;

Es – модуль упругости арматуры;

Es,red – приведенный модуль деформации арматуры, расположенной в растянутой зоне элемента с трещинами;

ɛb0, ɛbt0 – предельные относительные деформации бетона соответственно при равномерном осевом сжатии и осевом растяжении;

εs0 – относительные деформации арматуры при напряжении, равном Rs;

εb,sh – относительные деформации усадки бетона;

jb,cr – коэффициент ползучести бетона;

a – отношение соответствующих модулей упругости арматуры Es и     бетона Eb.

Геометрические характеристики

b – ширина прямоугольного сечения; ширина ребра таврового и двутаврового сечений;

bf ,  bˈf  – ширина полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;

h – высота прямоугольного, таврового и двутаврового сечений;

hf  ,  hˈf  – высота полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;

ɑ , ɑ t – расстояние от равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и Snдо ближайшей грани сечения;

h0 ,  hˈ0 – рабочая высота сечения, равная соответственно h-ɑ и h-ɑ t;

x – высота сжатой зоны бетона;

ξ – относительная высота сжатой зоны бетона, равная ;

Sw – расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;

e0 – эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения

e, et – расстояния от точки приложения продольной силы N до равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и Sn;

e0p– эксцентриситет усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;

yn – расстояние от нейтральной оси до точки приложения усилия предварительного обжатия с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки;

l – пролет элемента;

lan – длина зоны анкеровки;

lp – длина зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон;

l0 – расчетная длина элемента, подвергающегося действию сжимающей продольной силы;

i – радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести сечения;

ds , dsw – номинальный диаметр стержней соответственно продольной и поперечной арматуры;

As , A¢s – площади сечения арматуры соответственно S и Sn;

Asw – площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;

µs – коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента b·h0 без учета свесов сжатых и растянутых полок;

A – площадь всего бетона в поперечном сечении;

Ab – площадь сечения бетона сжатой зоны;

Abt – площадь сечения бетона растянутой зоны;

Ared – площадь приведенного сечения элемента;

Aloc – площадь смятия бетона;

I – момент инерции сечения всего бетона относительно центра тяжести сечения элемента;

Ired – момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;

W – момент сопротивления сечения элемента для крайнего растянутого волокна.

Характеристики предварительно напряженного элемента

P, Np – усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента;

P(1) , P(2) – усилие в напрягаемой арматуре с учетом соответственно первых и всех потерь предварительного напряжения;

ssp – предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента;

∆ssp – потери предварительного напряжения в арматуре;

sbp – сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре.

Приложение Б

Расчет конструктивных систем

Б.1 Расчет несущих конструктивных систем должен включать:

- определение усилий в элементах конструктивной системы (колоннах, плитах перекрытий и покрытия, фундаментных плитах, стенах, ядрах) и усилий, действующих на основания фундаментов;

- определение перемещений конструктивной системы в целом и отдельных ее элементов, а также ускорений колебания перекрытий верхних этажей;

- расчет на устойчивость конструктивной системы (устойчивость формы и положения);

- оценку несущей способности и деформации основания;

- оценку сопротивляемости конструктивной системы прогрессирующему разрушению (в отдельных случаях).

Б.2 Расчет несущей конструктивной системы, включающей надземные и подземные конструкции и фундамент, следует производить для стадии эксплуатации. В случае существенного изменения расчетной ситуации в процессе возведения расчет несущей конструктивной системы следует производить для всех последовательных стадий возведения, принимая расчетные схемы, соответствующие рассматриваемым стадиям.

Б.3 Расчет несущей конструктивной системы в общем случае следует производить в пространственной постановке с учетом совместной работы надземных и подземных конструкций, фундамента и основания под ним.

Б.4 При расчете несущих конструктивных систем, состоящих из сборных элементов, следует учитывать податливость их соединений.

Б.5 Расчет несущих конструктивных систем следует производить с применением линейных и нелинейных деформационных (жесткостных) характеристик железобетонных элементов.

Линейные деформационные характеристики железобетонных элементов определяют как для сплошного упругого тела.

Нелинейные деформационные характеристики железобетонных элементов при известном армировании следует определять с учетом возможного образования трещин в поперечных сечениях, а также с учетом развития неупругих деформаций в бетоне и арматуре, соответствующих кратковременному и длительному действию нагрузки.

Б.6 В результате расчета несущей конструктивной системы должны быть установлены: в колоннах – значения продольных и поперечных сил, изгибающих моментов; в плоских плитах перекрытий, покрытия и фундаментов - значения изгибающих моментов, крутящих моментов, поперечных и продольных сил; в стенах – значения продольных и сдвигающих сил, изгибающих моментов, крутящих моментов и поперечных сил.

Определение усилий в элементах конструктивной системы следует производить от действия расчетных постоянных, длительных и кратковременных нагрузок.

Б.7 В результате расчета несущей конструктивной системы должны быть установлены значения вертикальных перемещений (прогибов) перекрытий и покрытий, горизонтальные перемещения конструктивной системы, а для зданий повышенной этажности – также ускорения колебаний перекрытий верхних этажей. Значение перемещений и ускорения колебаний не должно превышать допустимых значений, установленных соответствующими нормативными документами.

Горизонтальные перемещения конструктивной системы следует определять от действия расчетных (для предельных состояний второй группы) постоянных, длительных и кратковременных горизонтальных и вертикальных нагрузок.

Вертикальные перемещения (прогибы) перекрытий и покрытий следует определять от действия нормативных постоянных и длительных вертикальных нагрузок.

Ускорения колебаний перекрытий верхних этажей здания следует определять при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Б.8 При расчете на устойчивость конструктивной системы следует производить проверку устойчивости формы конструктивной системы, а также устойчивости положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.

Б.9 Расчет на устойчивость конструктивной системы следует производить на действие расчетных постоянных, длительных и кратковременных вертикальных и горизонтальных нагрузок.

При расчете устойчивости формы конструктивной системы жесткостные характеристики элементов конструктивной системы принимают с учетом армирования, наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре. Запас по устойчивости формы должен быть двукратным и более.

При расчете устойчивости положения конструктивные системы следует рассматривать как жесткое недеформированное тело.

При расчете на опрокидывание удерживающий момент от вертикальной нагрузки должен превышать опрокидывающий момент от горизонтальной нагрузки с коэффициентом запаса 1,5.

При расчете на сдвиг удерживающая горизонтальная сила должна превышать действующую сдвигающую силу с коэффициентом запаса 1,2. При этом следует учитывать наиболее неблагоприятные значения коэффициентов надежности по нагрузке.

Б.10 Расчет на устойчивость против прогрессирующего разрушения должен обеспечивать прочность и устойчивость формы конструктивной системы в целом при выходе из строя одного какого-либо элемента конструктивной системы (колонны, участка стены, участка перекрытия) и возможном последующем разрушении близлежащих элементов. Кроме того, в обоснованных случаях рассматривается расчетная ситуация с выходом из строя части основания под фундаментами (например, в случае образования карстовых провалов).

Б.11 Расчет на устойчивость против прогрессирующего разрушения следует производить при действии нормативных вертикальных нагрузок с нормативными значениями сопротивления бетона и арматуры.

Б.12 Оценивать несущую способность и деформации основания следует согласно соответствующим нормативным документам при действии усилий на основание, установленных при расчете конструктивной системы здания.

Б 13 Механические соединения арматуры в вертикальных железобетонных элементах необходимо располагать в зоне ¼ – 1/5 высоты этажа от верха перекрытия, в изгибаемых элементах – вне зоны максимальных моментов или действующих максимальных усилий в арматуре.

Количество стыкуемой в одном сечении элемента рабочей растянутой или сжатой арматуры периодического профиля с помощью механических соединений допускается принимать до 100% при проценте армирования продольной арматуры µs=3% и не более 50% в остальных случаях. Расстояния между сечениями стыкуемой арматуры принимают равными длине перепуска соединяемой арматуры (нахлестки) (см. рисунок Б.1).

Б 14 Минимальное расстояние в свету между механическими соединениями арматуры определяется габаритными размерами оборудования для выполнения стыка и должно быть не менее 2d и не менее значений, указанных в 8.3.4 (см. рисунок Б.1).

Рисунок Б.1 – Расположение стержней, стыкуемых внахлест и с помощью механических соединений

Б.15 В каркасах с механическими соединениями арматуры поперечное армирование принимается таким же, как в каркасах без механических соединений арматуры.

Б.16.1 Контроль качества

Б.16.1.1 Контроль качества механических соединений арматуры производят согласно Б.2 – Б.7.

Б.16.1.2 При производстве работ с механическими соединениями арматуры необходимо проводить следующие виды контроля:

- входной контроль соединительных муфт и оборудования;

- текущий контроль в процессе производства соединений (операционный и приемочный);

- сертификационный контроль.

Б.16.1.3 Каждая муфта и контргайка должны иметь заводскую маркировку, в которой в обязательном порядке должны быть указаны: тип соединительного элемента, диаметр соединяемых стержней и номер партии или знак завода-изготовителя.

Указанная маркировка наносится на каждую соединительную муфту способами, обеспечивающими ее сохранность до момента ее использования, допускается наносить маркировку несмываемой краской, электромагнитным ударно-точечным методом, непрерывным прочерчиванием твердосплавной иглой или другими способами в соответствии с ГОСТ 7566.

Б.16.1.4 Для контроля затяжки механических соединений необходимо применять динамометрические ключи по ГОСТ Р 51254, которые должны проходить ежегодную калибровку. Усилие затяжки муфт и контргаек резьбовых соединений проверяется контрольной затяжкой не менее 10% соединений контролируемой партии. Партия соединений не должна превышать 500 шт.

Длина ключа, применяемого для затяжки механических соединений, должна быть не менее:

- для арматуры диаметром 12-18 мм – 0,3 м;

- для арматуры диаметром 20-28 мм – 0,5 м;

- для арматуры диаметром 32-40 мм – 0,7 м.

Величина затяжки резьбовых соединений должна быть не менее значений по таблице Б.1.

Т а б л и ц а Б.1

Б.16.1.5 Удлинение муфты опрессованного соединения после опрессовки должно соответствовать требованиям нормативной документации на соединения. При отсутствии данных требований значение контролируемого удлинения должно быть не менее 8% первоначальной длины муфты.

Б.16.1.6 Для защиты резьбы муфт и стержней от атмосферных осадков, загрязнения бетоном и механических повреждений необходимо применять специальные защитные заглушки и колпачки, пластмассовые или металлические. Колпачки надеваются на торец стержня сразу после нарезки резьбы. Заглушки из муфт удаляются непосредственно перед вкручиванием в них арматурных стержней. Указанные защитные средства применяются на подготовленной арматуре, транспортируемой и подаваемой на строительную площадку, а также на выпусках арматуры.

Б.16.1.7 Подготовку концов арматуры и ее стыкование с помощью механических соединений должен проводить только аттестованный на эти виды работ персонал.

Приложение В

Расчет закладных деталей

В.1 Расчет нормальных анкеров, приваренных в тавр к плоским элементам стальных закладных деталей, на действие изгибающих моментов, нормальных и сдвигающих сил от статической нагрузки, расположенных в одной плоскости симметрии закладной детали, производят из условия

  ,                                            (В.1)

где: Nan,j – наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров, равное:

  ;                                                 (В.2)

 – сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, равное:

  ;                                            (В.3)

 – наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров, определяемое по формуле

 .                                               (В.4)

 – сдвигающая сила, воспринимаемая анкерами, определяется по формуле

  ,                               (В.5)

где     – коэффициент, принимаемый равным 1,65;

– предельная растягивающая сила, воспринимаемая одним рядом анкеров, определяют по формуле

                                               (В.6)

В формулах (В.1) – (В.6):

M, N, Q – момент, нормальная и сдвигающая силы, действующие на закладную деталь соответственно; момент определяется относительно оси, расположенной в плоскости наружной грани пластины и проходящей через центр тяжести всех анкеров;

– число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы; если не обеспечивается равномерная передача сдвигающей силы Q на все ряды анкеров, то при определении сдвигающего усилия Qan  учитывается не более четырех рядов;

z – расстояние между крайними рядами анкеров;

– суммарная площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда.

Площадь сечения анкеров остальных рядов должна приниматься равной площади сечения анкеров наиболее напряженного ряда.

В формулах (В.2) и (В.4) нормальная сила N считается положительной, если направлена от закладной детали (см. рисунок В.1), и отрицательной – если направлена к ней. В случаях, когда Nan получает отрицательное значение, то в формуле (В.3) принимают .

При расположении закладной детали на верхней (при бетонировании) поверхности изделия значение принимают равным нулю.

Рисунок В.1 – Схема усилий, действующих на закладную деталь

В.2 В закладной детали с анкерами, приваренными внахлестку под углом от 15° до 30°, наклонные анкеры рассчитывают на действие сдвигающей силы (при Q>N, где – отрывающая сила) по формуле

  ,                                                (В.7)

где  – суммарная площадь поперечного сечения наклонных анкеров;

       – по формуле (В.4).

При этом должны устанавливаться нормальные анкеры, рассчитываемые по формуле (В.1) при значениях , равных 0,1 сдвигающего усилия, определяемого по формуле (В.3).

В.3 Конструкция сварных закладных деталей с приваренными к ним элементами, передающими нагрузку на закладные детали, должна обеспечивать включение в работу анкерных стержней в соответствии с принятой расчетной схемой. При расчете пластин и фасонного проката на отрывающую силу принимается, что они шарнирно соединены с нормальными анкерными стержнями.

Кроме того, толщина пластины t расчетной закладной детали, к которой привариваются втавр анкеры, должна проверяться из условия

  ,                                                       (В.8)

где     – диаметр анкерного стержня, требуемый по расчету;

- расчетное сопротивление стали на срез.

Для типов сварных соединений, обеспечивающих большую зону включения пластины в работу при вырывании из нее анкерного стержня и соответствующем обосновании возможна корректировка условия (В.8) для уменьшения толщины пластины.

Толщина пластины должна также удовлетворять технологическим требованиям по сварке.

В.4 При наличии растягивающих усилий во всех нормальных или наклонных анкерах, приваренных к плоским элементам закладной детали, необходимо предусмотреть обеспечение прочности бетона на выкалывание по соответствующим поверхностям выкалывания.

Расчет на выкалывание допускается не производить, если концы анкеров заведены за продольную арматуру, расположенную у противоположной от закладной детали грани железобетонной конструкции, а усиления анкеров в виде пластин или поперечных коротышей зацепляются за стержни продольной арматуры диаметром: не менее 20 мм – при симметричном зацеплении, не менее              25 мм – при несимметричном. При этом участок железобетонной конструкции между крайними рядами анкеров проверяется на действие соответствующей поперечной силы.

При действии сдвигающих усилий на закладную деталь по направлению к краю железобетонной конструкции также необходимо предусматривать обеспечение прочности на откалывание бетона.

Приложение Г

Расчет соединительных муфт опрессованных механических соединений

Г.1 Опрессованными механическими соединениями арматуры допускается соединять арматурный прокат классов А400 А800 любого периодического профиля. Применение опрессованных соединений для арматуры гладкого профиля не допускается.

Г.2 В качестве материала для соединительных муфт используют бесшовные горячедеформированные или холоднодеформированные трубы (по ГОСТ 8731 в части технических требований и ГОСТ 8732 в части сортамента) или круглого горячекатаного проката (по ГОСТ 535 в части технических требований и       ГОСТ 2590 в части сортамента). В качестве материала для соединительных муфт используется сталь марок 10, 15 по ГОСТ 1050; Ст.2 или Ст.3 по ГОСТ 380. Допускается применять муфты из стали марки 20 по ГОСТ 1050, учитывая снижение ресурса обжимного оборудования.

Г.3 Опрессованные соединения должны соответствовать параметрам, определяющим их прочность и характер разрушения.

Г.3.1 Площадь поперечного сечения соединительной муфты до опрессовки назначается из условия равнопрочности по значению нормативного временного сопротивления при растяжении соединяемой арматуры и муфты:

   ,                                                    (Г.1)

где ,  – нормативные значения временного сопротивления материала соединительной муфты и арматурного проката соответственно по стандартам на их изготовление.

Г.3.2 Допускается вместо нормативных значений  материала муфт принимать их фактические значения, определяемые опытным путем.

Г.3.3 Длина соединительной муфты до опрессовки l0 подбирается из следующих условий:

- способ опрессовки. Опрессовка соединительной муфты на арматуре может осуществляться многократным обжатием муфты с промежутками и без промежутков (см. рисунок Г.1). При опрессовке с промежутками принимают зазор между жимами от 2 до 5 мм;

- для обеспечения требуемого усилия среза материала муфты для опрессованых соединений арматуры классов А400 и А500 значение обжатой части соединительной муфты должно быть не менее 5dH  (по 2,5dH с каждой стороны муфты), где dH – номинальный диаметр соединяемой арматуры.

Г.3.4 Длина муфты при обжатии без промежутков подбирается по формуле

  ,                                              (Г.2)

где dH – в сантиметрах.

При опрессовке без промежутков обжатие производится с небольшим нахлестом последующего жима на предыдущий.

Рисунок Г.1 – Опрессованный стык построечного изготовления, произведенный на мобильном оборудовании многократным поперечным деформированием соединительной муфты

1 – с промежутками; 2 – без промежутков

Г.3.5 Длина муфты при обжатии с промежутками подбирается по формуле

  ,                          (Г.3)

где     – число жимов пресса;

– ширина отпечатка одного жима пресса, см, определяется в зависимости от применяемого оборудования по ширине рабочей части пуансонов;

а – значение принимаемого промежутка между жимами, см.

Общее число жимов п вычисляется из условия

                                                       (Г.4)

Г.3.6 Внутренний диаметр муфт опрессованных соединений арматуры подбирается из следующего условия: суммарный зазор между муфтой и стыкуемой арматурой , должен быть не больше 4 мм независимо от диаметра стыкуемой арматуры, где – внутренний диаметр муфты, – фактический максимальный габаритный размер поперечного сечения арматуры по ребрам.

Г.3.7 Для гарантированного обеспечения требований по выносливости для опрессованных соединений арматуры с гарантией выносливости фактический зазор между муфтой и стыкуемыми стержнями арматуры до опрессовки          следует принимать не более 2 мм независимо от диаметра арматуры.

Г.4 Значение усилий поперечного деформирования или протяжки принимается в зависимости от применяемого оборудования и должна гарантировать требуемое удлинение муфты после обжатия.

Г.5 Подобранные геометрические размеры муфт в обязательном порядке должны быть проверены экспериментально испытанием на растяжение пробных образцов – не менее 3 шт каждого вида и типоразмера. Испытанные образцы соединений должны соответствовать требованиям таблицы Г.1. Не допускается при разрушении опрессованных соединений выдергивания арматурного стержня из муфты. Не допускается уменьшение суммарного размера обжатой части муфты ниже значений 4,5dH.

Г.6 При подборе толщины стенки муфт необходимо учитывать, что при малой толщине стенки не обеспечивается достаточная жесткость муфты сопротивлению распора периодического профиля арматуры. При значительной толщине стенки муфты усилия обжатия опрессовочного оборудования может быть недостаточно для проведения качественной опрессовки.

Г.7 Допускается размеры или значения параметров муфт, полученные при расчете, корректировать по результатам испытаний на растяжение пробных стыков, изготовленных с использованием конкретного оборудования и соединительных муфт в части толщины муфты и общей длины муфты.

Г.8 Геометрические размеры муфт опрессованных соединений для арматуры класса А800 и более должны быть экспериментально обоснованы с учетом возможностей опрессовочного оборудования.

Г.9 Размеры муфт из стали 10 опрессованных соединений для арматуры классов А400, А500 и А600 приведены в таблице Г.1.

Т а б л и ц а Г.1

Приложение Д

Характеристики бетона и арматуры

Д.1 Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны классов и марок, приведенных в таблицах Д.1-Д4.

Т а б л и ц а Д.1

Т а б л и ц а Д.2

Т а б л и ц а Д.3

Т а б л и ц а Д.4

     Д.2 Расчетные значения сопротивления бетона Rb , Rbt , Rb ser, Rbt ser , (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: в таблицах Д.5 – для предельных состояний первой группы, в таблице Д.6 – второй группы.

Т а б л и ц а Д.5           

Т а б л и ц а Д.6

Т а б л и ц а Д.7

Т а б л и ц а Д.8

Д.3 В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы

gbi , учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):

     а) gb1 – для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений и и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

     gb1 = 1,0 –  при действии всех нагрузок, включая кратковременные нагрузки;

     gb1 = 0,9 (для ячеистых и поризованных бетонов gb1 =0,85) – при действии только постоянных  и длительных нагрузок;

     б) gb2 – для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rb и учитывающий характер разрушения таких конструкций, gb2 =0,9;

     в) gb3 – для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования более 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb , gb3 =0,85;

     г) gb4 – для ячеистых бетонов, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb :

     gb4=1,00 – при влажности ячеистого бетона 10% и менее;

     gb4=0,85 –  при влажности ячеистого бетона более 25%;

     по интерполяции - при влажности ячеистого бетона более 10% и менее 25%.

     Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона gb5£1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40°С и выше, принимают коэффициент gb5=1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.

Д.4 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице Д.9. Значения модуля сдвига бетона принимают равным 0,4Eb

Д.5 Расчетные значения Rsw для арматуры классов А240…А500, В500 приведены в таблице Д.11. Для поперечной арматуры всех классов расчетные значения сопротивления Rsw следует принимать не более 300 МПа.

Т а б л и ц а Д.9

Т а б л и ц а Д.10

Т а б л и ц а Д.11

Приложение Е

Предварительно напряженные железобетонные конструкции

E.1 Предварительные напряжения арматуры

     Е.1.1 Предварительные напряжения арматуры s_sp  принимают не более 0,9Rs,n  для горячекатаной и горячекатаной упрочненной арматуры и не более 0,8Rs,n  для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

     Е.1.2 При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения – до окончания передачи усилий натяжения на бетон (первые потери) и после передачи усилий натяжения на бетон (вторые потери).

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

- первые потери – от релаксации предварительных напряжений в арматуре, температурного перепада при термической обработке конструкций, деформации анкеров и деформации формы (упоров);

- вторые потери – от усадки и ползучести бетона.

При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:

- первые потери – от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность конструкции;

- вторые потери – от релаксации предварительных напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона.

Е.1.3 Потери от релаксации напряжений арматуры Dsp определяют по формулам:

для арматуры классов А600-А1000 при способе натяжения:

механическом – Ds_sp1 = 0,1s_sp – 20;                                (Е.1)

электротермическом – Ds_sp1 = 0,03s_sp;                          (Е.2)

для арматуры классов Bp1200- Bp1600, а также для арматурных канатов классов К1400 и К1500 при механическом способе натяжения:

Ds_sp1 = (0,22 – 0,1) × s_s,p,                                  (Е.3)

для стабилизированных арматурных канатов классов К1400-К1900 при механическом способе натяжения:

Ds_sp1 = 1,5×r×s_sp    ,                                        (Е.4)

где sp, МПа, принимается без потерь.    

r - показатель релаксации, который принимают по данным изготовителя при начальной нагрузке 70% фактического разрывного усилия в течение времени действия нагрузки в 1000 ч и температуре 20°С; при отсутствии данных изготовителей показатель релаксации принимают в расчетах равным 2,5% при  1% – при  и по линейной интерполяции для промежуточных значений

При отрицательных значениях Ds_sp1 принимают Ds_sp1=0.

При наличии более точных данных о релаксации арматуры допускается принимать иные значения потерь от релаксации.

Е.1.4 Потери Ds_sp2 от температурного перепада Dt, °С, определяемого как разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными

                                                  (Е.5)

При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать Dt =65°С.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

Е.1.5 Потери от деформации стальной формы (упоров) Dsp3 при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

                                  (Е.6)

где n - число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;

     Dl – сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;

     l – расстояние между наружными гранями упоров.

     При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать Dsp3 =30 МПа.

 При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

Е.1.6 Потери от деформации анкеров натяжных устройств Dsp4 при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле

                                                    (Е.7)

где Dl – обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

     l – расстояние между наружными гранями упоров.

     При отсутствии данных допускается принимать Dl=2 мм.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.

Е.1.7. Потери от трения о стенки каналов или поверхность конструкции при натяжении арматуры на бетон определяют по формуле

где е – основание натуральных логарифмов;

 – коэффициент трения арматуры о стенки каналообразователей (поверхность конструкции), принимаемый по таблице Е.1;

ʹ – коэффициент учета непрямолинейности арматуры, м-1 , образующейся при производстве, принимаемый по сертификатам изготовителей арматуры. В случае отсутствия сертификатов изготовителей коэффициент ʹ принимают по таблице Е.1;

х – длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м;

     q – суммарный угол поворота оси арматуры;

sp  – принимают без учета потерь.

Т а б л и ц а Е.1

Е.1.8 Потери от усадки бетона Dsp5 при натяжении арматуры на упоры определяют по формуле

Ds_sp5= ε_b,sh ×Е_s,                                                        (Е.8)

где εb,sh – деформации усадки бетона, значения которых можно приближенно принимать в зависимости от класса бетона равными:

0,0002 – для бетона классов В35 и ниже;

0,00025 – для бетона класса В40;

0,0003 – для бетона классов В45 и выше.

Для бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, потери от усадки бетона Dsp5 вычисляют по формуле (Е.8) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.

Потери от усадки бетона Dsp5 при натяжении арматуры на бетон определяют по формуле (Е.8) с умножением полученного результата независимо от условий твердения бетона на коэффициент, равный 0,75

Допускается потери от усадки бетона определять более точными методами.

Е.1.9 Потери от ползучести бетона Dsp6 определяют по формуле

                                  (Е.9)

где jb,cr – коэффициент ползучести бетона;

     bpj – напряжения в бетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой j-й группы стержней напрягаемой арматуры;

     ysj – расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;

     Ared , Ired – площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;

     µspj – коэффициент армирования, равный Aspj / A , где A и Aspj – площади поперечного сечения элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры соответственно.

     Для бетона, подвергнутого тепловой обработке, потери вычисляют по формуле (Е.9) с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85.

Допускается потери от ползучести бетона определять более точными методами.

Напряжения bpj определяют по правилам расчета упругих материалов, принимая приведенное сечение элемента, включающее площадь сечения бетона и площадь сечения всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к бетону  , согласно Е.1.11.

При s_bpj < 0 принимается Ds_sp6 = 0 и Ds_sp5 = 0

При криволинейном расположении вдоль длины конструкции арматуры без сцепления с бетоном для определения сжимающих напряжений по формуле (Е.9) конструкцию разбивают на отдельных участков. Для каждого участка сжимающие напряжения в бетоне на уровне рассматриваемой арматуры определяют по правилам расчета упругих тел и значение принимают как среднее арифметическое напряжений во всех рассматриваемых участках

                                                    (Е.9а)

где bi – напряжение в бетоне на i-м участке, определяемое по среднему сечению этого участка;

li  – длина i-го участка;

L – полная длина конструкции в пределах рассматриваемой арматуры

Допускается при криволинейном расположении напрягаемой на бетон арматуры по длине конструкции расчет потерь от ползучести бетона производить по формуле

                                                    (E.9б)

где εcp – относительное укорочение бетона на уровне напрягаемой арматуры, расположенной в середине высоты поперечного сечения. Значение εcp определяют по формуле

                                                     (E.9в)

где j_b,cr – коэффициент ползучести бетона, определяемый по 6.1.16.

При применении в конструкции продольной арматуры из нескольких канатов, высокопрочной проволочной арматуры, стержней (или их групп), натягиваемых на бетон неодновременно, следует учитывать изменение (снижение или повышение) напряжений в арматуре, натянутой ранее, вследствие упругого обжатия бетона усилиями арматуры, натягиваемой позднее. Изменение напряжения в каждой рассматриваемой арматуре (или группе) принимают равным

                                           (E.9г)

где Ds_bi – среднее напряжение в бетоне на участке длины рассматриваемой арматуры, натянутой ранее, на уровне его центра тяжести от силы натяжения каждой i-й группы арматуры, натягиваемой позже. Напряжения в арматуре этих групп принимают за вычетом первых потерь.

Вычисленные значения Ds_s следует учитывать при назначении контролируемого напряжения для каждой группы арматуры, неодновременно натягиваемой на бетон.

Допускается потери предварительного напряжения от обжатия бетона при неодновременном натяжении арматуры на бетон определять по формуле

                                                 (E.9д)

где ε_b - усредненная деформация укорочения бетона, определяемая по формуле

                                              (E.9е)

Esp – модуль упругости предварительно напряженной арматуры;

n – см. E.1.5;

Ebp – начальный модуль упругости бетона, соответствующий передаточной прочности бетона;

Ab – площадь обжимаемого бетонного сечения за вычетом площади поперечного сечения предварительно напряженной арматуры;

P – действующее в сечении сжимающее усилие от натяжения.

E.1.10 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (E.1.3-E.1.6) определяют по формуле

                                                       (E.10)

где i – номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия бетона с учетом первых потерь равно:

                                              (E.11)

где A_spj и s_sp(1)j – площадь сечения j-й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

здесь s_spj – начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры.

Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (см. E.1.3-E.1.8) определяют по формуле

                                                (E.12)

Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно

                                                     (E.13)

где  

При проектировании конструкций полные суммарные потери Dsp(2) j для арматуры, расположенной в растянутой при эксплуатации зоне сечения элемента (основной рабочей арматуры), следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия бетона P с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести бетона на уровне этой арматуры.

При определении усилий обжатия с учетом ненапрягаемой арматуры на уровне ненапрягаемой арматуры, потери от ползучести на этом уровне принимают равными    где Ds_spj6 – потери от ползучести для стержней напрягаемой арматуры, ближайшей к рассматриваемой ненапрягаемой арматуре; s_bs и s_bp – напряжения в бетоне на уровне рассматриваемой ненапрягаемой и напрягаемой арматуры соответственно.

E.1.11 Предварительные напряжения в бетоне s_sp при передаче усилия предварительного обжатия P₍₁₎, определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать:

- если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок – 0,9R_bp;

- если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок – 0,7R_bp.

Напряжения в бетоне s_bp определяют по формуле

                                      (E.14)

где P₍₁₎  – усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

M – изгибающий момент от внешней нагрузки, действующий в стадии обжатия (собственный вес элемента);

y – расстояние от центра тяжести сечения до рассматриваемого волокна;

e_0p – эксцентриситет усилия P₍₁₎ относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента.

E.1.12 Длину зоны передачи предварительного напряжения на бетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

                                                     (E.15)

но не менее 10d_s    и 200 мм, а для арматурных канатов также не менее 300 мм.

В формуле (E.15):

s_sp – предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь;

R_bond – сопротивление сцепления напрягаемой арматуры с бетоном, отвечающее передаточной прочности бетона;

A_{s ,}u_s – площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на бетон следует осуществлять плавно.

E.2 Расчет элементов предварительно напряженных железобетонных

конструкций по предельным состояниям первой группы

Расчет предварительно напряженных железобетонных элементов

по прочности

Общие положения

E.2.1 Расчет предварительно напряженных элементов производят для стадии эксплуатации на действие изгибающих моментов и поперечных сил от внешних нагрузок и для стадии предварительного обжатия на действие усилий от предварительного натяжения арматуры и усилий от внешних нагрузок, действующих в стадии обжатия.

E.2.2 Расчет по прочности предварительно напряженных элементов при действии изгибающих моментов следует производить для сечений, нормальных к их продольной оси.

Расчет по прочности нормальных сечений в общем случае производят на основе нелинейной деформационной модели согласно E.2.13-E.2.15, а также на основе предельных усилий согласно E.2.7-E.2.12.

E.2.3 Для железобетонных элементов, у которых предельное усилие по прочности оказывается меньше предельного усилия по образованию трещин, площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15% или должна удовлетворять расчету по прочности на действие момента образования трещин.

E.2.4 Расчет преднапряженных элементов в стадии обжатия производят как при внецентренном сжатии усилием предварительного обжатия в предельном состоянии согласно E.2.10-E.2.12.

E.2.5 Расчет предварительно напряженных элементов по прочности при действии поперечных сил (расчет по наклонным сечениям) и местном действии нагрузки (расчеты на смятие и продавливание) следует производить согласно разделу 7 .

E.2.6 При расчете предварительно напряженных элементов по прочности следует учитывать возможные отклонения предварительного напряжения, определяемого согласно E.1.10, путем умножения значений s_spj (или усилия обжатия P_j) для рассматриваемого j-го стержня или группы стержней напрягаемой арматуры на коэффициент g_sp.

Значения коэффициента g_sp принимают равными:

0,9 – при благоприятном влиянии предварительного напряжения;

1,1 – при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения.

Расчет предварительно напряженных элементов на действие изгибающих моментов в стадии эксплуатации по предельным усилиям

E.2.7 Расчет по прочности нормальных сечений предварительно напряженных элементов со сцеплением арматуры с бетоном следует производить согласно подраздела 7.2 с учетом E.2.8, E.2.9. При этом в формулах расчета  обозначения площадей сечения A_s и A¢_s следует относить как к напрягаемой, так и к ненапрягаемой арматуре.

Допускается принимать для растянутой арматуры с условным пределом текучести напряжения выше R_s , но не более 1,1 R_s в зависимости от соотношения ξ и ξ_R.

E.2.8 Значение ξ_R   в формуле                                    ( Е15а)

принимают по разделу 7, в которой значения относительной деформации арматуры растянутой зоны ε_s,el следует определять по формулам:

- для арматуры с условным пределом текучести

                                                      (E.16)

где s_sp – предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и g_sp =0,9; значения R_s, s_sp, E_s в формуле (E.16) принимают в МПа.

- для ненапрягаемой арматуры с физическим пределом текучести

E.2.9 Для напрягаемой арматуры, расположенной в сжатой зоне, расчетное сопротивление сжатию Rsc следует заменить напряжением sc, равным:

500 - s¢_sp – при учете коэффициента условий работы бетона gb1=0,9;

400 - s¢_sp – при g_b1=1,0.

Здесь s¢_sp принимают в МПа.

Значения s¢_sp определяют с коэффициентом g_sp =1,1.

Во всех случаях напряжение s_sc  принимают не более R_sc..

Расчет предварительно напряженных элементов в стадии

предварительного обжатия

E.2.10 При расчете элемента в стадии предварительного обжатия усилие в напрягаемой арматуре вводится в расчет как внешняя продольная сила, равная

N_p=(σʹ_sp–330)Aʹ_sp+σ_sp·A_sp                                         (E.17)

где A¢_sp и A_sp – площади сечения напрягаемой арматуры, расположенной соответственно в наиболее обжатой и в растянутой (менее обжатой) зонах сечения;

¢sp  и sp – предварительные напряжения с учетом первых потерь и коэффициента g_sp =1,1 в арматуре с площадью сечения A¢_sp и A_sp. Для предварительно напряженных элементов с натяжением арматуры на бетон расчет по прочности в стадии предварительного обжатия производят, принимая в правой части формулы (E.17) первое слагаемое равным нулю.

E.2.11 Расчет по прочности элементов прямоугольного сечения в стадии предварительного обжатия производят из условия

N_p·e_p≤R_b·b·x(h₀-0,5x)+R_sc·Aʹ_s(h₀–aʹ)                      (E.18)

где e_p – расстояние от точки приложения продольной силы Np с учетом влияния изгибающего момента M от внешней нагрузки, действующей в стадии изготовления (собственная масса элемента), до центра тяжести сечения ненапрягаемой арматуры растянутой или наименее сжатой (при полностью сжатом сечении элемента) от этих усилий (см. рисунок E.1), определяемое по формуле

                                                  (E.19)

e_p – расстояние от точки приложения силы Np до центра тяжести сечения элемента;

Rb – расчетное сопротивление бетона сжатию, принимаемое по линейной интерполяции как для класса бетона по прочности на сжатие, численно равного передаточной прочности бетона Rbp;

Rsc – расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры сжатию, принимаемое в стадии предварительного обжатия не более 330 МПа;

A¢s – площадь сечения ненапрягаемой арматуры, расположенной в наиболее сжатой зоне сечения элемента.

Высоту сжатой зоны бетона определяют в зависимости от величины ξR по формуле Е 15а , с подстановкой в нее значения , где Rs – расчетное асопротивление растянутой ненапрягаемой арматуры As, и εb,ult=0,003:

а) при ξ =  (см. рисунок E.1 ) по формуле

                                                                  (E.20)

б) при ξ =  ˃ ξR  по формуле

                                           (E.21)

Рисунок E.1 – Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого предварительно напряженного элемента при его расчете по прочности в стадии обжатия

E.2.12 Расчет по прочности элементов таврового и двутаврового сечений в стадии предварительного обжатия производят в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница сжатой зоны проходит в полке, т.е. соблюдается условие

N_p≤R_b·bʹ_fhʹ_f –R_sA_s+R_scAʹ_s,                                           (E.22)

расчет производят как для прямоугольного сечения шириной b¢f  согласно E.2.11 ;

б) если граница сжатой зоны проходит в ребре т.е. условие (E.22) не соблюдается, расчет производят из условия

N_p·e_p=R_b·b·x(h₀-0,5x)+R_b(bʹ_f -b)·hʹ_f(h₀-0,5hʹ_f)+R_scAʹ_s(h₀-aʹ),       (E.23)

где e_p = e_0p + z_s ± ;  e_0p – см. E.2.11;

z_s – расстояние от центра тяжести сечения элемента до растянутой (наименее сжатой) ненапрягаемой арматуры.

Высоту сжатой зоны определяют по формулам:

а) при ξ =  £ ξ_R (ξ_R – см. E.2.11 )

                              (E.24)

б) при ξ =  ˃ ξ_R

                         (E.25)

Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной деформационной модели

E.2.13 При расчете по прочности на основе нелинейной деформационной модели усилия и деформации в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяют по разделу 7.2.

E.2.14 При расчете нормальных сечений по прочности (см. рисунок E.2) в общем случае применяют:

- уравнения равновесия внешних сил и внутренних усилий в нормальном сечении элемента:

                                               (E.26)

                                              (E.27)

                                                                 (E.28)

- уравнения, определяющие распределение деформаций от действия внешней нагрузки по сечению элемента:

                                        (E.29)

                                         (E.30)

                                          (E.31)

- зависимости, связывающие напряжения и относительные деформации бетона и арматуры:

- бетона

                                           (E.32)

- ненапрягаемой арматуры

                                          (E.33)

- напрягаемой арматуры

                                        (E.34)

Рисунок E.2 – Расчетная схема нормального сечения предварительно напряженного железобетонного элемента

В уравнениях (E.26)-(E.34):

A_si, Z_sxi, Z_syi, s_si – площадь, координаты центра тяжести i-го стержня напрягаемой арматуры и напряжение в нем;

ε_si – относительная деформация i-го стержня напрягаемой арматуры от действия внешней нагрузки;

ε_spi – относительная деформация предварительного напряжения арматуры, определяемая с учетом потерь предварительного напряжения, соответствующих рассматриваемой расчетной стадии;

ε_si – модуль упругости i-го стержня напрягаемой арматуры;

ν_si – коэффициент упругости i-го стержня ненапрягаемой арматуры;

Значения коэффициентов ν_bi и ν_sj определяют по разделу 7, а значения коэффициентов ν_si – по формуле

.                                            (E.35)

E.2.15 Расчет нормальных сечений железобетонных элементов по прочности производят из условий, приведенных в разделе 7.

E.3 Pасчет предварительно напряженных элементов железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы

Общие положения

E.3.1 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

- расчет по образованию трещин;

- расчет по раскрытию трещин;

- расчет по деформациям.

E.3.2 Расчет по образованию трещин производят, когда необходимо обеспечить отсутствие трещин, а также как вспомогательный при расчете по раскрытию трещин и по деформациям.

Требования по отсутствию трещин предъявляют к предварительно напряженным конструкциям, у которых при полностью растянутом сечении должна быть обеспечена непроницаемость (находящихся под давлением жидкости или газов, испытывающих воздействие радиации и т.п.), к уникальным конструкциям, а также к конструкциям при воздействии сильно агрессивной среды.

E.3.3 При расчете по образованию трещин в целях их недопущения коэффициент надежности по нагрузке принимают g_f ˃1,0 (как при расчете по прочности). При расчете по раскрытию трещин и по деформациям (включая вспомогательный расчет по образованию трещин) принимают коэффициент надежности по нагрузке g_f ˃1,0

E.3.4 Расчет изгибаемых предварительно напряженных элементов по предельным состояниям второй группы производят как при внецентренном сжатии на совместное действие усилий от внешней нагрузки: изгибающего момента M и продольной силы N_p, равной усилию предварительного обжатия P . При этом для элементов с предварительно напряженной арматурой без ее сцепления с бетоном характеристики приведенного сечения определяют с учетом только ненапрягаемой арматуры.

Расчет предварительно напряженных железобетонных элементов по образованию и раскрытию трещин

E.3.5 Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по раскрытию трещин производят согласно общим положениям подраздела 7.4 и E.3.6-E.3.10.

Определение момента образования трещин, нормальных к продольной оси элемента

E.3.6 Изгибающий момент M_crc при образовании трещин в общем случае определяется по деформационной модели согласно E.3.10. Допускается для простых сечений (прямоугольного и таврового сечений с арматурой, расположенной у верхней и нижней граней сечения, с полкой в сжатой зоне) определять момент трещинообразования согласно E.3.7.

E.3.7 Определение момента образования трещин производят с учетом неупругих деформаций растянутого бетона согласно E.3.8.

Допускается момент образования трещин определять без учета неупругих деформаций растянутого бетона, принимая в формуле (E.36) W_pl = W_red.. Если при этом условия M ˃M_crc и f£ f_ult не удовлетворяются, то момент образования трещин следует определять с учетом неупругих деформаций растянутого бетона.

E.3.8 Момент образования трещин предварительно напряженных изгибаемых элементов с учетом неупругих деформаций растянутого бетона определяют по формуле

,                                    (E.36)

где W_pl – момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна;

е_яр=е_0р+r – расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия P до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;

e_0p – то же, до центра тяжести приведенного сечения;

r – расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки.

                                                   (E.37)

В формуле (E.36) знак "плюс" принимают, когда направления вращения моментов P×eяр и внешнего изгибающего момента М противоположны; "минус" – когда направления совпадают.

Значения W_red и A_red определяют согласно указаниям 8.2.

Для прямоугольных сечений и тавровых сечений с полкой, расположенной в сжатой зоне, значение W_pl при действии момента в плоскости оси симметрии допускается определять по формуле W_pl=1,3W_red E.3.9 Усилие N_crc при образовании трещин в центрально-растянутых элементах определяют по формуле (8.127).

E.3.10 Определение момента образования трещин на основе нелинейной деформационной модели производят согласно E.2.13-E.2.15, но с учетом работы бетона в растянутой зоне нормального сечения, определяемой диаграммой состояния растянутого бетона. Расчетные характеристики материалов принимают для предельных состояний второй группы.

Значение M_crc определяют из решения системы уравнений, представленных в E.2.13-E.2.15, принимая относительную деформацию бетона e_bt,max у растянутой грани элемента от действия внешней нагрузки, равной предельному значению относительной деформации бетона при растяжении e_bt,ult.

Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента

E.3.11 Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по формуле , в которой значение напряжений s в растянутой арматуре изгибаемых предварительно напряженных элементов от внешней нагрузки определяют по формуле

,                                 (E.38)

где Ired , Ared , yc – момент инерции, площадь приведенного поперечного сечения элемента и расстояние от наиболее сжатого волокна до центра тяжести приведенного сечения, определяемые с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона, площадей сечения растянутой и сжатой арматуры, принимая в соответствующих формулах значения коэффициента приведения арматуры к бетону;

Np – внешняя продольная сила, равная усилию предварительного обжатия (см. E.3.4);

Mp – изгибающий момент от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия, определяемый по формуле

                                            (E.39)

где e_0p – расстояние от точки приложения внешней продольной силы Np до центра тяжести приведенного сечения.

Знак "минус" в формуле (E.39) принимают, когда направления вращений моментов M и Np× e0p не совпадают, и "плюс" – когда совпадают.

Допускается напряжение s определять по формуле

,                                           (E.40)

где z – расстояние от центра тяжести арматуры, расположенной в растянутой зоне сечения, до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне элемента;

e_sp – расстояние от центра тяжести той же арматуры до точки приложения внешней продольной силы Np.

Для элементов прямоугольного поперечного сечения при отсутствии (или без учета) сжатой арматуры значение z определяют по формуле

                                                        (E.41)

где x_N – высота сжатой зоны, определяемая с учетом действия внешней продольной силы Np.

Для элементов прямоугольного, таврового (с полкой в сжатой зоне) и двутаврового поперечного сечения допускается значение z принимать равным 0,7h0.

Напряжения s , определяемые по формулам (E.38), (E.40), не должны превышать (R_s,ser  -  s_sp).

Расчет предварительно напряженных железобетонных элементов по деформациям

E.3.12 Расчет предварительно напряженных элементов по деформациям производят с учетом E.3.13-E.3.15.

E.3.13 Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов для вычисления их прогибов определяют по формулам Е.44 и Е.45, при этом значения кривизн , и  определяют по E.3.14 с учетом усилия предварительного обжатия.

Допускается при определении кривизны учитывать влияние деформаций усадки и ползучести бетона в стадии предварительного обжатия.

E.3.14 Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов    от действия соответствующих нагрузок определяют по формуле

                                            (E.42)

где M – изгибающий момент от внешней нагрузки;

Np и e0p – продольная сила, равная усилию предварительного обжатия, и ее эксцентриситет относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

D – изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента, как для внецентренно сжатого усилием предварительного обжатия элемента с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки (см. рисунок E.3).

Рисунок Е.3 - Приведенное поперечное сечение (а) и схема напряженно-деформированного состояния изгибаемого предварительно напряженного элемента с трещинами (б) при его расчете по деформациям

1 - уровень центра тяжести приведенного без учета растянутой зоны бетона поперечного сечения

E.3.15 Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов допускается определять по формуле

                                          (E.43)

где zp – расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне;

z – расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне;

xN – высота сжатой зоны с учетом влияния предварительного обжатия.

Высоту сжатой зоны определяют как для изгибаемых элементов без преднапряжения с умножением значения ms на Значения zp и z допускается определять, принимая расстояние от точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне до наиболее сжатого волокна сечения равным 0,3h0 .

Определение кривизны предварительно напряженных элементов на основе нелинейной деформационной модели

E.3.16 Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов на участках без трещин в растянутой зоне сечения определяют по формуле

,                                                   (Е.44)

а на участках с трещинами в растянутой зоне сечения - по формуле

                                    (Е.45)

Значения кривизн, входящих в эти формулы определяют из решения системы уравнений (E.26)-(E.34) с учетом E.2.13. При этом для элементов с нормальными трещинами в растянутой зоне напряжение в напрягаемой арматуре, пересекающей трещины, определяют по формуле

                                        (E.46)

а в ненапрягаемой арматуре

                                                 (E.47)

где

                                     (E.48)

здесь e_si(j),crc – относительная деформация растянутой арматуры в сечении с трещиной от действия внешней нагрузки сразу после образования трещин;

     e_si(j), – относительные деформации растянутой арматуры, пересекающей трещины, в рассматриваемой стадии;

     e_spi    – относительная деформация предварительного напряжения арматуры.

При определении кривизны от непродолжительного действия нагрузки в расчете применяют диаграммы кратковременного деформирования сжатого и растянутого бетона, а при определении кривизны от продолжительного действия нагрузки – диаграммы длительного деформирования бетона с расчетными характеристиками для предельных состояний второй группы.

Приложение Ж

Расчет колонн круглого и кольцевого сечений

Ж.1 Расчет прочности кольцевых сечений колонн (рисунок Ж.1) при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂³0,5и арматуре, равномерно распределенной по окружности (при минимум семи продольных стержнях), производятся в зависимости от относительной площади сжатой зоны бетона

                                             (Ж.1)

а) при 0,15 < ξ_cir< 0,6 – из условия

      (Ж.2)

б) при ξ_cir £ 0,15  - из условия

             (Ж.3)

где

в) при ξ_cir ³ 0,6 - из условия

                                        (Ж.4)

где

                                                     (Ж.5)

В формулах (Ж.1) - (Ж.5):

A_s,tot - площадь сечения всей продольной арматуры;

r_s – радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры;

     Момент М определяется с учетом влияния прогиба элемента.

Рисунок Ж.1 – Схема, принимаемая при расчете

кольцевого сечения сжатого элемента

Ж.2 Расчет прочности круглых сечений колонн (рисунок Ж.2) с арматурой, равномерно распределенной по окружности (при числе минимум семи продольных стержней), при классе арматуры не выше А400 проверяется из условия

                              (Ж.6)

где  r – радиус поперечного сечения

ξ_cir – относительная площадь сжатой зоны бетона, определяемая следующим образом:

- при выполнении условия

N £ 0,77R_bA + 0,645R_sA_s,tot,,                                      (Ж.7)

- из решения уравнения

                           (Ж.8)

- при невыполнении условия (Ж.7) - из решения уравнения

                                (Ж.9)

φ – коэффициент, учитывающий работу растянутой арматуры и принимаемый равным: при выполнении условия (Ж.7) ) φ = 1,6(1-1,55ξ_cir) ξ_cir, но не более 1,0; при невыполнении условия (Ж.7) φ = 0;

A_s,tot  - площадь сечения всей продольной арматуры;

r_s - радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры.

Момент М определяется с учетом влияния прогиба элемента.

Рисунок Ж.2 – Схема, принимаемая при расчете круглого сечения внецентренно сжатого элемента

Приложение И

Расчет бетонных шпонок и коротких консолей

И.1 Расчет бетонных шпонок

И.1.1 Размеры бетонных шпонок, передающих сдвигающие усилия между сборным элементом и дополнительно уложенным бетоном или раствором, рекомендуется определять по формулам:

                                                    (И.1)

                                                            (И.2)

где Q – сдвигающая сила, передающаяся через шпонки;

t_k, h_k, l_k – глубина, высота и длина шпонки;

n_k – число шпонок, вводимое в расчет и принимаемое не более трех.

При наличии сжимающей силы N высоту шпонок допускается определять по формуле:

                                                    (И.3)

и принимать уменьшенной по сравнению с высотой, определяемой по формуле (И.2), не более чем в два раза.

При соединении шпонками элементов настила длина шпонки, вводимая в расчет, должна составлять не более половины пролета элемента, при этом величина Q принимается равной сумме сдвигающих усилий по всей длине элемента.

По формулам (И.1) – (И.3) следует проверять шпонки сборного элемента и шпонки из дополнительно уложенного бетона, принимая расчетные сопротивления бетона шпонок R_b и R_bt как для бетонных конструкций. При расчете на выдергивание растянутой ветви двухветвевой колонны из стакана фундамента допускается учитывать работу пяти шпонок (рисунок И.1).

Рисунок И.1 – Схема для расчета шпонок, передающих сдвигающие усилия от сборного элемента монолитному бетону

1 – сборный элемент; 2 - монолитный бетон

И.2 Расчет коротких консолей

И.2.1 Расчет коротких консолей колонн при l₁ £ 0,9h₀ (рисунок И.2) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой следует производить из условия

Q £ 0,8R_b b l_supsin² θ(1 + 5αμ_w),                                         (И.4)

в котором правая часть принимается не более 3,5 R_bt b h₀и не менее 2,5 R_bt b h₀..

В условии (И.4):

l_sup – длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета консоли;

θ – угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали ;

 – коэффициент армирования хомутами, расположенными по высоте консоли;

здесь sw – расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

При расчете учитывают хомуты горизонтальные и наклонные под углом не более 45° к горизонтали.

Напряжение сжатия в местах передачи нагрузки на консоль не должно превышать расчетное сопротивление бетона смятию Rb,loc.

Для коротких консолей, входящих в жесткий узел рамной конструкции с замоноличиванием стыка, значение l_sup в условии (И.2.1) принимают равным вылету консоли l1, если при этом выполняются условия M / Q ³ 0,3 м и l_sup/l₁ ³ 2/3 (где М и Q – момент, растягивающий верхнюю грань ригеля, и поперечная сила в нормальном сечении ригеля по краю консоли соответственно). В этом случае правую часть условия (И.4) принимают не более 5R_thbh₀..

Рисунок И.2 – Расчетная схема для короткой консоли при действии

 поперечной силы

При шарнирном опирании на короткую консоль балки, идущей вдоль вылета консоли, при отсутствии специальных выступающих закладных деталей, фиксирующих площадку опирания (рисунок И.3), значение lsup в условии (И.4) принимается равным 2/3 длины фактической площадки опирания.

Поперечное армирование коротких консолей должно удовлетворять конструктивным требованиям.

Рисунок И.3 – Расчетная схема для короткой консоли при шарнирном опирании сборной балки, идущей вдоль вылета консоли

И.2.2 При шарнирном опирании балки на консоль колонны продольная арматура консоли проверяется из условия

                                              (И.5)

где l₁, h₀ – см. рисунок И.1.

При этом продольная арматура консоли должна быть доведена до свободного конца консоли и иметь надлежащую анкеровку.

При жестком соединении ригеля и колонны с замоноличиванием стыка и привариванием нижней арматуры ригеля к арматуре консоли через закладные детали продольная арматура консоли проверяется из условия

                                            (И.6)

где  l₁, h₀ – соответственно вылет и рабочая высота короткой консоли;

N_s – горизонтальное усилие, действующее на верх консоли от ригеля, равное:

                                                (И.7)

и принимаемое не более 1,4k_fl_wR_wf + 0,3Q (где k_f  и l_w – соответственно высота и длина углового шва приваривания закладных деталей ригеля и консоли; Rf – расчетное сопротивление угловых швов срезу по металлу шва, при электродов Э42 R_wf = 180 МПа; 0,3 – коэффициент трения стали по стали), а также не более R_sw A_sw (где R_sw и A_sw – расчетное сопротивление и площадь сечения соответственно верхней арматуры ригеля).

В формулах (И.6) и (И.7):

М, Q – изгибающий момент и поперечная сила соответственно в нормальном сечении ригеля по краю консоли; если момент М растягивают нижнюю грань ригеля, значение М учитывается в формуле (И.7) со знаком «минус»;

l_sup – фактическая длина площадки опирания нагрузки вдоль вылета консоли;

h_0b – рабочая высота ригеля.