Вход
Свод правил СП 351.1325800.2017 "Бетонные и железобетонные конструкции из легких бетонов. Правила проектирования" (утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 25 ноября 2017 г. N 1584/пр) (с изменениями и дополнениями)
Свод правил СП 351.1325800.2017
"Бетонные и железобетонные конструкции из легких бетонов. Правила проектирования"
(утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 25 ноября 2017 г. N 1584/пр)
Concrete and reinforced concrete designs from light concrete. Rules of design
Дата введения 26 мая 2018 г.
Введен впервые
ГАРАНТ:
Настоящий Свод правил введен в действие через 6 месяцев со дня издания приказа Минстроя России от 25 ноября 2017 г. N 1584/пр
Введение
Настоящий свод правил разработан в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений".
Свод правил разработан авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им. А.А. Гвоздева (руководитель работы - д-р техн. наук В.Ф. Степанова, д-р техн. наук А.Н. Давидюк, канд. техн. наук Т.А. Кузьмич, канд. техн. наук В.И. Савин, канд. техн. наук В.Н. Строцкий, канд. техн. наук С.А. Зенин, инж. С.Г. Зимин).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил распространяется на проектирование бетонных и железобетонных конструкций из легких бетонов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 25820 (далее - бетон), для зданий и сооружений различного назначения, эксплуатируемых в климатических условиях Российской Федерации (при систематическом воздействии температур не выше 50°С и не ниже минус 70°С), в среде с неагрессивной степенью воздействия.
1.2 Требования настоящего свода правил не распространяются на проектирование конструкций: фибробетонных, сборно-монолитных; пустотных плит, конструкций с подрезками и капителей; бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, покрытий автомобильных дорог и аэродромов и других специальных сооружений, а также на конструкции, изготовляемые из бетонов средней плотностью свыше 2000 .
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ 8736-93 Песок для строительных работ. Технические условия
ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 22263-76 Щебень и песок из пористых горных пород. Технические условия
ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 32496-2013 Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия
СП 16.13330.2017 "СНиП II-23-81 Стальные конструкции"
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"
СП 50.13330.2012 "СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий"
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3)
СП 112.13330.2011 "СНиП 21-01-97* Пожарная безопасность зданий и сооружений"
СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99 Строительная климатология" (с изменениями N 1, N 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены термины и определения по ГОСТ 25820, ГОСТ 27751, СП 63.13330 и другим нормативным документам.
4 Общие указания
4.1 Бетонные и железобетонные конструкции, согласно ГОСТ 27751, должны быть обеспечены с требуемой надежностью расчетом от возникновения всех видов предельных состояний, выбором материалов, назначением размеров и конструированием.
4.2 Выбор конструктивных решений должен производиться исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, энергоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемого путем:
- применения эффективных строительных материалов и конструкций;
- снижения веса конструкций;
- наиболее полного использования физико-механических свойств материалов;
- применения местных строительных материалов;
- соблюдения требований по экономному расходованию основных строительных материалов.
4.3 При проектировании зданий и сооружений должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие их необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.
4.4 Элементы сборных конструкций должны соответствовать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях.
Целесообразно укрупнять элементы сборных конструкций, насколько это позволяют грузоподъемность монтажных механизмов, условия изготовления и транспортирования.
4.5 Для монолитных конструкций следует предусматривать унифицированные размеры, позволяющие применять инвентарную опалубку и укрупненные пространственные арматурные каркасы.
4.6 В сборных конструкциях особое внимание должно быть обращено на прочность и долговечность соединений.
Конструкции узлов и соединений элементов должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции с помощью различных конструктивных и технологических мероприятий.
4.7 Бетонные элементы применяются:
- преимущественно в конструкциях, работающих на сжатие при эксцентриситетах продольной силы, не превышающих значений, указанных в 7.1.2;
- в отдельных случаях в конструкциях, работающих на сжатие с большими эксцентриситетами, а также в изгибаемых конструкциях, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей и сохранности оборудования (элементы, лежащие на сплошном основании и др.).
4.8 Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СП 131.13330. Расчетные технологические температуры устанавливаются заданием на проектирование.
Влажность воздуха окружающей среды определяется как средняя относительная влажность наружного воздуха наиболее жаркого месяца в зависимости от района строительства согласно СП 131.13330 или как относительная влажность внутреннего воздуха помещений отапливаемых зданий.
4.9 Общие требования к бетонным и железобетонным конструкциям должны соответствовать СП 63.13330 и настоящему своду правил.
5 Требования к расчету бетонных и железобетонных конструкций
5.1 Бетонные и железобетонные конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по несущей способности (предельные состояния первой группы) и по пригодности к нормальной эксплуатации (предельные состояния второй группы) согласно ГОСТ 27751.
Расчетом по предельным состояниям первой группы должна быть исключена возможность:
- хрупкого, вязкого или иного характера разрушения (расчет по прочности с учетом, в необходимых случаях, прогиба конструкции перед разрушением);
- потери устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций и т.д.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных стен; расчет на всплывание заглубленных или подземных резервуаров, насосных станций и т.п.);
- усталостного разрушения (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки - подвижной или пульсирующей: подкрановых балок, шпал, рамных фундаментов, перекрытий и т.п.);
- разрушения под совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды, действия попеременного замораживания и оттаивания, воздействия пожара и т.п.).
Расчетом по предельным состояниям второй группы должна быть исключена возможность:
- образования трещин, а также их чрезмерного или продолжительного раскрытия (если по условиям эксплуатации образование или продолжительное раскрытие трещин недопустимо);
- чрезмерных перемещений (прогибов, углов перекоса и поворота, колебаний).
5.2 Расчет по предельным состояниям конструкции в целом и отдельных ее элементов должен производиться для всех стадий - изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом расчетные схемы должны соответствовать принятым конструктивным решениям.
Расчет по раскрытию трещин и по деформациям допускается не производить, если на основании опытной проверки или практики применения железобетонных конструкций установлено, что раскрытие в них трещин не превышает допустимых значений и жесткость конструкций в стадии эксплуатации достаточна.
5.3 Значения нагрузок и воздействий, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов сочетаний, разделение нагрузок на постоянные и временные должны приниматься в соответствии с СП 20.13330.
Значения нагрузок необходимо умножать на коэффициенты надежности по назначению, принимаемые согласно СП 20.13330.
Нагрузки, учитываемые при расчете по предельным состояниям второй группы (эксплуатационные) в соответствии с СП 20.13330, принимаются равными единице, если при проектировании конструкций не установлены другие значения.
В соответствии с СП 20.13330 для конструкций, не защищенных от суточных и сезонных изменений температуры, следует учитывать изменение во времени средней температуры и перепад температуры по сечению элемента, за исключением случаев, предусмотренных проектом. Для конструкций, защищенных от суточных и сезонных изменений температуры, температурные климатические воздействия не учитываются.
Огнестойкость бетонных и железобетонных конструкций должна быть обеспечена в соответствии с СП 112.13330.
5.4 При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от веса элемента следует вводить с коэффициентом динамичности, равным:
- 1,6 - при транспортировании
- 1,4 - при подъеме и монтаже
Для указанных коэффициентов динамичности допускается принимать более низкие значения, обоснованные в установленном порядке, но не ниже 1,25.
5.5 Сборно-монолитные конструкции должны рассчитываться по прочности, образованию и раскрытию трещин и по деформациям для двух стадий работы конструкций:
- на воздействие веса бетона и других нагрузок, действующих при возведении конструкции, до приобретения бетоном заданной прочности;
- на нагрузки, действующие при возведении и при эксплуатации конструкции, после приобретения бетоном заданной прочности.
5.6 Усилия в статически неопределимых железобетонных конструкциях от нагрузок и вынужденных перемещений (вследствие изменения температуры, влажности бетона, смещения опор и т.п.) и усилия в статически определимых конструкциях при расчете их по деформированной схеме следует определять с учетом неупругих деформаций бетона и арматуры и наличия трещин.
Для конструкций, методика расчета которых с учетом неупругих свойств железобетона не разработана, и для промежуточных стадий расчета с учетом неупругих свойств железобетона усилия допускается определять в предположении их линейной упругости.
5.7 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 (с учетом СП 28.13330).
5.8 Для железобетонных слабоармированных элементов, характеризуемых тем, что их несущая способность исчерпывается одновременно с образованием трещин в бетоне растянутой зоны (8.1.7), площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15%.
5.9 При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет
в любом случае принимается не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от перемещения, 1/30 высоты сечения и 10 мм. Кроме того, для конструкций, образуемых из сборных элементов, следует учитывать возможное взаимное смещение элементов, зависящее от вида конструкций, способа монтажа и т.п.
Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее
. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет
находится как сумма эксцентриситетов - определяемого из статического расчета конструкции и случайного эксцентриситета.
6 Материалы для бетонных и железобетонных конструкций
6.1 Бетон
6.1.1 Для бетонных и железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с настоящим сводом правил, следует предусматривать бетоны по ГОСТ 25820:
- плотной структуры средней плотностью от 400 до 2000 включительно;
- поризованной структуры средней плотностью от 300 до 1400 .
6.1.2 Основные нормируемые и контролируемые показатели качества бетона:
- класс по прочности на сжатие В;
- класс по прочности на осевое растяжение ;
- марка по средней плотности D;
- марка по морозостойкости F;
- марка по водонепроницаемости W.
При необходимости устанавливают дополнительные показатели качества бетона, связанные с теплопроводностью, температуростойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью (как самого бетона, так и находящейся в нем арматуры), биологической и радиационной защитой и с другими требованиями, предъявляемыми к конструкции (СП 28.13330, СП 50.13330, СП 112.13330).
Нормируемые 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 бетонных работ при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и возведении монолитных конструкций. Нормируемые показатели качества бетона должны контролироваться как в процессе производства работ, так и непосредственно при изготовлении изделий.
Необходимые нормируемые показатели качества бетона следует устанавливать при проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соответствии с расчетом и условиями изготовления и эксплуатации конструкций с учетом различных воздействий окружающей среды и защитных свойств бетона по отношению к принятому виду арматуры.
6.1.3. Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны классов и марок, приведенных в таблице 6.1.
Таблица 6.1
|
Вид бетона |
Класс по прочности на сжатие |
|
|
1 Бетон плотной структуры марок по средней плотности |
D400, D500 |
В1; В1,5; В2,5; В3,5 |
|
D600, D700 |
В1,5; В2,5; В3,5; В5 |
|
|
D800, D900 |
В2,5; В3,5; В5; В7,5 |
|
|
D1000, D1100 |
В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5 |
|
|
D1200, D1300 |
В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20 |
|
|
D1400, D1500 |
В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30 |
|
|
D1600, D1700 |
В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В40 |
|
|
D1800, D1900 |
В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40 |
|
|
D2000 |
В25; В30; В35; В40 |
|
|
2 Бетон поризованной структуры марок по средней плотности |
D300, D400 |
В1; В1,5; В2,5 |
|
D500, D600 |
В1,5; В2,5; В3,5 |
|
|
D700, D800 |
В1,5; В2,5; В3,5; В5 |
|
|
D900, D1000 |
В2,5; В3,5; В5; В7,5 |
|
|
D1100, D1200 |
В3,5; В5; В7,5; В10 |
|
|
D1300, D1400 |
В5; В7,5; В10; В12,5 |
|
|
3 Бетон плотной структуры марок по средней плотности на пористом заполнителе марки по прочности П400-П600 |
D1400, D1500 |
В20; В25; В30 |
|
D1600, D1700 |
В25; В30; В35; В40; В45 |
|
|
D1800, D1900 |
В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60 |
|
|
D2000 |
В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60 |
|
6.1.4 Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:
- классов по прочности на осевое растяжение: ;
;
;
;
;
;
;
;
- марок по морозостойкости: ;
;
;
;
;
;
;
;
;
;
- марок по водонепроницаемости: W2; W4; W6; W8; W10; W12.
6.1.5 Проектный возраст бетона, т.е. возраст в котором бетон должен приобрести все нормируемые для него показатели качества, назначают по СП 63.13330.
Значения нормируемых отпускной и передаточной прочности бетона в элементах сборных изделий следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015 и нормативными документами (НД) на изделия конкретных видов, для монолитных конструкций - по СП 70.13330.
6.1.6 Для железобетонных конструкций не допускается применять:
- бетон класса по прочности на сжатие ниже В2,5 - для однослойных и ниже В1 - для двухслойных и трехслойных конструкций.
Рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие:
- не ниже В15 - для железобетонных элементов из бетонов плотной структуры, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки;
- не ниже В15 - для железобетонных сжатых стержневых элементов из бетонов плотной структуры;
- не ниже В25 - для сильнонагруженных железобетонных сжатых стержневых элементов (например, для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и для колонн нижних этажей многоэтажных зданий).
6.1.7 Для предварительно напряженных железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры по таблице 6.2.
Таблица 6.2
|
Вид и класс напрягаемой арматуры |
Класс бетона, не ниже |
|
1 Проволочная арматура классов: |
|
|
Вр1200 (при наличии анкеров) |
В20 |
|
Вр1600 (без анкеров) диаметром, мм: |
|
|
до 5 включ. |
В20 |
|
6 и более |
В30 |
|
К1400, К1500, К1600, К1700 |
В30 |
|
2 Стержневая арматура (без анкеров) диаметром, мм: |
|
|
от 10 до 18 включ., классов: |
|
|
А-600 |
В15 |
|
А-800 |
В20 |
|
А-1000 |
В30 |
|
20 и более, классов: |
|
|
А-600 |
В20 |
|
А-800 |
В25 |
|
А-1000 |
В30 |
|
Примечания 1 При расчете железобетонных конструкций в стадии предварительного обжатия расчетные характеристики бетона принимаются как для класса бетона, численно равного передаточной прочности бетона (по линейной интерполяции). 2 При проектировании ограждающих однослойных сплошных конструкций, выполняющих функции теплоизоляции, допускается применять напрягаемую арматуру класса А600 диаметром не более 14 мм при классах бетона В7,5-В12,5, при относительном значении обжатия бетона 3 При стержневой арматуре класса А1000 или арматурных канатах классов К1400-К1700 значения передаточной прочности бетона 4 При проволочной арматуре без высаженных головок значение передаточной прочности бетона должно быть не менее 15,5 МПа. 5 При проектировании железобетонных конструкций с применением проволочной напрягаемой арматуры и стержневой напрягаемой арматуры класса А600 независимо от диаметра или класса А800 диаметром 10-18 мм, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, класс бетона по прочности на сжатие повышается на одну ступень с соответствующим повышением передаточной прочности. 6 При проектировании конструкций конкретных видов допускается установленное расчетом снижение класса бетона и передаточной прочности, приведенных в настоящей таблице. | |
6.1.8 Для замоноличивания стыков элементов сборных железобетонных конструкций класс бетона следует устанавливать в зависимости от условий работы соединяемых элементов, но не ниже В7,5.
6.1.9 Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от режима их эксплуатации и значений расчетных зимних температур наружного воздуха в районе строительства должны приниматься в соответствии с СП 28.13330.
Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5°C до минус 40°C, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже . При расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5°C для надземных конструкций марку бетона по морозостойкости не нормируют.
6.1.10 Основные прочностные характеристики бетона - нормативные значения:
- сопротивления бетона осевому сжатию ;
- сопротивления бетона осевому растяжению .
Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению принимают, в зависимости от класса бетона по прочности B, по таблице 6.3.
6.1.11 Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию и осевому растяжению
рассчитывают по СП 63.13330 с учетом значения коэффициента надежности по бетону.
Расчетные значения сопротивления бетона ,
,
,
(с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: в таблицах 6.4 и 6.5 для предельных состояний первой группы, в таблице 6.3 - второй группы.
Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы и
снижаются (или повышаются) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона
, учитывающие особенности свойств бетона, длительность действия, многократную повторяемость нагрузки, условия и стадию работы конструкции, способ ее изготовления, размеры сечения и т.п. Значения коэффициентов условий работы
приведены в приложении Б.
Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний второй группы и
вводят в расчет с коэффициентом условий работы бетона
. Для отдельных видов бетонов допускается принимать иные значения расчетных сопротивлений, согласованные в установленном порядке.
При использовании в расчетах промежуточных классов бетона по прочности на сжатие согласно 6.1.3, значения характеристик, приведенных в таблицах 6.2, 6.3 и 6.7, принимаются по линейной интерполяции.
6.1.12 Основные деформационные характеристики бетона:
- предельные относительные деформации бетона при осевом сжатии и растяжении (при однородном напряженном состоянии бетона) и
;
- начальный модуль упругости ;
- модуль сдвига G;
- коэффициент (характеристика) ползучести ;
- коэффициент поперечной деформации бетона (коэффициент Пуассона) ;
- коэффициент линейной температурной деформации бетона .
6.1.13 Значения предельных относительных деформаций следует принимать по соответствующим НД. Допускается принимать значения предельных относительных деформаций при продолжительном действии нагрузки по СП 63.13330 с понижающим коэффициентом (здесь
- плотность бетона).
6.1.14 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают по таблице 6.6. Для не защищенных от солнечной радиации конструкций, согласно СП 131.1333, значения
, указанные в таблице 6.6, следует умножать на коэффициент 0,85.
ГАРАНТ:
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду "СП 131.13330"
При наличии данных о качестве материалов, составах бетона, условиях изготовления (например, центрифугированный бетон) и т.д. допускается принимать другие значения , согласованные в установленном порядке.
6.1.15 Коэффициент линейной температурной деформации при изменении температуры от минус 40°C до плюс 50°C, в зависимости от вида бетона, принимается равным:
- - для бетона при мелком плотном заполнителе;
- - для бетона при мелком пористом заполнителе;
- - для бетона поризованной структуры.
6.1.16 Значение коэффициента ползучести бетона допускается принимать по СП 63.13330 с понижающим коэффициентам
, где
- плотность бетона.
6.1.17 Начальный коэффициент поперечной деформации бетона v (коэффициент Пуассона) принимается равным 0,2, а модуль сдвига бетона G - равным 0,4 соответствующих значений , указанных в таблице 6.6.
6.1.18 Диаграммы состояния бетона применяют при расчете железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели. При одноосном и однородном сжатии исходная диаграмма деформирования бетона может быть принята по СП 63.13330.
Абсцисса вершины диаграммы осевого сжатия бетона определяют по формуле
, (6.1)
где В - класс бетона по прочности на сжатие;
- модуль упругости при сжатии;
- безразмерный коэффициент, принимаемый равным
, (6.2)
где D - средняя плотность бетона, .
Таблица 6.3
|
Вид сопротивления |
Вид бетона |
Нормативные сопротивления бетона |
||||||||||||||||||
|
В1 |
В1,5 |
В2 |
В2,5 |
В3,5 |
В5 |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
||
|
Сжатие осевое (призменная прочность) |
Бетон плотной структуры |
0,8 |
1,2 |
1,6 |
1,9 |
2,7 |
3,5 |
5,5 |
7,5 |
9,5 |
11,0 |
15,0 |
18,5 |
22,0 |
25,5 |
29,0 |
- |
- |
- |
- |
|
Бетон плотной структуры на пористом заполнителе марки по прочности П400-П600 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
32,5 |
36,0 |
39,5 |
43,0 |
|
|
Растяжение осевое |
Бетон плотной структуры при мелком заполнителе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плотном |
- |
- |
- |
0,29 |
0,39 |
0,55 |
0,70 |
0,85 |
1,00 |
1,15 |
1,40 |
1,60 |
1,80 |
1,95 |
2,10 |
- |
- |
- |
- |
|
|
пористом |
0,09 |
0,14 |
0,21 |
0,29 |
0,39 |
0,55 |
0,70 |
0,85 |
1,00 |
1,10 |
1,20 |
1,35 |
1,50 |
1,65 |
1,80 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Бетон плотной структуры на пористом заполнителе марки по прочности П400-П600 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2,3 |
2,4 |
2,55 |
2,65 |
|
|
Примечание - Для бетонов поризованной структуры и керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения | ||||||||||||||||||||
Таблица 6.4
|
Вид сопротивления |
Вид бетона |
Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы |
||||||||||||||||||
|
В1 |
В1,5 |
В2 |
В2,5 |
В3,5 |
В5 |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
||
|
Сжатие осевое (призменная прочность) |
Бетон плотной структуры |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
2,1 |
2,8 |
4,5 |
6,0 |
7,5 |
8,5 |
11,5 |
14,5 |
17,0 |
19,5 |
22,0 |
- |
- |
- |
- |
|
Бетон плотной структуры на пористом заполнителе марки по прочности П400-П600 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
24,7 |
27,4 |
30,0 |
32,7 |
|
|
Растяжение осевое |
Бетон плотной структуры на мелком заполнителе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плотном |
- |
- |
- |
0,20 |
0,26 |
0,37 |
0,48 |
0,57 |
0,66 |
0,75 |
0,90 |
1,05 |
1,20 |
1,30 |
1,40 |
- |
- |
- |
- |
|
|
пористом |
0,08 |
0,12 |
0,16 |
0,20 |
0,26 |
0,37 |
0,48 |
0,57 |
0,66 |
0,74 |
0,80 |
0,90 |
1,00 |
1,10 |
1,20 |
- |
- |
- |
- |
|
|
Бетон плотной структуры на пористом заполнителе марки по прочности П400-П600 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,54 |
1,60 |
1,70 |
1,80 |
|
|
Примечание - Для бетонов поризованной структуры и керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения | ||||||||||||||||||||
Таблица 6.5
|
Вид сопротивления |
Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на осевое растяжение, МПа |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Растяжение осевое |
0,62 |
0,93 |
1,25 |
1,55 |
1,85 |
2,15 |
2,45 |
Таблица 6.6
|
Бетон |
Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении |
||||||||||||||||||
|
В1 |
В1,5 |
В2 |
В2,5 |
В3,5 |
В5 |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
|
|
Плотной структуры, марки по средней плотности: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D400 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,1 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D600 |
2,1 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,2 |
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D800 |
- |
3,1 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1000 |
- |
- |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6,3 |
7,2 |
8,0 |
8,7 |
9,3 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1200 |
- |
- |
- |
6,1 |
6,7 |
7,6 |
8,7 |
9,5 |
10,2 |
10,8 |
11,3 |
11,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1400 |
- |
- |
- |
7,0 |
7,8 |
8,8 |
10,0 |
11,0 |
11,7 |
12,5 |
13,5 |
14,5 |
15,5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1600 |
- |
- |
- |
- |
9,0 |
10,0 |
11,5 |
12,5 |
13,2 |
14,0 |
15,5 |
16,5 |
17,5 |
18,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1800 |
- |
- |
- |
- |
- |
11,2 |
13,0 |
14,0 |
14,7 |
15,5 |
17,0 |
18,5 |
19,5 |
20,0 |
20,5 |
- |
- |
- |
- |
|
D2000 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
14,5 |
16,0 |
17,0 |
18,0 |
19,5 |
21,0 |
21,5 |
22,5 |
23,5 |
- |
- |
- |
- |
|
Поризованной структуры, марки по средней плотности: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D300 |
1,1 |
1,3 |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D400 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D500 |
- |
1,7 |
1,9 |
2,3 |
2,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D600 |
- |
- |
2,2 |
2,5 |
3,1 |
3,5 |
4,2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D700 |
- |
- |
- |
2,8 |
3,4 |
3,8 |
4,7 |
5,1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D800 |
- |
- |
- |
3,4 |
3,7 |
4,4 |
5,5 |
5,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1000 |
- |
- |
- |
3,9 |
4,3 |
5,2 |
6,1 |
6,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
D1200 |
- |
- |
- |
4,5 |
4,9 |
6,3 |
7,4 |
7,6 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Плотной структуры на высокопрочном пористом заполнителе, марки по прочности: П400-П600, марки по плотности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D1600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
20,8 |
- |
- |
- |
|
D1800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
25,8 |
27,6 |
30,1 |
31,5 |
|
D2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
26,5 |
28,5 |
30,6 |
33,6 |
В качестве рабочих диаграмм состояния бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформациями, используют упрощенные трехлинейную и двухлинейную диаграммы (рисунок 6.1 а, б) по типу диаграмм Прандтля.
При трехлинейной диаграмме (рисунок 6.1, а) сжимающие напряжения бетона в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона определяют по формулам:
при
,
при
,
при
.
Значения напряжений принимают
,
а значения относительных деформаций принимают
.
Значение определяют при непродолжительном действии нагрузки по формуле (6.1) с безразмерным коэффициентом
, определяемым по формуле (6.2).
Значения предельных относительных деформаций бетонов при продолжительном действии нагрузки допускается принимать по СП 63.13330.
При двухлинейной диаграмме (рисунок 6.2, б) сжимающие напряжения бетона в зависимости от относительных деформаций определяют по формулам:
при
,
при
.
Значения приведенного модуля деформации бетона определяют по формуле
,
где принимается согласно СП 63.13330.
6.2 Арматура
6.2.1 При проектировании железобетонных зданий и сооружений в соответствии с требованиями, предъявляемыми к бетонным и железобетонным конструкциям, должны быть установлены вид арматуры, ее нормируемые и контролируемые показатели качества, принимаемые по СП 63.13330.
7 Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы
7.1 Расчет бетонных элементов по прочности
7.1.1 Бетонные элементы в зависимости от условий их работы и предъявляемых к ним требований, рассчитывают по предельным усилиям без учета или с учетом сопротивления бетона растянутой зоны.
Расчет внецентренно сжатых элементов при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента выполняют без учета сопротивления бетона растянутой зоны (рисунок 7.1), принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением сжатого бетона. Сопротивление бетона сжатию условно представляют напряжениями, равными , равномерно распределенными по сжатой зоне бетона с центром тяжести, совпадающим с точкой приложения продольной силы.
Расчет элементов, работающих на сжатие при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента, изгибаемых элементов и элементов, в которых не допускают трещины по условиям эксплуатации конструкций выполняют с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (рисунок 7.2). При этом расчете принимают, что предельное состояние характеризуется достижением предельных усилий в бетоне растянутой зоны (разрушением или появлением трещин).
Предельные усилия (рисунок 7.2) определяют исходя из условий, что:
- сечения после деформаций остаются плоскими;
- наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна бетона равно ;
- напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упругих (а в некоторых случаях и неупругих) деформаций бетона;
- напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны .
7.1.2 При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет продольного усилия определяемый согласно 5.9.
7.1.3 При гибкости элементов необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов в плоскости эксцентриситета продольного усилия путем умножения значений
на коэффициент
(7.1.6). В случае расчета из плоскости эксцентриситета продольного усилия значение
принимается равным значению случайного эксцентриситета.
Применение бетонных внецентренно сжатых элементов не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы с учетом прогибов , превышающих:
- в зависимости от сочетания нагрузок:
0,9y - при основном сочетании;
0,95y - при "особом" сочетании;
- в зависимости от вида и класса бетона:
y - 1 - для бетона класса выше В7,5;
y - 2 - для других классов бетона,
где y - расстояние, см, от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона.
7.1.4 Во внецентренно сжатых бетонных элементах в случаях, приведенных в 10.10.2, необходимо предусмотреть конструктивную арматуру.
7.1.5 Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов (рисунок 7.1) должен производиться из условия
, (7.1)
где - площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения равнодействующей внешних сил.
Для элементов прямоугольного сечения определяется по формуле
. (7.2)
Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых появление трещин не допускается должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (7.1.1, рисунок 7.2) из условия
. (7.3)
Для элементов прямоугольного сечения условие (7.3) имеет вид
, (7.4)
где - см. формулу (8.14).
7.1.6 Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия
, следует определять по формуле
, (7.5)
где - условная критическая сила, определяемая по формуле
, (7.6)
где - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, определяемый по формуле
, (7.7)
но не более (
- коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона по таблице 7.1);
М - момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;
- то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;
- определяется по таблице 7.2;
- коэффициент, принимаемый равным
но не менее
, определяемый по формуле
. (7.8)
Таблица 7.1
|
Вид бетона |
Коэффициент |
|
1 Бетон плотной структуры: |
|
|
на крупном пористом заполнителе по ГОСТ 32496 |
1,0 |
|
мелком заполнителе: |
|
|
- плотном по ГОСТ 8736 |
1,0 |
|
- пористом по ГОСТ 32496 |
1,5 |
|
на заполните из пористых горных пород по ГОСТ 22263 |
2,5 |
|
2 Бетон поризованной структуры на пористом заполнителе по ГОСТ 32496 |
2,0 |
Таблица 7.2
|
Характер опирания стен и столбов |
Расчетная длина |
|
1 С опорами вверху и внизу: |
|
|
- при шарнирах на двух концах независимо от величины смещения опор |
Н |
|
- при защемлении одного из концов и возможном смещении |
|
|
опор для зданий: |
|
|
многопролетных |
1,25Н |
|
однопролетных |
1,50Н |
|
2 Свободно стоящие |
2,00Н |
|
Обозначение - "H" - высота столба (стены) в пределах этажа за вычетом толщины плиты перекрытия или высота свободно стоящей конструкции. | |
Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от полной нагрузки и от суммы постоянных и длительных с разными знаками, то при абсолютном значении эксцентриситета полной нагрузки превышающем 0,1h, принимают
; если это условие не удовлетворяется, значение
принимают равным
, (7.9)
где определяют по формуле (7.7), принимая М равным произведению продольной силы N от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок на расстояние от центра тяжести до растянутой или наименее сжатой от действия постоянных и длительных нагрузок грани сечения.
7.1.7 Расчет изгибаемых бетонных элементов (рисунок 7.2) должен производиться из условия:
. (7.10)
Для элементов прямоугольного сечения принимается равным
. (7.11)
7.2 Расчет железобетонных элементов по прочности
7.2.1 Расчет по прочности железобетонных элементов должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси и для наклонных сечений наиболее опасного направления. При наличии крутящих моментов следует проверять прочность пространственных сечений, ограниченных в растянутой зоне спиральной трещиной наиболее опасного из возможных направлений. Кроме того, следует производить расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие, продавливание, отрыв).
7.2.2 Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, следует определять исходя из следующих предпосылок:
- сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;
- сопротивление бетона сжатию представляется напряжениями, равными и равномерно распределенными по сжатой зоне бетона;
- деформации (напряжения) в арматуре определяются в зависимости от высоты сжатой зоны бетона;
- растягивающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного значения сопротивления растяжению ;
- сжимающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного значения сопротивления сжатию .
7.2.3 Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных к указанной плоскости граней элемента, следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона , определяемой из соответствующих условий равновесия, и значением относительной высоты сжатой зоны бетона
, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному значению сопротивления.
7.2.4 Значение определяется по формуле
, (7.12)
где - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле
, (7.13)
здесь - коэффициент, принимаемый равным 0,80;
и R, МПа;
МПа.
7.2.5 Расчет прямоугольных сечений изгибаемых элементов, указанных в 7.2.3 (рисунок 7.3), при должен производиться из условия
, (7.14)
при этом высота сжатой зоны определяется из формулы
. (7.15)
7.2.6 Расчет сечений с полкой в сжатой зоне бетона, при должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны:
если граница проходит в полке (рисунок 7.4, а), т.е. соблюдается условие
, (7.16)
расчет производится как для прямоугольного сечения шириной согласно 7.2.5;
если граница проходит в ребре (рисунок 7.4, б), т.е. условие (7.16) не соблюдается, расчет производится из условия
; (7.17)
при этом высота сжатой зоны бетона х определяется из формулы
. (7.18)
Значение , вводимое в расчет, принимается из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента при отсутствии поперечных ребер и не более:
- 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами - при наличии поперечных ребер или при ;
- при консольных свесах полки:
- при
;
- при
;
свесы не учитываются - при .
7.2.7 При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие . В случае, когда площадь сечения растянутой арматуры по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состояниям второй группы принята большей, чем это требуется для соблюдения условия
, расчет следует производить по формулам 7.2.14.
7.2.8 При расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов необходимо учитывать случайный эксцентриситет (5.9), и влияние прогиба на их несущую способность согласно 7.2.10.
7.2.9 Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов следует производить:
- при (рисунок 7.5) из условия
, (7.19)
при этом высота сжатой зоны определяется по формуле
, (7.20)
где е - расстояние от точки приложения продольной силы N до центра тяжести сечения или наименее сжатой арматуры при полностью сжатом сечении элемента
, (7.21)
- см. 7.1.6.
- при - также из условия (7.19), но при этом высота сжатой зоны бетона определяется:
для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А240, А400, А500 - по формуле
, (7.22)
где . (7.23)
7.2.10 При расчете внецентренно сжатых элементов допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости влияние прогиба элемента на его прочность, определяемую из условий (7.19), путем умножения
на коэффициент
. При этом условная критическая сила в формуле (7.6) для вычисления
принимается равной
, (7.24)
где - принимается согласно 7.2.11;
- коэффициент, принимаемый согласно 7.1.6;
- коэффициент, определяемый по формуле (7.7), при этом моменты М и
определяются относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок. Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок c разными знаками, то следует учитывать 7.1.6;
- коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента; при равномерном обжатии сечения напрягаемой арматурой
определяется по формуле
, (7.25)
- определяется при коэффициенте
;
- принимается без учета коэффициентов условий работы бетона;
в формуле (7.25) значение принимается не более 1,5;
.
При расчете из плоскости действия изгибающего момента эксцентриситет продольной силы принимается равным значению случайного эксцентриситета.
7.2.11 Расчетную длину внецентренно сжатых железобетонных элементов рекомендуется определять, как для элементов рамной конструкции с учетом ее деформированного состояния при наиболее невыгодном для этих элементов расположении нагрузки, принимая во внимание неупругие деформации материалов и наличие трещин.
Для элементов наиболее часто встречающихся конструкций допускается принимать расчетную длину :
- для колонн многоэтажных зданий при числе пролетов не менее двух и соединениях ригелей и колонн, рассчитываемых как жесткие, при конструкциях перекрытий:
сборных - равной H;
монолитных - равной 0,7H,
где Н - высота этажа (расстояние между центрами узлов);
- по таблице 7.3 - для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия), а также для эстакад;
- по таблице 7.4 - для элементов ферм и арок.
7.2.12 При расчете сечений центрально растянутых железобетонных элементов должно соблюдаться условие
, (7.26)
где - площадь сечения всей продольной арматуры.
7.2.13 Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов должен производиться в зависимости от положения продольной силы N:
- если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S' (рисунок 7.6, а) - из условий:
, (7.27)
, (7.28)
- если продольная сила приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S' (рисунок 7.6, б) - из условия
, (7.29)
при этом высота сжатой зоны бетона определяется по формуле
. (7.30)
Таблица 7.3
|
Характеристика зданий и колонн |
Расчетная длина |
||||||
|
поперечной рамы или перпендикулярной к оси эстакады |
перпендикулярной к поперечной раме или параллельной оси эстакады |
||||||
|
при наличии |
при отсутствии |
||||||
|
связей в плоскости продольного ряда колонн или анкерных опор | |||||||
|
Здания |
С мостовыми кранами |
При учете нагрузки от кранов |
Подкрановая (нижняя) часть колонн при подкрановых балках |
Разрезных |
|
|
|
|
Неразрезных |
|
|
|
||||
|
Надкрановая (верхняя) часть колонн при подкрановых балках |
Разрезных |
|
|
|
|||
|
Неразрезных |
|
|
|
||||
|
Без учета нагрузки от кранов |
Подкрановая (нижняя) часть колонн зданий |
Однопролетных |
1,5H |
|
1,2H |
||
|
Многопролетных |
1,2H |
|
1,2H |
||||
|
Надкрановая (верхняя) часть колонн при подкрановых балках |
Разрезных |
|
|
|
|||
|
Неразрезных |
|
|
|
||||
|
Без мостовых кранов |
Колонны ступенчатые |
Нижняя часть колонн зданий |
Однопролетных |
1,5H |
0,8H |
1,2H |
|
|
Многопролетных |
1,2H |
0,8H |
1,2H |
||||
|
Верхняя часть колонн |
|
|
|
||||
|
Колонны постоянного сечения зданий |
Однопролетных |
1,5H |
0,8H |
1,2H |
|||
|
Многопролетных |
1,2H |
0,8H |
1,2H |
||||
|
Эстакады |
Крановые |
При подкрановых балках |
Разрезных |
|
|
|
|
|
Неразрезных |
|
|
|
||||
|
|
|
Шарнирном |
2,0H |
H |
2,0H |
||
|
Под трубопроводы |
При соединении колонн с пролетным строением |
Жестком |
1,5H |
0,7H |
1,5H |
||
|
Обозначения: "Н" - полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстропильной, распорки) в соответствующей плоскости;
| |||||||
|
Примечание - При наличии связей до верха колонн в зданиях с мостовыми кранами расчетная длина надкрановой части колонн в плоскости оси продольного ряда колонн принимается равной | |||||||
Таблица 7.4
|
Наименование элемента |
Расчетная длина элементов ферм и арок, м |
|
1 Элементы ферм: |
|
|
- верхний пояс при расчете: |
|
|
в плоскости фермы: |
|
|
при |
0,9l |
|
при |
0,8l |
|
из плоскости фермы: |
|
|
для участка под фонарем (при ширине фонаря 12 м и более) |
0,8l |
|
в остальных случаях |
0,9l |
|
- раскосы и стоики при расчете: |
|
|
в плоскости фермы |
0,8l |
|
из плоскости фермы: |
|
|
при |
0,9l |
|
при |
0,8l |
|
2 Арки: |
|
|
- при расчете в плоскости арки: |
|
|
трехшарнирной |
0,580L |
|
двухшарнирной |
0,540L |
|
бесшарнирной |
0,365L |
|
- при расчете из плоскости арки (любой) |
L |
|
Обозначения: "l" - длина элемента между центрами примыкающих узлов, а для верхнего пояса фермы при расчете из плоскости фермы - расстояние между точками его закрепления; "L" - длина арки вдоль ее геометрической оси; при расчете из плоскости арки - длина арки между точками ее закрепления из плоскости арки;
| |
Если полученное из расчета по формуле (7.30) значение , в условие (7.29) подставляется
, где
определяется согласно 7.2.4.
7.2.14 Расчет по прочности сечений в общем случае (рисунок 7.7) должен производиться из условия
, (7.31)
при этом знак "плюс" перед скобкой принимается для внецентренного сжатия и изгиба, знак "минус" - для растяжения.
М - в изгибаемых элементах - проекция момента внешних сил на плоскость, перпендикулярную к прямой, ограничивающей сжатую зону бетона, во внецентренно сжатых и растянутых элементах - момент продольной силы N относительно оси, параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону бетона, и проходящей:
- через центр тяжести сечения, наиболее растянутого или наименее сжатого стержня продольной арматуры - во внецентренно сжатых и изгибаемых элементах;
- через точку сжатой зоны, наиболее удаленную от указанной прямой - во внецентренно растянутых элементах;
- статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно соответствующей из указанных выше осей;
- статический момент площади сечения i-го стержня продольной арматуры относительно соответствующей из указанных осей;
- напряжение в i-м стержне продольной арматуры, определяемое по формуле (7.33).
Высота сжатой зоны бетона х и напряжение определяются из совместного решения уравнений:
; (7.32)
. (7.33)
В уравнении (7.32) знак "минус" перед N принимается для внецентренно сжатых элементов, знак "плюс" - для внецентренно растянутых.
Кроме того, для определения положения границы сжатой зоны при косом изгибе требуется соблюдение дополнительного условия параллельности плоскости действия моментов внешних и внутренних сил, а при косом внецентренном сжатии или растяжении - условия, что точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре должны лежать на одной прямой (рисунок 7.7).
Напряжение вводится в расчетные формулы со своим знаком, полученным при расчете по формуле (7.33), при этом необходимо соблюдать следующие условия:
во всех случаях .
- площадь сечения i-го стержня продольной арматуры;
- относительная высота сжатой зоны бетона,
, где
- расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения рассматриваемого i-го стержня арматуры и параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону бетона, до наиболее удаленной точки сжатой зоны сечения (рисунок 7.7);
- характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле (7.13);
,
- относительная высота сжатой зоны бетона, соответствующая достижению в рассматриваемом стержне напряжений, равных
, значения
определяются по формуле
, (7.34)
где , МПа (i - означает порядковый номер стержня арматуры);
- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны бетона, принимаемое равным 400 МПа.
7.2.15 Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям должен производиться для обеспечения прочности:
- на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами (7.2.16);
- на действие поперечной силы по наклонной трещине (7.2.17-7.2.19);
- на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой (для коротких консолей колонн - 7.2.20);
- на действие изгибающего момента по наклонной трещине (7.2.21).
7.2.16 Расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами должен производиться из условия
. (7.35)
Коэффициент , учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле
, но не более 1,3, (7.36)
где ,
.
Коэффициент определяется по формуле
, (7.37)
где - коэффициент, принимаемый равным 0,02;
- МПа.
7.2.17 Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой (рисунок 7.8) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия
. (7.38)
Поперечная сила Q в условии (7.38) определяется от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения.
Поперечное усилие , воспринимаемое бетоном, определяется по формуле
, (7.39)
где с - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента.
Коэффициент , учитывающий влияние вида бетона, принимается равным для бетона марки по средней плотности:
- D1900 и более - 1,90;
- D1800 и менее:
при плотном мелком заполнителе - 1,75;
при пористом мелком заполнителе - 1,50.
Коэффициент , учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, определяется по формуле
, (7.40)
но не более 0,5.
При этом принимается не более
, а поперечная арматура должна быть заанкерена в полке.
Коэффициент , учитывающий влияние продольных сил, определяется по формулам:
при действии продольных сжимающих сил
, (7.41)
но не более 0,5;
при действии продольных растягивающих сил
, (7.42)
но не более 0,8.
Значение во всех случаях принимается не более 1,5.
Значение , вычисленное по формуле (7.39), принимается не менее
.
Коэффициент принимается равным для бетона при марке по средней плотности:
0,5 - D1900 и более;
0,4 - D1800 и менее.
При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами, между опорой и отгибом и между отгибами.
Поперечные усилия и
определяются как сумма проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий соответственно в хомутах и отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину.
Длина проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента определяется из минимума выражения
, где в формулу (7.39) вместо с подставляется
; полученное значение
принимается не более
и не более значения с, а также не менее
, если
.
Для элементов с поперечной арматурой в виде хомутов, нормальных к продольной оси элемента с постоянным шагом в пределах рассматриваемого наклонного сечения, значение соответствует минимуму выражения
, определяемому по формуле
, (7.43)
где - усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле
. (7.44)
Для таких элементов поперечное усилие определяется по формуле
. (7.45)
При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету, должно удовлетворяться условие
. (7.46)
Кроме того, поперечная арматура должна соответствовать 10.6.5-10.6.7.
7.2.18 Расчет железобетонных элементов без поперечной арматуры на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия
, (7.47)
где правая часть условия (7.47) принимается не более и не менее
.
Коэффициент принимается равным для бетона марки по средней плотности:
D1900 и более - 1,2;
D1800 и менее - 1,0.
Коэффициенты и
, а также значения Q и c в условии (7.47) определяются согласно 7.2.17.
7.2.19 Расчет железобетонных элементов с наклонными сжатыми гранями (рисунок 7.9) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине производится согласно 7.2.17 и 7.2.18. При этом в качестве рабочей высоты в пределах рассматриваемого наклонного сечения в расчете используется наибольшее значение - для элементов с поперечной арматурой, среднее значение
- для элементов без поперечной арматуры.
7.2.20 Расчет железобетонных коротких консолей колонн (; рисунок 7.10) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой должен производиться из условия
, (7.48)
где его правая часть принимается не более и не менее правой части условия (7.47);
- угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали.
Ширина наклонной сжатой полосы определяется по формуле
, (7.49)
где - длина площадки передачи нагрузки вдоль вылета консоли.
При определении длины следует учитывать особенности передачи нагрузки при различных схемах опирания конструкций на консоли (свободно опертые или защемленные балки, расположенные вдоль вылета консоли; балки, расположенные поперек вылета консоли, и т.д.).
Коэффициент , учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте консоли, определяется по формуле
, (7.50)
где ;
;
- площадь сечения хомутов в одной плоскости;
- расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.
При этом учитываются горизонтальные и наклонные хомуты под углом не более 45° к горизонтали.
Поперечное армирование коротких консолей колонн должно соответствовать 10.6.9.
7.2.21 Расчет железобетонных элементов на действие изгибающего момента (рисунок 7.11) для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по опасному наклонному сечению из условия
. (7.51)
Момент M в условии (7.52) определяется от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно оси, перпендикулярной к плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне.
Моменты ,
и
определяются как сумма моментов относительно той же оси от усилий соответственно в продольной арматуре, хомутах и отгибах, пересекающих растянутую зону наклонного сечения.
При определении усилий в арматуре, пересекающей наклонное сечение, следует учитывать ее анкеровку за наклонным сечением.
Высота сжатой зоны бетона наклонного сечения определяется из условия равновесия проекций усилий в сжатой зоне бетона и в арматуре, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, на продольную ось элемента.
Расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах обрыва или отгиба продольной арматуры, а также в приопорной зоне балок и у свободного края консолей. Кроме того, расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах резкого изменения конфигурации элемента (подрезки и т.п.).
На приопорных участках элементов момент , воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определяется по формуле
, (7.52)
где - площадь сечения продольной арматуры, пересекающей наклонное сечение;
- расстояние от равнодействующей усилий в продольной арматуре до равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона.
При отсутствии у продольной арматуры анкеровки расчетные сопротивления арматуры растяжению в месте пересечения ею наклонного сечения принимаются сниженными.
Момент , воспринимаемый хомутами, нормальными к продольной оси элемента, с равномерным шагом в пределах растянутой зоны рассматриваемого наклонного сечения, определяется по формуле
, (7.53)
где - усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле (7.45);
с - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента.
7.2.22 При расчете пространственных сечений усилия определяются исходя из следующих условий:
- сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;
- сжатая зона пространственного сечения условно представляется плоскостью, расположенной под углом к продольной оси элемента, а сопротивление бетона сжатию - напряжениями
, равномерно распределенными по сжатой зоне;
- растягивающие напряжения в продольной и поперечной арматуре, пересекающей растянутую зону рассматриваемого пространственного сечения, принимаются равными расчетным сопротивлениям и
соответственно;
- напряжение в арматуре, расположенной в сжатой зоне, принимается равным .
7.2.23 При расчете элементов на кручение с изгибом должно соблюдаться условие
, (7.54)
где b, h - ширина и высота граней элемента.
При этом значение для бетона классов выше В30 принимается как для бетона класса В30.
7.2.24 Расчет по прочности пространственных сечений (рисунок 7.12) должен производиться из условия
. (7.55)
Высота сжатой зоны х определяется по формуле
. (7.56)
Расчет должен производиться для трех расчетных схем расположения сжатой зоны бетона пространственного сечения:
1-я - у сжатой от изгиба грани элемента (рисунок 7.13, а);
2-я - у грани элемента, параллельной плоскости действия изгибающего момента (рисунок 7.13, б);
3-я - у растянутой от изгиба грани элемента (рисунок 7.13, в).
В формулах (7.55) и (7.56):
,
- площади поперечного сечения продольной арматуры, расположенной для конкретной расчетной схемы соответственно в растянутой и сжатой зонах;
b, h - ширина и высота граней элемента, соответственно параллельных и перпендикулярных к линии, ограничивающей сжатую зону бетону;
, (7.57)
, (7.58)
где с - длина проекции линии, ограничивающей сжатую зону бетона, на продольную ось элемента; расчет производится для наиболее опасного значения, определяемого последовательным приближением и принимаемого не более 2h + b.
В формуле (7.55) значения и
, характеризующие соотношение между действующими усилиями T, M и Q, принимаются:
|
при отсутствии изгибающего момента: |
|
|
|
при расчете по 1-й схеме: |
|
|
|
при расчете по 2-й схеме: |
|
|
|
при расчете по 3-й схеме: |
|
|
Крутящий момент Т, изгибающий момент М и поперечная сила Q принимаются в сечении, нормальном к продольной оси элемента и проходящем через центр тяжести сжатой зоны бетона пространственного сечения.
Значения коэффициента , характеризующего соотношение между поперечной и продольной арматурами, определяются по формуле
, (7.59)
где - площадь сечения одного стержня хомута, расположенного у растянутой грани, для рассматриваемой расчетной схемы;
s - расстояние между указанными выше хомутами.
При этом значения принимаются:
не менее , (7.60)
и не более , (7.61)
где М - изгибающий момент, принимаемый для 2-й схемы равным нулю, для 3-й схемы - со знаком "минус";
- предельный изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента.
Если значение , подсчитанное по формуле (7.59), меньше
, то значение усилия
, вводимое в формулы (7.55) и (7.56), умножается на отношение
.
В случае, когда выполняется условие
, (7.62)
вместо расчета по 2-й схеме производится расчет из условия
. (7.63)
В формулах (7.62) и (7.63):
b - ширина грани сечения, перпендикулярной к плоскости изгиба;
- определяются согласно 7.2.17.
7.2.25 При расчете на местное сжатие (смятие) элементов без поперечного армирования должно удовлетворяться условие
, (7.64)
где N - продольная сжимающая сила от местной нагрузки;
- площадь смятия (рисунок 7.14);
- коэффициент, зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия и принимаемый равным 0,75.
- расчетное значение сопротивления бетона смятию, определяемое по формуле
, (7.65)
где ;
для бетона класса ниже В25;
для бетона класса В25 и выше;
,
но не более следующих значений:
при схеме приложения нагрузки (рисунок 7.14, а, в, г, е) и для бетона классов:
выше В7,5 - 2,5;
В3,5; В5; В7,5 - 1,5;
В2,5 и ниже - 1,2;
при схеме приложения нагрузки (рисунок 7.14, б, д, ж)
независимо от класса бетона - 1,0.
,
- принимаются как для бетонных конструкций (пункт 6 таблицы Б.1);
- расчетная площадь смятия, определяемая согласно 7.2.26.
7.2.26 В расчетную площадь включается участок, симметричный по отношению к площади смятия (рисунок 7.14).
При этом должны выполняться следующие условия:
- при местной нагрузке по всей ширине элемента b в расчетную площадь включается участок длиной не более b в каждую сторону от границы местной нагрузки (рисунок 7.14, а);
- при местной краевой нагрузке по всей ширине элемента расчетная площадь равна площади смятия
(рисунок 7.14, б);
- при местной нагрузке в местах опирания концов прогонов и балок в расчетную площадь включается участок шириной, равной глубине заделки прогона или балки, и длиной не более расстояния между серединами пролетов, примыкающих к балке (рисунок 7.14, в);
- если расстояние между балками превышает двойную ширину элемента, длина расчетной площади определяется как сумма ширины балки и удвоенной ширины элемента (рисунок 7.14, г);
- при местной краевой нагрузке на угол элемента (рисунок 7.14, д) расчетная площадь равна площади смятия
;
- при местной нагрузке, приложенной на части длины и ширины элемента, расчетная площадь принимается согласно рисунку 7.14, е. При наличии нескольких нагрузок указанного типа, расчетные площади ограничиваются линиями, проходящими через середину расстояний между точками приложения двух соседних нагрузок;
- при местной краевой нагрузке, расположенной в пределах выступа стены (пилястры) или простенка таврового сечения, расчетная площадь равна площади смятия
(рисунок 7.14, ж);
- при определении расчетной площади для сечений сложной формы не должны учитываться участки, связь которых с загруженным участком не обеспечена с необходимой надежностью (рисунок 7.14, и).
Примечание - При местной нагрузке от балок, прогонов, перемычек и других элементов, работающих на изгиб, учитываемая в расчете глубина опоры при определении и
принимается не более 20 см.
7.2.27 Расчет на продавливание плитных конструкций (без поперечной арматуры) от действия сил, равномерно распределенных на ограниченной площади, должен производиться из условия
, (7.66)
где F - продавливающая сила;
- коэффициент, принимаемый равным 0,80;
- среднеарифметическое значений периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании в пределах рабочей высоты сечения.
При определении и F предполагается, что продавливание происходит по боковой поверхности пирамиды, меньшим основанием которой служит площадь действия продавливающей силы, а боковые грани наклонены под углом 45° к горизонтали (рисунок 7.15, а).
Продавливающая сила F принимается равной силе, действующей на пирамиду продавливания, за вычетом нагрузок, приложенных к бoльшему основанию пирамиды продавливания (считая по плоскости расположения растянутой арматуры) и сопротивляющихся продавливанию.
Если схема опирания такова, что продавливание происходит только по поверхности пирамиды с углом наклона боковых граней более 45° (например, в свайных ростверках, рисунок 7.15, б), правая часть формулы (7.68) определяется для фактической пирамиды продавливания с умножением на . При этом значение несущей способности принимается не более значения, соответствующего пирамиде при
, где c - длина горизонтальной проекции боковой грани пирамиды продавливания.
При установке в пределах пирамиды продавливания хомутов, нормальных к плоскости плиты, расчет должен производиться из условия
, (7.67)
но не более . Усилие
принимается равным правой части условия (7.66), а
определяется как сумма всех поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, пересекающими боковые грани расчетной пирамиды продавливания, по формуле
, (7.68)
где не должно превышать значения, соответствующего арматуре класса А-I.
При учете поперечной арматуры значение должно быть не менее
.
При расположении хомутов на ограниченном участке вблизи сосредоточенного груза производится дополнительный расчет на продавливание пирамиды с верхним основанием, расположенным по контуру участка с поперечной арматурой, из условия (7.66).
Поперечная арматура должна соответствовать требованиям 10.6.8.
Расчет на продавливание плит перекрытия выполняют по СП 63.13330.
7.2.28 Расчет железобетонных элементов на отрыв от действия нагрузки, приложенной к их нижней грани или в пределах высоты их сечений (рисунок 7.16), должен производиться из условия
, (7.69)
где F - отрывающая сила;
- расстояние от уровня передачи отрывающей силы на элемент до центра тяжести сечения продольной арматуры;
- сумма поперечных усилий, воспринимаемых хомутами, устанавливаемыми дополнительно по длине зоны отрыва, a, равной
, (7.70)
здесь b - ширина площадки передачи отрывающей силы.
Значения и b устанавливаются в зависимости от характера и условий приложения отрывающей нагрузки на элемент (через консоли, примыкающие элементы и др.).
7.2.29 Расчет анкеров, приваренных втавр к плоским элементам стальных закладных деталей, на действие изгибающих моментов, нормальных и сдвигающих сил от статической нагрузки, расположенных в одной плоскости симметрии с закладной деталью (рисунок 7.17), должен производиться по формуле
, (7.71)
где - суммарная площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда;
- наибольшее растягивающее усилие в одном ряду анкеров, определяемое по формуле
, (7.72)
- сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, определяемое по формуле
, (7.73)
- наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров, определяемое по формуле
. (7.74)
M, N, Q - соответственно изгибающий момент, нормальная и сдвигающая силы, действующие на закладную деталь. 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
учитывается не более четырех рядов;
z - расстояние между крайними рядами анкеров;
- коэффициент, определяемый для анкерных стержней диаметром 8-25 мм для бетона классов В12,5-В30 по формуле
, (7.75)
но принимаемый не более 0,7 нормируемой прочности; для бетона классов выше В30 - как для класса В30;
где - площадь анкерного стержня наиболее напряженного ряда,
;
- коэффициент, принимаемый равным
, (
- средняя плотность бетона,
);
- коэффициент, определяемый по формуле
, (7.76)
но принимаемый не менее 0,15;
где при
(прижатие);
- при
(нет прижатия); если в анкерах отсутствуют растягивающие усилия, коэффициент
принимается равным 1,0.
Площадь сечения анкеров остальных рядов должна приниматься равной площади сечения анкеров наиболее напряженного ряда.
В формулах (7.72) и (7.74) нормальное усилие считается положительным, если направлено от закладной детали (рисунок 7.17), и отрицательным - если направлена к ней. В случаях, когда нормальные усилия и
, а также сдвигающее усилие
при вычислении по формулам (7.71)-(7.73) получают отрицательные значения, в формулах (7.71)-(7.72) и (7.76) их принимают равными нулю. Кроме того, если
получает отрицательное значение, то в формуле (7.73) принимается
.
При расположении закладной детали на верхней (при бетонировании) поверхности изделия коэффициент уменьшается на 20%, а значение
принимается равным нулю.
7.2.30 В закладной детали с анкерами, приваренными внахлестку под углом от 15° до 30°, наклонные анкеры рассчитываются на действие сдвигающей силы (при Q > N, где N - отрывающая сила) по формуле
, (7.77)
где - суммарная площадь поперечного сечения наклонных анкеров;
- см. 7.2.29.
При этом должны устанавливаться нормальные анкеры, рассчитываемые по формуле (7.71) при и при значениях
, равных 0,1 сдвигающего усилия, определяемого по формуле (7.73).
7.2.31 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. Внешние элементы закладных деталей и их сварные соединения рассчитываются согласно СП 16.13330. 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
, (7.78)
где - диаметр анкерного стержня, требуемый по расчету;
- расчетное сопротивление стали на срез, принимаемое согласно СП 16.13330.
При применении сварных соединений, обеспечивающих большую зону включения пластины в работу при вырывании из нее анкерного стержня, и соответствующем обосновании возможна корректировка формулы (7.77) для таких сварных соединений.
Толщина пластины должна также соответствовать технологическим требованиям по сварке.
8 Расчет элементов железобетонных конструкций по предельным состояниям второй группы
8.1 Расчет железобетонных элементов по образованию трещин
8.1.1 Железобетонные элементы рассчитываются по образованию трещин нормальных и наклонных к продольной оси элемента.
8.1.2 Усилия, воспринимаемые нормальными к продольной оси сечениями при образовании трещин для изгибаемых, растянутых и внецентренно сжатых железобетонных элементов определяются исходя из следующих положений:
- сечения после деформации остаются плоскими;
- наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна бетона равно ;
- напряжения в бетоне сжатой зоны (при наличии) определяются с учетом упругих или неупругих деформаций бетона, при этом наличие неупругих деформаций учитывается уменьшением ядрового расстояния r (8.1.4);
- напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны значению ;
- напряжения в арматуре равны алгебраической сумме напряжений, соответствующих приращению деформаций окружающего бетона, и напряжений, вызванных усадкой и ползучестью бетона.
8.1.3 Расчет элементов при центральном растяжении силой N должен производиться из условия
, (8.1)
где - усилие, воспринимаемое сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемое по формуле
, (8.2)
где .
8.1.4 Расчет изгибаемых внецентренно сжатых, а также внецентренно растянутых элементов по образованию трещин производится из условия
, (8.3)
где - момент внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого сечения, относительно оси, параллельной нулевой линии и проходящей через ядровую точку, наиболее удаленную от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется;
- момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента, при образовании трещин и определяемый по формуле
, (8.4)
здесь - момент усилия Р относительно той же оси, что и при определении
; знак момента определяется направлением вращения ("плюс" - когда направления вращения моментов
и
противоположны; "минус" - когда направления совпадают).
Усилие Р рассматривают как внешнюю растягивающую силу, определяемую по формуле (9.8), принимая напряжения и
в ненапрягаемой арматуре численно равными значениям потерь от усадки бетона по пункту 8 таблицы 9.1 (как для арматуры, натягиваемой на упоры).
Значение определяется по формуле
для изгибаемых элементов (рисунок 8.1, а)
; (8.5)
для внецентренно сжатых элементов (рисунок 8.1, б)
; (8.6)
для внецентренно растянутых элементов (рисунок 8.1, в)
. (8.7)
Значения определяются:
при расчете по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от действия внешних нагрузок, но сжатой от действия усилия предварительного обжатия (рисунок 8.2), по формуле
; (8.8)
при расчете по образованию трещин в зоне сечения, растянутой от действия усилия предварительного обжатия (рисунок 8.2), по формуле
. (8.9)
r - расстояние от центра тяжести приведенного сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, трещинообразование которой проверяется.
Значение r определяется для элементов:
внецентренно растянутых, если выполняется условие
, (8.10)
по формуле
; (8.11)
внецентренно растянутых по формуле
, (8.12)
изгибаемых по формуле
. (8.13)
В формулах (8.11) и (8.12):
, (8.14)
но принимается не менее 0,7 и не более 1,0;
где - максимально напряжение в сжатом бетоне от внешней нагрузки и усилия предварительного напряжения, вычисляемое как для упругого тела по приведенному сечению;
- определяется по 8.1.5;
- отношение соответствующих модулей упругости арматуры
и бетона
.
8.1.5 Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна (с учетом неупругих деформаций растянутого бетона) определяется в предположении отсутствия продольной силы N и усилия предварительного обжатия Р по формуле
. (8.15)
Положение нулевой линии определяется из условия
. (8.16)
8.1.6 В конструкциях, армированных предварительно напряженными элементами (например, брусками), при определении усилий, воспринимаемых сечениями при образовании трещин в предварительно напряженных элементах, площадь сечения растянутой зоны бетона, не подвергаемая предварительному напряжению, в расчете не учитывается.
8.1.7 При проверке возможности исчерпания несущей способности одновременно с образованием трещин (5.8) усилие, воспринимаемое сечением при образовании трещин, определяется по формулам (8.2) и (8.4) с заменой значения на
при коэффициенте
.
8.1.8 Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, должен производиться при условии
, (8.17)
где - коэффициент условий работы бетона (см. таблицу Б.1), определяемый по формуле
, (8.18)
но не более 1,0;
здесь - коэффициент, принимаемый равным 0,02;
В - класс бетона по прочности на сжатие, МПа.
Значение следует принимать не менее 0,3.
Значения главных растягивающих и главных сжимающих напряжений в бетоне определяют по формуле
, (8.19)
где - нормальное напряжение в бетоне на площадке, перпендикулярной к продольной оси элемента, от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия;
- нормальное напряжение в бетоне на площадке, параллельной продольной оси элемента, от местного действия опорных реакций, сосредоточенных сил и распределенной нагрузки;
- касательное напряжение в бетоне от внешней нагрузки и усилия обжатия вследствие предварительного напряжения отогнутых стержней.
Напряжения ,
и
определяются как для упругого тела, за исключением касательных напряжений от действия крутящего момента, определяемых по формулам для пластического состояния элемента.
Значения напряжений и
подставляют в формулу (8.19) со знаком "плюс", если они растягивающие, и со знаком "минус", если сжимающие. Напряжение
в формуле (8.18) принимается по абсолютному значению.
8.2 Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин
Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин выполняется в соответствии с СП 63.13330.
8.3 Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям
Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям выполняется в соответствии с СП 63.13330.
9 Предварительно напряженные железобетонные конструкции
9.1 Предварительное напряжение арматуры
9.1.1 Предварительные напряжения арматуры принимают не более
для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более
для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.
9.1.2 Предварительные напряжения и
в напрягаемой продольной арматуре S и S' следует назначать с учетом допустимых отклонений значения предварительного напряжения р таким образом, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия
;
. (9.1)
Значение p, МПа, при механическом способе натяжения арматуры принимается равным , а при электротермическом и электротермомеханическом способах определяется по формуле
, (9.2)
где l - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.
При автоматизированном натяжении арматуры значение над чертой "360" в формуле (9.2) заменяется на "90".
9.1.3 Значения напряжений и
соответственно в напрягаемой арматуре S и S', контролируемые по окончании натяжения на упоры, принимаются равными
и
(9.1.2) за вычетом потерь от деформации анкеров и трения арматуры (9.1.4).
Значения напряжений в напрягаемой арматуре S и S', контролируемые в месте приложения усилия при натяжении арматуры на затвердевший бетон, принимаются равными соответственно и
определяемым из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений
и
по формулам:
; (9.3)
. (9.4)
В формулах (9.3) и (9.4):
,
- определяются без учета потерь предварительного напряжения;
Р, - определяются по формулам (9.8) и (9.9) при значениях
и
с учетом первых потерь предварительного напряжения;
,
- см. 9.1.7;
.
В конструкциях из бетона классов В7,5-В12,5 значения и
должны быть не более 400 и 550 МПа соответственно.
9.1.4 При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры.
При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:
- первые потери (до передачи натяжения на бетон) - от деформации анкеров, трения арматуры об огибающие приспособления, от релаксации напряжений в арматуре, температурного перепада, деформации форм (при натяжении арматуры на формы), от быстронатекающей ползучести бетона;
- вторые потери (после передачи натяжения на бетон) - от усадки и ползучести бетона.
При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:
- первые потери - от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность бетона конструкции;
- вторые потери - от релаксации напряжений в арматуре, усадки и ползучести бетона, смятия бетона под витками арматуры, деформации стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков).
Потери предварительного напряжения арматуры следует определять по таблице 9.1, при этом суммарное значение потерь при проектировании конструкций необходимо принимать не менее 100 МПа.
Таблица 9.1
|
Наименование фактора, вызывающего потери предварительного напряжения арматуры |
Значения потерь предварительного напряжения, МПа, при натяжении арматуры |
||
|
на упоры |
на бетон |
||
|
Первые потери
| |||
|
1 Релаксация напряжений арматуры: при механическом способе натяжения арматуры: |
|
|
|
|
а) проволочной |
|
- |
|
|
б) стержневой при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения арматуры |
|
- |
|
|
в) проволочной |
|
- |
|
|
г) стержневой |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
2 Температурный перепад (разность температур натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилие натяжения при прогреве бетона) |
Для бетона классов В15-В40 - |
- |
|
|
Для бетона класса В45 и выше - |
- |
||
|
|
|
||
|
3 Деформации анкеров, расположенных у натяжных устройств |
где смещение стержней в инвентарных зажимах, определяемое по формуле
d - диаметр стержня, мм; l - длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров формы или стенда), мм. При электротермическом способе натяжения потери от деформаций анкеров в расчете не учитываются, так как они учтены при определении значения полного удлинения арматуры |
где
l - длина натягиваемого стержня (элемента), мм |
|
|
4 Трение арматуры: |
|
|
|
|
а) о стенки каналов или о поверхность бетона конструкций |
- |
где e - основание натуральных логарифмов;
x - длина участка от натяжного устройства до расчетного сечения, м;
|
|
|
б) об огибающие приспособления |
где e - основание натуральных логарифмов;
|
- |
|
|
5 Деформация стальной формы при изготовлении предварительно напряженных железобетонных конструкций |
где при натяжении арматуры домкратом
при натяжении арматуры намоточной машиной электротермомеханическим способом (50% усилия создается грузом)
n - число групп стержней, натягиваемых неодновременно; l - расстояние между наружными гранями упоров. При отсутствии данных о технологии изготовления и конструкции формы потери от ее деформации принимаются равными 30 МПа. При электротермическом способе натяжения потери от деформации формы в расчете не учитываются, так как они учтены при определении полного удлинения арматуры |
- |
|
|
6 Быстронатекающая ползучесть для бетона: |
|
|
|
|
а) естественного твердения |
где
При передаточной прочности 11 МПа и ниже вместо множителя 40 принимается множитель 60. |
- |
|
|
б) подвергнутого тепловой обработке |
Потери вычисляются по формулам пункта 6а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 0,85 |
- |
|
|
Вторые потери
| |||
|
7 Релаксация напряжений арматуры: |
|
|
|
|
а) проволочной |
- |
|
|
|
б) стержневой |
- |
(см. пояснения к пункту 1) |
|
|
8 Усадка бетона (9.1.5), МПа: |
Бетон |
Независимо от условий твердения бетона |
|
|
естественного твердения |
подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении |
||
|
при мелком заполнителе: |
|
|
|
|
а) плотном |
|
|
|
|
б) пористом |
50 |
45 |
40 |
|
|
70 |
60 |
50 |
|
9 Ползучесть бетона (9.1.5): а) при плотном мелком заполнителе |
где
естественного твердения - 1,00; подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении - 0,85 |
||
|
б) при пористом мелком заполнителе |
Потери вычисляются по формулам пункта 9а настоящей таблицы с умножением полученного результата на коэффициент, равный 1,2 |
||
|
10 Смятие бетона под витками спиральной или кольцевой арматуры (при диаметре конструкции до 3 м) |
- |
где |
|
|
11 Деформация обжатия стыков между блоками (для конструкций, состоящих из блоков) |
- |
где n - число швов конструкции и оснастки по длине натягиваемой арматуры;
l - длина натягиваемой арматуры, мм |
|
|
Примечание - Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре S' определяются так же, как в арматуре S. | |||
Таблица 9.2
|
Тип канала или поверхности |
Значение коэффициентов для определения потерь от трения арматуры (пункт 4 таблицы 9.1) |
||
|
|
|
||
|
пучков, канатов |
стержней периодического профиля |
||
|
1 Канал: |
|
|
|
|
- с металлической поверхностью |
0,0030 |
0,35 |
0,40 |
|
- с бетонной поверхностью, образованный жестким каналообразователем |
0 |
0,55 |
0,65 |
|
- то же, с гибким каналообразователем |
0,0015 |
0,55 |
0,65 |
|
2 Бетонная поверхность |
0 |
0,55 |
0,65 |
9.1.5 При определении потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона по пунктам 8 и 9 таблицы 9.1 необходимо учитывать следующее:
- при заранее известном сроке загружения конструкции потери следует умножать на коэффициент определяемый по формуле
, (9.5)
где t - время, сут, отсчитываемое при определении потерь от ползучести со дня обжатия бетона, от усадки - со дня окончания бетонирования;
- для конструкций, предназначенных для эксплуатации при влажности воздуха ниже 40%, потери должны быть увеличены на 25%;
- допускается применять более точные методы определения потерь, обоснованные в установленном порядке, если известны вид и качество цемента, состав бетона, условия изготовления и эксплуатации конструкции и т.п.
9.1.6 Значение предварительного напряжения в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры , определяемым по формуле
. (9.6)
Знак "плюс" принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (т.е. на конкретной стадии работы конструкции или на рассматриваемом участке элемента предварительное напряжение снижает несущую способность, способствует образованию трещин и т.п.), знак "минус" - при благоприятном.
Значения при механическом способе натяжения арматуры принимаются равными 0,1, а при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения определяются по формуле
, (9.7)
но принимаются не менее 0,1;
где p, - см. 9.1.2;
- число стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента.
При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значение допускается принимать равным нулю.
9.1.7 Условия определения напряжений в бетоне и арматуре, а также усилия предварительного обжатия бетона, вводимых в расчет предварительного напряжения конструкций, приведены ниже.
Напряжения в сечениях, нормальных к продольной оси элемента, определяются по правилам расчета упругих материалов. При этом принимают приведенное сечение, включающее сечение бетона с учетом ослабления его каналами, пазами и т.п., а также сечение всей продольной (напрягаемой и ненапрягаемой) арматуры, умноженное на отношение модулей упругости арматуры и бетона. Если части бетонного сечения выполнены из бетонов разных классов или видов, их приводят к одному классу или виду, исходя из отношения модулей упругости бетона.
Усилие предварительного обжатия Р и эксцентриситет его приложения относительно центра тяжести приведенного сечения (рисунок 9.1) определяются по формулам:
; (9.8)
, (9.9)
где ,
- напряжения в ненапрягаемой продольной арматуре S и S' соответственно, вызванные усадкой и ползучестью бетона;
,
,
,
- расстояния от центра тяжести приведенного сечения до точек приложения равнодействующих усилий соответственно в напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматуре S и S' (рисунок 9.1).
При криволинейной напрягаемой арматуре значения и
умножают соответственно на
и
, где
и
- углы наклона оси арматуры к продольной оси элемента (для рассматриваемого сечения).
Напряжения и
принимают с учетом:
- первых потерь - в стадии обжатия бетона;
- первых и вторых потерь - в стадии эксплуатации элемента.
Напряжения и
принимают численно равными:
- потерям напряжений от быстронатекающей ползучести по пункту 6 таблицы 9.1 - в стадии обжатия бетона;
- сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона по пунктам 6, 8 и 9 таблицы 9.1 - в стадии эксплуатации элемента.
9.1.8 Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия должны быть не более значений (в долях от передаточной прочности бетона
), указанных в таблице 9.3.
Таблица 9.3
|
Напряженное состояние сечения |
Способ натяжения арматуры |
Значения сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия, в долях от передаточной прочности бетона |
|||
|
при расчетной зимней температуре наружного воздуха, °С | |||||
|
минус 40 и выше |
ниже минус 40 |
||||
|
при обжатии | |||||
|
центральном |
внецентренном |
центральном |
внецентренном |
||
|
1 Напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок |
На упоры |
0,85 |
0,95* |
0,70 |
0,85 |
|
На бетон |
0,70 |
0,85 |
0,60 |
0,70 |
|
|
2 Напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок |
На упоры |
0,65 |
0,70 |
0,50 |
0,60 |
|
На бетон |
0,60 |
0,65 |
0,45 |
0,50 |
|
|
* Для элементов, изготовляемых с постепенной передачей усилия обжатия, при наличии стальных опорных деталей и косвенной арматуры с объемным коэффициентом армирования | |||||
|
Примечания 1 Значения 2 Расчетные зимние температуры наружного воздуха принимаются согласно СП 131.13330. 3 Для бетона классов В7,5-В12,5 значения | |||||
Напряжения определяются на уровне крайнего сжатого волокна бетона с учетом потерь предварительного напряжения по пунктам 1-6 таблицы 9.1 и при коэффициенте точности натяжения арматуры
, равном единице.
9.1.9 Для предварительно напряженных конструкций, в которых предусматривается регулирование напряжений обжатия бетона в процессе их эксплуатации (например, в реакторах, резервуарах, телевизионных башнях), напрягаемая арматура применяется без сцепления с бетоном, при этом необходимо предусматривать эффективные мероприятия по защите арматуры от коррозии по СП 28.13330.
9.1.10 Длину зоны передачи напряжений для напрягаемой арматуры без анкеров следует определять по формуле
, (9.10)
где и
принимаются по таблице 9.4.
К значению при необходимости вводятс
Вы можете открыть актуальную версию документа прямо сейчас.
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Свод правил СП 351.1325800.2017 "Бетонные и железобетонные конструкции из легких бетонов. Правила проектирования" (утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства РФ от 25 ноября 2017 г. N 1584/пр)
Текст документа опубликован на официальном сайте Минстроя России
Дата введения 26 мая 2018 г.
Настоящий документ включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений
1 Исполнитель - АО "НИЦ "Строительство" - Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева
2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 Подготовлен к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
4 Утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 25 ноября 2017 г. N 1584/пр и введен в действие с 26 мая 2018 г.
5 Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
6 Введен впервые
В настоящий документ внесены изменения следующими документами:
Изменение N 1, утвержденное приказом Минстроя России от 15 декабря 2020 г. N 786/пр
Изменения вступают в силу с 16 июня 2021 г.