СНиП 2.03.01-84 (1989, с изм 1988, 1 1989, 2 1992)

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ

КОНСТРУКЦИИ

СНиП 2.03.01-84*

ГОССТРОЙ СССР

РАЗРАБОТАНЫ НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А. А. Гвоздев — руководитель темы; доктора техн. наук А. С. Залесов, Ю. П. Гуща; д-р техн. наук, проф. В. А. Клевцов; кандидаты техн. наук Е. А. Чистяков, Р. Л. Серых, Н. М. Мулин и Л. К. Руллэ) и ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (И. К. Никитин руководитель темы; Б. Ф. Васильев).

ВНЕСЕНЫ НИИЖБ Госстроя СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Управлением стандартизации и технических норм в строительстве Госстроя СССР (В. М. Скубко).

СНиП 2.03.01-84* является переизданием СНиП 2.03.01-84 с изменениями, утвержденными постановлениями Госстроя СССР от 8 июля 1988 г. № 132 и от 25 августа 1988 г. № 169.

Разделы, пункты, таблицы, формулы, приложения и подписи к рисункам, в которые внесены изменения, отмечены в настоящих строительных нормах и правилах звездочкой.

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале Бюллетень строительной техники, Сборнике изменений к строительным нормам и правилам Госстроя СССР и информационном указателе Государственные стандарты СССР Госстандарта СССР.

Настоящие нормы распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, работающих при систематическом воздействии температур не выше 50 С и не ниже минус 70 С.

Нормы устанавливают требования к проектированию бетонных и железобетонных конструкций, изготовляемых из тяжелого, мелкозернистого, легкого, ячеистого и поризованного бетонов, а также из напрягающего бетона.

Положения данных норм соответствуют СТ СЭВ 384-76.

Требования настоящих норм не распространяются на бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений, мостов, транспортных тоннелей, труб под насыпями, покрытий автомобильных дорог и аэродромов, армоцементные конструкции, а также конструкции, изготовляемые из батонов средней плотностью менее 500 и свыше 2500 кг/м³, бетонополимеров и полимербетонов, бетонов на известковых, шлаковых и смешанных вяжущих (кроме применения их в ячеистом бетоне), на гипсовом и специальных вяжущих, бетонов на специальных и органических заполнителях, бетона крупнопористой структуры.

При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в особых условиях эксплуатации (при сейсмических воздействиях, в среде с агрессивной степенью воздействия на бетонные и железобетонные конструкции, в условиях повышенной влажности и т. п.), должны соблюдаться дополнительные требования, предъявляемые к таким конструкциям соответствующими нормативными документами.

По показателям прочности бетона приняты классы бетона в соответствии с СТ СЭВ 1406-78.

Основные буквенные обозначения, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565—79, приведены в справочном приложении 5 .

_____________

* Переиздание с изменениями на 1 января 1989 г.

1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Бетонные и железобетонные конструкции, согласно СТ СЭВ 1406-78, должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором материалов, назначением размеров и конструированием.

1.2. 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;

использования местных строительных материалов;

соблюдения требований по экономному расходованию основных строительных материалов.

1.3. При проектировании зданий и сооружений должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость зданий и сооружений в целом, а также отдельных конструкций на всех стадиях возведения и эксплуатации.

1.4. Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на специализированных предприятиях.

При выборе элементов сборных конструкций должны предусматриваться преимущественно предварительно напряженные конструкции из высоко-прочных бетонов и арматуры, а также конструкции из легкого и ячеистого бетонов там, где их применение не ограничивается требованиями других нормативных документов.

Целесообразно укрупнять элементы сборных конструкций, насколько это позволяют грузоподъемность монтажных механизмов, условия изготовления и транспортирования.

1.5. Для монолитных конструкций следует предусматривать унифицированные размеры, позволяющие применять инвентарную опалубку, а также укрупненные пространственные арматурные каркасы.

1.6. В сборных конструкциях особое внимание должно быть обращено на прочность и долговечность соединений.

Конструкции узлов и соединений элементов должны обеспечивать с помощью различных конструктивных и технологических мероприятий надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.

1.7. Бетонные элементы применяются:

а) преимущественно в конструкциях, работающих на сжатие при малых эксцентриситетах продольной силы, не превышающих значений, указанных в п. 3.3;

б) 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.).

Примечание. Конструкции рассматриваются как бетонные, если их прочность в стадии эксплуатации обеспечивается одним бетоном.

1.8. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается как средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства согласно СНиП 2.01.01-82. 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 СНиП 2.01.01-82 или как относительная влажность внутреннего воздуха помещений отапливаемых зданий.

1.9. В настоящих нормах приняты буквенные обозначения основных величин, подлежащих применению при проектировании строительных конструкций, а также индексы к буквенным обозначениям, установленные СТ СЭВ 1565—79.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.10. 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).

а) Расчет по предельным состояниям первой группы должен обеспечивать конструкции от:

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 и перекрытий пол некоторые неуравновешенные машины 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.).

б) Расчет по предельным состояниям второй группы должен обеспечивать конструкции от:

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).

1.11. Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов должен, как правило, производиться для всех стадий — изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом расчетные схемы должны отвечать 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.

1.12*. Значения нагрузок и воздействий, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные должны приниматься в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85.

Значения нагрузок необходимо умножить на коэффициенты надежности по назначению, принимаемые согласно Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций", утвержденным Госстроем СССР.

Нагрузки, учитываемые при расчета по предельным состояниям второй группы (эксплуатационные), следует принимать согласно указаниям пп. 1.16 и 1.20. При этом к длительным нагрузкам относится также часть полного значения кратковременных нагрузок, оговоренных в СНиП 2.01.07-85, а вводимую в расчет кратковременную нагрузку следует принимать уменьшенной на величину, учтенную в длительной нагрузке. Коэффициенты сочетаний и коэффициенты снижения нагрузок относятся к полному значению кратковременных нагрузок.

Для не защищенных от солнечной радиации конструкций, предназначенных для работы в климатическом подрайоне IVА согласно СНиП 2.01.01-82, при расчете должны учитываться температурные климатические воздействия.

Для бетонных и железобетонных конструкций должна быть также обеспечена их огнестойкость в соответствии с требованиями СНиП 2.01.02-85.

1.13. 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:

при транспортировании ........... 1,60

подъеме и монтаже .......... 1,40

Для указанных коэффициентов динамичности допускается принимать более низкие значения, обоснованные в установленном порядке, но не ниже 1,25.

1.14. Сборно-монолитные конструкции, а также монолитные конструкции с несущей арматурой должны рассчитываться по прочности, образованию и раскрытию трещин и по деформациям для следующих двух стадий работы конструкций:

а) до приобретения бетоном, уложенным на месте использования конструкции, заданной прочности — на воздействие веса этого бетона и других нагрузок, действующих на данном этапе возведения конструкции;

6) после приобретения бетоном, уложенным на места использования конструкции, заданной прочности на нагрузки, действующие на данном этапе возведения и при эксплуатации конструкции.

1.15. Усилия в статически неопределимых железобетонных конструкциях от нагрузок и вынужденных перемещении (вследствие изменения температуры, влажности бетона, смешения опор и т. п.), а также усилия в статически определимых конструкциях при расчете их по деформированной схеме следует, как правило, определять с учетом неупругих деформаций бетона и арматуры и наличия трещин.

Для конструкций, методика расчета которых с учетом неупругих свойств железобетона не разработана, а также для промежуточных стадий расчета с учетом неупругих свойств железобетона усилия в статически неопределимых конструкциях допускается определять в предположении их линейной упругости.

1.16. К трещиностойкости конструкций (или их частей) предъявляются требования соответствующих категорий в зависимости от условий, в которых они работают, и от вида применяемой арматуры:

а) 1-я категория — не допускается образование трещин;

б) 2-я категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин a_crc1 при условии обеспечения их последующего надежного закрытия (зажатия);

в) 3-я категория — допускается ограниченное по ширине непродолжительное a_crc1 и продолжительное a_crc2 раскрытие трещин.

Под непродолжительным раскрытием трещин понимается их раскрытие при совместном действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а под продолжительным — только постоянных и длительных нагрузок.

Категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций, а также значения предельно допустимой ширины раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды приведены: для ограничения проницаемости конструкций — в табл. 1, для обеспечения сохранности арматуры — в табл. 2*.

Эксплуатационные нагрузки, учитываемые при расчете железобетонных конструкций по образованию трещин, их раскрытию или закрытию, должны приниматься согласно табл. 3 .

Если в конструкциях или их частях, к трещиностойкости которых предъявляются требования 2-й и 3-й категорий, трещины не образуются при соответствующих нагрузках, указанных в табл. 3, их расчет по непродолжительному раскрытию и по закрытию трещин (для 2-й категории) или по непродолжительному и продолжительному раскрытию трещин (для 3-й категории) не производится.

Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным и наклонным к продольной оси элемента.

Таблица 1

_____________

¹ Конструкции должны преимущественно выполняться предварительно напряженными. При специальном обосновании допускается выполнить эти конструкции без предварительного напряжения, в этом случае их трещиностойкости предъявляются требования 3-й категории.

Во избежание раскрытия продольных трещин следует принимать конструктивные меры (устанавливать соответствующую поперечную арматуру), а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать значения сжимающих напряжении в бетоне в стадии предварительного обжатия (см. п. 1.29).

1.17. На концевых участках предварительно напряженных элементов с арматурой без анкеров в пределах длины зоны передачи напряжении (см. п. 2.29) не допускается образование трещин при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, вводимых в расчете коэффициентом _f = 1,0.

При этом предварительные напряжения в арматуре по длине зоны передачи напряжении принимаются линейно возрастающими от нуля до максимальных расчетных величин.

Указанное требование допускается не учитывать для части сечения, расположенной по его высоте от уровня центра тяжести приведенного сечения до растянутой от действия усилия предварительного обжатия грани, если в этой части отсутствует напрягаемая арматура без анкеров.

1.18. В случае, если а сжатой при эксплуатационных нагрузках зоне предварительно напряженных элементов, согласно расчету, в стадиях изготовления, транспортирования и возведения образуются трещины, нормальные к продольной оси. следует учитывать снижение трещиностойкости растянутой при эксплуатации зоны элементов, а также увеличение их кривизны. Для элементов, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, образование таких трещин не допускается.

Таблица 2*

Примечания: 1. Обозначения классов арматуры — в соответствии с п. 2.24а.

2. В канатах подразумевается проволока наружного слоя.

3. Для конструкций со стержневой арматурой класса А-V, эксплуатируемых в закрытом помещении или на открытом воздухе, при наличии опыта проектирования и эксплуатации таких конструкций значения a_crc1 и a_crc2 допускается увеличивать на 0,1 мм по отношению к приведенным в настоящей таблице.

1.19. Для железобетонных слабоармированных элементов, характеризуемых тем, что их несущая способность исчерпывается одновременно с образованием трещин в бетоне растянутой зоны ( см. п. 4.9), площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности на менее чем на 15 %.

1.20*. Прогибы и перемещения элементов конструкций на должны превышать предельных, установленных СНиП 2.01.07-85.

1.21. При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет е_а, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет е_а в любом случае принимается не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения. 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 е₀ принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее е_а. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е₀ находится как сумма эксцентриситетов определяемого из статического расчета конструкции и случайного.

1.22. Расстояния между температурно-усадочными швами, как правило, должны устанавливаться расчетом.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

К ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.23. Предварительные напряжения _sp, а также ’_sp, соответственно а напрягаемой арматуре S и S’ следует назначать с учетом допустимых отклонений p значения предварительного напряжения таким образом, чтобы для стержневой и проволочной арматуры выполнялись условия:

(1)

Значение р при механическом способе натяжения арматуры принимается равным 0,05 _sp, а при электротермическом и электротермомеханическом способах определяется по формуле

(2)

где p в МПа;

l длина натягиваемого стержня (расстояние между наружными гранями упоров), м.

При автоматизированном натяжении арматуры значение числителя 360 в формуле (2) заменяется на 90.

1.24. Значения напряжений _con1 и ’_con1 соответственно в напрягаемой арматуре S и S’, контролируемые по окончании натяжения на упоры, принимаются равными _sp и ’_sp (см. п. 1.23) за вычетом потерь от деформации анкеров и трения арматуры (см. п. 1.25).

Значения напряжений в напрягаемой арматуре S и S’, контролируемые в месте приложения натяжного усилия при натяжении арматуры на затвердевший бетон, принимаются равными соответственно _con2 и ’_con2, определяемым из условия обеспечения в расчетном сечении напряжений _sp и ’_sp по формулам:

(3)

(4)

В формулах (3) и (4):

_sp, ’_sp — определяются без учета потерь предварительного напряжения;

Таблица 3

____________

* Коэффициент _f принимается как при расчете по прочности.

Примечания: 1. Длительные и кратковременные нагрузки принимаются с учетом указаний п. 1.12*.

2. Особые нагрузки учитываются в расчете по образованию трещин в тех случаях, когда наличие трещин приводит к катастрофическому положению (взрыву, пожару и т. п.).

Р, е_0р — определяются по формулам (8) и (9) при значениях _sp и ’_sp с учетом первых потерь предварительного напряжения;

y_sp, y’_sp — обозначения те же, что в п. 1.28;

= E_s/E_b.

Напряжения в арматуре самонапряженных конструкций рассчитываются из условия равновесия с напряжениями (самонапряжением) в бетоне.

Самонапряжение бетона в конструкции определяется исходя из марки бетона по самонапряжению S_p с учетом коэффициента армирования, расположения арматуры в бетоне (одно-, двух- и трехосное армирование), а также в необходимых случаях — потерь от усадки и ползучести бетона при загружении конструкции.

Примечание. В конструкциях их легкого бетона классов В7,5— В12,5 значения _con1 и _con2 должны превышать соответственно 400 и 550 МПа.

1.25. При расчете предварительно напряженных элементов следует учитывать потери предварительного напряжения арматуры.

При натяжении арматуры на упоры следует учитывать:

а) первые потери — 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;

б) вторые потери — от усадки и ползучести бетона.

При натяжении арматуры на бетон следует учитывать:

в) первые потери — от деформации анкеров, трения арматуры о стенки каналов или поверхность бетона конструкции;

г) 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 табл. 5, при этом суммарную величину потерь при проектировании конструкций необходимо принимать не менее 100 МПа.

При расчете самонапряженных элементов учитываются только потери предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона в зависимости от марки бетона по самонапряжению и влажности среды. Для самонапряженных конструкций, эксплуатируемых в условиях избытка влаги, потери от усадки не учитываются.

1.26. При определении потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести бетона по поз. 8 и 9 табл. 5 необходимо учитывать следующий указания:

а) при заранее известном сроке загружения конструкции потери следует умножать на коэффициент _l, определяемый по формуле

(5)

где t — время, сут, отсчитываемое при определении потерь от ползучести со дня обжатия бетона, от усадки — со дня окончания бетонирования;

Таблица 5

Примечания: 1. Потери предварительного напряжения в напрягаемой арматуре S’ определяются так же, как в арматуре S.

2. Для самонапряженных конструкций потери от усадки и ползучести бетона определяются по опытным данным.

Таблица 6

б) для конструкций, предназначенных для эксплуатации при влажности воздуха ниже 40 %, потери должны быть увеличены на 25 %, за исключением конструкций из тяжелого и мелкозернистого бетонов, предназначенных для эксплуатации в климатическом подрайоне IVА согласно СНиП 2.01.01-82 и не защищенных от солнечной радиации, для которых указанные потери увеличиваются на 50 %;

в) допускается использовать более точные методы для определения потерь, обоснованные в установленном порядке, если известны сорт цемента, состав бетона, условия изготовления и эксплуатации конструкции и т. п.

1.27. Значение предварительного напряжении в арматуре вводится в расчет с коэффициентом точности натяжения арматуры _sp, определяемым по формуле

(6)

Знак плюс" принимается при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения (т. е. на данной стадии работы конструкции или на рассматриваемом участке элемента предварительное напряжение снижает несущую способность, способствует образованию трещин и т. п.), знак минус" — при благоприятном.

Значения _sp при механическом способе натяжения арматуры принимаются равными 0,1, а при электротермическом и электротермомеханическом способах натяжения определяются по формуле

(7)

но принимаются не менее 0,1;

здесь р, _sp — см. п. 1.23;

п_р число стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента.

При определении потерь предварительного напряжения арматуры, а также при расчете по раскрытию трещин и по деформациям значение _sp допускается принимать равным нулю.

1.28. Напряжения в бетоне и арматуре, а также усилия предварительного обжатия бетона, вводимые в расчет предварительно напряженных конструкций, определяются с учетом следующих указаний.

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, лазами 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 е_0р относительно центра тяжести приведенного сечения (черт. 1) определяются по формулам:

(8)

(9)

где _s, ’_s — напряжения в ненапрягаемой арматуре соответственно S и S’, вызванные усадкой и ползучестью бетона;

y_sp, y’_sp, y_s, y’_s — расстояния от центра тяжести приведенного сечения до точек приложения равнодействующих усилий соответственно в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре S и S’ (см. черт. 1 ).

Черт. 1. Схема усилий предварительного напряжения в арматуре

в поперечном сечении железобетонного элемента

При криволинейной напрягаемой арматуре значения _sp и ’_sp умножают соответственно на cos и cos’, где и ’ углы наклона оси арматуры к продольной оси элемента (для рассматриваемого сечения).

Напряжения _sp и ’_sp принимают:

а) в стадии обжатия бетона — с учетом первых потерь;

б) в стадии эксплуатации элемента — с учетом первых и вторых потерь.

Напряжения _s и ’_s принимают численно равными:

в стадии обжатия бетона — потерям напряжений от быстронатекающей ползучести по поз. 6 табл. 5;

в стадии эксплуатации элемента — сумме потерь напряжений от усадки и ползучести бетона по поз. 6, 8 и 9 табл. 5.

1.29. Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия _bp не должны превышать значений (в долях от передаточной прочности бетона R_bp), указанных в табл. 7.

Таблица 7

_____________

* Для элементов, изготовляемых с постепенной передачей усилия обжатия, при наличии стальных опорных деталей и косвенной арматуры с объемным коэффициентом армирования _v 0,5 % (см. п. 5.15) на длине не менее длины зоны передачи напряжений l_p (см. п. 2.29) допускается принимать значение _bp/R_bp = 1,00.

Примечания: 1. Значения _bp/R_bp, указанные в настоящей таблице, для батона в водонасыщенном состоянии при расчетной температуре воздуха ниже минус 40 С следует принимать на 0,05 меньше.

2. Расчетные зимние температуры наружного воздуха принимаются согласно указаниям п. 1.8.

3. Для легкого бетона классов В7,5 В12,5 значения _bp/R_bp следует принимать не более 0,30.

Напряжения _bp определяются на уровне крайнего сжатого волокна батона с учетом потерь предварительного напряжения по поз. 16 табл. 5 и при коэффициенте точности натяжения арматуры _sp, равном единице.

1.30. Для предварительно напряженных конструкций, в которых предусматривается регулирование напряжении 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. К предварительно напряженным конструкциям без сцепления арматуры с бетоном должны предъявляться требования 1-й категории трещиностойкости.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПЛОСКОСТНЫХ

И МАССИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

С УЧЕТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

1.31. Расчет плоскостных конструкций (типа балок-стенок, плит перекрытий) и массивных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп следует производить по напряжениям (усилиям), деформациям и перемещениям, вычисляемым с учетом физической нелинейности, анизотропии, а в необходимых случаях — ползучести, накопления повреждений (в длительных процессах) и геометрической нелинейности (в основном для тонкостенных конструкций).

Примечание. Анизотропия — неодинаковость свойств {здесь — механических) по разным направлениям. Ортотропия вид анизотропии, при котором имеются три взаимно перпендикулярные плоскости симметрии свойств.

1.32. Физическую нелинейность, анизотропию и ползучесть следует учитывать в определяющих соотношениях, связывающих между собой напряжения и деформации, а также в условиях прочности и трещиностойкости материала. При этом следует выделять две стадии деформирования элементов — до и после образования трещин.

1.33. До образования трещин для бетона должна, как правило, использоваться нелинейная ортотропная модель, позволяющая учитывать направленное развитие эффекта дилатации и неоднородность деформирования при сжатии и растяжении. Допускается пользоваться квазиизотропной моделью бетона, учитывающей проявление указанных факторов а среднем по объему. Для железобетона в этой стадии следует исходить из совместности осевых деформаций арматуры и окружающего бетона, за исключением концевых участков арматуры, не снабженных специальными анкерами.

При опасности выпучивания арматуры следует ограничивать ее предельные сжимающие напряжения.

Примечание. Дилатация увеличение объема тела при сжатии, обусловленное развитием множества микротрещин, а также трещин большей протяженности.

1.34. В условиях прочности бетона следует учитывать сочетание напряжении на площадках разных направлений, в силу которых, в частности, его сопротивление двух- и трехосному сжатию превышает прочность при одноосном сжатии, а при комбинациях сжатия и растяжения может быть меньше, чем при действии одного из них. В необходимых случаях должна приниматься во внимание длительность действия напряжений.

Условие прочности железобетона без трещин должно составляться исходя из условий прочности составляющих материалов как двухкомпонентной среды.

1.35. В качестве условия трещинообразования следует использовать условие прочности бетонных элементов двухкомпонентной среды.

1.36. После образования трещин следует использовать модель анизотропного тела общего вида при нелинейных выражениях зависимостей усилий или напряжений от перемещений с учетом следующих факторов:

углов наклона трещин к арматуре и схем пересечения трещин;

раскрытия трещин и сдвига их берегов;

жесткости арматуры: осевой — с учетом сцепления с полосами или блоками бетона между трещинами; тангенциальной — с учетом податливости бетонного основания у берегов трещин и соответственно осевых и касательных напряжений в арматуре в трещинах;

жесткости бетона: между трещинами — на осевые силы и сдвиг {снижается для схемы пересекающихся трещин); в трещинах — на осевые силы и сдвиг за счет зацепления берегов трещин при достаточно малой их ширине;

частичного нарушения совместности осевых деформаций арматуры и бетона между трещинами.

В модели деформирования неармированных элементов с трещинами учитывается лишь жесткость бетона между трещинами.

В случаях возникновения наклонных трещин следует учитывать особенности деформирования бетона над наклонными трещинами.

1.37. Ширину раскрытия трещин и взаимный сдвиг их берегов следует определять исходя из смещения стержней различных направлений относительно пересекаемых ими берегов трещин с учетом расстояний между трещинами и при соблюдении условия совместности этих смещений.

1.38. Условия прочности плоских и объемных элементов с трещинами должны основываться на следующих предпосылках:

принимается, что разрушение происходит вследствие значительного удлинения арматуры по наиболее опасным трещинам, в общем случае расположенным косо к стержням арматуры, и раздробления бетона полос или блоков между трещинами или за трещинами (например, в сжатой зоне плит над трещинами);

сопротивление бетона сжатию снижается из-за возникновения растяжения в перпендикулярном направлении, создаваемого силами сцепления с растянутой арматурой, а также из-за поперечных смещений арматуры у берегов трещин;

при определении прочности бетона учитываются схемы образования трещин и углы наклона трещин к арматуре;

в стержнях арматуры учитываются, как правило, нормальные напряжения, направленные вдоль их оси; допускается учитывать касательные напряжения в арматуре в местах трещин (нагельный эффект), принимая, что стержни не изменяют своей ориентации:

принимается, что в трещине разрушения все пересекающие ее стержни достигают расчетных сопротивлении на растяжение (для арматуры, не имеющей предела текучести, напряжения должны контролироваться в процессе деформационного расчета).

Прочность бетона в различных его зонах следует оценивать по напряжениям в нем как в компоненте двухкомпонентной среды (за вычетом приведенных напряжении в арматуре между трещинами, определяемых с учетом напряжении в трещинах, сцепления и частичного нарушения совместности осевых деформаций арматуры с бетоном).

1.39. Несущую способность железобетонных конструкций, способных претерпевать достаточные пластические деформации, допускается определять методом предельного равновесия.

1.40. При расчете конструкций по прочности, деформациям, образованию и раскрытию трещин методом конечных элементов 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 полегать отдельные конечные элементы разрушенными, если это не влечет за собой прогрессирующего разрушения конструкции и по истечении действия рассматриваемой нагрузки эксплуатационная пригодность конструкции сохранится или может быть восстановлена.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ

И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

БЕТОН

2.1. Для бетонных и железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящих норм, следует предусматривать конструкционные бетоны, соответствующие ГОСТ 25192-82:

тяжелый средней плотности свыше 2200 до 2500 кг/м³ включ.;

мелкозернистый средней плотности свыше 1800 кг/м³;

легкий плотной и поризованной структуры;

ячеистый автоклавного и неавтоклавного твердения;

специальный бетон — напрягающий.

2.2. При проектировании бетонных и железобетонных конструкций в зависимости от их назначения и условий работы следует устанавливать показатели качества бетона, основными из которых являются:

а) класс по прочности на сжатие В;

б) класс по прочности на осевое растяжение В_t (назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве);

в) марка по морозостойкости F (должна назначаться для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания);

г) марка по водонепроницаемости W (должна назначаться для конструкций, к которым предъявляются требования ограничения проницаемости);

д) марка по средней плотности D (должна назначаться для конструкций, к которым кроме конструктивных предъявляются требования теплоизоляции);

е) марка по самонапряжению напрягающего бетона S_p (должна назначаться для самонапряженных конструкций, когда эта характеристика учитывается в расчете и контролируется на производстве).

Примечания: 1. Классы бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение отвечают значению гарантированной прочности бетона, МПа, с обеспеченностью 0,95.

2. Марка напрягающего бетона по самонапряжению представляет значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования = 0,01.

2.3. Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок:

а) классов по прочности на сжатие

тяжелый бетон В3,5; В5; B7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

напрягающий В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

бетон

мелкозернистый бетон групп:

А естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении на песке с модулем крупности свыше 2,0 В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40;

Б — то же, с модулем крупности 2,0 и менее В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30;

В — подвергнутый автоклавной обработке В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

легкий бетон при марках по средней плотности:

D800, D900 В2,5; B3,5; В5; В7,5;

D1000, D1100 B2,5; B3,5; В5; В7,5; В10; B12,5;

D1200, D1300 B2,5; B3,5; B5; В7,5; В10; B12,5; B15;

D1400, D1500 B3,5; B5; B7,5; B10; В12,5; B15; B20; B25; В30;

D1600, D1700 B5; B7,5; B10; В12,5; В15; В20; В25; B30; B35;

D1800, D1900 B10; В12,5; В15; В20; B25; B30; В35; В40;

D2000 В20; В25; В30; В35; В40;

ячеистый бетон при марках по средней плотности:

автоклавный: неавтоклавный:

D500 B1; B1,5;

D600 B1; B1,5; B2; B1; B1,5;

В2,5;

D700 B1,5; B2; В2,5; B1,5; В2;

B3,5; B2,5;

D800 B2,5; B3,5; В5; B2; B2,5;

B3,5;

D900 B3,5; B5 ; B7,5; B3,5; B5;

D1000 B5; B7,5; В10; B5; B7,5;

D1100 B7,5; B10; B12,5; В7,5; В10;

B15;

D1200 B10; B12,5; B15; B10; В12,5;

поризованный бетон при марках по средней плотности:

D800, D900, D1000, B2,5; B3,5; B5;

D1100, D1200, D1300 В7,5;

D1400 B3,5; B5; B7,5.

Допускается применение бетона промежуточных классов по прочности на сжатие B22,5 и В27,5 при условии, что это приведет к экономии цементе по сравнению с применением бетона соответственно классов В25 и В30 и не снизит другие технико-экономические показатели конструкции;

б) классов по прочности на осевое растяжение

тяжелый, B_t0,8; B_t1,2; B_t1,6; B_t2; B_t2,4; B_t2,8; B_t3,2;

напрягающий

мелкозернистый

и легкий бетоны

в) марок по морозостойкости

тяжелый, F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;

напрягающий

и мелкозернистый

бетоны

легкий бетон F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300;

F400; F500;

ячеистый и F15; F25; F35; F50; F75; F100;

поризованный

бетоны

г) марок по водонепроницаемости

тяжелый, W2; W4; W6; W8; W10; W12;

мелкозернистый

и легкий бетоны

для напрягающего бетона марка по водонепроницаемости обеспечивается не ниже W12 и в проектах может не указываться;

д) марок по средней плотности

легкий бетон D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300;

D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000;

ячеистый D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100;

бетон D1200;

поризованный D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300;

бетон D1400;

е) марок по самонапряжению

напрягающий S_p0,6; S_p0,8; S_p1; S_p 1,2; S_p1,5; S_p2; S_p3; S_p4.

бетон

Примечания: 1. В настоящих нормах термины легкий бетон" и поризованный бетон" используются соответственно для обозначения легкого бетона плотной структуры и легкого бетона поризованной структуры (со степенью поризации свыше 6 %).

2. Группа мелкозернистого бетона (А, Б, В) должна указываться в рабочих чертежах конструкций.

2.4. Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 сут.

Значение отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015.0-83 и стандартами на конструкции конкретных видов.

2.5. Для железобетонных конструкций не допускается применять:

тяжелый и мелкозернистый бетоны класса по прочности на сжатие ниже В7,5;

легкий бетон класса по прочности на сжатие ниже В3,5 — для однослойных и ниже В2,5 — для двухслойных конструкций.

Рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие:

для железобетонных элементов из тяжелого и легкого бетонов, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, — не ниже В15;

для железобетонных сжатых стержневых элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов — не ниже В15;

для сильнонагруженных железобетонных сжатых стержневых элементов (например, для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и для колонн нижних этажей многоэтажных зданий) не ниже В25.

2.6*. Для предварительно напряженных элементов из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов класс бетона, в котором расположена напряженная арматура, следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкерных устройств не ниже указанного в табл. 8*.

Таблица 8*

Примечание. Обозначения классов арматуры — в соответствии с п. 2.24а*.

Передаточная прочность бетона R_bp (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) назначается не менее 11 МПа, а при стержневой арматуре классов А-VI, Ат-VI, Ат-VIК и Ат-VII, высокопрочной арматурной проволоке без анкеров и арматурных канатах — не менее 15,5 МПа. Передаточная прочность, кроме того, должна составлять не менее 50 % принятого класса бетона по прочности на сжатие.

Для конструкций, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, минимальные значения класса бетона, приведенные в табл. 8*, при проволочной напрягаемой арматуре и стержневой напрягаемой арматуре класса А-IV независимо от диаметра, а также класса А-V диаметром 10—18 мм должны увеличиваться на одну ступень, т. е. 5 МПа, с соответствующим повышением передаточной прочности бетона.

При проектировании отдельных видов конструкций допускается обоснованное в установленном порядке снижение минимального класса бетона на одну ступень, равную 5 МПа, против приведенной в табл. 8* с соответствующим снижением передаточной прочности бетона.

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 при относительной величине обжатия бетона _bp/R_bp не более 0,30 использовать напрягаемую арматуру класса А-IV диаметром на более 14 мм при классах легкого бетона В7,5 — В12,5, при этом передаточная прочность бетона R_bp должна составлять не менее 80 % класса бетона.

2.7. Мелкозернистый бетон без специального экспериментального обоснования не допускается применять для железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию многократно повторяющейся нагрузки, а также для предварительно напряженных конструкций пролетом свыше 12 м при армировании проволочной арматурой классов В-II, Вр-II, К-7 и К-19.

Класс мелкозернистого бетона по прочности на сжатие, применяемого для защиты от коррозии и обеспечения сцепления с бетоном напрягаемой арматуры, расположенной в пазах и на поверхности конструкции, должен быть не ниже В12,5, а для инъекции каналов — не ниже В25.

2.8. Для замоноличивания стыков элементов сборных железобетонных конструкций класс бетона следует устанавливать в зависимости от условий работы соединяемых элементов, но принимать не ниже В7,5.

2.9. 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:

для конструкций зданий и сооружений (кроме наружных стен отапливаемых зданий) не ниже указанных в табл. 9;

для наружных стен отапливаемых зданий не ниже указанных в табл. 10.

2.10. Для замоноличивания стыков элементов сборных конструкций, которые в процессе эксплуатации или монтажа могут подвергаться воздействию отрицательных температур наружного воздухе, следует применять бетоны проектных марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже принятых для стыкуемых элементов.

Нормативные и расчетные

характеристики бетона

2.11. Нормативными сопротивлениями бетона являются сопротивление осевому сжатию призм (призменная прочность) R_bn и сопротивление осевому растяжению R_btn.

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой R_b, R_bt и второй R_b,ser, R_bt,ser групп определяются делением нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по бетону при сжатии _bc или растяжении _bt, принимаемые для основных видов бетона по табл. 11.

2.12. Нормативные сопротивления бетона R_bn {с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие приведены в табл. 12.

Нормативное сопротивление бетона растяжению R_btn в случаях, когда прочность бетона на растяжение не контролируется, принимается в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие согласно табл. 12.

Нормативное сопротивление бетона осевому растяжению R_btn в случаях, когда прочность бетона на растяжение контролируется на производстве, принимается равным его гарантированной прочности (классу) на осевое растяжение.

2.13. Расчетные сопротивления бетона R_b, R_bt, R_b,ser, R_bt,ser (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: для предельных состояний первой группы — соответственно в табл. 13 и 14, второй группы — в табл. 12.

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы R_b и R_bt снижаются (или повышаются) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона _bi, 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 _bi приведены в табл. 15.

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы R_b,ser и R_bt,ser вводят в расчет с коэффициентом условий работы бетона _bi = 1,0, за исключением случаев, указанных в пп. 4.10-4.12.

Для отдельных видов легких бетонов допускается принимать иные значения расчетных сопротивлений, согласованные в установленном порядке.

Примечание. При использовании в расчетах промежуточных классов бетона по прочности на сжатие согласно п. 2.3 значения характеристик, приведенных в табл. 12, 13 и 18, принимаются по линейной интерполяции.

2.14. Значения начального модуля упругости бетона E_b, при сжатии и растяжении принимаются по табл.18. Для не защищенных от солнечной радиации конструкций, предназначенных для работы в климатическом подрайоне IVА согласно СНиП 2.01.01-82, значения E_b, указанные в табл. 18, следует умножать на коэффициент 0,85.

Таблица 9

_____________

* Для тяжелого и мелкозернистого батонов марки по морозостойкости не нормируются.

** Для тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов марки по морозостойкости не нормируются.

Примечания: 1. Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости для конструкций сооружений водоснабжения и канализации, а также для свай и свай-оболочек следует назначать согласно требованиям соответствующих нормативных документов.

2. Расчетные зимние температуры наружного воздуха принимаются согласно указаниям п. 1.8.

Таблица 10

_____________

* Для легких бетонов мерки по морозостойкости не нормируются.

Примечания: 1. При наличии паро- и гидроизоляции конструкций из тяжелых, мелкозернистых и легких бетонов их марки по морозостойкости, указанные в настоящей таблице, снижаются на одну ступень.

2. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно указаниям п. 1.8.

Для бетонов, подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию, значения Е_b, указанные в табл. 18, следует умножать на коэффициент условий работы _b6, принимаемый по табл. 17.

При наличии данных о сорте цемента, составе бетона, условиях изготовления (например, центрифугированный бетон) и т. д. допускается принимать другие значения Е_b, согласованные в установленном порядке.

2.15. Коэффициент линейной температурной деформации _bt при изменении температуры от минус 40 до плюс 50 С в зависимости от вида бетона принимается равным:

для тяжелого, мелкозернистого бетонов и легкого бетона при мелком плотном заполнителе — 110⁵ С¹;

для легкого бетона при мелком пористом заполнителе 0,710⁵

С¹;

для ячеистого и поризованного бетонов — 0,810⁵ С¹.

При наличии данных о минералогическом составе заполнителей, расходе цемента, степени водонасыщения бетона, морозостойкости и т. д. допускается принимать другие значения _bt, обоснованные в установленном порядке. Для расчетной температуры ниже минус 50 С значения _bt принимаются по экспериментальным данным.

Таблица 11

2.16. Начальный коэффициент поперечной деформации бетона v (коэффициент Пуассона) принимается равным 0,2 для всех видов бетона, а модуль сдвига бетона G — равным 0,4 соответствующих значений E_b, указанных в табл. 18.

Таблица 12

Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой в кгс/см².

2. Группы мелкозернистых бетонов приведены в п. 2.3.

3. Значения сопротивлений приведены для ячеистого бетона средней влажностью 10 %.

4. Для керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения R_btn и R_bt,ser принимают как для легкого бетона на пористом песке с умножением на коэффициент 0,85.

5. Для поризованного бетона значения R_bn и R_b,ser принимают такими же, как для легкого бетона, а значения R_btn и R_bt,ser умножают на коэффициент 0,7.

6. Для напрягающего бетона значения R_bn и R_b,ser принимают такими же, как для тяжелого бетона, а значения R_btn и R_bt,ser умножают на коэффициент 1,2.

Таблица 13

Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см².

2. Группы мелкозернистых бетонов приведены в п. 2.3.

3. Значения расчетных сопротивлений приведены для ячеистого бетона средней влажностью 10 %.

4. Для керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения R_bt принимают как для легких бетонов на пористом песке с умножением на коэффициент 0,85.

5. Для поризованного бетона значения R_b принимают такими же, как для легкого бетона, а значение R_bt умножают на коэффициент 0,7.

6. Для напрягающего бетона значение R_b принимают таким же, как для тяжелого бетона, а значения R_bt умножают на коэффициент 1,2.

Таблица 14

Примечание. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см².

Таблица 15

_____________

¹ При введении дополнительного коэффициента условий работы, связанного с учетом особых нагрузок согласно указаниям соответствующих нормативных документов (например, при учете сейсмических нагрузок), принимается _b2 = 1,0.

Примечания: 1. Коэффициенты условий работы бетона по поз. 1, 2, 6, 7, 9 и 11 должны учитываться при определении расчетных сопротивлений R_b и R_bt, по поз. 4 — при определении R_bt,ser, а по остальным позициям только при определении R_b.

2. Для конструкций, находящихся под действием многократно повторяющейся нагрузки, коэффициент _b2 учитывается при расчете по прочности, а _b1 — при расчете на выносливость и по образованию трещин.

3. При расчете конструкций в стадии предварительного обжатия коэффициент _b2 не учитывается.

4. Коэффициенты условий работы бетона вводятся независимо друг от друга, но при этом их произведение должно быть не менее 0,45.

Таблица 16

В табл. 16 где _b,min, _b,max — соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетоне в пределах цикла изменения нагрузки, определяемые согласно указаниям п. 3.47.

Таблица 17

Примечания: 1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха принимается согласно указаниям п. 1.8.

2. При превышении марки бетона по морозостойкости по сравнению с требуемой согласно табл. 9 коэффициенты настоящей таблицы могут быть увеличены на 0,05 соответственно каждой ступени превышения, однако не могут быть больше единицы.

АРМАТУРА

2.17*. Для армирования железобетонных конструкций должна применяться арматура, отвечающая требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий и принадлежащая к одному из следующих видов:

стержневая арматурная сталь:

а) горячекатаная — гладкая класса А-I, периодического профиля классов А-II и Ас-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI;

б) термически и термомеханически упрочненная — периодического профиля классов Ат-IIIС, Ат-IV, Ат-IVС, Ат-IVК, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, Aт-VI, Ат-VIК и Ат-VII;

проволочная арматурная сталь:

в) арматурная холоднотянутая проволока:

обыкновенная — периодического профиля класса Вр-I;

высокопрочная — гладкая класса B-II, периодического профиля класса Вр-II;

г) арматурные канаты — спиральные семипроволочные класса К-7, девятнадцатипроволочные класса К-19.

Для закладных деталей и соединительных накладок принимается, как правило, прокатная углеродистая сталь соответствующих марок согласно обязательному приложению 2 .

В железобетонных конструкциях допускается применение упрочненной вытяжкой на предприятиях строительной индустрии стержневой арматуры класса А-IIIв (с контролем удлинений и напряжении или с контролем только удлинений).

Таблица 18

Примечания: 1. Над чертой указаны значения в МПа, под чертой — в кгс/см².

2. Группы мелкозернистого бетона приведены в п. 2.3.

3. Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции.

4. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Е_b принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.

5. Для напрягающего бетона значения Е_b принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент = 0,56 + 0,006В.

Применение арматуры новых видов, осваиваемых промышленностью, должно быть согласовано в установленном порядке.

Примечания: 1. В настоящих нормах обозначения классов арматуры приняты согласно действующим государственным стандартам на арматурную сталь и будут уточнены при пересмотре СТ СЭВ 1406-78.

2. В обозначении классов термически и термомеханически упрочненной стержневой арматуры с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляется буква К (например, Ат-IVК); свариваемой буква С {например, Ат-IVС); свариваемой и повышенной стойкости к коррозионному растрескиванию под натяжением — буквы СК (например, Ат-VСК).

3. В обозначении горячекатаной стержневой арматуры буква в" употребляется для арматуры, упрочненной вытяжкой, А-IIIв, а буква с" — для арматуры специального назначения Ас-II.

4. В настоящих нормах для краткости используются следующие термины: стержень" — для обозначения арматуры любого диаметра, вида и профиля независимо от того, поставляется она в прутках или мотках (бунтах); диаметр" (d), если не оговорено особо, означает номинальный диаметр стержня.

2.18*. Выбор арматурной стали следует производить в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также от условий возведения и эксплуатации здания или сооружения в соответствии с указаниями пп. 2.19*—2.22*, 2.23, 2.24* и с учетом необходимой унификации арматуры конструкции по классам, диаметрам и т. п.

2.19*. В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует применять:

а) стержневую арматуру класса Ат-IVС — для продольной арматуры;

б) стержневую арматуру классов А-III и Ат-IIIС — для продольной и поперечной арматуры;

в) арматурную проволоку класса Вр-I — для поперечной и продольной арматуры;

г) стержневую арматуру классов А-I, А-II и Ас-II — для поперечной арматуры, а также для продольной арматуры, если другие виды ненапрягаемой арматуры не могут быть использованы;

д) стержневую арматуру классов А-IV, Ат-IV и Ат-IVК — для продольной арматуры в вязаных каркасах и сетках (см. п. 5.32*);

е) стержневую арматуру классов А-V, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, А-VI, Ат-VI, Ат-VIК, Ат-VII для продольной сжатой арматуры, а также для продольной сжатой и растянутой арматуры при смешанном армировании конструкции (наличии в них напрягаемой и ненапрягаемой арматуры) в вязаных каркасах и сетках.

В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций допускается применять арматуру класса А-IIIв для продольной растянутой арматуры в вязаных каркасах и сетках.

Арматуру классов А-III, Ат-IIIС, Ат-IVС, Вр-I, А-I, А-II и Ас-II рекомендуется применять в виде сварных каркасов и сеток.

Допускается использовать в сварных сетках и каркасах арматуру классов А-IIIв, Ат-IVК (из стали марок 10ГС2 и 08Г2С) и Ат-V (из стали марки 20ГС) при выполнении крестообразных соединений контактно-точечной сваркой (см. п. 5.32*).

2.20*. В конструкциях с ненапрягаемой арматурой, находящихся под давлением газов, жидкостей и сыпучих тел, следует применять стержневую арматуру классов А-II, А-I, А-III и Ат-IIIС и арматурную проволоку класса Вр-I.

2.21*. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных конструкций следует применять:

а) стержневую арматуру классов А-V, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, А-VI, Ат-VI, Ат-VIК и Ат-VII;

6) арматурную проволоку классов В-II, Вр-II и арматурные канаты классов К-7 и К-19.

В качестве напрягаемой арматуры допускается применять стержневую арматуру классов А-IV, Ат-IV, Ат-IVС, Ат-IVК и А-IIIв.

В конструкциях до 12 м включ. следует преимущественно применять стержневую арматуру классов Ат-VII, Ат-VI и Ат-V мерной длины.

Примечание. Для армирования предварительно напряженных конструкций из легкого бетона классов В7,5 В12,5 следует применять стержневую арматуру классов А-IV, Aт-IV, Ат-IVС, Ат-IVК и А-IIIв.

2.22*. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных элементов, находящихся под воздействием газов, жидкостей и сыпучих тел, следует применять:

а) арматурную проволоку классов В-II, Вр-II и арматурные канаты классов К-7 и К-19;

6) стержневую арматуру классов А-V, Ат-V, Ат-VК, Ат-VСК, А-VI, Ат-VI, Ат-VIК и Ат-VII;

в) стержневую арматуру классов А-IV, Ат-IV, Ат-IVК и Ат-IVС.

В таких конструкциях допускается применять также арматуру класса А-IIIв.

В качестве напрягаемой арматуры конструкций, предназначенных для эксплуатации в агрессивной среде, следует преимущественно применять арматуру класса А-IV, а также классов Ат-VIК, Ат-VК, Ат-VСК, Ат-IVК и арматуру других видов в соответствии со СНиП 2.03.11-85.

2.23. При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей должны учитываться температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения согласно обязательным приложениям 1* и 2.

В климатических зонах с расчетной зимней температурой ниже минус 40 С при проведении строительно-монтажных работ в холодное время года несущая способность в стадии возведения конструкций с арматурой, допускаемой к применению только в отапливаемых зданиях, должна быть обеспечена исходя из расчетного сопротивления арматуры с понижающим коэффициентом 0,7 и расчетной нагрузки с коэффициентом надежности по нагрузке _f = 1,0.

2.24*. Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас-II марки 10ГT и класса А-I марок ВСт3сп2 и ВСт3пс2, а также класса А-I по ТУ 14-2-736-87 (особенно для конструкций, предназначенных для применения в районах с расчетной температурой ниже минус 30 С).

В случае, если возможен монтаж конструкций при расчетной зимней температуре ниже минус 40 С, для монтажных петель не допускается применять сталь марки ВСт3пс2.

2.24а*. В настоящих нормах в дальнейшем в случаях, когда нет необходимости указывать конкретный вид стержневой арматуры (горячекатаной, термомеханически упрочненной), при ее обозначении используется обозначение соответствующего класса горячекатаной арматурной стали (например, под классом А-V подразумевается арматура классов A-V, Ат-V, Ат-VК и Ат-VСК).

Нормативные и расчетные

характеристики арматуры

2.25*. За нормативные сопротивления арматуры R_sn принимаются наименьшие контролируемые значения:

для стержневой арматуры, высокопрочной проволоки и арматурных канатов — предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,2 %);

для обыкновенной арматурной проволоки — напряжения, равного 0,75 временного сопротивления разрыву, определяемого как отношение разрывного усилия к номинальной площади сечения.

Указанные контролируемые характеристики арматуры принимаются в соответствии с государственными стандартами или техническими условиями на арматурную сталь и гарантируются с вероятностью не менее 0,95.

Нормативные сопротивления R_sn для основных видов стержневой и проволочной арматуры приведены соответственно в табл. 19* и 20.

Таблица 19*

Примечание. Обозначения классов арматуры — в соответствии с п. 2.24а*.

2.26*. Расчетные сопротивления арматуры растяжению R_s для предельных состояний первой и второй групп определяются по формуле

(10)

где _s — коэффициент надежности по арматуре, принимаемый по табл. 21*.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению (с округлением) для основных видов стержневой и проволочной арматуры при расчете конструкций по предельным состояниям первой группы приведены соответственно в табл. 22* и 23, а при расчете по предельным состояниям второй группы — в табл. 19* и 20.

Таблица 20

Таблица 21*

Примечание. Обозначения классов арматуры — в соответствии с п. 2.24а*.

Таблица 22*

_____________

* В сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А-III, диаметр которых меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значения R_sw принимаются равными 255 МПа (2600 кгс/см²).

** Указанные значения R_sc принимаются для конструкций их тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов при учете в расчете нагрузок, указанных в поз. 2а табл. 15; при учете нагрузок, указанных в поз. 2б табл. 15, принимается значение R_sc = 400 МПа. Для конструкций их ячеистого и поризованного бетонов во всех случаях следует принимать значение R_sc = 400 МПа (4100 кгс/см²).

Примечания: 1. В тех случаях, когда по каким-либо соображениям ненапрягаемая арматура классов выше А-III используется в качестве расчетной поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней), ее расчетные сопротивления R_sw принимаются как для арматуры класса А-III.

2. Обозначения классов арматуры — в соответствии с п. 2.24а*.

2.27*. Расчетные сопротивления арматуры сжатию R_sc, используемые при расчете конструкций по предельным состояниям первой группы, при наличии сцепления арматуры с бетоном следует принимать по табл. 22* и 23.

При расчете в стадии обжатия конструкций значение R_sc следует принимать не более 330 МПа, а для арматуры класса А-IIIв равным 170 МПа.

При отсутствии сцепления арматуры с бетоном принимается значение R_sc = 0.

2.28. Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы снижаются (или повышаются) путем умножения на соответствующие коэффициенты условий работы _si, учитывающие либо опасность усталостного разрушения, неравномерное распределение напряжении в сечении, условия анкеровки, низкую прочность окружающего бетона и т. п., либо работу арматуры при напряжениях выше условного предела текучести, изменение свойств стали в связи с условиями изготовления и т. д.

Расчетные сопротивления арматуры для предельных состояний второй группы R_s,ser вводят в расчет с _s = 1,0.

Расчетные сопротивления поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) R_sw снижаются по сравнению с R_s путем умножения на коэффициенты условий работы _s1 и _s2:

а) независимо от вида и класса арматуры — на коэффициент _s1 = 0,8, учитывающий неравномерность распределения напряжений в арматуре по длине рассматриваемого сечения;

б) для стержневой арматуры класса А-III диаметром менее 1/3 диаметра продольных стержней и для проволочной арматуры класса Вр-I в сварных каркасах на коэффициент _s2 = 0,9, учитывающий возможность хрупкого разрушения сварного соединения.

Таблица 23

_____________

*Для случая применения в вязаных каркасах.

Расчетные сопротивления растяжению поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) R_sw с учетом указанных коэффициентов условий работы _s1 и _s2 приведены в табл. 22* и 23.

Кроме того, расчетные сопротивления R_s, R_sc, R_sw соответствующих случаях следует умножать на коэффициенты условий работы арматуры согласно табл. 24*26* и 27.

2.29. Длину зоны передачи напряжений l_p для напрягаемой арматуры без анкеров следует определять по формуле

(11)

где _p и _p принимаются по табл. 28.

К значению R_bp при необходимости вводятся коэффициенты условий работы бетона, кроме _s2.

Величина _sp в формуле (11) принимается равной:

при расчете элементов по прочности — большему из значений R_s и _sp;

при расчете элементов по трещиностойкости значению _sp. Здесь _sp принимается с учётом первых потерь по поз. 1—5 табл. 5.

В элементах из мелкозернистого бетона группы Б и из легкого бетона при пористом мелком заполнителе (кроме классов В7,5—В12,5) значения _p и _p увеличиваются в 1,2 раза против приведенных в табл. 28.

Таблица 24*

Примечания: 1. Коэффициенты _s3 и _s4 по поз. 3 и 4 настоящей таблицы учитываются только при расчете на выносливость; для арматуры, имеющей сварные соединения, указанные коэффициенты учитываются одновременно.

2. Коэффициент _s5 по поз. 5 настоящей таблицы вводится кроме расчетных сопротивлений R_s и к предварительному напряжению арматуры _sp.

3. В формулах поз. 8 настоящей таблицы значения R_sc и R_sw даны в МПа; значения В см. п. 2.2.

Таблица 25*

Обозначения, принятые в табл. 25*:

где _s,min, _s,max соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в арматуре в пределах цикла изменения нагрузки, определяемые согласно п. 3.47.

Примечание. При расчете изгибаемых элементов из тяжелого бетона с ненапрягаемой арматурой для продольной арматуры принимается:

где M_min, M_max соответственно наименьший и наибольший изгибающие моменты в расчетном сечении элемента в пределах цикла изменения нагрузки.

Таблица 26*

Примечания: 1. Группы сварных соединений, приведенные в настоящей таблице, включают следующие типы сварных соединений по ГОСТ 14098—85, допускаемые для конструкций, рассчитываемых на выносливость:

1-я группа — стыковые типов С3-Км, С4-Кп;

2-я крестообразное типа К1-Кт; стыковые типов С1-Ко, С5-Мф, С6-Мп, С7-Рв, С8-Мф, С9-Мп, С10-Рв и С20-Рм все соединения при отношении диаметров стержней, равном 1,0;

3-я — крестообразное типа К2-Кт; стыковые типов С11-Мф, С12-Мп, С13-Рв, С14-Мп, С15-Рс, С16-Мо, С17-Мп, С18-Мо, С19-Рм, С21-Рн и С22-Ру; тавровые типов Т6-Кс, Т7-Ко;

4-я нахлесточные типов Н1-Рш, Н2-Кр и Н3-Кп; тавровые типов Т1-Мф, Т2-Рф и Т12-Рз.

2. В таблице даны значения _s4 для арматуры диаметром до 20 мм.

3. Значения коэффициента _s4 должны быть снижены на 5 % при диаметре стержней 22— 32 мм и на 10 % при диаметре свыше 32 мм.

Таблица 27

Таблица 28

Примечание. Для элементов из легкого бетона классов В7,5—В12,5 значения _p и _p увеличиваются в 1,4 раза против приведенных в настоящей таблице.

При мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для стержневой арматуры периодического профиля значения _p и _p увеличиваются в 1,25 раза. При диаметре стержней свыше 18 мм мгновенная передача усилий не допускается.

Для стержневой арматуры периодического профиля всех классов значение l_p принимается не менее 15d.

Начало зоны передачи напряжений при мгновенной передаче усилия обжатия на бетон для проволочной арматуры (за исключением высокопрочной проволоки класса Вр-II с внутренними анкерами по длине заделки) принимается на расстоянии 0,25l_p от торца элемента.

2.30. Значения модуля упругости арматуры Е_s принимаются по табл. 29*.

Таблица 29*

3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ

И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПО ПРОЧНОСТИ

3.1. Расчет по прочности бетонных элементов должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси. В зависимости от условий работы элементов они рассчитываются без учета, а также с учетом сопротивления бетона растянутой зоны.

Без учета сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 1.7а, принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением сжатого бетона. Сопротивление бетона сжатию условно представляется напряжениями, равными R_b, равномерно распределенными по части сжатой зоны сечения — условной сжатой зоне (черт. 2), сокращенно именуемой в дальнейшем сжатой зоной бетона.

Черт. 2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента, рассчитываемого по прочности без учета сопротивления бетона растянутой зоны

С учетом сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет элементов, указанных в п. 1.76, а также элементов, в которых не допускаются трещины по условиям эксплуатации конструкций (элементов, подвергающихся давлению воды, карнизов, парапетов и др.). При этом принимается, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением бетона растянутой зоны (появлением трещин). Предельные усилия определяются исходя из следующих предпосылок (черт. 3):

Черт. 3. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого (внецентренно сжатого) бетонного элемента, рассчитываемого по прочности с учетом сопротивления бетона

растянутой зоны.

сечения после деформаций остаются плоскими;

наибольшее относительное удлинение крайнего растянутого волокна бетона равно 2R_bt/E_b;

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 R_bt.

В случаях, когда вероятно образование наклонных трещин (например, элементы двутаврового и таврового сечений при наличии поперечных сил), должен производиться расчет бетонных элементов из условий (141) и (142) с заменой расчетных сопротивлении бетона для предельных состояний второй группы R_b,ser и R_bt,ser соответствующими значениями расчетных сопротивлении бетона для предельных состояний первой группы R_b и R_bt.

Кроме того, должен производиться расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие) согласно указаниям п. 3.39.

Внецентренно сжатые элементы

3.2. При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет продольного усилия е_а, определяемый согласно указаниям п. 1.21.

3.3. При гибкости элементов l₀/i > 14 необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов в плоскости эксцентриситета продольного усилия и в нормальной к ней плоскости путем умножения значений е₀ на коэффициент (см. п. 3.6). В случае расчета из плоскости эксцентриситета продольного усилия значение е₀ принимается равным значению случайного эксцентриситета.

Применение бетонных внецентренно сжатых элементов (за исключением случаев, предусмотренных п. 1.7б) не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы с учетом прогибов е₀, превышающих:

а) в зависимости от сочетания нагрузок:

при основном сочетании ....................... 0,9у

особом ....................... 0,95у

б) в зависимости от вида и класса бетона:

для тяжелого, мелкозернистого

и легкого бетонов класса выше В7,5 .... у—1

для других видов и классов бетона ...... у2

(здесь у — расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона, см).

3.4. Во внецентренно сжатых бетонных элементах в случаях, указанных в п. 5.48. необходимо предусмотреть конструктивную арматуру.

3.5. Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов (см. черт. 2) должен производиться из условия

(12)

где A_b — площадь сжатой зоны бетона, определяемая из условия, что ее центр тяжести совпадает с точкой приложения равнодействующей внешних сил.

Для элементов прямоугольного сечения A_b определяется по формуле

(13)

Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых появление трещин не допускается по условиям эксплуатации, независимо от расчета из условия (12) должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (см. п. 3.1 и черт. 3) из условия

(14)

Для элементов прямоугольного сечения условие (14) имеет вид

(15)

Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов указанных в п. 1.7б, должен производиться из условий (14) и (15).

В формулах (12) (15):

— коэффициент, определяемый по формуле (19);

— коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого, мелкозернистого, легкого

и поризованного .......................................1,00

ячеистого автоклавного ...........................0,85

неавтоклавного .......................0,75

W_pl момент сопротивления сечения для крайнего растянутого волокна с учетом неупругих деформаций растянутого бетона, определяемый в предположении отсутствия продольной силы по формуле

(16)

r расстояние от центра тяжести сечения до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны, определяемое по формуле

(17)

— см. п. 4.5.

Положение нулевой линии определяется из условия

(18)

3.6. Значение коэффициента , учитывающего влияние прогиба на значение эксцентриситета продольного усилия е₀, следует определять по формуле

(19)

где N_cr — условная критическая сила, определяемая по формуле

(20)

В формуле (20):

_l — коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

(21)

но не более 1 + ,

здесь — коэффициент, принимаемый в зависимости от вида бетона по табл. 30;

М момент относительно растянутой или наименее сжатой грани сечения от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

М_l — то же, от действия постоянных и длительных нагрузок;

l₀ — определяется по табл. 31;

_e — коэффициент, принимаемый равным e₀/h, но не менее

(22)

здесь R_b — в МПа.

Таблица 30

Примечание. Группы мелкозернистого бетона приведены в п. 2.3.

Таблица 31

Обозначение, принятое в табл. 31: Н — 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 нагрузок имеют разные знаки, то при абсолютном значении эксцентриситета полной нагрузки е₀, превышающем 0,1h, принимают _l = 1,0; если это условие не удовлетворяется, значение _l принимают равным где _l1 определяют по формуле (21), принимал 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.

3.7. Расчет элементов бетонных конструкций на местное сжатие (смятие) должен производиться согласно указаниям пп. 3.39 и 3.40.

Изгибаемые элементы

3.8. Расчет изгибаемых бетонных элементов (см. черт. 3) должен производиться из условия

(23)

где — коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.5;

W_pl — определяется по формуле (16); для элементов прямоугольного сечения W_pl принимается равным:

(24)

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

ПО ПРОЧНОСТИ

3.9. Расчет по прочности железобетонных элементов должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси, а также для наклонных к ней сечений наиболее опасного направления. При наличии крутящих моментов следует проверить прочность пространственных сечений, ограниченных в растянутой зоне спиральной трещиной наиболее опасного из возможных направлений. Кроме того, следуют производить расчет элементов на местное действие нагрузки (смятие, продавливание, отрыв).

Расчет по прочности сечений,

нормальных к продольной оси элемента

3.10. 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 R_b и равномерно распределенными по сжатой зоне бетона;

деформации {напряжения) в арматуре определяются в зависимости от высоты сжатой зоны бетона с учетом деформаций (напряжений) от предварительного напряжения (см. п. 3.28*);

растягивающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного сопротивления растяжению R_s;

сжимающие напряжения в арматуре принимаются не более расчетного сопротивления сжатию R_sc.

3.11. Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, следует производить а зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона = x/h₀, определяемой из соответствующих условий равновесия, и значением относительной высоты сжатой зоны бетона _R (см. п. 3.12*), при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_s с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры, за исключением коэффициента _s6 (см. п. 3.13*).

3.12*. Значение _R определяется по формуле

(25)

где — характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

(26)

здесь коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого ....................................... 0,85

мелкозернистого (см. п. 2.3)

групп:

А..................................................... 0,80

Б и В .............................................. 0,75

легкого, ячеистого и

поризованного .............................. 0,80

Для тяжелого, легкого и поризованного бетонов, подвергнутых автоклавной обработке, коэффициент снижается на 0,05;

R_b в МПа;

_sR —напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры классов:

А-I, А-II, А-III, А-IIIв, _sR = R_{s sp};

Вр-I

А-IV, А-V, А-VI и Ат-VII _sR = R_s + 400 _{sp sp};

В-II, Вр-II, К-7 и К-19 _sR = R_s + 400 _sp,

здесь R_s — расчетное сопротивление арматуры растяжению с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры _si, за исключением _s6 (см. п. 3.13*);

_sp принимается при коэффициенте _sp < 1,0.

_sp см. п. 3.28*;

_sc,u предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов в зависимости от учитываемых в расчете нагрузок по табл. 15*: по поз. 2а равным 500 МПа, по поз. 2б равным 400 МПа. Для конструкций из ячеистого и поризованного бетонов во всех случаях значение принимается равным 400 МПа. При расчете элементов в стадии обжатия значение _sc,u = 330 МПа.

Значения _R, определяемые по формуле (25), для элементов из ячеистого бетона следует принимать не более 0,6.

3.13*. При расчете по прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, В-II, Вр-II, К-7 и К-19 при соблюдении условия < _R расчетное сопротивление арматуры R_s должно быть умножено на коэффициент _s6 (см. поз. 6 табл. 24*), определяемый по формуле

(27)

где — коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

А-IV .............................................1,20

A-V, В-II, Bр-II, К-7 и К-19 .......1,15

А-VI и Ат-VII ..............................1,10

Для случая центрального растяжения, а также внецентренного растяжения продольной силой, расположенной между равнодействующими усилий в арматуре, значение _s6 принимается равным .

При наличии сварных стыков в зоне элемента с изгибающими моментами, превышающими 0,9M_max (где M_max максимальный расчетный момент), значение коэффициента _s6 для арматуры классов А-IV и А-V принимается не более 1,10, а классов А-VI и Ат-VII не более 1,05.

Коэффициент _s6 не следует учитывать для элементов:

рассчитываемых на действие многократно повторяющейся нагрузки;

армированных высокопрочной проволокой, расположенной вплотную (без зазоров);

эксплуатируемых в агрессивной среде.

3.14. Для напрягаемой арматуры, расположенной в сжатой зоне при действии внешних сил или в стадии обжатия и имеющей сцепление с бетоном, расчетное сопротивление сжатию R_sc (см. пп. 3.15, 3.16, 3.20, 3.27) должно быть заменено напряжением _sc, равным (_sc,u ’_sp), МПа, но не более R_sc, где ’_sp определяется при коэффициенте _sp > 1,0, _sc,u см. п. 3.12*.

Изгибаемые элементы прямоугольного, таврового,

двутаврового и кольцевого сечений

3.15. Расчет прямоугольных сечений изгибаемых элементов, указанных в п. 3.11 (черт. 4), при должен производиться из условия

(28)

при этом высота сжатой зоны х определяется из формулы

(29)

Черт. 4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента,

при расчете его по прочности

3.16. Расчет сечений, имеющих полку в сжатой зоне, при = х/h_{0 R} должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница проходит в полке (черт. 5, а), т. е. соблюдается условие

(30)

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной b’_f согласно указаниям п. 3.15;

б) если граница проходит в ребре (черт. 5, б), т. е. условие (30) не соблюдается, расчет производится из условия

(31)

при этом высота сжатой зоны бетона х определяется из формулы

(32)

Черт. 5. Положение границы сжатой зоны в сечении

изгибаемого железобетонного элемента

а — в полке; б — в ребре

Значение b’_f вводимое в расчет, принимается из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента и не более:

а) при наличии поперечных ребер или при h’_f 0,1h — 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами;

б) при отсутствии поперечных ребер или при расстояниях между ними больших, чем расстояния между продольными ребрами, h’_f < 0,1h 6 h’_f;

в) при консольных свесах полки:

при h’_f 0,1h .............................................. 6 h’_f;

0,05h h’_f < 0,1h ................................. 3 h’_f

h’_f < 0,05h .............. свесы не учитываются

3.17. При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие х _Rh₀. 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 х _Rh₀, расчет следует производить по формулам для общего случая {см. п. 3.28*).

Если полученное из расчета по формулам (29) или (32) значение х > _Rh₀, допускается производить расчет из условий (28) и (31), определяя высоту сжатой зоны соответственно из формул:

(33)

(34)

где (35)

здесь = х/h₀ (x подсчитывается при значениях R_s с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры);

_sp определяется при коэффициенте _sp > 1,0.

Для элементов из бетона класса B30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III и Вр-I при x > _Rh₀ допускается также производить расчет из условий (28) и (31), подставляя в них значение х = _Rh₀.

3.18. Расчет изгибаемых элементов кольцевого сечения при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂ 0,5 с арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при числе продольных стержней не менее 6), должен производиться как для внецентренно сжатых элементов согласно указаниям п. 3.21*, принимая в формулах {41) и (42) значение продольной силы N = 0 и подставляя в формулу (40) вместо Ne₀ значение изгибающего момента М.

Внецентренно сжатые элементы

прямоугольного и кольцевого сечений

3.19. При расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов необходимо учитывать случайный начальный эксцентриситет согласно указаниям п. 1.21, а также влияние прогиба на их несущую способность согласно указаниям п. 3.24.

3.20. Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 3.11, следует производить:

а) при = x/h_{0 R} (черт. 6) из условия

(36)

при этом высота сжатой зоны определяется из формулы

(37)

Черт. 6. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента,

при расчете его по прочности

б) при = x/h₀ > _R — также из условия (36), но при этом высота сжатой зоны определяется:

для элементов из бетона класса В30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III — из формулы

(38)

где (39)

для элементов из бетона класса выше В30, а также для элементов с арматурой класса выше А-III (ненапрягаемой и напрягаемой) — из формул (66) и (67) или (68).

3.21*. Расчет внецентренно сжатых элементов кольцевого сечения при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂ 0,5 с арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при числе продольных стержней не менее 6), должен производиться из условия

(40)

при этом величина относительной площади сжатой зоны бетона определяется по формуле

(41)

Если полученное из расчета по формуле (41) _cir < 0,15, в условие (40) подставляется значение _cir, определяемое по формуле

(42)

при этом значения _s и z_s определяются по формулам (43) и (44), принимая _cir = 0,15.

В формулах (40) (42):

r_m полусумма внутреннего и наружного радиусов;

r_s — радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней арматуры;

A_s,tot — площадь сечения всей продольной арматуры;

_s — коэффициент, определяемый по формуле

(43)

z_s — расстояние от равнодействующей в арматуре растянутой зоны до центра тяжести сечения, определяемое по формуле

(44)

но принимаемое не более r_s;

_sp — определяется при коэффициенте _sp > 1,0;

₁ — коэффициент, определяемый по формуле

(45)

здесь _r коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

А-I, А-II, А-III ................................1,0

А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, B-II,

Вр-II, К-7 и К-19.............................1,1

₂ — коэффициент, определяемый по формуле

(46)

где значение принимается равным:

(47)

здесь R_s в МПа.

Если вычисленное по формуле (43) значение _s 0, то в условие (40) подставляются _s = 0 и значение _cir, полученное по формуле (41) при ₁ = ₂ = 0.

3.22*. Расчет элементов сплошного сечения из тяжелого и мелкозернистого бетонов с косвенным армированием следует производить согласно указаниям пп. 3.20 и 3.28*, вводя в расчет лишь часть площади бетонного сечения A_ef, ограниченную осями крайних стержней сетки или спирали, и подставляя в расчетные формулы (36)(38), (65) и (66) вместо R_b приведенную призменную прочность бетона R_b,red, а при высокопрочной арматуре вместо R_sc значение R_sc,red.

Гибкость l₀/i_ef элементов с косвенным армированием не должна превышать при косвенном армировании сетками — 55, спиралью — 35, где i_ef — радиус инерции части сечения, вводимой в расчет.

Значения R_b,red определяются по формулам:

а) при армировании сварными поперечными сетками

(48)

где R_s,xy расчетное сопротивление арматуры сеток;

(49)

здесь n_x, A_sx, l_x соответственно число стержней, площадь поперечного сечения и длина стержня сетки (считая в осях крайних стержней) в одном направлении;

n_y, A_sy, l_y — то же, в другом направлении;

А_ef — площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток;

s — расстояние между сетками;

— коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле

(50)

где (51)

R_s,xy, R_b в МПа.

Для элементов из мелкозернистого бетона значение коэффициента следует принимать не более единицы.

Площади сечения стержней сетки из единицу длины в одном и другом направлении не должны различаться более чем в 1,5 раза;

61 при армировании спиральной или кольцевой арматурой

(52)

где R_s,cir — расчетное сопротивление арматуры спирали;

_cir — коэффициент армирования, равный:

(53)

здесь A_s,cir площадь поперечного сечения спиральной арматуры;

d_ef диаметр сечения внутри спирали;

s — шаг спирали;

е₀ — эксцентриситет приложения продольной силы (без учета влияния прогиба).

Значения коэффициентов армирования, определяемые по формулам (49) и (53), для элементов из мелкозернистого бетона следует принимать не более 0,04.

Расчетное сопротивление сжатию R_sc,red продольной высокопрочной арматуры классов А-IV, А-V, А-VI и Ат-VII для элементов из тяжелого бетона с косвенным армированием сварными сетками определяется по формуле

(54)

и принимается не более R_s.

В формуле (54):

(55)

где

здесь — коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

A-IV .. ................................ 10

A-V, A-VI и Aт-VII ............15

A_s,tot — площадь сечения всей продольной высокопрочной арматуры;

A_ef — обозначение то же, что и в формуле (49);

R_b в МПа.

Значение принимается не менее 1,0 и не более:

1,2 ...... при арматуре класса А-IV

1,6...... классов A-V, А-VI и Ат-VII

При определении граничного значения относительной высоты сжатой зоны для сечений с косвенным армированием в формулу (25) вводится

(56)

где — коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.12*;

₂ — коэффициент, равный 10, но принимаемый не более 0,15,

здесь — коэффициент армирования _xy или _cir, определяемый по формулам (49) и (53) соответственно для сеток и спиралей.

Значение _sc,u в формуле (25) для элементов с высокопрочной арматурой принимается равным:

(57)

но не более 900 МПа для арматуры класса А-IV, 1200 МПа для арматуры классов А-V, А-VI и Ат-VII.

При учете влияния прогиба на несущую способность элементов с косвенным армированием следует пользоваться указаниями п. 3.24, определяя момент инерции по части сечения, ограниченной стержнями сеток или заключенной внутри спирали. Значение N_cr, полученное по формуле (58), должно быть умножено на коэффициент где с_ef равно высоте или диаметру учитываемой части бетонного сечения, а при определении _e,min второй член правой части формулы (22) заменяется на где

Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что несущая способность элемента, определенная согласно указаниям настоящего пункта (вводя в расчет А_ef и R_b,red), превышает его несущую способность, определенную по полному сечению А и значению расчетного сопротивления бетона R_b без учета косвенной арматуры.

Кроме того, косвенное армирование должно удовлетворять конструктивным требованиям п. 5.24.

3.23 . При расчете внецентренно сжатых элементов с косвенным армированием наряду с расчетом по прочности согласно указаниям п. 3.22* следует производить расчет, обеспечивающий трещиностойкость защитного слоя бетона.

Расчет производится согласно указаниям пп. 3.20 или 3.28* по эксплуатационным значениям расчетных нагрузок (_f = 1,0), учитывая всю площадь сечения бетона и принимая расчетные сопротивления R_b,ser и R_s,ser для предельных состояний второй группы и расчетное сопротивление арматуры сжатию равным значению R_s,ser, но не более 400 МПа.

При определении граничного значения относительной высоты сжатой зоны в формулах (25) и (69) принимают _sc,u = 400 МПа, а в формуле (26) коэффициент 0,008 заменяют на 0,006.

При учете влияния гибкости следует пользоваться указаниями п. 3.24, определяя значения _е по формуле (22) с заменой 0,010R_b на 0,008 R_b,ser.

3.24. При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструкций по деформированной схеме (см. п. 1.15).

Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости l₀/i > 14 влияние прогиба элемента на его прочность, определяемую из условий (36), (40) и (65), путем умножения e₀ на коэффициент . При этом условная критическая сила в формуле (19) для вычисления принимается равной:

(58)

где l₀ — принимается согласно указаниям п. 3.25;

_e — коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.6;

_l — коэффициент, определяемый по формуле (21), при этом моменты М и М_l 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 имеют разные знаки, то следует учитывать указания п. 3.6;

_р — коэффициент, учитывающий влияние предварительного напряжения арматуры на жесткость элемента; при равномерном обжатии сечения напрягаемой арматурой _р определяется по формуле

(59)

здесь _bp — определяется при коэффициенте _sp < 1,0;

R_b — принимается без учета коэффициентов условий работы бетона;

в формуле (59) значение e₀/h принимается не более 1,5;

= E_s/E_b.

Для элементов из мелкозернистого бетона группы Б в формулу (58) вместо значения 6,4 подставляется значение 5,6.

При расчете из плоскости действия изгибающего момента эксцентриситет продольной силы е₀ принимается равным значению случайного эксцентриситета (см. п. 1.21).

3.25. Расчетную длину l₀ внецентренно сжатых железобетонных элементов рекомендуется определять как для элементов рамной конструкции с учетом ее деформированного состояния при наиболее невыгодном для данного элемента расположении нагрузки, принимая во внимание неупругие деформации материалов и наличие трещин.

Для элементов наиболее часто встречающихся конструкций допускается принимать расчетную длину l₀ равной:

а) для колонн многоэтажных зданий при числе пролетов не менее двух и соединениях ригелей и колонн, рассчитываемых как жесткие, при конструкциях перекрытий:

сборных ............................. Н

монолитных ................. 0,7Н

где Н — высота этажа (расстояние между центрами узлов);

б) для колонн одноэтажных зданий с шарнирным опиранием несущих конструкций покрытий, жестких в своей плоскости (способных передавать горизонтальные усилия), а также для эстакад — по табл. 32;

в) для элементов ферм и арок — по табл. 33.

Центрально-растянутые элементы

3.26. При расчете сечений центрально-растянутых железобетонных элементов должно соблюдаться условие

(60)

где А_s,tot — площадь сечения всей продольной арматуры.

Внецентренно растянутые элементы

прямоугольного сечения

3.27. Расчет прямоугольных сечений внецентренно растянутых элементов, указанных в п. 3.11, должен производиться в зависимости от положения продольной силы N:

а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S’ (черт. 7, а) — из условий:

(61)

(62)

б) если продольная сила N приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S’ (черт. 7, б) — из условия

(63)

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

(64)

Таблица 33

Обозначения, принятые в табл. 32:

Н — полная высота колонны от верха фундамента до горизонтальной конструкции (стропильной или подстропильной распорки) в соответствующей плоскости;

Н₁ — высота подкрановой части колонны от верха фундамента до низа подкрановой балки;

Н₂ — высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции 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 Н₂.

Если полученное из расчета по формуле (64) значение х > _Rh₀, в условие (63) подставляется х = _Rh₀, где _R определяется согласно указаниям п. 3.12*.

Общий случай расчета

(при любых сечениях, внешних усилиях

и любом армировании)

3.28*. Расчет сечений в общем случае (черт. 8) должен производиться из условия

(65)

при этом знак плюс" перед скобкой принимается для внецентренного сжатия и изгиба, знак минус" для растяжения.

В формуле (65):

М в изгибаемых элементах — проекция момента внешних сил на плоскость, перпендикулярную прямой, ограничивающей сжатую зону сечения;

во внецентренно сжатых и растянутых элементах — момент продольной силы N относительно оси, параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону, и проходящей:

во внецентренно сжатых элементах — через центр тяжести сечения наиболее растянутого или наименее сжатого стержня продольной арматуры;

во внецентренно растянутых элементах — через точку сжатой зоны, наиболее удаленную от указанной прямой;

Таблица 33