СП СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. СНиП 52-01-2003

Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента

9.3.11 Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по формуле (8.128), в которой значение напряжений σₛ в растянутой арматуре изгибаемых предварительно напряженных элементов от внешней нагрузки определяют по формуле

σₛ = [Mₚ(h₀ - yc)/Ired - Nₚ/Ared] · αₛ₁, (9.38)​

где Ired, Ared, yc - момент инерции, площадь приведенного поперечного сечения элемента и расстояние от наиболее сжатого волокна до центра тяжести приведенного сечения, определяемые с учетом площади сечения только сжатой зоны бетона, площадей сечения растянутой и сжатой арматуры согласно 8.2.27, принимая в соответствующих формулах значения коэффициента приведения арматуры к бетону αₛ₂ = αₛ₁;

Nₚ - внешняя продольная сила, равная усилию предварительного обжатия (см. 9.3.4);
Mₚ - изгибающий момент от внешней нагрузки и усилия предварительного обжатия, определяемый по формуле​

Mₚ = M ± Nₚ · e₀ₚ, (9.39)​

где e₀ₚ - расстояние от точки приложения внешней продольной силы Nₚ до центра тяжести приведенного сечения.​

Знак "минус" в формуле (9.39) принимают, когда направления вращений моментов M и Nₚ · e₀ₚ не совпадают, и "плюс" - когда совпадают.

Допускается напряжение σₛ определять по формуле

σₛ = [M - Nₚ · (z - eₛₚ)] / z · Aₛ, (9.40)​

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

eₛₚ - расстояние от центра тяжести той же арматуры до точки приложения внешней продольной силы Nₚ.​

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

z = h₀ - xN/3, (9.41)​

где xN - высота сжатой зоны, определяемая согласно 8.2.28 с учетом действия внешней продольной силы Nₚ.

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

Напряжения σₛ, определяемые по формулам (9.38), (9.40), не должны превышать (Rs,ser - σₛₚ).

Расчет предварительно напряженных железобетонных элементов по деформациям

9.3.12 Расчет предварительно напряженных элементов по деформациям производят согласно указаниям 8.2.19-8.2.32 и с учетом 9.3.13-9.3.15.

9.3.13 Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов для вычисления их прогибов определяют по 8.2.24, при этом значения кривизн (1/r)₁, (1/r)₂ и (1/r)₃ в формулах (8.140), (8.141) определяют по 9.3.14 с учетом усилия предварительного обжатия.

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

9.3.14 Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов 1/r от действия соответствующих нагрузок определяют по формуле

1/r = (M - Nₚ · e₀ₚ)/D, (9.42)​

где M - изгибающий момент от внешней нагрузки;

Nₚ и e₀ₚ - продольная сила, равная усилию предварительного обжатия, и ее эксцентриситет относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;
D - изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента, определяемая по 8.2 как для внецентренно сжатого усилием предварительного обжатия элемента с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки (см. рисунок 9.3).​

1 - уровень центра тяжести приведенного без учета растянутой зоны бетона поперечного сечения
Рисунок 9.3 - Приведенное поперечное сечение (а) и схема напряженно-деформированного состояния
изгибаемого предварительно напряженного элемента с трещинами (б) при его расчете по деформациям​

9.3.15 Кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов допускается определять по формуле

1/r = (M - Nₚ · zₚ)/Es,red · Aₛ · z · (h₀ - xN), (9.43)​

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

z - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне;
xN - высота сжатой зоны с учетом влияния предварительного обжатия.​

Высоту сжатой зоны определяют как для изгибаемых элементов без преднапряжения согласно 8.2.28 с умножением значения μₛ на 1 + (Nₚ/Mₚ)·z.

Значения zₚ и z допускается определять, принимая расстояние от точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне до наиболее сжатого волокна сечения равным 0,3h₀.

Определение кривизны предварительно напряженных элементов на основе нелинейной деформационной модели

9.3.16 Полную кривизну изгибаемых предварительно напряженных элементов на участках без трещин в растянутой зоне сечения определяют по формуле (8.140), а на участках с трещинами в растянутой зоне сечения - по формуле (8.141).

Значения кривизн, входящих в формулы (8.140) и (8.141), определяют из решения системы уравнений (9.26)-(9.34) с учетом 9.2.13. При этом для элементов с нормальными трещинами в растянутой зоне напряжение в напрягаемой арматуре, пересекающей трещины, определяют по формуле

σₛᵢ = (Eₛᵢ · εₛᵢ / ψₛᵢ + Eₛᵢ · εₛₚᵢ) · νₛᵢ, (9.44)​

а в ненапрягаемой арматуре

σsj = Esj · εsj / ψsj, (9.45)​

где

ψsi(j) = 1 / (1 + 0,8 · εsi(j),crc/εsi(j)), (9.46)​

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

εsi(j) - относительные деформации растянутой арматуры, пересекающей трещины, в рассматриваемой стадии;
εₛₚᵢ - относительная деформация предварительного напряжения арматуры.​

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

 

10 Конструктивные требования

10.1 Общие положения

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

Конструктивные требования устанавливают для случаев, когда:

• расчетом не представляется возможным достаточно точно и определенно полностью гарантировать сопротивление конструкции внешним нагрузкам и воздействиям;
• конструктивные требования определяют граничные условия, в пределах которых могут быть использованы принятые расчетные положения;
• конструктивные требования обеспечивают выполнение технологии изготовления бетонных и железобетонных конструкций.

10.2 Требования к геометрическим размерам

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

• возможность размещения арматуры, анкеровки и совместной работы с бетоном, с учетом подраздела 10.3;
• ограничение гибкости сжатых элементов;
• требуемые показатели качества бетона в конструкции (ГОСТ 13015).

10.2.2 Размеры сечений внецентренно сжатых элементов для обеспечения их жесткости следует принимать такими, чтобы их гибкость l₀/i в любом направлении не превышала:

• 200 - для железобетонных элементов;
• 120 - для колонн, являющихся элементами зданий;
• 90 - для бетонных элементов.

10.2.3 В конструкциях зданий и сооружений следует предусматривать их разрезку постоянными и временными температурно-усадочными швами, расстояния между которыми назначают в зависимости от климатических условий, конструктивных особенностей сооружения, последовательности производства работ и т.п.

При неравномерной осадке фундаментов следует предусматривать разделение конструкций осадочными швами.

Расстояния между постоянными температурно-усадочными швами следует устанавливать расчетом.

Допускается расчет не производить, если при расчетной температуре наружного воздуха минус 40°С и выше расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, приведенных в таблице 10.1а.

Таблица 10.1а​

​

Для каркасных зданий и сооружений без мостовых кранов при наличии в рассматриваемом направлении связей (диафрагм жесткости) значения, указанные в таблице 10.1а, допускается умножать на коэффициент, определяемый по формуле

δ = δΔt · δl · δᵩ ≥ 1, (10.1a)​

где δΔt - коэффициент, принимаемый равным

• для отапливаемых зданий

δΔt = 50 / (Δtw + ε · 10⁵), (10.1б)​

• для неотапливаемых зданий и сооружений

δΔt = 60 / |Δtc|, (10.1в)​

здесь Δtw и Δtc - расчетные значения изменения температуры, °С, определяемые по СП 20.13330;

ε - относительное удлинение горизонтальных элементов от действия вертикальных нагрузок, которое допускается принимать ε = 1·10⁻⁴ - для железобетонных элементов и ε = 3·10⁻⁴ - для стальных элементов;​

δl = l/90h; (10.1г)​

l - длина колонны между точками закрепления;
h - высота сечения колонны в рассматриваемом направлении;​

δᵩ = 0,4 + 0,01φext ≤ 1, (10.1д)​

φext - влажность наружного воздуха, %, в наиболее жаркий месяц года, принимаемая по СП 131.13330.​

При учете коэффициента δ расстояния между температурно-усадочными швами должны быть не более 150 м для отапливаемых зданий из сборных конструкций, 90 м - для отапливаемых зданий из сборно-монолитных и монолитных конструкций; для неотапливаемых зданий и сооружений указанные значения следует принимать равными 120 м и 72 м соответственно.
(Измененная редакция, Изм. N 1).

 

10.3 Требования к армированию

Защитный слой бетона

10.3.1 Защитный слой бетона должен обеспечивать:

• совместную работу арматуры с бетоном;
• анкеровку арматуры в бетоне и возможность устройства стыков арматурных элементов;
• сохранность арматуры от воздействий окружающей среды (в том числе агрессивных);
• огнестойкость конструкций.

10.3.2 Толщину защитного слоя бетона следует принимать исходя из требований настоящего подраздела с учетом роли арматуры в конструкциях (рабочая или конструктивная), типа конструкций (колонны, плиты, балки, элементы фундаментов, стены и т.п.), диаметра и вида арматуры, а также СП 28.13330.

Минимальные значения толщины слоя бетона рабочей арматуры (в том числе арматуры, расположенной у внутренних граней полых элементов кольцевого или коробчатого сечения) следует принимать по таблице 10.1.

Для сборных элементов минимальные значения толщины защитного слоя бетона рабочей арматуры, указанные в таблице 10.1, уменьшают на 5 мм.

Для конструктивной арматуры минимальные значения толщины защитного слоя бетона принимают на 5 мм меньше по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры.

Во всех случаях толщину защитного слоя бетона следует также принимать не менее диаметра стержня арматуры и не менее 10 мм.

В однослойных конструкциях из легкого и поризованного бетонов классов В7,5 и ниже толщина защитного слоя должна составлять не менее 20 мм, а для наружных стеновых панелей (без фактурного слоя) - не менее 25 мм. В однослойных конструкциях из ячеистого бетона толщина защитного слоя во всех случаях принимается не менее 25 мм.

Таблица 10.1​

​

(Измененная редакция, Изм. N 1).

В защитном слое бетона толщиной более 50 мм изгибаемых, растянутых и внецентренно сжатых элементов (при соотношении M/N > 0,3h от постоянных и длительных нагрузок), кроме фундаментов следует устанавливать конструктивную арматуру в виде сеток с площадью сечения продольной арматуры не менее 0,05Aₛ, при этом шаг поперечной арматуры должен быть не более наименьшего размера поперечного сечения элемента.

10.3.3 Толщина защитного слоя бетона у концов предварительно напряженных элементов на длине зоны передачи напряжений (см. 9.1.12) должна составлять не менее 3d и не менее 40 мм - для стержневой арматуры, и не менее 20 мм - для арматурных канатов.

Допускается защитный слой бетона сечения у опоры для напрягаемой арматуры с анкерами и без них принимать таким же, как для сечения в пролете для предварительно напряженных элементов с сосредоточенной передачей опорных усилий при наличии стальной опорной детали и косвенной арматуры (сварных поперечных сеток или охватывающих продольную арматуру хомутов), установленных согласно 10.3.20.

10.3.4 В элементах с напрягаемой продольной арматурой, натягиваемой на бетон и располагаемой в каналах, расстояние от поверхности элемента до поверхности канала следует принимать не менее 40 мм и не менее ширины (диаметра) канала, а до боковых граней - не менее половины высоты (диаметра) канала. При расположении напрягаемой арматуры в пазах или снаружи сечения элемента толщину защитного слоя бетона, образуемого последующим торкретированием или иным способом, следует принимать не менее 20 мм.

Минимальные расстояния между стержнями арматуры

10.3.5 Минимальные расстояния в свету между стержнями арматуры следует принимать такими, чтобы обеспечить совместную работу арматуры с бетоном и качественное изготовление конструкций, связанное с укладкой и уплотнением бетонной смеси, но не менее наибольшего диаметра стержня, а также не менее:

• 25 мм - при горизонтальном или наклонном положении стержней при бетонировании - для нижней арматуры, расположенной в один или два ряда;
• 30 мм - то же, для верхней арматуры;
• 50 мм - то же, при расположении нижней арматуры более чем в два ряда (кроме стержней двух нижних рядов), а также при вертикальном положении стержней при бетонировании.

При стесненных условиях допускается располагать стержни группами - пучками (без зазора между ними). При этом расстояния в свету между пучками должны быть также не менее приведенного диаметра стержня, эквивалентного по площади сечения пучка арматуры, принимаемого равным ds,red = √(∑ᵢⁿ dₛᵢ²), где dₛᵢ - диаметр одного стержня в пучке, n - число стержней в пучке.

Продольное армирование

10.3.6 В железобетонных элементах площадь сечения продольной растянутой арматуры, а также сжатой, если она требуется по расчету, % от площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения или ширины ребра таврового (двутаврового) сечения на рабочую высоту сечения, μₛ = (Aₛ/bh₀)100% следует принимать не менее:

• 0,1% - в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости l₀/i ≤ 17 (для прямоугольных сечений l₀/h ≤ 5);
• 0,25% - во внецентренно сжатых элементах при гибкости l₀/i ≥87 (для прямоугольных сечений l₀/h ≥ 25);
• для промежуточных значений гибкости элементов значение μₛ определяют по интерполяции.

В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально-растянутых элементах минимальную площадь сечения всей продольной арматуры следует принимать вдвое большей указанных выше значений и относить ее к полной площади сечения бетона.

Элементы, не удовлетворяющие по значению минимального процента армирования вышеуказанному, следует относить к бетонным.

10.3.7 В бетонных конструкциях следует предусматривать конструктивное армирование:

• в местах резкого изменения размеров сечения элементов;
• в бетонных стенах под и над проемами;
• во внецентренно сжатых элементах, рассчитываемых по прочности без учета работы растянутого бетона, у граней, где возникают растягивающие напряжения; при этом коэффициент армирования μₛ принимают не менее 0,025%.

10.3.8 В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более:

• в железобетонных балках и плитах:
  • 200 мм - при высоте поперечного сечения h ≤ 150 мм;
  • 1,5h и 400 мм - при высоте поперечного сечения h > 150 мм;
• в железобетонных колоннах:
  • 400 мм - в направлении, перпендикулярном к плоскости изгиба;
  • 500 мм - в направлении плоскости изгиба.

В железобетонных стенах расстояния между стержнями вертикальной арматуры принимают не более 2t и 400 мм (t - толщина стены), а горизонтальной - не более 400 мм.

10.3.9 В балках и ребрах шириной более 150 мм в поперечном сечении должно быть не менее двух продольных рабочих растянутых стержней. При ширине элемента 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень.

10.3.10 В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры с площадью сечения не менее 1/2 площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней.

В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты с площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете.

 

Поперечное армирование

10.3.11 Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также для ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.

Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых устанавливается продольная арматура.

10.3.12 Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.

В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.

10.3.13 В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5h₀ и не более 300 мм.

В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

В балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75h₀ и не более 500 мм.

10.3.14 Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры в целях предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15d и не более 500 мм (d - диаметр сжатой продольной арматуры).

Если содержание сжатой продольной арматуры, устанавливаемой у одной из граней элемента, более 1,5%, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм.

10.3.15 Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегибов, а перегибы - на расстоянии не более 400 мм по ширине грани. При ширине грани не более 400 мм и не более четырех продольных стержнях у этой грани допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

10.3.16 В элементах, на которые действуют крутящие моменты, поперечная арматура (хомуты) должна образовывать замкнутый контур.

10.3.17 Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном к сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3h₀ и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе h₀/3 и не далее h₀/2 от этого контура. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1,5h₀. Допускается увеличение шага поперечной арматуры до 1/2h₀. При этом следует рассматривать наиболее невыгодное расположение пирамиды продавливания и в расчете учитывать только арматурные стержни, пересекающие пирамиду продавливания.

Расстояния между стержнями поперечной арматуры в направлении, параллельном сторонам расчетного контура, принимают не более 1/4 длины соответствующей стороны расчетного контура.

10.3.18 Расчетную поперечную арматуру в виде сеток косвенного армирования при местном сжатии (смятии) располагают в пределах расчетной площади Ab,max (см. 8.1.43). При расположении грузовой площади у края элемента сетки косвенного армирования располагают по площади размерами в каждом направлении не менее суммы двух взаимно перпендикулярных сторон грузовой площади (см. рисунок 8.9).

По глубине сетки располагают:

• в пределах удвоенного размера грузовой площади - при толщине элемента более удвоенного бóльшего размера грузовой площади;
• в пределах толщины элемента - при толщине элемента менее удвоенного бóльшего размера грузовой площади.

10.3.19 Поперечная арматура, предусмотренная для восприятия поперечных сил и крутящих моментов, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки или охвата продольной арматуры, обеспечивающую равнопрочность соединений и поперечной арматуры.

10.3.20 У концов предварительно напряженных элементов должна быть установлена дополнительная поперечная или косвенная арматура (сварные сетки, охватывающие все продольные стержни арматуры, хомуты и т.п. с шагом 5-10 см) на длине участка не менее 0,6 длины зоны передачи предварительного напряжения lₚ, а в элементах из легкого бетона классов В7,5-В12,5 - с шагом 5 см на длине участка не менее lₚ и не менее 20 см для элементов с арматурой без анкеров, а при наличии анкерных устройств - на участке, равном двум длинам этих устройств. Установка анкеров у концов арматуры обязательна для арматуры, натягиваемой на бетон, а также для арматуры, натягиваемой на упоры, при недостаточном ее сцеплении с бетоном (гладкой проволоки, многопрядных канатов), при этом анкерные устройства должны обеспечивать надежную заделку арматуры в бетоне на всех стадиях ее работы.

При применении в качестве напрягаемой рабочей арматуры высокопрочной арматурной проволоки периодического профиля, арматурных канатов однократной свивки, горячекатаной и термически упрочненной стержневой арматуры периодического профиля, натягиваемой на упоры, установку анкеров у концов напрягаемых стержней допускается не предусматривать.

Анкеровка арматуры

10.3.21 Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:

• в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка);
• с загибом на конце в виде крюка, отгиба (лапки) или петли (только для ненапрягаемой арматуры);
• с приваркой дополнительных поперечных стержней, расположенных поперек оси анкеруемого арматурного стержня (только для ненапрягаемой арматуры);
• с установкой дополнительных арматурных изделий в виде П-образных стержней с заведением концов в сжатую зону бетона на длину анкеровки, сварных сеток в направлении анкеруемого арматурного стержня (только для ненапрягаемой арматуры);
• с применением специальных анкерных устройств на конце стержня (пластин, шайб, гаек, высаженных головок и т.п.).

Размеры анкерных устройств и дополнительные поперечные стержни определяют с учетом 10.3.28.

10.3.22 Прямую анкеровку и анкеровку с лапками допускается применять только для арматуры периодического профиля. Для растянутых гладких стержней следует предусматривать крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства.

Лапки, крюки и петли не применяют для анкеровки сжатой арматуры, за исключением гладкой арматуры, которая может подвергаться растяжению при некоторых возможных сочетаниях нагрузки.

10.3.23 При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивное решение элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.).

10.3.24 Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rₛ на бетон, определяют по формуле

l0,an = Rₛ · Aₛ / Rbond · uₛ, (10.1)​

где Aₛ и uₛ - соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле​

Rbond = η₁ · η₂ · Rbt, (10.2)​

здесь Rbt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

η₁ - коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:

• для ненапрягаемой арматуры:
  • 1,5 - для гладкой арматуры;
  • 2,0 - для холоднодеформируемой арматуры периодического профиля;
  • 2,5 - для горячекатаной и горячекатаной упрочненной арматуры периодического профиля;
• для напрягаемой арматуры:
  • 1,5 - для арматурных канатов К7О;
  • 1,7 - для холоднодеформированной арматуры периодического профиля класса Вр1500 диаметром 3 мм и арматурных канатов класса К диаметрами 6,2 и 6,9 мм;
  • 1,8 - для холоднодеформированной арматуры класса Вр диаметром 4 мм и более;
  • 2,2 - для арматурных канатов класса К диаметром 9 мм и более, изготовленных из гладкой проволоки;
  • 2,4 - для арматурных канатов класса К диаметром 9 мм и более, изготовленных из проволоки периодического профиля;
  • 2,5 - для горячекатаной и горячекатаной упрочненной арматуры класса А.

η₂ - коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

• для ненапрягаемой арматуры:
  • η₂ = 1,0 - при диаметре арматуры dₛ ≤ 32 мм;
  • η₂ = 0,9 - при диаметре арматуры 36 и 40 мм;
• для напрягаемой арматуры:
  • η₂ = 1,0 для всех типов напрягаемой арматуры.

​

(Измененная редакция, Изм. N 1).​

10.3.25 Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле

lan = α₁ l0,an (As,cal / As,ef), (10.3)​

где α₁ - коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки;

l0,an - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (10.1);
As,cal, As,ef - площади поперечного сечения арматуры, требуемая по расчету и фактически установленная соответственно.​

Для ненапрягаемой арматуры при анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают α₁ = 1,0, а для сжатых - α₁ = 0,75; для напрягаемой арматуры α₁ = 1,0.

Допускается уменьшать длину анкеровки стержней ненапрягаемой арматуры в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры, вида анкерующих устройств (приварка дополнительных поперечных стержней, загиб концов стержней периодического профиля) и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), но не более чем на 30%.

В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 15dₛ и 200 мм, а для ненапрягаемых стержней также не менее 0,3l0,an.

Для элементов из мелкозернистого бетона группы А требуемое расчетное значение длины анкеровки должно быть увеличено на 10dₛ для растянутого бетона и на 5dₛ - для сжатого.

10.3.26 Усилие, воспринимаемое анкеруемым стержнем арматуры Nₛ, определяют по формуле

Nₛ = Rₛ · Aₛ · (lₛ/lan) ≤ Rₛ · Aₛ, (10.4)​

где lan - длина анкеровки, определяемая согласно 10.3.25, принимая соотношение As,cal / As,ef = 1;

lₛ - расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого поперечного сечения элемента.​

10.3.27 На крайних свободных опорах элементов длина запуска растянутых стержней ненапрягаемой арматуры за внутреннюю грань свободной опоры при выполнении условия Q ≤ Qb1 (см. 8.1.31-8.1.35) должна составлять не менее 5dₛ. Если указанное условие не соблюдается, длину запуска арматуры за грань опоры определяют согласно 10.3.25.

10.3.28 При устройстве на концах стержней специальных анкеров в виде пластин, шайб, гаек, уголков, высаженных головок и т.п. площадь контакта анкера с бетоном должна удовлетворять условию прочности бетона на смятие. Кроме того, при проектировании привариваемых анкерных деталей следует учитывать характеристики металла по свариваемости, а также способы и условия сварки.

 

Соединения ненапрягаемой арматуры

10.3.29 Для соединения ненапрягаемой арматуры применяют один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

• с прямыми концами стержней периодического профиля;
• с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;
• с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли;

б) сварные и механические стыковые соединения:

• со сваркой арматуры;
• с применением специальных механических устройств (стыки с опрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и др.).

​

10.3.30 Стыки арматуры внахлестку (без сварки) применяют при стыковании стержней с диаметром рабочей арматуры не более 40 мм.

На соединения арматуры внахлестку распространяется 10.3.22.

Длина перепуска (нахлестки) стыков растянутой или сжатой арматуры должна быть не менее значения длины ll, определяемого по формуле

ll = α₂l0,an (As,cal/As,ef), (10.5)​

где l0,an - базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (10.1);

As,cal, As,ef - см. 10.3.25;
α₂ - коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количества стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояния между стыкуемыми стержнями.​

При соединении арматуры периодического профиля с прямыми концами, а также гладких стержней с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств коэффициент α₂ для растянутой арматуры принимают равным 1,2, а для сжатой арматуры - 0,9. При этом должны быть соблюдены следующие условия:

• относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей арматуры периодического профиля должно быть не более 50%, гладкой арматуры (с крюками или петлями) - не более 25%;
• усилие, воспринимаемое всей поперечной арматурой, поставленной в пределах стыка, должно быть не менее половины усилия, воспринимаемого стыкуемой в одном расчетном сечении элемента растянутой рабочей арматурой;
• расстояние между стыкуемыми рабочими стержнями арматуры в свету должно быть не более 4dₛ;
• расстояние в свету между соседними стыками внахлестку (по ширине железобетонного элемента) должно быть не менее 2dₛ и не менее 30 мм.

В качестве одного расчетного сечения элемента, рассматриваемого для определения относительного количества стыкуемой арматуры в одном сечении, принимают участок элемента вдоль стыкуемой арматуры длиной 1,3ll. Считается, что стыки арматуры расположены в одном расчетном сечении, если центры этих стыков находятся в пределах длины этого участка.

Допускается увеличивать относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей растянутой арматуры до 100%, принимая значение коэффициента α₂ равным 2,0, а также увеличивать относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей сжатой арматуры до 100%, принимая значение коэффициента α₂ равным 1,2. При относительном количестве стыкуемой в одном расчетном сечении арматуры периодического профиля более 50% и гладкой арматуры более 25% значения коэффициента α₂ определяют по линейной интерполяции.

При наличии дополнительных анкерующих устройств на концах стыкуемых стержней (приварка поперечной арматуры, загиб концов стыкуемых стержней периодического профиля и др.) длина перепуска стыкуемых стержней может быть уменьшена, но не более чем на 30%.

В любом случае фактическая длина перепуска должна быть не менее 0,4·α·l0,an, не менее 20dₛ и не менее 250 мм.
(Измененная редакция, Изм. N 1).

10.3.31 При соединении арматуры с применением сварки выбор типов сварного соединения и способов сварки производят с учетом условий эксплуатации конструкции, свариваемости стали и требований по технологии изготовления в соответствии с действующими стандартами.

10.3.32 При использовании для стыков арматуры механических устройств в виде муфт (муфты на резьбе, опрессованные муфты и т.д.) несущая способность муфтового соединения должна быть такой же, что и стыкуемых стержней (соответственно при растяжении или сжатии). Концы стыкуемых стержней следует заводить на требуемую длину в муфту, определяемую расчетом или опытным путем.

При использовании муфт на резьбе должна быть обеспечена требуемая затяжка муфт для ликвидации люфта в резьбе.

Гнутые стержни

10.3.33 При применении гнутой арматуры (отгибы, загибы концов стержней) минимальный диаметр загиба отдельного стержня должен быть таким, чтобы избежать разрушения или раскалывания бетона внутри загиба арматурного стержня и его разрушения в месте загиба.

Минимальный диаметр оправки dоп для арматуры принимают в зависимости от диаметра стержня dₛ не менее:

• для гладких стержней
  • dоп = 2,5dₛ при dₛ < 20 мм;
  • dоп = 4dₛ при dₛ ≥ 20 мм;
• для стержней периодического профиля
  • dоп = 5dₛ при dₛ < 20 мм;
  • dоп = 8dₛ при dₛ ≥ 20 мм.

Диаметр оправки может быть также установлен в соответствии со стандартами на арматуру конкретного вида.

 

10.4 Конструирование основных несущих железобетонных конструкций

10.4.1 При конструировании основных несущих элементов конструктивной системы (колонн, стен, плит перекрытий и покрытий, балок, фундаментных плит) следует соблюдать требования 10.2 и 10.3 по конструированию железобетонных конструкций, а также настоящего подраздела.

10.4.2 Колонны армируют продольной арматурой, расположенной по контуру поперечного сечения и в случаях, обусловленных расчетом и конструктивными особенностями, внутри поперечного сечения, и поперечной арматурой по высоте колонны, охватывающей все продольные стержни и расположенной по контуру и внутри поперечного сечения.

Конструкцию поперечной арматуры в пределах поперечного сечения и максимальные расстояния между хомутами и связями по высоте колонны следует принимать такими, чтобы предотвратить выпучивание сжатых продольных стержней и обеспечить равномерное восприятие поперечных сил по высоте колонны.

10.4.3 Стены армируют вертикальной и горизонтальной арматурой, расположенной симметрично у боковых сторон стены, и поперечными связями, соединяющими вертикальную и горизонтальную арматуру, расположенную у противоположных боковых сторон стены.

Максимальное расстояние между вертикальными и горизонтальными стержнями, а также максимальное расстояние между поперечными связями следует принимать такими, чтобы предотвратить выпучивание вертикальных сжатых стержней и обеспечить равномерное восприятие усилий, действующих в стене.

10.4.4 На торцевых участках стены по ее высоте следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных (см. рисунок 10.1, б) или замкнутых хомутов, создающих требуемую анкеровку концевых участков горизонтальных стержней и предохраняющих от выпучивания торцевые сжатые вертикальные стержни стен.

10.4.5 Узловые сопряжения стен в местах их пересечения при невозможности сквозного пропуска горизонтальной арматуры стен через этот стык следует армировать по всей высоте стен пересекающимися П-образными хомутами (см. рисунок 10.1, в-г), обеспечивающими восприятие концентрированных горизонтальных усилий в узловых сопряжениях стен, а также предохраняющими вертикальные сжатые стержни в узловых сопряжениях от выпучивания и обеспечивающими анкеровку концевых участков горизонтальных стержней.

а - торцевой участок плиты, б - торцевой участок стены, в - Т-образный стык, г - угловой стык
Рисунок 10.1 - Анкеровка с помощью П-образных деталей​

10.4.6 Армирование пилонов, занимающих по своим геометрическим характеристикам промежуточное положение между стенами и колоннами, производят как для колонн или как для стен в зависимости от соотношения длины и ширины поперечного сечения пилонов.

10.4.7 Количество вертикальной и горизонтальной арматуры в стене следует устанавливать в соответствии с действующими в стене усилиями. При этом предусматривают равномерное армирование по площади стены с увеличением армирования у торцов стены и у проемов.

10.4.8 Армирование плоских плит следует осуществлять продольной арматурой в двух направлениях, располагаемой у нижней и верхней граней плиты, а в случаях, обусловленных расчетом, - и поперечной арматурой, располагаемой у колонн, стен и по площади плиты.

10.4.9 На концевых участках плоских плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных хомутов (см. рисунок 10.1, а), расположенных по краю плиты, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.

10.4.10 Количество верхней и нижней продольной арматуры в плите перекрытий (покрытия) следует устанавливать в соответствии с действующими усилиями. При этом допускается для нерегулярных конструктивных систем с целью упрощения армирования устанавливать: нижнюю арматуру одинаковой по всей площади рассматриваемой конструкции в соответствии с максимальными значениями усилий в пролете плиты; основную верхнюю арматуру принимать такой же, как и нижнюю, а у колонн и стен устанавливать дополнительную верхнюю арматуру, которая в сумме с основной должна воспринимать опорные усилия в плите. Для регулярных конструктивных систем продольную арматуру устанавливают по надколонным и межколонным полосам в двух взаимно перпендикулярных направлениях в соответствии с действующими в этих полосах усилиями.

Допускается установка части арматуры плит в виде сварных непрерывных каркасов в надколонных полосах плит в двух направлениях (скрытые балки), при этом каркасы должны быть пропущены сквозь тело колонн.

Для сокращения расхода арматуры следует выполнять установку нижней и верхней арматуры, соответствующей минимальному проценту армирования, по всей площади плиты, а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, - установку дополнительной арматуры, совместно с вышеуказанной арматурой воспринимающей действующие на этих участках усилия. Армирование фундаментных плит следует производить аналогичным образом.

10.4.11 Конструирование узлов сопряжения балок с колоннами следует производить в соответствии с рисунком 10.2. При этом необходимо предусматривать поперечную арматуру в виде замкнутых хомутов или П-образных деталей в зоне анкеровки рабочей арматуры балки.

а - при расположении растянутой зоны у верхней грани балки;
б - при расположении растянутой зоны у нижней грани балки
Рисунок 10.2 - Узлы сопряжения балок с колоннами​

10.4.12 В узлах пересечения балок (см. рисунок 10.3) следует устанавливать дополнительную поперечную арматуру для восприятия реакции от второстепенной балки. В главной балке эту арматуру следует устанавливать на ширине b + 2h, где b и h - ширина и высота второстепенной балки, во второстепенной балке - на участке шириной h/3. Арматуру следует устанавливать в виде хомутов, охватывающих продольную арматуру, - дополнительно к арматуре, требуемой по расчету наклонных или пространственных сечений.

Рисунок 10.3 - Размещение опорной арматуры в зоне пересечения двух балок​

10.4.13 В балочных изгибаемых конструкциях при высоте их сечения более 700 мм следует предусматривать установку конструктивных продольных стержней у боковых граней с расстоянием между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона, размером, равным по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине - половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм.

10.4.14 В плоских фундаментных плитах и плитах перекрытий при высоте их сечения 1000 мм и более следует предусматривать конструктивное продольное армирование в виде сеток из арматурных стержней площадью сечения не менее 0,05% от площади сечения бетона, принимаемой равной произведению расстояния между сетками по высоте на соответствующий в плане размер плиты. Шаг сеток конструктивного армирования по высоте принимают не более 800 мм и не более 1/2 толщины плиты.

В таких конструкциях расстояния в свету между стержнями рабочей арматуры по ширине сечения определяются крупностью заполнителя бетона, но не менее 2,5d, где d - диаметр рабочей арматуры.

По периметру и у свободных краев таких плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных деталей, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах таких плит принимают не менее 8 мм. В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.

Конструирование поперечной арматуры в зоне продавливания в таких плитах выполняют согласно 10.3.17, при этом шаг поперечной арматуры в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном к сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3h₀ и не более 500 мм.
(Измененная редакция, Изм. N 1).

10.4.15 Конструирование предварительно напряженной арматуры без сцепления с бетоном в стадии эксплуатации следует производить таким образом, чтобы в изгибаемых элементах обеспечивалось эффективное восприятие опорных и пролетных изгибающих моментов. Для этого арматуру раскладывают волнообразно по параболическим кривым на опоре и в пролете (рисунок 10.4).

Рисунок 10.4 - Схема раскладки напрягаемой арматуры по высоте сечения неразрезной конструкции​

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

 

11 Требования к изготовлению, возведению и эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций

11.1 Бетон

11.1.1 Подбор состава бетонной смеси производят для получения бетона в конструкциях, соответствующего техническим показателям раздела 6 и установленным в проекте.

За основу при подборе состава бетона следует принимать определяющий для данного вида бетона и назначения конструкции показатель бетона. При этом должны быть обеспечены и другие установленные проектом показатели качества бетона.

Проектирование и подбор состава бетона по требуемой прочности бетона следует производить согласно ГОСТ 26633, ГОСТ 27006.

При подборе состава бетона должны быть обеспечены требуемые технологические показатели качества бетонной смеси (удобоукладываемость, сохраняемость, нерасслаиваемость, воздухосодержание и другие показатели).

Свойства подобранного состава бетона должны соответствовать технологии производства бетонных работ, включающей сроки и условия твердения бетона, способы, режимы приготовления и транспортирования бетонной смеси и другие особенности технологического процесса (ГОСТ 7473, ГОСТ 10181).

Подбор состава бетона следует производить на основе характеристик материалов, применяемых для его приготовления, включающих вяжущие, заполнители, воду и эффективные добавки (модификаторы) (ГОСТ 8267, ГОСТ 8736, ГОСТ 23732, ГОСТ 24211, ГОСТ 31108).

При подборе состава бетона следует применять материалы с учетом их экологической чистоты (ограничение по содержанию радионуклидов, радона, токсичности и т.п.).

При подборе состава бетона его расчет производят на основании установленных зависимостей, полученных экспериментально.

11.1.2 При приготовлении бетона должна быть обеспечена необходимая точность дозировки входящих в бетонную смесь материалов и последовательность их загружения (СП 70.13330).

Перемешиванием бетонной смеси должно быть обеспечено равномерное распределение компонентов по всему объему смеси. Продолжительность перемешивания принимают в соответствии с инструкциями предприятий - изготовителей бетоно-смесительных установок (заводов) или устанавливают опытным путем.

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

11.1.4 Методами выполнения укладки и уплотнения бетона должны быть гарантированы однородность и плотность бетона в конструкциях, соответствующие требованиям, предусмотренным для рассматриваемой строительной конструкции (СП 70.13330).

Применяемые способы и режимы формования должны обеспечивать заданную однородность и плотность и устанавливаются с учетом показателей качества бетонной смеси, вида конструкции и изделия и конкретных инженерно-геологических и производственных условий.

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

При укладке бетонной смеси при пониженных положительных и отрицательных или повышенных положительных температурах должны быть предусмотрены специальные мероприятия по защите бетона конструкции от температурного воздействия.

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

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

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

11.2 Арматура

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

Условиями хранения арматуры и ее транспортирования должна быть исключена возможность загрязнения, коррозионного поражения, механического повреждения или появления пластических деформаций, ухудшающих сцепление с бетоном.

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

11.2.3 Отклонения арматуры от проектного положения при ее установке не должны превышать допустимых значений, установленных СП 70.13330.

11.2.4 Сварные арматурные изделия (сетки, каркасы) следует изготавливать с помощью контактно-точечной сварки или иными способами, обеспечивающими требуемую прочность сварного соединения и не допускающими снижения прочности соединяемых арматурных элементов (ГОСТ 14098, ГОСТ 10922).

Установку сварных арматурных изделий в опалубочные формы следует производить в соответствии с проектом. При этом должна быть предусмотрена надежная фиксация положения арматурных изделий с помощью мероприятий, обеспечивающих невозможность смещения арматурных изделий в процессе установки и бетонирования.

Отклонения арматурных изделий от проектного положения при их установке не должны превышать допустимых значений, установленных СП 70.13330.

11.2.5 Загиб арматурных стержней следует осуществлять с помощью специальных оправок, обеспечивающих необходимые значения радиуса кривизны.

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

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

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

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

11.2.9 Изготовление и конструирование механических соединений арматуры, а также конструирование и проектирование железобетонных конструкций с механическими соединениями арматуры следует выполнять в соответствии с приложением К.

 

11.3 Опалубка

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

При изготовлении конструкций применяют инвентарную и специальную, переставную и передвижную опалубку (ГОСТ 34329, ГОСТ Р 52086, ГОСТ 25781).

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

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

Съемную опалубку следует проектировать и изготавливать таким образом, чтобы была обеспечена распалубка конструкции без повреждения бетона.

Распалубку конструкций следует производить после набора бетоном распалубочной прочности.

Несъемную опалубку следует проектировать как составную часть конструкции.

11.4 Бетонные и железобетонные конструкции

11.4.1 Изготовление бетонных и железобетонных конструкций включает опалубочные, арматурные и бетонные работы, проводимые в соответствии с 11.1, 11.2 и 11.3.

Готовые конструкции должны соответствовать проекту и ГОСТ 13015. Отклонения геометрических размеров должны укладываться в пределах допусков, установленных для конкретной конструкции.

11.4.2 В бетонных и железобетонных конструкциях к началу их эксплуатации фактическая прочность бетона должна быть не ниже требуемой прочности бетона, установленной в проекте.

В сборных бетонных и железобетонных конструкциях должна быть обеспечена установленная проектом отпускная прочность бетона (прочность бетона при отправке конструкции потребителю), а для предварительно напряженных конструкций - установленная проектом передаточная прочность (прочность бетона при отпуске натяжения арматуры).

В монолитных конструкциях должна быть обеспечена распалубочная прочность бетона в установленном проектом возрасте (при снятии несущей опалубки).

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

11.4.4 Условия транспортирования, складирования и хранения конструкций должны соответствовать приведенным в проекте. При этом должна быть обеспечена сохранность конструкции, поверхностей бетона, выпусков арматуры и монтажных петель от повреждений.

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

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

Отклонения конструкций от проектного положения не должны превышать допустимых значений, установленных для соответствующих конструкций (колонн, балок, плит) зданий и сооружений (СП 70.13330).

11.4.6 Конструкции следует содержать таким образом, чтобы они выполняли свое назначение, предусмотренное в проекте, в течение установленного срока службы здания или сооружения. Необходимо соблюдать режим эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений, исключающий снижение их несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности вследствие грубых нарушений нормируемых условий эксплуатации (перегрузка конструкций, несоблюдение сроков проведения планово-предупредительных ремонтов, повышение агрессивности среды и т.п.). Если в процессе эксплуатации обнаружены повреждения конструкций, снижающие ее безопасность и препятствующие ее нормальному функционированию, следует выполнить мероприятия, предусмотренные в разделе 12.

11.5 Контроль качества

11.5.1 Контроль качества конструкций должен устанавливать соответствие технических показателей конструкций (геометрических размеров, прочностных показателей бетона и арматуры, прочности, трещиностойкости и деформативности конструкции) при их изготовлении, возведении и эксплуатации, а также параметров технологических режимов производства показателям, указанным в проекте, СП 48.13330, ГОСТ 13015.

Способы контроля качества (правила контроля, методы испытаний) регламентируются соответствующими стандартами и техническими условиями.

11.5.2 Для обеспечения требований, предъявляемых к бетонным и железобетонным конструкциям, следует производить контроль качества продукции, включающий в себя входной, операционный, приемочный и эксплуатационный контроль.

11.5.3 Контроль прочности бетона следует производить по результатам испытания или специально изготовленных или отобранных из конструкции контрольных образцов по ГОСТ 10180, ГОСТ 28570, либо методами неразрушающего контроля по ГОСТ 17624, ГОСТ 22690.

Для монолитных конструкций следует производить сплошной контроль прочности бетона неразрушающими методами, с обязательным построением градуировочных зависимостей. В исключительных случаях (при отсутствии доступа к конструкциям) допускается проведение контроля прочности бетона монолитных конструкций по контрольным образцам, изготовленным на месте укладки бетонной смеси и твердевшим в условиях, идентичным твердению бетона в конструкциях.

Оценку прочности бетона следует проводить статистическими методами по ГОСТ 18105 с учетом фактической однородности бетона по прочности. При контроле прочности бетона неразрушающими методами однородность прочности бетона определяют с учетом погрешности применяемых неразрушающих методов определения прочности бетона.

Применение нестатистических методов контроля прочности бетона допускается для единичных конструкций или в начальный период производства, или при применении неразрушающих методов определения прочности бетона с использованием универсальных зависимостей с их привязкой к бетону контролируемой партии без построения градуировочных зависимостей, а также, в исключительных случаях, при контроле прочности бетона монолитных конструкций по контрольным образцам, изготовленным на строительной площадке по ГОСТ 18105.

11.5.4 Контроль морозостойкости, водонепроницаемости и плотности бетона следует производить по ГОСТ 10060, ГОСТ 12730.0, ГОСТ 12730.1, ГОСТ 12730.5, ГОСТ 27005.

11.5.5 Контроль показателей качества арматуры (входной контроль) следует производить в соответствии с требованиями стандартов на арматуру.

Контроль качества сварочных работ производят согласно СП 70.13330, ГОСТ 10922, ГОСТ 23858.

11.5.6 Оценивать пригодность сборных конструкций по прочности, трещиностойкости и деформативности (эксплуатационной пригодности) следует согласно ГОСТ 8829 пробным нагружением конструкции контрольной нагрузкой или выборочным испытанием с нагружением до разрушения отдельных сборных изделий, взятых из партии однотипных конструкций. Оценивать пригодность конструкции можно также на основе результатов контроля комплекса единичных показателей (для сборных и монолитных конструкций), характеризующих прочность бетона, толщину защитного слоя, геометрические размеры сечений и конструкций, расположение арматуры и прочность сварных соединений, диаметр и механические свойства арматуры, основные размеры арматурных изделий и значение натяжения арматуры, получаемых в процессе входного, операционного и приемочного контроля.

11.5.7 Приемку бетонных и железобетонных конструкций после их возведения следует осуществлять путем установления соответствия выполненной конструкции проекту (СП 70.13330).

Приемку сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций следует осуществлять по СП 130.13330 и ГОСТ 13015.

 

12 Требования к восстановлению и усилению железобетонных конструкций

12.1 Общие положения

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

12.2 Натурные обследования конструкций

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

12.3 Поверочные расчеты конструкций

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

На основе поверочных расчетов устанавливают пригодность конструкций к эксплуатации, необходимость их усиления, необходимость снижения эксплуатационной нагрузки или полную непригодность конструкций.
(Измененная редакция, Изм. N 1).

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

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

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

12.3.4 Расчетные значения характеристик бетона принимают по таблице 6.8 в зависимости от класса бетона, указанного в проекте, или условного класса бетона, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактической средней прочности бетона, полученной по результатам испытаний бетона методами неразрушающего контроля или по испытаниям отобранных из конструкции образцов.

12.3.5 Расчетные значения характеристик арматуры принимают по таблицам 6.14 и 6.15 в зависимости от класса арматуры, указанного в проекте, или условного класса арматуры, определяемого с помощью переводных коэффициентов, обеспечивающих эквивалентную прочность по фактическим значениям средней прочности арматуры, полученной по результатам испытаний образцов арматуры, отобранных из обследуемых конструкций.

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

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

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

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

12.4 Усиление железобетонных конструкций

12.4.1 Усиление железобетонных конструкций осуществляют с помощью стальных элементов, бетона и железобетона, арматуры и полимерных материалов.

12.4.2 При усилении железобетонных конструкций следует учитывать несущую способность как элементов усиления, так и усиливаемой конструкции. Для этого должно быть обеспечено включение в работу элементов усиления и совместная их работа с усиливаемой конструкцией. Для сильно поврежденных конструкций (при разрушении 50% и более сечения бетона или 50% и более площади сечения рабочей арматуры) элементы усиления следует рассчитывать на полную действующую нагрузку, при этом несущая способность усиливаемой конструкции в расчете не учитывается.

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

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

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

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

13 Расчет железобетонных конструкций на выносливость

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

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

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

13.3 Расчетные сопротивления бетона и арматуры по выносливости в общем случае определяются с учетом асимметрии циклов нагружений, классов бетона и арматуры (по прочности на сжатие и растяжение соответственно) для числа циклов N=2·10, с использованием ниспадающей криволинейной зависимости, полученной на основании опытных данных.

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

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

 

Приложение А

Основные буквенные обозначения​

Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении элемента

M - изгибающий момент;
Mₚ - изгибающий момент с учетом момента усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;
N - продольная сила;
Q - поперечная сила;
T - крутящий момент.​

Характеристики материалов

Rb,n - нормативное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rb, Rb,ser - расчетные сопротивления бетона осевому сжатию для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rbt,n - нормативное сопротивление бетона осевому растяжению;
Rbt, Rbt,ser - расчетные сопротивления бетона осевому растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rb,loc - расчетное сопротивление бетона смятию;
Rbp - передаточная прочность бетона;
Rbond - расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном;
Rs, Rs,ser - расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп;
Rsw - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению;
Rsc - расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы;
Eb - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении;
Eb,red - приведенный модуль деформации сжатого бетона;
Es - модуль упругости арматуры;
Es,red - приведенный модуль деформации арматуры, расположенной в растянутой зоне элемента с трещинами;
εb0, εbt0 - предельные относительные деформации бетона соответственно при равномерном осевом сжатии и осевом растяжении;
εs0 - относительные деформации арматуры при напряжении, равном Rs;
εb,sh - относительные деформации усадки бетона;
φb,cr - коэффициент ползучести бетона;
α - отношение соответствующих модулей упругости арматуры Es и бетона Eb.​

Характеристики положения продольной арматуры в поперечном сечении элемента

S - обозначение продольной арматуры:

а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в растянутой зоне;
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у менее сжатой грани сечения;
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении:

• для внецентренно растянутых элементов - расположенной у более растянутой грани сечения;
• для центрально-растянутых элементов - всей в поперечном сечении элемента;

​

S' - обозначение продольной арматуры:

а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в сжатой зоне;
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у более сжатой грани сечения;
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении внецентренно растянутых элементов - расположенной у менее растянутой грани сечения.​

Геометрические характеристики

b - ширина прямоугольного сечения; ширина ребра таврового и двутаврового сечений;
bf, b'f - ширина полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;
h - высота прямоугольного, таврового и двутаврового сечений;
hf, h'f - высота полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах;
a, a' - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и S' до ближайшей грани сечения;
h₀, h'₀ - рабочая высота сечения, равная соответственно h - a и h - a';
x - высота сжатой зоны бетона;
ξ - относительная высота сжатой зоны бетона, равная x/h₀;
sw - расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента;
e₀ - эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения, определяемый с учетом 7.1.7 и 8.1.7;
e, e' - расстояния от точки приложения продольной силы N до равнодействующей усилий в арматуре соответственно S и S';
e₀ₚ - эксцентриситет усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения;
yₙ - расстояние от нейтральной оси до точки приложения усилия предварительного обжатия с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки;
eₚ - расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия Nₚ с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки до центра тяжести растянутой или наименее сжатой арматуры;
l - пролет элемента;
lan - длина зоны анкеровки;
lp - длина зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на бетон;
l₀ - расчетная длина элемента, подвергающегося действию сжимающей продольной силы;
i - радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести сечения;
ds, dsw - номинальный диаметр стержней соответственно продольной и поперечной арматуры;
As, A's - площади сечения арматуры соответственно S и S';
Asw - площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение;
μs - коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента b·h₀ без учета свесов сжатых и растянутых полок;
A - площадь всего бетона в поперечном сечении;
Ab - площадь сечения бетона сжатой зоны;
Abt - площадь сечения бетона растянутой зоны;
Ared - площадь приведенного сечения элемента;
Aloc - площадь смятия бетона;
I - момент инерции сечения всего бетона относительно центра тяжести сечения элемента;
Ired - момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести;
W - момент сопротивления сечения элемента для крайнего растянутого волокна.​

Характеристики предварительно напряженного элемента

P, Nₚ - усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента;
P₍₁₎, P₍₂₎ - усилие в напрягаемой арматуре с учетом соответственно первых и всех потерь предварительного напряжения;
σsp - предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента;
Δσsp - потери предварительного напряжения в арматуре;
σbp - сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре.​

 

Приложение Б

Расчет закладных деталей​

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

Qan,j/Qan,j,0 + Nan,j/Nan,j,0 ≤ 1, (Б.1)​

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

Nan,j = M/z + N/nan; (Б.2)​

Qan,j - сдвигающее усилие, приходящееся на один ряд анкеров, равное:​

Qan,j = (Q - 0,3N'an)/nan; (Б.3)​

N'an - наибольшее сжимающее усилие в одном ряду анкеров, определяемое по формуле​

N'an = M/z - N/nan. (Б.4)​

Qan,j,0 - сдвигающая сила, воспринимаемая анкерами, определяется по формуле​

Qan,j,0 = γs,sh · Aan,j · √(Rb · Rs), (Б.5)​

где γs,sh - коэффициент, принимаемый равным 1,65;
Nan,j,0 - предельная растягивающая сила, воспринимаемая одним рядом анкеров, определяют по формуле​

Nan,j = Rs · Aan,j. (Б.6)​

В формулах (Б.1)-(Б.6):

M, N, Q - момент, нормальная и сдвигающая силы, действующие на закладную деталь соответственно; момент определяется относительно оси, расположенной в плоскости наружной грани пластины и проходящей через центр тяжести всех анкеров;
nan - число рядов анкеров вдоль направления сдвигающей силы; если не обеспечивается равномерная передача сдвигающей силы Q на все ряды анкеров, то при определении сдвигающего усилия Qan учитывается не более четырех рядов;
z - расстояние между крайними рядами анкеров;
Aan,j - суммарная площадь поперечного сечения анкеров наиболее напряженного ряда.​

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

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

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

Рисунок Б.1 - Схема усилий, действующих на закладную деталь​

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

Aan,inc = (Q - 0,3N'an)/Rs, (Б.7)​

где Aan,inc - суммарная площадь поперечного сечения наклонных анкеров;

N'an - по формуле (Б.4).​

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

Б.3 Конструкция сварных закладных деталей с приваренными к ним элементами, передающими нагрузку на закладные детали, должна обеспечивать включение в работу анкерных стержней в соответствии с принятой расчетной схемой. Внешние элементы закладных деталей и их сварные соединения рассчитываются согласно СП 16.13330. При расчете пластин и фасонного проката на отрывающую силу принимается, что они шарнирно соединены с нормальными анкерными стержнями.

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

t ≥ 0,25danRs/Rsq, (Б.8)​

где dan - диаметр анкерного стержня, требуемый по расчету;

Rsq - расчетное сопротивление стали на срез, принимаемое согласно СП 16.13330.​

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

Толщина пластины должна также удовлетворять технологическим требованиям по сварке.

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

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

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

 

Приложение В

Расчет конструктивных систем​

В.1 Расчет несущих конструктивных систем должен включать:

• определение усилий в элементах конструктивной системы (колоннах, плитах перекрытий и покрытия, фундаментных плитах, стенах, ядрах) и усилий, действующих на основания фундаментов;
• определение перемещений конструктивной системы в целом и отдельных ее элементов, а также ускорений колебания перекрытий верхних этажей;
• расчет на устойчивость конструктивной системы (устойчивость формы и положения);
• оценку несущей способности и деформации основания;
• оценку сопротивляемости конструктивной системы прогрессирующему разрушению (в отдельных случаях).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Жесткостные характеристики элементов конструктивной системы следует принимать с учетом армирования, наличия трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре согласно 8.2.26, 8.2.27.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Методы расчета

В.13 Расчет конструктивных систем производят методами строительной механики. При этом в общем случае применяют метод конечных элементов, метод конечных разностей и другие численные методы.

В.14 Для оценки несущей способности перекрытий допускается применять метод предельного равновесия.

В.15 Расчет конструктивной системы методом конечных элементов производится как пространственной статически неопределимой системы.

В.16 Моделирование конструктивных систем производят с применением оболочечных, стержневых, и при необходимости объемных конечных элементов.

В.17 При создании пространственной модели конструктивной системы следует учитывать характер совместной работы стержневых, оболочечных и объемных конечных элементов, связанный с различным числом степеней свободы для каждого из указанных элементов.

В.18 Деформативные свойства основания следует учитывать применением общепринятых расчетных моделей основания, различных типов конечных элементов или краевых условий с заданной податливостью, моделированием всего массива грунта под зданием из объемных конечных элементов, или комплексно - с применением всех вышеперечисленных методов.

В.19 На первой стадии расчета конструктивной системы деформативность основания допускается учитывать с помощью коэффициента постели, принимаемого по усредненным характеристикам грунтов.

В.20 При использовании свайных или свайно-плитных фундаментов сваи следует моделировать как железобетонные конструкции или учитывать их совместную работу с грунтом обобщенно, рассматривая основание как единое целое с приведенными коэффициентами постели.

В.21 При построении конечно-элементной расчетной модели размеры и конфигурацию конечных элементов следует задавать, исходя из возможностей применяемых конкретных расчетных программ, и принимать такими, чтобы была обеспечена необходимая точность определения усилий по длине колонн и по площади плит перекрытий, фундаментов и стен.

В.22 Жесткостные характеристики конечных элементов на первоначальной стадии расчета конструктивной системы, когда армирование конструкций еще не известно, следует определять по линейным деформационным характеристикам.

В.23 После определения требуемого содержания арматуры в плитах перекрытий и покрытий следует произвести дополнительный расчет прогибов этих конструкций, принимая уточненные значения изгибных жесткостных характеристик плит с учетом армирования в двух направлениях.

В.24 Рекомендуется выполнить также дополнительный расчет конструктивной системы для более точной оценки изгибающих моментов в элементах перекрытий, покрытий и фундаментных плитах, а также продольных сил в стенах и колоннах с учетом нелинейных жесткостных характеристик конечных элементов.

В.25 Расчет конструктивных систем методом конечных элементов следует производить с применением специальных сертифицированных компьютерных программ.

Для конструктивных систем зданий и сооружений класса КС-3 с повышенным уровнем ответственности по ГОСТ 27751, расчет необходимо выполнять не менее чем по двум различным компьютерным программам независимыми организациями.

В.26 Расчет несущей способности перекрытий методом предельного равновесия следует производить, используя в качестве критерия равенство работ внешних нагрузок и внутренних сил на перемещениях в предельном равновесии плиты перекрытия с наиболее опасной схемой излома, характеризующей ее разрушение.

В.27 Расчет конструктивных систем зданий и сооружений класса КС-3 с повышенным уровнем ответственности по ГОСТ 27751, следует выполнять при научно-техническом сопровождении специализированной организации.

 

Приложение Г

Диаграммы деформирования бетона​

Г.1 Аналитическая зависимость криволинейных диаграмм деформирования бетона принимается в виде:

εₘ = σₘ/Eₘνₘ, (Г.1)

dεₘ = dσₘ/Eₘνₘᵏ,​

где εₘ, σₘ, Eₘ - соответственно относительные деформации, напряжения, начальные модули упругости (d - знак дифференциала);

m - индекс материала (для бетона m = b,bt; для арматуры m = s);
νₘ - коэффициент изменения секущего модуля, определяемый по формуле​

νₘ = ν̂ ± (ν₀ - ν̂ₘ)√(1 - ω₁η - ω₂η²), (Г.2)​

здесь ν̂ₘ - значение коэффициента в вершине диаграммы (при σₘ = σ̂ₘ);

ν₀ - начальный коэффициент изменения секущего модуля (в начале диаграммы или в начале ее криволинейного отрезка);
ω₁, ω₂ - коэффициенты, характеризующие полноту диаграммы материала, ω₂ = 1 - ω₁;
η - уровень приращения напряжений, который определяется как отношение​

η = (σₘ - σm,el)/(σ̂ₘ - σm,el), (Г.3)

(σₘ - σm,el) ≥ 0;​

σm,el - напряжения, соответствующие пределу упругости материала;
νₘᵏ - коэффициент изменения касательного модуля, связанный с коэффициентом изменения секущего модуля соотношением​

1/νₘᵏ = (1/νₘ) ± σₘ(ν₀ - ν̂ₘ)(ω₁ + 2ω₂η)/2νₘ²(σ̂ₘ - σm,el)√(1 - ω₁η - ω₂η²). (Г.4)​

В формулах (Г.2) и (Г.4) знак "плюс" принимают для диаграммы деформирования арматуры и для восходящей ветви диаграммы деформирования бетона, а знак "минус" - для нисходящей ветви диаграммы деформирования бетона. Нисходящую ветвь диаграммы разрешается использовать до уровня напряжений η ≥ 0,85 (с учетом Г.2).

Г.2 При одноосном и однородном сжатии бетона исходная диаграмма деформирования бетона (см. рисунок Г.1) описывается зависимостями (Г.1)-(Г.4), в которых следует принимать:

• для обеих ветвей диаграммы

σ̂b = -Rb,ser; σb,el = 0; ν̂b = σ̂b/ε̂bEb; η = σb/σ̂b, (Г.5)​

• для восходящей ветви

ν₀ = 1; ω₁ = 2 - 2,5ν̂b, (Г.6)​

• для нисходящей ветви

ν₀ = 2,05ν̂b; ω₁ = 1,95ν̂b - 0,138. (Г.7)


Рисунок Г.1 - Криволинейные диаграммы деформирования бетона​

Абсцисса вершины диаграммы осевого сжатия бетона определяется по формуле​

ε̂b = -(B/Eb)λ(1 + 0,75λB/60 + 0,2λ/B)/(0,12 + B/60 + 0,2/B), (Г.8)​

где B - класс бетона по прочности на сжатие;

λ - безразмерный коэффициент, зависящий от вида бетона и принимаемый равным:​

• λ = 1 - для тяжелого и мелкозернистого бетона;
• λ = D/2400 - для легкого бетона средней плотности D, кг/м³;
• λ = 0,25 + 0,35B - для ячеистого бетона.

При одноосном и однородном растяжении бетона исходная диаграмма деформирования бетона описывается зависимостями (Г.1)-(Г.3), в которых следует принимать:​

σ̂bt = Rbt,ser γ̃btq; σbt,el = 0; η = σbt/σ̂bt, (Г.9)

ν̂bt = (0,6 + 0,15Rbtn/R0tn)/γ̃btq,​

где γ̃btq - коэффициент, принимаемый при центральном растяжении равным единице;​

• для изгибаемых элементов

γ̃btq = (γ̃h + 0,007), 0,9 ≤ γ̃h = 2 - ⁵√(h/hэ), (Г.10)​

здесь hэ = 30 см - некоторая эталонная высота сечения;

h - высота сечения, см,
R0tn=2,5 МПа.​

Параметры ν₀, ω₁, ω₂ вычисляют по формулам (Г.6), (Г.7) с заменой ν̂b на ν̂bt.

 

Приложение Д

Расчет колонн круглого и кольцевого сечений
​

Д.1 Расчет прочности кольцевых сечений колонн (см. рисунок Д.1) при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂ ≥ 0,5 и арматуре, равномерно распределенной по окружности (при минимум семи продольных стержнях), производятся в зависимости от относительной площади сжатой зоны бетона

ξcir = (N + RsAs,tot) / (RbA + (Rsc + 1,7Rs)As,tot); (Д.1)​

а) при 0,15 < ξcir < 0,6 - из условия​

M ≤ (RbArₘ + Rsc As,tot rs)(sinπξcir/π) + Rs As,tot rs(1 - 1,7ξcir)(0,2 + 1,3ξcir); (Д.2)​

б) при ξcir ≤ 0,15 - из условия​

M ≤ (RbArₘ + Rsc As,tot rs)(sinπξcir1/π) + 0,295Rs As,tot rs, (Д.3)​

где ξcir1 = (N + 0,75Rs As,tot)/(RbA + Rsc As,tot);

в) при ξcir ≥ 0,6 - из условия​

M ≤ (RbArₘ + Rsc As,tot rs)(sinπξcir2/π), (Д.4)​

где​

ξcir2 = N /(RbA + Rsc As,tot). (Д.5)​

В формулах (Д.1)-(Д.5):

As,tot - площадь сечения всей продольной арматуры;
rₘ = (r₁ + r₂)/2;
rs - радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры.​

Момент M определяется с учетом влияния прогиба элемента.

Рисунок Д.1 - Схема, принимаемая при расчете кольцевого сечения сжатого элемента​

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

M ≤ ⅔RbAr(sin³πξcir/π) + Rs As,tot rs(sinπξcir/π + φ)rs, (Д.6)​

где r - радиус поперечного сечения;

ξcir - относительная площадь сжатой зоны бетона, определяемая следующим образом:

• при выполнении условия

​

N ≤ 0,77RbA + 0,645RsAs,tot, (Д.7)​

• из решения уравнения

​

ξcir = [N + Rs As,tot + RbA(sin2πξcir/2π)] / (RbA + 2,55Rs As,tot); (Д.8)​

• при невыполнении условия (Д.7) - из решения уравнения

​

ξcir = [N + RbA(sin2πξcir/2π)] / (RbA + Rs As,tot); (Д.9)​

φ - коэффициент, учитывающий работу растянутой арматуры и принимаемый равным: при выполнении условия (Д.7) φ = 1,6(1 - 1,55ξcir)ξcir, но не более 1,0; при невыполнении условия (Д.7) φ = 0;
As,tot - площадь сечения всей продольной арматуры;
rs - радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней продольной арматуры.​

Момент M определяется с учетом влияния прогиба элемента.

Рисунок Д.2 - Схема, принимаемая при расчете круглого сечения внецентренно сжатого элемента​