ОДМ 218.2.058-2019. Отраслевой дорожный методический документ. Рекомендации по применению композиционных материалов в конструкциях мостовых сооружений и пешеходных мостов
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 26.09.2019 № 2608-р)
Примечание
Текст документа приведен в соответствии с публикацией на сайте https://rosavtodor.gov.ru/ по состоянию на 22.09.2021. Документ рекомендован к применению с 26.09.2019 Распоряжением Росавтодора от 26.09.2019 № 2608-р.
Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 26 сентября 2019 г. № 2608-р
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В КОНСТРУКЦИЯХ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ И ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВ
1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «Руссинтэк» (ООО «Руссинтэк»).
Коллектив авторов: Е.Ю. Крашенинин, В.С. Шиковский, И.В. Никитин, канд. техн. наук А.С. Бейвель.
2 ВНЕСЕН Управлением строительства и эксплуатации автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 26.09.2019 № 2608-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) содержит рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации пролетных строений мостовых сооружений и удерживающих пешеходных ограждений из полимерных композиционных материалов (ПКМ).
1.2 Данный методический документ распространяется на конструкции из цельнокомпозитных балочных пролетных строений и ферм из ПКМ.
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 9.708-83 (СТ СЭВ 3758-82) Единая система защиты от коррозии и старения. Пластмассы. Методы испытаний на старение при воздействии естественных и искусственных климатических факторов
ГОСТ 9.719-94 Единая система защиты от коррозии и старения. Материалы полимерные. Методы испытаний на старение при воздействии влажного тепла, водяного и соляного тумана
ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования
ГОСТ 12.1.044-2018 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения
ГОСТ 25.601-80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах
ГОСТ 25.602-80 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах
ГОСТ 25.604-82 Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на изгиб при нормальной, повышенной и пониженной температурах
ГОСТ 535-2005 Прокат сортовой и фасонный из стали углеродистой обыкновенного качества. Общие технические условия
ГОСТ 2246-70 Проволока стальная сварочная. Технические условия
ГОСТ 4648-2014 (ISO 178:2010) Пластмассы. Метод испытания на статический изгиб
ГОСТ 4650-2014 (ISO 62:2008) Пластмассы. Методы определения водопоглощения
ГОСТ 4651-2014 (ISO 604:2002) Пластмассы. Метод испытания на сжатие
ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры
ГОСТ 5582-75 Прокат тонколистовой коррозионно-стойкий, жаростойкий и жаропрочный. Технические условия
ГОСТ 5632-2014 Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5949-2018 Металлопродукция из сталей нержавеющих и сплавов на железоникелевой основе коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных. Технические условия
ГОСТ 6958-78 Шайбы увеличенные. Классы точности A и C. Технические условия
ГОСТ 7350-77 (СТ СЭВ 6434-88) Сталь толстолистовая коррозионно-стойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия
ГОСТ 8829-2018 Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности, жесткости и трещиностойкости
ГОСТ 9466-75 (СТ СЭВ 6568-89) Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки сталей и наплавки. Классификация и общие технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 11371-78 Шайбы. Технические условия
ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования
ГОСТ 15139-69 (СТ СЭВ 891-78) Пластмассы. Методы определения плотности (объемной массы)
ГОСТ 15173-70 (СТ СЭВ 2899-81) Пластмассы. Метод определения среднего коэффициента линейного теплового расширения
ГОСТ 16782-2015 (ИСО 974-80) Пластмассы. Метод определения температуры хрупкости при ударе
ГОСТ 18105-2018 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
ГОСТ 19281-2014 Прокат повышенной прочности. Общие технические условия
ГОСТ 19903-2015 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент
ГОСТ 19904-90 Прокат листовой холоднокатаный. Сортамент
ГОСТ 23630.2-79 Пластмассы. Метод определения теплопроводности
ГОСТ 24297-2013 Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля
ГОСТ 26433.1-89 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления
ГОСТ 26877-2008 Металлопродукция. Методы измерений отклонений формы
ГОСТ 27017-86 Изделия крепежные. Термины и определения
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30244-94 Материалы строительные. Методы испытаний на горючесть
ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Общие требования
ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытания на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции
ГОСТ 30402-96 Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость
ГОСТ 32618.2-2014 Пластмассы. Термомеханический анализ (ТМА). Часть 2. Определение коэффициента линейного теплового расширения и температуры стеклования
ГОСТ 32656-2017 (ISO 527-4:1997, ISO 527-5:2009) Композиты полимерные. Методы испытаний. Испытания на растяжение
ГОСТ 32657-2014 (ISO 75-1:2004, ISO 75-3:2004) Композиты полимерные. Методы испытаний. Определение температуры изгиба под нагрузкой
ГОСТ 32658-2014 (ISO 14129:1997) Композиты полимерные. Определение механических характеристик при сдвиге в плоскости армирования методом испытания на растяжение под углом +/- 45 град
ГОСТ 32659-2014 (ISO 14130:1997) Композиты полимерные. Методы испытаний. Определение кажущегося предела прочности при межслойном сдвиге методом испытания короткой балки
ГОСТ 33128-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Технические требования
ГОСТ Р 50597-93 Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения
ГОСТ Р 54928-2012 Пешеходные мосты и путепроводы из полимерных композитов. Технические условия
ГОСТ Р 58351-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные фронтальные, удерживающие боковые комбинированные и удерживающие пешеходные. Общие технические требования. Методы испытаний и контроля. Правила применения
ГОСТ Р 58862-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Содержание. Периодичность проведения
СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85)
СП 35.13330.2011 Мосты и трубы (актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*)
СП 43.13330.2012 Сооружения промышленных предприятий (актуализированная редакция СНиП 2.09.03-85)
СП 46.13330.2016 Мосты и трубы (актуализированная редакция СНиП 3.06.04-91)
СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003)
СП 79.13330.2012 Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний (актуализированная редакция СНиП 3.06.07-86)
Примечание - При пользовании настоящим методическим документом целесообразно проверить действия ссылочных стандартов и сводов правил — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Действие сводов правил можно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим методическим документом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 композиционный материал (композит): Материал, состоящий из двух и (или) более разнородных совместимых компонентов, объединенных одним связующим компонентом.
Примечание - Разнородными компонентами являются матрица и наполнитель, связующим — матрица.
3.2 матрица композита (матрица): Структура, которая обеспечивает цельность и основные физико-механические свойства композита, а также отвечает за восприятие, передачу и распределение напряжений в армирующем наполнителе.
3.3 наполнитель композита (наполнитель): Материал, вводимый в матрицу до ее отверждения с целью модификации физико-механических свойств композита или для снижения себестоимости конечной продукции.
3.4 армирующий наполнитель: Наполнитель, предназначенный для восприятия растягивающих и сдвигающих усилий.
Примечание - Армирующими наполнителями являются следующие типы наполнителей: волокна (фибра), нити, жгуты, ленты, пластины, ткани, сетки, холсты (маты), ровинги, мелкодисперсные частицы (микросферы) и т.п.
3.5 полимерный композит: Композит, матрица которого образована из термопластичных или термореактивных полимеров или эластомеров.
3.6 ламель: Композитная однослойная пластина с одним видом армирующего наполнителя.
3.7 ламинат: Композитная многослойная пластина, состоящая из нескольких ламелей одинаковой или различной толщины.
3.8 композитный профиль: Линейное профильное изделие из полимерного композиционного материала, имеющее постоянное поперечное сечение.
3.9 мост пешеходный композитный (МПК): Мостовое сооружение над препятствиями для пропуска пешеходов, содержащее в своем составе пролетное строение и другие конструктивные элементы из полимерных композиционных материалов.
3.10 композитные несущие конструкции: Конструктивные элементы мостового сооружения (пешеходного моста), воспринимающие постоянные и временные нагрузки и обеспечивающие несущую способность сооружения.
3.11 пролетное строение моста из полимерных композиционных материалов — пролетное строение композитное (ПСК): Композитная несущая конструкция моста, перекрывающая пространство между опорами, воспринимающая постоянные и временные нагрузки и передающая их на опоры.
3.12 композитные удерживающие пешеходные ограждения: Ограждающий композитный конструктивный элемент пешеходного моста, расположенный с внешних сторон пролетного строения, лестничных маршей, лестничных площадок и обеспечивающий безопасное передвижение пешеходов по мосту.
3.13 строительный подъем: Выгиб вверх пролетного строения для компенсации его прогиба от постоянной и части временной нагрузки.
3.14 композитная U-образная балка пролетного строения: Балка U-образного разомкнутого к верху поперечного сечения, содержащая две сплошные продольные стенки, объединенные сплошной нижней горизонтальной плитой и дискретно расположенными поперек пролета поперечными диафрагмами.
3.15 ферма пролетного строения композитная (ферма): Стержневая несущая конструкция пролетного строения мостового сооружения, выполненная из полимерных композитных профилей, содержащая верхний и нижний пояса, объединенные расположенной между указанными поясами геометрически неизменяемой (в том числе треугольной) решеткой, которая включает восходящие (нисходящие) раскосы и стойки (подвески).
3.16 цельнокомпозитное пролетное строение: Композитное пролетное строение, содержащее толстостенные монолитные главные балки (балку).
3.17 модуль упругости: Коэффициент пропорциональности между напряжениями и малыми относительными деформациями упругой среды, описываемой законом Гука.
3.18 предел ограниченной выносливости: Максимальное (по абсолютному значению) предельное напряжение (деформация) знакопеременного цикла нагружения конструкции, которое соответствует заданному числу циклов напряжений (деформаций) конструкции до момента образования усталостной трещины или усталостного разрушения.
3.19 мера рассеяния: Комплексная статистическая характеристика, включающая размах, дисперсию, стандартное отклонение и коэффициент вариации.
4.1 Полимерные композиционные материалы для пешеходных мостов применяют в пролетных строениях, удерживающих пешеходных ограждениях, настилах, лестничных сходах, водоотводных лотках и вспомогательных устройствах.
4.2 В автодорожных мостах допускается использование ПКМ для вспомогательных (не несущих) элементов (удерживающих пешеходных ограждений, лестничных сходов, обтекателей, водоотводных лотков и др.), а также при реконструкции и усилении таких мостов.
4.3 Полимерные композиционные материалы в конструкциях мостовых сооружений и пешеходных мостов применяются на автомобильных дорогах всех категорий в различных дорожно-климатических зонах.
4.4 Рекомендуемые дополнительные внешние условия, в которых могут эксплуатироваться композитные пешеходные мосты, определяются следующими требованиями: интервал температур от -45 °C до 60 °C, географический район с сейсмичностью до 9 баллов, зона влажности от сухой до влажной по СП 50.13330.2012 степенью агрессивности среды не более чем «слабоагрессивная» по СП 28.13330.2017.
4.5 Рекомендуемые расчетные сроки эксплуатации композитных пролетных строений и конструктивных элементов различного функционального назначения устанавливаются с учетом местных условий эксплуатации сооружения и технико-экономического обоснования.
5 Конструктивно-технологические требования
5.1 Требования к конструктивным элементам
5.1.1 Общие положения
5.1.1.1 Конструкции пролетных строений, сходов и отдельные конструктивные элементы пешеходных мостов и переходов должны соответствовать основным требованиям, предъявляемым к мостовым сооружениям согласно СП 35.13330.2011.
5.1.1.2 Конструктивные элементы из ПКМ должны отвечать требованиям ГОСТ Р 54928-2012, настоящего методического документа и изготавливаться по утвержденной в установленном порядке технологической документации, которая должна содержать пооперационную карту производства работ и карту контроля параметров технологического процесса производства.
5.1.1.3 Для конструктивных элементов пешеходных мостов и переходов из ПКМ следует обеспечить выполнение требований к пределам огнестойкости строительных конструкций, которые устанавливаются проектом, исходя из обеспечения безопасной эвакуации людей, находящихся на мосту.
5.1.2 Требования к пролетным строениям из полимерных композиционных материалов
5.1.2.1 Рекомендуется в качестве пролетных строений пешеходных мостов применять композитные конструкции в виде U-образных балок (таблица А.3 приложения А), изготовленных по технологии вакуумной инфузии, а также фермы, собираемые из композитных профилей, имеющих поперечное сечение в виде двутавров, швеллеров, уголков, прямоугольного и круглого сечения (таблица А.1 приложения А).
5.1.2.2 В процессе проектирования полимерных композитных балок и ферм пролетных строений геометрические размеры и расчетные сопротивления полимерных композитов, а также формообразующих конструктивных заполнителей для внутренних пустот балок следует рассчитывать в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54928-2012 и раздела 6.
5.1.2.3 Узлы опирания балок и ферм пролетных строений мостов на опоры должны предотвращать отрыв пролетного строения от опор под действием сейсмических, ветровых и других сдвигающих пролетное строение нагрузок, в том числе от действия воздушных масс от проходящих под мостовым сооружением транспортных средств.
5.1.2.4 Цельнокомпозитное пролетное строение и блоки ферм пролетных строений должны содержать элементы, обеспечивающие крепление удерживающих пешеходных ограждений, светопрозрачного ограждения и других обустройств, необходимых для обеспечения проектной эксплуатации пролетного строения.
5.1.2.5 При проектировании конструктивных элементов пешеходных мостов, изготовленных методом инфузии, рекомендуется, чтобы ламинат содержал ламели, в которых чередуются направления армирующих волокон (например, 0°, +45°, -45°, 90° - рисунок 1).
Рисунок 1 — Пример строения ламината конструктивных элементов
5.1.2.6 Минимальную толщину листа композитного профиля для одиночных несущих конструктивных элементов назначают не менее 7 мм и для составных элементов — не менее 3,5 мм.
5.1.2.7 Допускается применение в составе ферм несущих конструктивных элементов и узлов из нержавеющей стали с использованием болтовых и сварных соединений.
5.1.2.8 Отверстия в конструкциях и элементах мостов из ПКМ, необходимые для устройства болтовых соединений, должны выполняться на предприятии-изготовителе без нарушения армирующего наполнителя. Рассверливание отверстий в конструкциях и элементах мостов на площадке строительства не допускается.
5.1.2.9 Рекомендуется для пролетных строений на стадии изготовления создавать строительный подъем, значения которого устанавливаются проектом в соответствии с требованиями СП 35.13330.2011.
5.1.2.10 Основные характеристики типовых конструкций пролетных строений из ПКМ приведены в приложении А.
5.1.3 Требования к удерживающим пешеходным ограждениям из полимерных композиционных материалов
5.1.3.1 Конструкции удерживающих пешеходных ограждений должны соответствовать требованиям ГОСТ 33128-2014, ГОСТ Р 58351-2019.
5.1.3.2 Материал ограждений должен выдерживать интенсивность циклических воздействий знакопеременных температур (строка 1 таблицы 1), которая соответствует интенсивности таких воздействий для бетона марки по морозостойкости F300 (в солях) по ГОСТ 10060-2012.
Методы определения значений коэффициентов надежности по материалу при испытаниях на растяжение и сжатие в направлениях 0° и 90°
| Характеристика сопротивления воздействию | Метод определения в приложении |
|---|---|
| Морозостойкость марки F300 в солях | Б |
| Влагостойкость | В |
| Термостойкость | Г |
| Климатическое старение | Д |
| Ползучесть | Е |
| Усталость | Ж |
5.1.3.3 Удерживающим пешеходным ограждениям следует задавать строительный подъем, компенсирующий вертикальные деформации пролетного строения от постоянной нагрузки, превышающий 1/1000 пролета.
5.1.3.4 Узлы крепления удерживающих пешеходных ограждений к несущим конструкциям пешеходного моста рекомендуется выполнять с использованием анкерных болтовых соединений. В необходимых случаях болтовые анкерные соединения могут быть заменены на закладные анкерные гайки или пластины с гайками.
5.1.3.5 В соединениях конструкций удерживающих пешеходных ограждений допускается применять заклепки или химические анкера.
5.1.3.6 Основные конструкции удерживающих пешеходных ограждений из ПКМ приведены в таблице А.2 приложения А.
5.1.4 Требования к стыковым соединениям
5.1.4.1 Конструкция болтовых стыков конструктивных элементов должна обеспечить передачу усилий в стыкуемых элементах за счет смятия поверхностей контакта болтов с конструктивными элементами при минимальной передаче сдвиговых усилий за счет сил трения по поверхностям стыкуемых элементов.
5.1.4.2 Узлы опирания конструктивных элементов с использованием анкерных болтов должны удовлетворять требованиям СП 43.13330.2012.
5.1.4.3 Допускается применение в узлах соединений композитных профилей:
- сталей марок 04Х18Н9Т, 04Х18Н10Т, 08Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т (зарубежный аналог — сталь марки AISI 321) по ГОСТ 5582-75, ГОСТ 7350-77, сортамент по ГОСТ 19903-2015, ГОСТ 19904-90, сталь 10Х17Н13М2 по ГОСТ 5632-2014 (зарубежный аналог — сталь марки AISI 316) с использованием следующих способов сварки: ручная дуговая и аргонодуговая. Для деталей и узлов, подвергаемых аргонодуговой сварке, следует применять в качестве присадочного материала проволоку из стали той же марки; допускается использование для указанных марок сталей присадочной проволоки 06Х19Н9Т или 12Х18Н9Т по ГОСТ 2246-70. Для ручной дуговой сварки следует применять электроды ЦД-11, ЦТ-15, НИАТ-1 (Св-04Х19Н9) по ГОСТ 9466-75;
- болтов, гаек и шайб из стали марок 08Х18Н9, 12Х18Н10Т, 12Х18Н9, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10, 08Х18Н10Т, 03Х18Н11 по ГОСТ 5632-2014. Для высокопрочных болтов и гаек следует применять коррозионно-стойкие стали марок 14Х17Н2 или 07Х16Н6 по ГОСТ 5949-2018;
- сварных узлов (кронштейнов) и труб для установки в стойках ограждений моста из стали марок Ст3 и Ст20 по ГОСТ 7350-77, сортамент по ГОСТ 19903-2015, ГОСТ 19904-90.
5.1.5 Требования к допустимым отклонениям размеров конструктивных элементов от проектных величин
Для пролетных строений из ПКМ значения допустимых отклонений от проектных размеров приведены в таблице 2. Данные отклонения определяются в соответствии с требованиями ГОСТ 26433.1-89, ГОСТ 26877-2008.
Допустимые отклонения размеров и формы конструктивных элементов пролетных строений от проектных значений
Примечание - Для коробчатых профилей и плит b — величина свободного свеса пояса, для двутавровых балок — ширина пояса.
5.2 Требования к материалам конструктивных элементов
5.2.1 В составе ПКМ, применяемых для изготовления конструктивных элементов пешеходных мостов, следует использовать термопластичные, термореактивные полимеры или эластомеры, армированные стекловолокнами и (или) углеволокнами по ГОСТ Р 54928-2012.
5.2.2 В качестве термореактивных смол рекомендуется применять следующие смолы: ненасыщенные полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные, фенольные согласно ГОСТ Р 54928-2012, а также эпоксивинилэфирные смолы.
5.2.3 Полимерные композиционные материалы рекомендуется армировать следующими типами армирующих наполнителей: ровинги, однонаправленные ленты, полотна, ткани (кордная, двунаправленная, мультиаксиальная), в том числе нитепрошивные полотна, маты (из непрерывных, штапельных волокон) по ГОСТ Р 54928-2012. При этом объемное содержание армирующих волокон в ПКМ должно быть не менее 30%.
5.2.4 Допускается в состав ПКМ вводить инертные наполнители (стабилизаторы влияния ультрафиолетового излучения и озона, ингибиторы горения, цветные пигменты, мел (CaCO3), оксид кремния (SiO2), стеклянные и полимерные микросферы, волокна, не являющиеся армирующими наполнителями), которые не оказывают негативного влияния на механические свойства композитов и предназначены для обеспечения требуемых свойств в соответствии с ГОСТ Р 54928-2012.
5.2.5 На стадии проектирования композитных пешеходных мостов значения физико-механических характеристик материалов принимаются в соответствии со значениями, установленными государственными стандартами или стандартами предприятий-изготовителей, гарантирующих обеспечение заданных свойств.
5.2.6 Допускается при проектировании использовать значения физико-механических характеристик по приложению И с последующим подтверждением предприятием-изготовителем проектных данных.
5.2.7 Необходимый перечень физико-механических свойств ПКМ несущих конструктивных элементов и нормативные документы по определению значений свойств приведены в таблице 3.
Физико-механические свойства ПКМ несущих конструктивных элементов и методы их определения
| Характеристики | Метод определения в нормативном документе |
| Вид напряженного состояния | |
| Растяжение в направлениях 0° и 90° | ГОСТ 32656-2017 |
| Сжатие в направлениях 0° и 90° | ГОСТ 4651-2014 |
| Изгиб в направлениях 0° и 90° | ГОСТ 4648-2014 |
| Межслоевой сдвиг (в том числе расчет на касательные напряжения и смятие) | ГОСТ 32659-2014 |
| Показатели жесткости | |
| Модуль упругости при растяжении в направлениях 0° и 90° | ГОСТ 32656-2017 |
| Модуль упругости сдвига слоев | ГОСТ 32658-2014 |
| Модуль упругости при сжатии и коэффициент Пуассона в направлениях 0° и 90° | ГОСТ 25.602-80 |
| Физико-механические показатели | |
| Плотность | ГОСТ 15139-69 |
| Водопоглощение | ГОСТ 4650-2014 |
| Коэффициент теплопроводности | ГОСТ 23630.2-79 |
| Коэффициент линейного теплового расширения и температура стеклования | ГОСТ 15173-70 и ГОСТ 32618.2-2014 |
| Температура: | |
| упругой деформации | ГОСТ 25.604-82 с учетом ГОСТ 32657-2014 |
| хрупкости | ГОСТ 16782-2015 |
5.2.8 Допускается производить оценку значения прочности (в том числе на смятие в зоне опирания) несущих конструктивных элементов пешеходных мостов по ГОСТ 8829-2018.
5.3 Требования стойкости ПКМ к внешним воздействиям
5.3.1 Полимерные композиционные материалы для изготовления конструктивных элементов пешеходных мостов должны удовлетворять требованиям по стойкости к внешним воздействиям: по морозостойкости, водонепроницаемости, влагостойкости, термостойкости, климатическому старению в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54928-2012 и требованиям, предъявляемым к бетону по СП 35.13330.2011.
5.3.2 Водонепроницаемость ПКМ должна соответствовать марке бетона по водонепроницаемости не ниже W8.
Для обеспечения соответствия характеристик ПКМ характеристикам бетона по водонепроницаемости марки не ниже W8 его водопоглощение должно быть не более 0,5% по массе по ГОСТ 4650-2014, метод А.
5.3.3 Отношение значений физико-механических свойств ПКМ после приложения внешних воздействий к их значениям до приложения таких воздействий характеризуется коэффициентами надежности по материалу.
Коэффициенты надежности ПКМ устанавливаются на предприятии-изготовителе и подтверждаются проведением испытаний в соответствии с методами, указанными в приложениях (см. таблицу 1).
5.3.4 При проектировании рекомендуется использовать значения коэффициентов надежности согласно таблице 4.
Рекомендуемые значения коэффициентов надежности по материалу при испытаниях на растяжение и сжатие в направлениях 0° и 90°
Примечание - Коэффициенты надежности по материалу могут быть изменены предприятием-изготовителем при подтверждении протоколом испытания данного материала.
5.3.5 Мероприятия по защите от биоповреждений конструкций из ПКМ должны разрабатываться специализированными организациями. В случае потребности в указанных мероприятиях способ защиты назначается согласно подразделу 5.3 СП 28.13330.2017.
6 Рекомендации по проектированию мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием полимерных композиционных материалов
6.1 Общие положения
6.1.1 Несущие конструктивные элементы пешеходных мостов из ПКМ следует проектировать в соответствии с требованиями ГОСТ 27751-2014 в части их надежности в процессе возведения и эксплуатации, в том числе с учетом особых воздействий и изменений свойств ПКМ во времени.
6.1.2 Нормативные значения физико-механических характеристик ПКМ, использованные при проектировании пешеходного моста и заявленные в нормативных документах на эти изделия, должны быть подтверждены для данного объекта предприятием-изготовителем конструктивных элементов в процессе периодических и приемо-сдаточных испытаний.
6.1.3 Значения перемещений и усилий в несущих конструктивных элементах пешеходного моста из ПКМ следует определять из условия их работы с сечениями брутто. При этом в расчетах на прочность отдельных элементов, ослабленных отверстиями под болты, рекомендуется принимать их сечения нетто, а на устойчивость и жесткость — брутто. Геометрические характеристики сечения нетто элементов конструкций следует находить с учетом ослаблений.
6.1.4 Расчет стальных элементов, входящих в состав несущих конструктивных элементов композитного пешеходного моста, а также расчет болтовых соединений рекомендуется выполнять в соответствии с указаниями СП 35.13330.2011.
6.1.5 При расчетах болтовых соединений следует производить расчет на срез и смятие болтов и ПКМ, с учетом перераспределения усилий между отдельными соединениями, входящими в состав многоболтового соединения, без учета сил трения.
6.2 Расчеты конструктивных элементов
6.2.1 Несущие конструктивные элементы мостов из ПКМ рекомендуется рассчитывать по методу предельных состояний на неблагоприятные сочетания постоянных и временных нагрузок на прочность, устойчивость сжатых элементов, устойчивость к опрокидыванию и выносливость (первая группа предельных состояний), а также по жесткости (прогибам) (вторая группа предельных состояний) с учетом общих требований, касающихся мостовых сооружений по СП 35.13330.2011 (разделы 1 - 6, приложения А - Е, М - П).
6.2.2 При отсутствии в нормах положений о правилах расчета конструкций из ПКМ допускается руководствоваться положениями СП 35.13330.2011 (в том числе разделов 8 - 9) или иными обоснованными методическими положениями, когда такие положения адекватно учитывают работу рассматриваемого композитного конструктивного элемента с обязательным наличием технического свидетельства согласно постановлению [1], при обязательной разработке и согласовании специальных технических условий [2].
6.2.3 Для каждого вида предельного состояния несущего конструктивного элемента следует устанавливать расчетную модель, наиболее точно описывающую работу такого элемента при наиболее неблагоприятных условиях возведения и эксплуатации мостового сооружения.
6.2.4 Расчет конструктивных элементов из ПКМ рекомендуется проводить в предположении их линейно-упругой работы аналитически или с использованием компьютерных программ с учетом деформаций изгиба и сдвига слоев ламината.
6.2.5 Геометрическую нелинейность, вызванную упругой деформацией несущих конструктивных элементов, следует учитывать в расчетах, если такой учет не вызывает изменений значений усилий и перемещений по сравнению с недеформированной моделью конструкции более чем на 5%.
6.2.6 Расчет конструкций из ПКМ производится на основе СП 35.13330.2011 с использованием следующего неравенства:
S\gamma_{f} \leq \frac{R_{cp}(1 - 2\nu)}{\gamma_{m}\gamma_{c}} , (1)
где S — напряжения (деформации) в конструкции от воздействия нормативных нагрузок, МПа;
\gamma_{f} — коэффициент надежности по нагрузке в соответствии с СП 35.13330.2011;
Rср — среднее значение сопротивления (деформации) ПКМ, которое должно быть принято по результатам не менее 12 испытаний в одной пробе ПКМ с допустимой отбраковкой двух результатов, МПа;
\nu — коэффициент вариации, доля ед., характеризующий разброс свойств ПКМ, значения которого должны быть приняты по результатам не менее 12 испытаний в одной пробе ПКМ с допустимой отбраковкой двух результатов (на стадии проектирования допускается принимать \nu равным не менее 13%);
\gamma_{c} — коэффициент надежности для технологии изготовления, характеризующий разброс свойств для различных методов изготовления ПКМ (таблица 5);
\gamma_{m} — обобщенный коэффициент надежности по материалу, определяемый с использованием частных коэффициентов, учитывающих влияние различных факторов, снижающих физико-механические характеристики ПКМ в процессе эксплуатации,
\gamma_{m} = \text{К}_{1}\text{К}_{2}\text{К}_{3}\text{К}_{4}\text{К}_{5}\text{К}_{6}; (2)
K1 — коэффициент, учитывающий морозостойкость ПКМ;
K2 — то же, влагостойкость конструкций;
K3 — то же, термостойкость конструкций;
K4 — то же, климатическое старение ПКМ за время эксплуатации моста;
K5 — то же, ползучесть ПКМ при долговременных нагрузках;
Значения коэффициента надежности \gamma_{c} для различных технологий изготовления конструкций из ПКМ
6.2.7 Применение частных коэффициентов и их комбинаций в расчетах по первому или второму предельному состоянию осуществляется в соответствии с таблицей 6.
Комбинации частных коэффициентов для соответствующих предельных состояний
1 Испытания по пределам прочности конструкций проводятся на прочность и выносливость, остальные испытания — по модулям упругости и сдвига.
2 Для конструкций, изготовленных по технологии вакуумной инфузии, расчет по трещиностойкости не выполняется.
6.2.8 При проектировании конструкций пешеходных мостов следует принимать значения коэффициентов K1 - K6 согласно пунктам 5.3.3, 5.3.4.
6.2.9 В расчетах по предельным состояниям первой группы левую часть неравенства (1) следует умножать на коэффициент надежности по ответственности, равный 1,1, согласно подразделу 5.36 СП 35.13330.2011.
6.2.10 Расчет пролетных строений на опрокидывание, сдвиг и отрыв от опорных частей, от усилий, возникающих при ветровом воздействии, следует производить в соответствии с подразделами 5.40, 5.41 СП 35.13330.2011.
6.2.11 В приведенных ниже расчетных формулах размерности и буквенные обозначения соответствуют размерности и буквенным обозначениям, приведенным в СП 35.13330.2011.
6.3 Расчет на прочность
Расчет центрально растянутых (сжатых) элементов [3] продольной силой N, Н, следует выполнять по формуле
\frac{N}{A_{\text{п}}} \leq R_{N}^{t(c)}, (3)
где R_{N}^{t(c)} — расчетное сопротивление растяжению (сжатию) по направлению действия силы N, МПа;
Aп — площадь сечения с учетом ослабления отверстиями, см2.
Расчет напряжений изгибаемых, внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов следует проводить по формуле
\frac{|N|}{A_{n}} + \frac{|M_{x}|}{\xi_{x}W_{nx}} + \frac{|M_{y}|}{\xi_{y}W_{ny}} \leq R_{N}^{b}, (4)
где R_{N}^{b} — расчетное сопротивление изгибу по направлению действия силы N, МПа;
Wnx, Wny — моменты сопротивления сечения нетто, м4;
Mx, My — изгибающие моменты в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кНм;
\xi_{x} , \xi_{y} — коэффициенты, учитывающие дополнительные моменты от продольной сжимающей силы,
\xi_{x(y)} = 1 + \frac{N}{N_{ex(y)}} \leq 1; (5)
Nex(y) — критическая сила при потере устойчивости в плоскостях x, y расчетного сечения N (допускается принимать \xi_{x(y)} = 1 при \lambda_{x(y)} \leq 60 , где \lambda_{x(y)} определяется по формуле (7))
N_{ex(y)} = \varphi_{x(y)}R_{N}^{c}A; (6)
\varphi_{x(y)} — коэффициент продольного изгиба; определяется при eef = 0 по формулам (14), (15);
Значения гибкостей \lambda_{x(y)} в различных плоскостях конструктивного элемента, которому принадлежит рассчитываемое сечение, с учетом требований СП 35.13330.2011 вычисляются для сплошного сечения по формуле
\lambda_{x(y)} = \frac{\ell_{efx(y)}}{i_{x(y)}} , (7)
где \ell_{efx(y)} — расчетная длина конструктивного элемента в плоскости изгиба с учетом фактических условий закрепления элемента в узлах и подвижности опорных закреплений, м (значения величины не могут быть меньше значений, установленных СП 35.13330.2011);
ix(y) — радиус инерции сечения, вычисляемый для сечения брутто, м.
Значения касательных напряжений \tau , МПа, в сечении должны удовлетворять условию
где RS — расчетное сопротивление сдвигу, МПа.
Допускается вычислять значения \tau по формуле
\tau = \frac{QS^{\text{отс}}}{It} , (9)
Sотс — статический момент отсеченной части сечения, см3;
I — момент инерции сечения брутто, см4;
t — толщина стенки, см; при наличии ослаблений стенки отверстиями диаметром d, расположенными с шагом a, вместо значения t необходимо подставлять значение tef
t_{ef} = t \frac{a - d}{a} . (10)
Для пултрузионных профилей значения \tau допускается определять по формуле
\tau = \frac{Q}{k_{c}A_{\text{сд}}} , (11)
где Aсд — площадь сдвига, см2;
Для стенок сечений должно выполняться условие, ограничивающее величину эквивалентного напряжения,
\frac{\sigma_{x}^{2}}{S_{1}^{2}} - \frac{\sigma_{x}\sigma_{y}}{S_{1}S_{2}} + \frac{\sigma_{y}^{2}}{S_{2}^{2}} + \frac{\tau^{2}}{S_{12}^{2}} \leq 1,1, (12)
где \sigma_{x} , \sigma_{y} — действующие напряжения в направлении осей x и y, МПа;
S1, S2 — предельные напряжения по направлению главных осей жесткости материала, МПа;
S12 — предельное сдвиговое напряжение слоя, МПа.
В зависимости от знака напряжений (растяжение «+», сжатие «-») в конструктивном элементе напряжения S1, S2, S12 определяются по зависимостям
S12 = RS, (13)где R_{1}^{t} , R_{1}^{c} , R_{2}^{t} , R_{2}^{c} — расчетные сопротивления растяжению (t) и сжатию (c) по направлению главных осей 1, 2.
6.4 Расчеты по устойчивости
Расчеты на устойчивость композитных конструктивных элементов следует проводить в соответствии с требованиями в первую очередь пункта 6.2.2, а также с учетом отдельных положений технических условий [3].
Расчет при плоской форме потери устойчивости сплошностенчатых композитных элементов замкнутого или открытого сечения, подверженных центральному сжатию, сжатию с изгибом и внецентренному сжатию при изгибе в плоскости наибольшей гибкости, рекомендуется выполнять по формуле
\frac{N}{A} \leq \varphi R_{N}^{c}. (14)
Допускается определять значение коэффициента \varphi по приложению 15 СП 35.13330.2011 в зависимости от значений гибкости \lambda и приведенного относительного эксцентриситета eef по формуле
где e_{rel} = e/\rho — приведенный относительный эксцентриситет;
\rho = W/A — ядровое расстояние по направлению эксцентриситета;
e = M/N — эксцентриситет в плоскости изгиба при сжатии с изгибом;
W — момент сопротивления, кНм;
\eta — коэффициент влияния формы сечения, определяемый по приложению 15 СП 35.13330.2011, аналогично стали 10ХСНД.
Расчет по устойчивости полок и стенок композитных профилей двутаврового, квадратного и прямоугольного сечений допускается проводить по формулам (8.55) - (8.57) СП 35.13330.2011 (подразделы 8.44, 8.45) как для стальных элементов, с той лишь разницей, что вместо формул таблицы 8.23 СП 35.13330.2011 (подраздел 8.45) значения приведенных критических напряжений \sigma^{\text{кр}} , МПа, можно определять [3] по формуле
\sigma^{\text{кр}} = \frac{\pi^{2}}{12\gamma_{E}} (\frac{2t}{b})2[\sqrt{q} (2 \sqrt{E_{1}E_{2}}) + p(E_{2}\nu_{12} + 2G)], (16)
p = 0,3 + \frac{0,004}{V - 0,5} ; q = 0,025 + \frac{0,065}{V + 0,4} ; V = \frac{2b_{\text{ст}}}{b} ; (17)
для квадратных и прямоугольных труб:
p = 2,0 + \frac{0,002}{V - 1,3} ; q = 1,0 + \frac{0,08}{V + 0,2} ; V = \frac{b_{\text{ст}}}{b} , (18)
где \nu_{12} — коэффициент Пуассона;
E1, E2 — модули упругости по взаимным перпендикулярным направлениям, МПа;
b — ширина сжатой зоны конструктивного элемента, м;
bст — высота стенки конструктивного элемента, м;
\gamma_{E} — коэффициент надежности для модуля упругости.
6.5 Расчет на выносливость
Расчет на выносливость рекомендуется производить без учета коэффициента надежности по нагрузке в зависимости от асимметрии цикла R переменной нагрузки, который характеризуется отношением наименьших \sigma_{min} (со знаком «-» для сжатия) и наибольших \sigma_{max} (со знаком «+» для растяжения) напряжений.
Номинальное (теоретическое) значение расчетного числа циклов Nf переменной нагрузки с постоянной амплитудой до разрушения ПКМ допускается определять по формулам:
а) для симметричных нагрузок (|\sigma_{min}| = |\sigma_{max}|) с постоянной амплитудой (R = -1)
N_{f} = (\frac{R_{c}}{\sigma_{\Delta}})^{k}, (19)
где Rc — расчетное значение прочности ПКМ при растяжении, МПа;
\sigma_{\Delta} — амплитуда напряжений, равная половине разности между максимальным \sigma_{max} (со знаком «+» для растяжения и «-» для сжатия) и минимальным значением напряжений \sigma_{min} (со знаком «+» для растяжения и «-» для сжатия) в конструктивном элементе, МПа;
k — значение первой производной функции «напряжение — количество циклов» ПКМ при растяжении в системе десятичных логарифмических осей координат (наклон кривой в логарифмическом представлении);
б) для асимметричных нагрузок с постоянной амплитудой
N_{f} = [\frac{R_{c}}{\sigma_{\Delta}} (1 - \frac{\sigma_{\text{ср}}}{R_{p/c}})]^{k}, (20)
где \sigma_{\text{ср}} — среднее значение напряжения, действующего в цикле, МПа;
Rр/с — расчетная прочность ПКМ на сжатие или растяжение, выбираемая, в зависимости от знака среднего значения напряжений \sigma_{\text{ср}} , действующего в цикле, МПа.
Значение k определяется по результатам испытаний на выносливость. Допускается при проектировании использовать значения k в соответствии с таблицей 7 [4].
| Вид нагружения | Применяемое сырье | Значение параметра k |
| Постоянная амплитуда | Стекло (эпоксидная смола) | 10 |
| Стекло (полиэфир) | 9 |
Оценку выносливости конструктивного элемента при циклических нагрузках с переменными амплитудами допускается выполнять путем выделения и последующего суммирования (численное интегрирование) предельных состояний, каждое из которых имеет одну и ту же величину амплитуды напряжений \sigma_{\Delta} и значение R (правило Майнера), по формуле
D = \sum_{i}^{M} \frac{n_{i}}{N_{i}} \leq 1, (21)
где M — количество отрезков времени с одинаковыми на данном отрезке значениями амплитуд напряжений \sigma_{\Delta} и значений R;
ni — количество циклов внутри каждого отрезка времени с одинаковыми значениями амплитуд напряжений \sigma_{\Delta} и значений R;
Ni — максимальное допустимое (предельное) количество циклов.
6.6 Расчет на ползучесть
Влияние ползучести на изменение модуля упругости рекомендуется производить с использованием номинального (теоретического) значения частного коэффициента K3 (таблица 8) по формуле
где T — продолжительность действия нагрузки, ч;
n — показатель степени, зависящий от типа армирования, при расположении волокон по направлению нагрузки:
\cdot n = 0,01 — для однонаправленно-армированных слоев;
\cdot n = 0,04 — для дву- или многонаправленно-армированных слоев;
\cdot n = 0,10 — для хаотично-армированных слоев (слоев из мата).
Расчетные значения частного коэффициента K3
| Продолжительность действия нагрузки T, годы | Значение частного коэффициента K3 в зависимости от показателя степени n | ||
| 0,01 | 0,04 | 0,10 | |
| 40 | 1,14 | 1,67 | 3,59 |
| 100 | 1,15 | 1,73 | 3,93 |
Для слоистых ПКМ с различной ориентацией стекловолокон в слоях по отношению к направлению действия нагрузки допускается на предварительных этапах проектирования (с последующим экспериментальным подтверждением) определять обобщенный коэффициент надежности по ползучести K3об по формуле
где K' — коэффициент, равный отношению деформаций ламината без учета работы волокон, которые расположены не в направлении действия нагрузки, к деформациям ламината с полным учетом всех армирующих его волокон.
Для различных типов армирования слоистых стеклопластиков, например комбинацией однонаправленных слоев, ткани или мата, следует определять значение суммарного показателя степени n.
Включение в работу каждого типа армирования выполняется путем перемножения соответствующего данному типу армирования показателя степени n на толщину слоя и на процентное содержание волокон в этом слое с последующим делением полученного результата на произведение суммы толщин всех слоев, умноженных на процентное содержание в них волокон (только для ламелей с волокнами, ориентированными по направлению долговременной деформации). Двунаправленно-армированные и разнонаправленно-армированные ламинаты должны рассматриваться в качестве пакета однонаправленно-армированных слоев с различной ориентацией волокон.
6.7 Деформации
В качестве нормативных значений модуля упругости могут быть средние значения модуля упругости Eср = Eн.
Допускается принимать расчетные значения прогибов в течение всего расчетного времени эксплуатации пролетных строений не более 1/400 L (L — расчетная длина).
Расчеты перемещений пролетного строения и его элементов от температурных воздействий производятся аналогично металлическим конструкциям.
6.8 Расчет колебаний
Динамические характеристики пролетного строения определяются по подразделу 5.48 СП 35.13330.2011.
6.9 Сопротивления прогрессирующему обрушению композитных конструкций
Применительно к композитным мостовым конструкциям в соответствии с указаниями подраздела 5.35 СП 13330.2011 конструктивная схема мостового сооружения должна проектироваться с учетом недопущения возможности прогрессирующего обрушения при выходе из строя одного или нескольких конструктивных элементов пешеходного моста в случае экстремальных природных или техногенных воздействий. При этом расчетные и деформативные характеристики ПКМ должны быть приняты равными их нормативным значениям.
6.10 Расчет болтовых соединений
6.10.1 Прочность болтовых соединений конструктивных элементов [3] определяется прочностью болтов и собственно прочностью ПКМ. При этом при вычислении геометрических характеристик сечения нетто конструктивного элемента учитывается ослабление его сечения отверстием диаметром d', мм, по формуле
где dот — диаметр отверстия, мм;
Расчетное усилие Nb, Н, воспринимаемое одним болтом, определяется как наименьшее из двух значений, вычисленных по формулам:
N_{b} = m_{b}m_{b1}dtR_{N}^{c}; (25)
N_{b} = m_{b}m_{b1}dtR_{N}^{sb}2(\frac{e}{d} - \frac{1}{2}), (26)
где t — толщина конструктивного элемента, мм;
e — шаг болтов в продольном направлении или расстояние до свободной грани конструктивного элемента (величина e/d не должна быть менее 2,5), мм;
R_{N}^{sb} — расчетное сопротивление сдвига, МПа, по направлению действия силы N;
mb1 — коэффициент условий работы, принимаемый в соответствии с СП 35.13330.2011 равным 0,9;
mb — коэффициент условий работы, принимаемый в соответствии с подразделом 8.104 СП 35.13330.2011.
6.10.2 Для многоболтового соединения усилия, действующие на него, распределяются по отдельным болтам пропорционально их жесткости. Усилие Pij, N, в болте от осевой нагрузки вычисляется по формуле
P_{ij} = \frac{P_{j}}{N} , (27)
где j — индекс направления x и y;
Pj — суммарная нагрузка в j-м направлении, Н.
Усилия в болте от момента в плоскости соединения определяются по формулам
P_{xi} = \gamma k_{\varphi}cos\alpha_{i}; (28)
P_{yi} = k_{\varphi}sin\alpha_{i}, , (29)
\gamma — отношение модулей упругости ПКМ в продольном x и поперечном y направлениях;
\alpha_{i} — угол между осью y и радиусом-вектором i-го болта относительно центра тяжести болтового соединения.
Константа k_{\varphi} определяется из уравнения равновесия моментов
k_{\varphi} = \frac{Mr_{i}}{\sum_{i = 1}^{N} r_{i}^{2}(\gamma cos^{2}\alpha_{i} + sin^{2}\alpha_{i})} , (30)
где M — суммарный момент относительно центра тяжести болтового соединения, кНм;
ri — радиус-вектор i-го болта относительно центра тяжести соединения.
6.10.3 При действии на болт нагрузок по двум направлениям следует проверить соотношение
\sqrt{(\frac{N_{x}}{N_{bx}})^{2} + (\frac{N_{y}}{N_{by}})2} \leq 1, (31)
где Nx и Ny — расчетные усилия на болт в направлениях, параллельном и перпендикулярном продольной оси конструктивного элемента, Н;
Nbx и Nby — предельно допустимые усилия на болт в направлениях, параллельном и перпендикулярном продольной оси конструктивного элемента, Н.
6.10.4 Силы трения, возникающие в элементах соединений при расчетах на смятие и скалывание, не учитываются.
7 Рекомендации по изготовлению и монтажу конструкций мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием полимерных композиционных материалов
7.1 Общие положения
Монтаж конструкций мостовых сооружений и пешеходных мостов следует производить в соответствии с положениями СП 46.13330.2016.
7.2 Цельнокомпозитные пролетные строения
7.2.1 Цельнокомпозитные пролетные строения изготовляются в заводских условиях и доставляются на объект строительства в готовом виде.
7.2.2 Монтаж цельнокомпозитных пролетных строений выполняют с помощью траверс требуемой грузоподъемности.
7.2.3 Монтаж цельнокомпозитных пролетных строений следует производить круглогодично, преимущественно без промежуточной перегрузки с транспортных средств.
7.3 Фермы из композитных профилей
7.3.1 Изготовление ферменных конструкций пешеходных мостов преимущественно осуществляется путем сборки таких конструкций из отдельных композитных профилей [5].
7.3.2 Сборка МПК выполняется как из отдельных элементов — композитных профилей — с помощью болтовых соединений, так и путем установки в пролеты ранее собранных на предприятии-изготовителе или приобъектном полигоне укрупненных блоков.
7.3.3 Зоны проведения сварочных работ должны быть ограждены металлическими щитами для защиты композитных профилей от попадания окалины на их поверхности.
Примечание - К сварочным работам относится устройство соединительных, монтажных элементов, фланцев втулок.
7.3.4 Сборка ПСК осуществляется из отдельных композитных профилей, монтируемых на стапеле, в заводских условиях или на приобъектном полигоне.
Площадка для сборки ПСК должна иметь технологические проходы. Расстояние от границ площадки до конструктивных элементов должно составлять не менее 1 м. Грунт площадки должен быть утрамбован. Нивелировку площадки и ПСК необходимо проводить в начале каждого рабочего дня.
Перед каждым циклом сборки ПСК и после каждого ливневого дождя следует производить нивелировку площадки и устранение возникающих деформаций.
7.3.5 Механическая обработка, в том числе обточка, фрезерование, распиловка и сверление отверстий в несущих конструкциях, с нарушением армирующего наполнителя на площадке строительства не допускаются.
7.3.6 При сборке ПСК из отдельных композитных профилей используют два вида шайб:
- при контакте болта с ПКМ в соединении устанавливают увеличенные шайбы по ГОСТ 6958-78;
- при контакте болта с металлическим элементом в соединении устанавливают обычные шайбы по ГОСТ 11371-78.
7.3.7 При установке болтов гайки должны свободно навинчиваться по резьбе и не иметь большого люфта. В противном случае гайку или болт следует заменить, а отбракованные болты и гайки отправить на повторную подготовку и комплектацию.
7.3.8 Перед началом сборки ПСК на композитные профили в соответствии с проектом наносят номер и массу профиля, местоположение его центра тяжести, место строповки, а также оси профиля и реперы.
7.3.9 Сборку монтажных элементов МПК осуществляют соединением композитных профилей на болтах с использованием кондукторов, изготавливаемых в соответствии с проектом специальных вспомогательных сооружений и устройств. Кондукторы устанавливают в узлах стыковки профилей, что обеспечивает проектное положение узлов пролетного строения и толщину стыков.
7.3.10 Несовпадение отверстий в композитных профилях, характеризующихся минимальным поперечным размером сквозного свободного пространства, образованного смежными отверстиями соединяемых пултрузионных профилей ПСК, не должно быть меньше номинального диаметра болта.
7.3.11 Подгонку несовпадающих отверстий рекомендуется обеспечить с применением постановки в отверстия монтажных точеных пробок номинальным диаметром на 0,2 мм меньше проектного диаметра отверстий. Длина цилиндрической части пробки должна быть больше толщины собираемого пакета на величину от 10 до 15 мм. Пробки для сборки ПСК допускается изготавливать по СП 46.13330.2016 из сталей марки ВСт5пс2 по ГОСТ 535-2005 или марки 295-6 по ГОСТ 19281-2014.
7.3.12 Длину болтов подбирают исходя из фактической толщины узла соединяемых композитных профилей и включают в спецификацию проектной документации.
7.3.13 Длина болта определяется из условия выхода его резьбовой части за стыкуемые композитные профили и должна соответствовать суммарной толщине стыкуемых профилей с учетом высоты гайки и двух шайб с округлением полученных размеров до 10 мм.
7.3.14 На узлах стыковки профилей отмечаются места и участки с одинаковой длиной болтов путем разметки мягким карандашом, линейками и рулетками второго класса точности.
7.3.15 Допускается устанавливать в отверстие для соединений композитных профилей втулку, которая изготавливается из нержавеющей стали марок 04Х18Н9Т, 04Х18Н10Т, 08Х18Н9Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5582-75, ГОСТ 7350-77, марки 10Х17Н13М2 по ГОСТ 5632-2014 и имеет следующие размеры:
- внутренний диаметр втулки на 1 мм больше диаметра болта;
- наружный диаметр втулки на 2 мм больше ее внутреннего диаметра.
7.3.16 В отдельных, предписываемых проектом случаях втулка снабжается фланцем, при этом диаметр фланца должен быть больше удвоенного наружного диаметра втулки.
7.3.17 Каждый болт должен устанавливаться в соединении с двумя шайбами. Установка более одной шайбы с каждой стороны пакета запрещена.
7.3.18 Все поставленные болты затягивают первоначально пневматическими гайковертами. Вначале затягивают гайковертами стяжные болты, которые должны быть равномерно распределены по зоне узла соединения.
7.3.19 При этом головку болта следует поддержать ключом от проворачивания. Если при тарировке болтов на проектное усилие или при контроле их натяжения проворачивание не прекращается, то болт и гайка подлежат замене.
7.3.20 Окончательная затяжка болтов должна производиться динамометрическим ключом, отсчет по прибору которого берут в начале движения руки. Рекомендуется затягивать болты на усилие, не превышающее проектное, с обжатием неупругих деформаций элементов соединения.
7.3.21 Работу с динамометрическим ключом производят двое рабочих. Ключ с вставленной насадкой одевают на гайку. Один из рабочих плавным нажатием на рукоятку ключа производит затяжку гайки до совмещения стрелки индикатора с риской, обозначающей проектный момент затяжки болта. Для возможности наблюдения за положением стрелки индикатора рабочим, производящим затяжку, на боковом щитке ключа рекомендуется установить поворотное зеркало. Второй рабочий поддерживает ключ у насадки динамометрического ключа и контролирует по индикатору величину прикладываемого момента.
7.3.22 Контровку (стопорение) болтовых соединений узлов следует производить после проведения контроля проектного геометрического положения композитного пролетного строения или его части в плане и профиле в соответствии с требованиями стандарта [6].
7.3.23 Узлы пролетного строения МПК, элементы которых подверглись процессу подгонки при сборке, необходимо разобрать, удалить заусенцы на деталях с помощью наждачной бумаги, продукты сверления, а также стружку — сухой салфеткой или промышленным пылесосом. На обработанные таким образом поверхности элементов кистью или краскопультом следует нанести защитное покрытие и затем вновь произвести сборку узла.
7.3.24 Наружные поверхности стыков, включая головки болтов, гайки и выступающие из них части резьбы болтов, должны быть очищены от пыли ветошью и окрашены защитным покрытием, а щели в местах перепада толщин стыков и зазоры в стыках должны быть зашпатлеваны с использованием герметизирующих составов.
7.3.25 Проектом производства работ в зимний период допускается производить местный обогрев (например, в тепляках) стыковых соединений конструкций моста при температуре не выше 60 °C, которая исключает возникновение опасных температурных напряжений и химических изменений в материале композитных профилей.
7.3.26 Предприятие-изготовитель ПСК должно произвести их контрольную сборку перед отправкой на строительный объект.
7.4 Удерживающие пешеходные ограждения из полимерных композиционных материалов
7.4.1 Монтаж удерживающих пешеходных ограждений осуществляется при помощи крепежных деталей, указанных в технической документации.
7.4.2 В случае установки удерживающих пешеходных ограждений на закладные детали до начала работ следует произвести их механическую очистку от пыли, ржавчины, наплывов бетонной смеси.
7.4.3 Перед монтажом элементы удерживающих пешеходных ограждений распределяют по длине объекта в соответствии с конструкторской документацией.
7.4.4 Монтаж осуществляется с предварительной сборкой перильного ограждения по всей длине сооружения в соответствии с конструкторской документацией.
7.4.5 Работы начинают с крайней секции основной части ограждения.
7.4.6 В случае крепления элементов сваркой сварочные работы должны проводиться с учетом требований ГОСТ 5264-80.
7.4.7 При закреплении элементов удерживающих пешеходных ограждений между собой применяются заклепки по ГОСТ 27017-86.
8 Рекомендации по ремонту и содержанию мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием полимерных композиционных материалов
8.1 Общие положения
8.1.1 Общие положения по ремонту и содержанию мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием ПКМ отражены в рекомендациях [7, 8].
Эксплуатация пешеходного моста из ПКМ в течение не менее чем первых пяти лет должна сопровождаться мониторингом напряженно деформированного состояния конструктивных элементов сооружения по отдельной программе мониторинга, согласованной с организацией, на балансе которой находится данное мостовое сооружение.
8.1.2 Под содержанием мостовых сооружений и пешеходных мостов понимается осуществляемый в течение всего года (с учетом сезона) комплекс работ, в результате которого обеспечивается необходимая надежность и поддерживается транспортно-эксплуатационное состояние сооружения в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50597-93.
Конечной целью содержания мостовых сооружений и пешеходных мостов является поддержание и непрерывное повышение технического уровня и эксплуатационного состояния сооружения.
8.1.3 Уровень содержания мостовых сооружений и пешеходных мостов — комплекс показателей, отражающих определенное техническое состояние конструктивных элементов и общий вид сооружений. Требуемый уровень содержания мостовых сооружений и пешеходных мостов устанавливается заказчиком в договоре с исполнителем.
8.2 Классификация работ по ремонту и содержанию мостовых сооружений и пешеходных мостов из полимерных композиционных материалов
8.2.1 Состав работ по ремонту мостовых сооружений и пешеходных мостов по их содержанию представлен в классификации [9] и рекомендациях [7].
8.2.2 В состав работ по содержанию входят работы по уходу, надзору, профилактике и планово-предупредительные работы.
Работы по уходу выполняются постоянно в течение года и подразделяются:
на весенне-летне-осенние:\cdot для пролетных строений из ПКМ:
- очистка от грязи, мусора, посторонних предметов прохожей части,
- промывка фасадных поверхностей,
- промывка опорных узлов;
\cdot для удерживающих пешеходных ограждений из ПКМ:
на зимние:\cdot для пролетных строений из ПКМ:
- очистка покрытия прохожей части от снега и льда,
- противогололедная обработка покрытия прохожей части;
\cdot для удерживающих пешеходных ограждений из ПКМ:
Конструкции мостовых сооружений и пешеходных мостов из ПКМ не требуют окраски, таким образом, окрасочные работы не выполняются.
При проведении работ по очистке конструкций от снега и льда запрещается применять технологии, подвергающие данные конструкции механическим (ударным) воздействиям.
8.2.3 Периодичность работ по уходу за мостовыми сооружениями и пешеходными мостами определяется действительными условиями эксплуатации и состоянием элементов конструкций.
Периодичность выполнения работ регламентируется ГОСТ Р 58862-2020.
8.2.4 Противогололедная обработка покрытий прохожей части должна выполняться в соответствии с положениями рекомендаций [10].
8.2.5 Работы по сверхнормативному содержанию осуществляются при возникновении необходимости в них.
8.2.6 Требования к качеству работ на мостовых сооружениях и пешеходных мостах в зависимости от заданного уровня содержания представлены в Порядке [11].
8.2.7 При ремонте дефектов конструкций мостовых сооружений из ПКМ следует использовать смолы на основе полимерных составов.
Глубокие надрывы и сквозные трещины с раскрытием более 1 мм ремонтируются путем установки в вырезанный дефект вклеиваемых вставок из ПКМ.
Рекомендуется усиливать дефектные зоны с помощью накладок из ПКМ, прикрепляемых к ремонтной зоне на клею с использованием дополнительного механического крепежа.
Ремонт и усиление конструкций вставками и накладками из ПКМ выполняют в соответствии с положениями рекомендаций [12].
9 Методика расчета экономической эффективности применения пролетных строений мостовых сооружений и удерживающих пешеходных ограждений из полимерных композиционных материалов
9.1 Общие положения
9.1.1 Для оценки экономической эффективности применения мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием ПКМ применяются основные положения руководства [13], которое предназначено для обоснования использования применения изделий из ПКМ на мостовых сооружениях.
9.1.2 При расчете экономической эффективности выполняется сравнение двух или трех вариантов проекта реализации конструкций мостовых сооружений из различных материалов. Первый вариант — типовые железобетонные или металлические конструкции мостовых сооружений, второй вариант — мостовые сооружения с конструкциями из ПКМ. В процессе сравнения определяются следующие структурные элементы затрат:
\cdot текущие (годовые) затраты на эксплуатацию и ремонт мостовых сооружений и пешеходных мостов с использованием ПКМ.
9.1.3 Затраты на изготовление пролетных строений и удерживающих пешеходных ограждений из ПКМ определяются по прайс-листам предприятий-изготовителей, а также согласно действующим сборникам сметных цен на материалы, изделия и конструкции, применяемые в строительстве.
9.1.4 Затраты на монтаж (установку) и текущие затраты на ремонт конструкций мостовых сооружений как из традиционных материалов, так и из ПКМ определяются в соответствии с методикой [14].
9.1.5 Текущие затраты на эксплуатацию пролетных строений и удерживающих пешеходных ограждений как из традиционных материалов, так и из ПКМ определяются в соответствии с рекомендациями [15].
9.1.6 Затраты на транспортирование, по данным экспертных оценок, принимают 3%, затраты на заготовку и складирование — 2% от стоимости конструкций. При этом при определении затрат на транспортирование конструкций мостовых сооружений из ПКМ рекомендуется учитывать их более высокую норму загрузки (без использования специального грузоподъемного оборудования), обусловленную значительно меньшим весом.
9.2 Оценка экономической эффективности по приведенным затратам
9.2.1 Для оценки экономической эффективности допускается применять интегральный показатель годового экономического эффекта, который учитывает долговечность конструкции и отражает результат применения продукции с улучшенными, по сравнению с базовой конструкцией, параметрами.
9.2.2 Годовой экономический эффект от внедрения новых технических решений Э, р., определяется как разность затрат на строительство и эксплуатацию базовой и оцениваемой конструкции с учетом отдаленности затрат во времени, а также надежности и долговечности конструкций по формуле
Э = [ЗсбEрб + Зэб(1 + pб)] — [ЗсоEро + Зэо(1 + pо), (32)
где Eрб и Eро — расчетные коэффициенты эффективности соответственно для базовой и оцениваемой конструкций исходя из срока их службы, которые являются также показателями накопления повреждений в конструкциях и учитывают дисконтирование затрат,
\text{З}_{\text{эо}} = \frac{1}{t_{\text{б}}} , (33)
\text{З}_{\text{эб}} = \frac{1}{t_{\text{о}}} ; (34)
Зэо, Зэб — годовые эксплуатационные затраты соответственно оцениваемой и базовой конструкций, р.;
Зсо, Зсб — стоимость соответственно оцениваемой и базовой конструкций, включая стоимость материала и строительства, р.;
tо, tб — срок службы до капитального ремонта соответственно оцениваемой и базовой конструкций, г.;
pо, pб — показатель надежности (вероятность отказа) соответственно оцениваемой и базовой конструкций.
В приложении К приведен пример расчета экономического эффекта от применения пролетных строений из ПКМ взамен железобетонных.
10 Требования безопасности и охраны окружающей среды
10.1 Предел огнестойкости несущих конструкций должен быть не менее RE 30 по ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94.
10.2 Значения характеристик пожарной опасности ПКМ должны быть не менее:
- Г2 по ГОСТ 30244-94 - для горючести;
- В2 по ГОСТ 30402-96 - для воспламеняемости;
- Д2 по ГОСТ 12.1.044-2018 - для дымообразующей способности;
- Т2 по ГОСТ 12.1.044-2018 - для токсичности продуктов горения.
Мероприятия по обеспечению пожарной безопасности пешеходных мостов на всех стадиях жизненного цикла должны осуществляться в соответствии с ГОСТ 12.1.004-91.
10.3 Требования к рабочей зоне при производстве конструктивных элементов мостовых сооружений и пешеходных мостов из ПКМ представлены в ГОСТ Р 54928-2012.
Готовые конструктивные элементы мостовых сооружений и пешеходных переходов из ПКМ при контакте с ними не представляют опасности для человека, и работа не требует специальных мер безопасности в течение всего жизненного цикла пешеходного моста.
Компоненты полимерных составов, утратившие свои технические свойства, а также освободившаяся тара должны утилизироваться.
При эксплуатации пролетное строение и удерживающие пешеходные ограждения из ПКМ не оказывают вредных воздействий на окружающую среду. Требования к охране окружающей среды представлены в ГОСТ Р 54928-2012.
11.1 Общие положения
11.1.1 Входной контроль исходных материалов для изготовления конструктивных элементов из ПКМ необходимо осуществлять по ГОСТ 24297-2013 в соответствии с перечнем обязательного входного и технологического контроля сырья и материалов, утвержденного на предприятии-изготовителе.
11.1.2 Для проверки соответствия конструктивных элементов мостовых сооружений и пешеходных мостов из ПКМ требованиям проекта и нормативных документов производятся квалификационные, приемо-сдаточные и периодические испытания по ГОСТ Р 54928-2012.
11.1.3 Дополнительно при проведении приемо-сдаточных испытаний контролируют следующие показатели ПКМ:
- плотность;
- растяжение и сжатие в направлениях 0° и 90°;
- межслоевой сдвиг;
- модуль упругости при растяжении в направлениях 0° и 90°.
11.2 Приемка конструктивных элементов из полимерных композиционных материалов на предприятии-изготовителе
11.2.1 Приемку конструктивных элементов из ПКМ осуществляет комиссия предприятия-изготовителя по ГОСТ Р 54928-2012 с учетом положений, изложенных ниже.
11.2.2 Приемка несущих конструкций из ПКМ включает испытания образцов материала и контроль свойств конструктивных элементов.
11.2.3 Допускается изготовление и испытание образцов ПКМ проводить до начала изготовления конструктивных элементов с выдержкой образцов перед испытаниями в течение семи дней при комнатных температурно-влажностных условиях.
11.2.4 Образцы для контроля свойств ПКМ должны быть изготовлены по технологии и с использованием исходных ингредиентов, предназначенных для данного конструктивного элемента.
11.2.5 Основные свойства ПКМ, к которым относятся плотность, прочность на растяжение, сжатие, межслоевой сдвиг, модуль упругости, следует проводить с использованием методов испытаний, указанных в таблице 3.
11.2.6 Требуемое количество образцов и обработку результатов испытаний для определения растяжения, межслоевого сдвига, модуля упругости и плотности рекомендуется проводить в соответствии с основными положениями ГОСТ 18105-2018 по схеме Б.
11.2.7 Необходимо определять значения свойств ПКМ с учетом характеристик неоднородности материала в контролируемой партии конструктивных элементов не менее чем по 15 единичным значениям, устанавливаемым на не менее шести участках в конструктивных элементах для одной партии. Количество образцов для определения единичного значения свойства устанавливают по ГОСТ 10180-2012, но не менее двух штук.
11.2.8 Допускается объединять в одну контролируемую партию ПКМ из предыдущих партий, изготовленных по одной технологии из одинаковых сырьевых материалов в пределах анализируемого периода. При этом максимальный средний коэффициент вариации \nu , %, данного свойства в каждой объединенной партии за анализируемый период не должен превышать 13%, а допустимая разность между максимальным и минимальным значениями коэффициента вариации данного свойства в объединенных партиях — 2%.
11.2.9 Результаты испытаний образцов ПКМ конструктивных элементов оформляются протоколами.
11.2.10 При получении неудовлетворительных результатов контроля хотя бы по одному из свойств необходимы повторные испытания. Результаты повторных испытаний распространяются на всю партию ПКМ.
11.2.11 В случае неудовлетворительных результатов повторных испытаний, не соответствующих требованиям настоящего методического документа, проводится анализ прочности конструктивного элемента с определением возможности его усиления или отбраковки.
11.2.12 При приемке конструктивных элементов из ПКМ проверяется:
- сводный перечень материалов, примененных для изготовления конструктивных элементов, с приложением полученных от поставщиков сертификатов соответствия, паспортов качества и протоколов испытаний на данные материалы, а также результаты входного контроля на предприятии;
- результаты испытаний основных свойств (растяжение, сжатие, межслоевой сдвиг, модуль упругости, плотность, а также морозостойкость) образцов ПКМ несущих конструктивных элементов;
- соответствие конструктивных элементов из ПКМ требованиям конструкторской и технологической документации, в том числе в части обеспечения их проектной несущей способности и долговечности;
- перечень отступлений от утвержденного проекта и технологического процесса изготовления с соответствующими согласованиями.
11.2.13 В период освоения технологии изготовления конструктивных композитных элементов пешеходных мостов или изменения технологии производства или ингредиентов ПКМ рекомендуется проведение натурных испытаний несущих конструкций (фрагментов) по СП 79.13330.2012 на их соответствие по жесткости и динамическим параметрам согласно требованиям СП 35.13330.2011.
11.2.14 Конструктивный элемент, признанный непригодным для применения в качестве несущей конструкции пешеходного моста, по решению комиссии может быть признан частично пригодным к ограниченному применению для других условий эксплуатации, о чем вносится соответствующая запись в паспорт качества с указанием рекомендаций по эксплуатации данного конструктивного элемента.
11.2.15 Конструктивный элемент из ПКМ, признанный по результатам приемки полностью непригодным для использования, подлежит утилизации в соответствии с правилами утилизации данной продукции, действующими в Российской Федерации.
11.2.16 По результатам приемки конструкций комиссия оформляет акт.
11.3 Приемка конструктивных элементов из полимерных композиционных материалов, поступивших на строительную площадку
11.3.1 Приемку конструктивных элементов из ПКМ, поступивших на строительную площадку, осуществляет комиссия, в состав которой входят представители строительной организации и предприятия-изготовителя по ГОСТ Р 54928-2012 с учетом положений, изложенных ниже.
11.3.2 Входной контроль при приемке конструктивных элементов моста осуществляется строительной организацией путем проверки документации и комплектации поставки конструктивных элементов моста. Проверке подлежит:
- документ, подтверждающий соответствие материала конструктивного элемента указанным в проектной документации свойствам;
- сертификат пожарной безопасности;
- протокол приемо-сдаточных испытаний материала конструктивного элемента;
- инструкция по эксплуатации, содержанию и ремонту;
- комплектность конструктивных элементов моста и пешеходных сходов;
- сохранность после транспортирования конструктивных элементов моста и пешеходных сходов с отбраковкой элементов, имеющих повреждения, снижающие несущую способность и долговечность поврежденных элементов;
- паспорт качества.
11.3.3 Паспорт качества на конструктивный элемент из ПКМ должен содержать следующую информацию:
- наименование, тип и условное обозначение;
- наименование страны-изготовителя;
- наименование и (или) товарный знак предприятия-изготовителя;
- юридический адрес предприятия-изготовителя;
- фактический адрес и контактную информацию предприятия-изготовителя (телефон, телефакс, адрес электронной почты);
- массу нетто в кг;
- дату приемки;
- срок хранения;
- обозначение в соответствии с ГОСТ Р 54928-2012;
- запись о соответствии конструктивного элемента требованиям настоящего методического документа;
- штамп и подпись ответственного лица отдела технического контроля предприятия-изготовителя.
11.3.4 Для несущих конструкций дополнительно сопроводительная документация должна включать в себя документ, подтверждающий соответствие материала конструктивного элемента требованиям ГОСТ Р 54928-2012.
11.3.5 По результатам входного контроля строительная организация и предприятие-изготовитель оформляют акт приемки-передачи конструктивных элементов мостового сооружения или пешеходного моста.
11.4 Приемка моста с конструктивными элементами из полимерных композиционных материалов в эксплуатацию
11.4.1 Приемку моста с конструктивными элементами из ПКМ в эксплуатацию проводит комиссия после обследования и испытания моста на основе данных проектно-конструкторской, сопроводительной и производственной документации.
11.4.2 В состав комиссии по приемке моста должны входить представители строительной организации, предприятия — изготовителя полимерных композитных конструкций, разработчика проекта и заказчика в соответствии с порядком, установленным в системе заказчика.
12 Методы контроля и испытаний
12.1 Контроль и испытание конструктивных элементов мостовых сооружений и пешеходных мостов из ПКМ проводят в соответствии с ГОСТ Р 54928-2012 с учетом положений, изложенных ниже.
12.2 Для завершенного строительством мостового сооружения и пешеходного моста с конструкциями из ПКМ контроль фактических физико-механических и динамических параметров, напряженно-деформированного состояния, оценку фактической грузоподъемности пролетного строения, а также соответствие фактической работы всего мостового сооружения проектным данным следует осуществлять путем его испытания в соответствии с требованиями СП 79.13330.2012.
Допускается при проведении испытаний несущих отдельных конструктивных элементов и их фрагментов полимерных композитных пешеходных мостов учитывать соответствующие положения ГОСТ 8829-2018.
12.3 Дополнительные проверки включают контроль геометрических параметров конструктивных элементов из ПКМ в соответствии с требованиями ГОСТ 26433.1-89 с применением измерительных инструментов необходимой точности.
Проверка состояния поверхности, цвета, дефектов и маркировки конструктивных элементов из ПКМ выполняется визуально путем их сравнения с контрольным образцом.
Предел огнестойкости конструктивных элементов из ПКМ определяется по ГОСТ 30247.0-94 и ГОСТ 30247.1-94.
13 Транспортирование и хранение
Транспортирование и хранение конструкций из ПКМ осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54928-2012.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ И ПЕШЕХОДНЫХ МОСТОВ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.1 Основные типы и размеры композитных профилей [4, 6], используемых при изготовлении ферм, приведены в таблице А.1.
Типоразмеры пултрузионных профилей
А.2 Для удерживающих пешеходных ограждений из ПКМ на мостовых сооружениях целесообразно использовать профили, подробные характеристики которых приведены в таблице А.2.
Поперечные сечения элементов композитных профилей
| Тип сечения профиля для удерживающих пешеходных ограждений | Номинальные размеры, мм | ||
 | B | H | t |
| 50 | 50 | 5 | |
| 52 | 60 | 4 | |
| 60 | 60 | 5 | |
| 80 | 80 | 5 | |
А.3 Для цельнокомпозитных U-образных балок пролетных строений возможные типоразмеры используемых профилей приведены в таблице А.3.
Типоразмеры цельнокомпозитной U-образной балки пролетного строения
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОРОЗОСТОЙКОСТИ
Б.1 Сущность метода заключается в том, что образцы ПКМ конструкций подвергают многократному замораживанию и оттаиванию и определяют стойкость к указанному воздействию по изменению предела прочности при растяжении.
Б.2 Оборудование и реактивы используют по ГОСТ 10060-2012 (пункт 5.2.1).
Б.3 Для испытания применяют образцы по ГОСТ 32656-2017. Основные и контрольные образцы перед испытанием выдерживают в 5%-ном водном растворе хлорида натрия.
Контрольные образцы извлекают из раствора, обтирают влажной тканью, взвешивают и испытывают на растяжение по ГОСТ 32656-2017.
Б.4 Проводят испытания основных образцов и обработку результатов по ГОСТ 10060-2012 (пункты 5.2.3, 5.2.4).
Коэффициент сохранения свойств (морозостойкость) KМ вычисляют по формуле
K_{M} = \frac{\overline{\sigma_{p}}}{\overline{\sigma_{\text{м}p}}} , (Б.1)
где \overline{\sigma_{p}} , \overline{\sigma_{\text{м}p}} — среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении соответственно контрольных и основных образцов ПКМ конструкций, МПа.
Б.5 Среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении контрольных \overline{\sigma_{p}} и основных \overline{\sigma_{\text{м}p}} образцов ПКМ конструкций вычисляют по ГОСТ 14359-69 (подраздел 4.3).
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГОСТОЙКОСТИ
В.1 Влагостойкость определяют по ГОСТ 9.719-94 (раздел 4).
В.2 Сущность метода заключается в том, что образцы по ГОСТ 32656-2017 подвергают воздействию водяного тумана в течение не менее 168 ч и определяют изменение предела прочности при растяжении.
В.3 Коэффициент сохранения свойств (влагостойкость) KВ вычисляют по формуле
K_{\text{В}} = \frac{\overline{\sigma_{p}}}{\overline{\sigma_{\text{в}p}}} , (В.1)
где \overline{\sigma_{p}} , \overline{\sigma_{\text{в}p}} — среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до (в исходном состоянии) и после испытаний, МПа.
В.4 Среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до испытаний (в исходном состоянии) \overline{\sigma_{p}} и после \overline{\sigma_{\text{в}p}} вычисляют по ГОСТ 14359-69 (подраздел 4.3).
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕРМОСТОЙКОСТИ
Г.1 Сущность метода заключается в том, что образцы ПКМ конструкций подвергают нагреву до заданной температуры и определяют стойкость к указанному воздействию по изменению предела прочности при растяжении.
Г.2 Используют оборудование по ГОСТ 32656-2017, а также термокамеру для испытательных машин.
Г.3 Для испытания применяют образцы по ГОСТ 32656-2017.
Г.4 На контрольных образцах определяют исходный предел прочности при растяжении по ГОСТ 32656-2017.
Основные образцы нагревают в термокамере до температуры 60 °C. Время выдержки образцов при заданной температуре должно быть не менее 20 мин на 1 мм их толщины.
Г.5 Испытания основных образцов и обработку результатов проводят по ГОСТ 32656-2017 (раздел 7 и подраздел 8.1).
Г.6 Коэффициент сохранения свойств (термостойкость) KТ вычисляют по формуле
K_{\text{Т}} = \frac{\overline{\sigma_{p}}}{\overline{\sigma_{\text{тр}}}} , (Г.1)
где \overline{\sigma_{p}} , \overline{\sigma_{\text{тр}}} — среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до (в исходном состоянии) и после испытаний, МПа.
Г.7 Среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до испытаний (в исходном состоянии) \overline{\sigma_{p}} и после \overline{\sigma_{\text{тр}}} определяют по ГОСТ 14359-69 (подраздел 4.3).
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ К КЛИМАТИЧЕСКОМУ СТАРЕНИЮ
Д.1 Стойкость к климатическому старению для подтверждения технических требований, установленных настоящим методическим документом, при типовых, периодических и приемо-сдаточных испытаниях определяют по ГОСТ 9.708-83 (метод 2).
Д.2 Сущность метода заключается в том, что образцы по ГОСТ 32656-2017 подвергают воздействию искусственно созданных факторов в аппарате искусственной погоды в течение заданной продолжительности испытаний и определяют изменение предела прочности при растяжении.
Д.3 Искусственные факторы и время воздействия устанавливают в соответствии с таблицами Д.1 и Д.2. Количество образцов после одного периода испытаний должно быть не менее пяти.
Порядок и условия испытания образцов
1 Характеристики ламп типа 1A (UVA-340) и комбинированного типа 1A приведены в таблице Д.2.
2 Испытания на светостойкость проводятся при сухом режиме выдерживания образцов.
Относительная плотность потока излучения в ультрафиолетовом спектре для ламп типа 1A (UVA-340) и комбинированного типа 1A
Д.4 Стойкость к климатическому старению для подтверждения расчетного срока службы и гарантийных обязательств определяют по ГОСТ 9.708-83 (метод 1).
Д.5 Сущность метода заключается в том, что образцы по ГОСТ 32656-2017 подвергают воздействию естественных климатических факторов на климатических станциях в течение расчетного срока службы и гарантийного срока эксплуатации и определяют изменение предела прочности при растяжении.
Д.6 Контроль прочности при растяжении в процессе испытаний проводят через 1; 3; 6; 9; 12; 36; 60 мес, в дальнейшем — не реже одного раза в 10 лет. Количество образцов после одного периода испытаний должно быть не менее шести.
Д.7 Коэффициент сохранения свойств (стойкость к климатическому старению) KК вычисляют по формуле
K_{K} = \frac{\overline{\sigma_{p}}}{\overline{\sigma_{\text{кр}}}} , (Д.1)
где \overline{\sigma_{p}} , \overline{\sigma_{\text{кр}}} — среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до (в исходном состоянии) и после испытаний, МПа.
Д.8 Среднее арифметическое значение предела прочности при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до испытаний (в исходном состоянии) \overline{\sigma_{p}} и после \overline{\sigma_{\text{кр}}} вычисляют по ГОСТ 14359-69 (подраздел 4.3).
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ К ПОЛЗУЧЕСТИ
Е.1 Сущность метода заключается в том, что к образцам по ГОСТ 32656-2017 в течение расчетного срока службы и гарантийного срока эксплуатации прикладывают нагрузку таким образом, чтобы напряжение составляло 0,300 +/- 0,005 от предела прочности при растяжении, определенного по ГОСТ 32656-2017. После чего вычисляют модуль ползучести при растяжении и строят кривую «модуль ползучести при растяжении — время».
Е.2 Контроль ползучести в процессе испытаний проводят через 1; 3; 6; 9; 12; 36; 60 мес, в дальнейшем — не реже одного раза в 10 лет. Количество образцов после одного периода испытаний должно быть не менее шести.
Е.3 Коэффициент сохранения свойств (ползучесть) KП вычисляют по формуле
K_{\text{П}} = \frac{\overline{E_{p}}}{\overline{E_{\text{нр}}}} , (Е.1)
где \overline{E_{p}} , \overline{E_{\text{нр}}} — среднее арифметическое значение модуля упругости при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до (в исходном состоянии) и после испытаний, МПа.
Е.4 Среднее арифметическое значение модуля упругости при растяжении образцов ПКМ конструкций соответственно до испытаний (в исходном состоянии) \overline{E_{p}} и после \overline{E_{\text{нр}}} определяют по ГОСТ 14359-69 (подраздел 4.3).
МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ВЫНОСЛИВОСТИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ
Образец подвергают циклическому растяжению или сжатию либо растяжению-сжатию и определяют предел ограниченной выносливости.
Ж.2.1 Требования к оборудованию приведены в ГОСТ 32656-2017 при растяжении и ГОСТ 25.602-80 при сжатии.
Ж.2.2 Испытательная машина должна обеспечивать деформирование образцов при симметричном и асимметричном, знакопостоянном и знакопеременном циклическом нагружении.
Ж.2.3 Захваты испытательных машин должны исключать изгибные деформации и потерю устойчивости образцов при сжатии.
Ж.3.1 Размеры образцов должны соответствовать ГОСТ 25.601-80 при растяжении и ГОСТ 25.602-80 при сжатии.
Ж.3.2 Для испытаний используют не менее 15 образцов.
Ж.3.3 Перед испытанием образцы кондиционируют при температуре (23 +/- 2) °C и относительной влажности (50 +/- 5)%, если иное не установлено в нормативной или технической документации на материал.
Ж.4.1 Измеряют ширину и толщину рабочей длины образцов.
Ж.4.2 Перед началом циклических испытаний должны быть определены разрушающие напряжения при кратковременном статическом нагружении: в случае циклического растяжения — при растяжении по ГОСТ 25.601-80, в случае циклического сжатия — по ГОСТ 25.602-80, в случае знакопеременного растяжения-сжатия при растяжении и сжатии — соответственно по ГОСТ 25.601-80 и ГОСТ 25.602-80.
Испытания при кратковременном нагружении следует проводить на машинах и в захватах, применяемых для определения пределов ограниченной выносливости при циклическом нагружении.
Ж.4.3 Выбирают коэффициент асимметрии цикла R по формуле
R = \frac{\sigma_{min}}{\sigma_{max}} , (Ж.1)
где \sigma_{min} и \sigma_{max} — соответственно минимальное и максимальное напряжение цикла, МПа,
и определяют значения начальных нагрузок цикла Pmax и Pmin, Н, по формулам
P_{max} = \sigma_{max}F; (Ж.2)
P_{min} = \sigma_{min}F, (Ж.3)
где F — площадь поперечного сечения рабочей части образца, мм2.
Уровни начальных нагрузок должны соответствовать максимальным при растяжении или минимальным при сжатии напряжениям цикла, равным 0,8 от соответствующего напряжения при кратковременном статическом нагружении.
При растяжении-сжатии начальный уровень напряжений зависит от выбранного для испытаний серии образцов коэффициента асимметрии цикла.
R> \frac{\sigma_{\text{сж}}}{\sigma_{\text{р}}} , (Ж.4)
то начальный уровень максимальных напряжений цикла \sigma_{max} , МПа, вычисляют по формуле
\sigma_{max} = 0,8\sigma_{\text{р}}, (Ж.5)
где \sigma_{\text{р}} , \sigma_{\text{сж}} — разрушающее напряжение соответственно при кратковременном растяжении и сжатии, МПа.
R \leq \frac{\sigma_{\text{сж}}}{\sigma_{\text{р}}} , (Ж.6)
то начальный уровень минимальных напряжений цикла \sigma_{min} , МПа, вычисляют по формуле
\sigma_{min} = 0,8\sigma_{\text{сж}}. (Ж.7)
При сравнении коэффициента R и отношения \frac{\sigma_{\text{сж}}}{\sigma_{\text{р}}} необходимо учитывать знак напряжений: напряжения сжатия следует считать отрицательными, напряжения растяжения — положительными. Последующие уровни напряжений рекомендуется назначать с учетом результатов испытаний на предшествующих уровнях, но меньшими, чем начальные.
Ж.4.4 Настройку испытательной машины в соответствии с требованиями пункта Ж.4.3 производят без установки испытуемых образцов.
Ж.5.1 Испытуемый образец устанавливают в захваты машины, тщательно центрируют и закрепляют. Затем включают испытательную машину и производят контрольную проверку действующих на образец нагрузок.
Ж.5.2 Испытания образцов одной серии, по результатам которых строят кривую усталости, выполняют при постоянном коэффициенте асимметрии цикла.
Ж.5.3 При испытании образцов нагружение осуществляют с постоянной скоростью, причем частота нагружения не должна превышать 5 Гц.
Ж.5.4 Нагружение производят в режиме постоянства заданных максимальных и амплитудных напряжений цикла в процессе всего испытания образца.
Испытание каждого образца проводят до разрушения или до определенного числа циклов, принимаемого в качестве базы испытаний. База испытаний должна составлять не менее 104 циклов нагружения.
Ж.5.5 На каждом уровне напряжений должно быть испытано не менее трех образцов, число уравнений задаваемых напряжений — не менее четырех.
Ж.6.1 По результатам испытаний серии образцов на диаграмму с координатами ( \sigma_{max} , lgN) наносят экспериментальные точки и строят кривую усталости. При знакопеременном растяжении-сжатии по оси ординат откладывают величины максимальных напряжений цикла, если выполняется неравенство (Ж.4), и минимальных, если выполняется неравенство (Ж.6).
Ж.6.2 Кривую усталости строят путем графической или аналитической (по корреляционному уравнению) аппроксимации результатов испытаний образцов одной серии.
Ж.6.3 Предел ограниченной выносливости следует определять по графику кривой усталости или ее уравнению как ординату точки, абсцисса которой равна соответствующей циклической долговечности N.
Наряду с пределом ограниченной выносливости следует указывать меру рассеяния \sigma_{1/1} .
Ж.6.4 По окончании испытания каждого образца определяют и фиксируют число циклов до разрушения N. Если образец не разрушился после базового числа циклов, испытание прекращают, а в протоколе испытаний делают пометку «не разрушился». Неразрушившиеся образцы рекомендуется испытывать кратковременным статическим нагружением для определения остаточных разрушающих напряжений.
Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:
- сведения об образцах, испытательном оборудовании, условиях кондиционирования и проведения испытаний;
- минимальную и максимальную нагрузку на образец;
- минимальные и максимальные напряжения, возникающие в образце;
- число циклов до разрушения;
- коэффициент асимметрии;
- предел ограниченной выносливости и меру рассеяния.
ЗНАЧЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
И.1 Значения основных физико-механических характеристик композитных профилей, армированных стекловолокном, изготовленных по технологии пултрузии, приняты по стандартам [4, 6] (таблицы И.1 - И.4).
Значение сопротивлений композитных профилей (плотность материала 1800 кг/м3)
Значение сопротивлений пултрузионных профилей (плотность материала 2000 кг/м3)
Значение коэффициентов вариации по материалу
Параметры жесткости композитных профилей, армированных стекловолокном
И.2 Значения основных физико-механических характеристик стеклокомпозитов, применяемых для изготовления U-образных балок по технологии вакуумной инфузии, приведены в таблица И.5.
Среднее значение прочности и жесткости стеклокомпозитов, применяемых для изготовления U-образных балок (плотность материала 1700 кг/м3)
ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
К.1 Рассматриваемое сооружение — надземный пешеходный переход. Параметры сооружения: тип пролетного строения — балка, общая длина двух пролетных строений 37,5 м, ширина пролетного строения 3,05 м. Статическая система моста — балочно-разрезная. Предусматривается устройство промежуточной опоры.
К.2 Рассматривается применение пролетных строений из ПКМ вместо железобетонной конструкции.
Базовая конструкция — типовое железобетонное ребристое пролетное строение с обычной арматурой; оцениваемая конструкция — пролетное строение из ПКМ.
К.3 В стоимость базовой Зсб и оцениваемой Зсо конструкций пролетных строений входят единовременные затраты на изготовление (сметная стоимость или заводская цена железобетонных пролетных строений или из ПКМ), а также на их монтаж (устройство).
К.4 В годовые эксплуатационные затраты базовой Зэб и оцениваемой Зэо конструкций входят среднегодовые затраты на профилактические и планово-предупредительные работы. Затраты на нормативное содержание для пролетных строений из железобетона и ПКМ идентичны и в данном расчете не рассматриваются.
К.5 Стоимость затрат на устройство и эксплуатацию пролетных строений из железобетона и ПКМ представлена в таблице К.1.
Стоимость затрат на устройство и эксплуатацию пролетных строений из железобетона и ПКМ
К.6 Стоимость устройства базовой и оцениваемой конструкций составляет соответственно Зсб = 24338549 р. и Зсо = 25757860 р.
Годовые эксплуатационные затраты базовой и оцениваемой конструкций составили соответственно Зэб = 57557,12 р. и Зэо = 0 р.
Срок службы базовой и оцениваемой конструкций до замены принимается равным соответственно tб = 40 лет [16] и tо = 70 лет.
К.7 Показатели надежности (вероятность отказа) базовой и оцениваемой конструкций принимают равными pб = pо = 5%.
Расчетный коэффициент эффективности базовой и оцениваемой конструкций составляет соответственно E_{\text{рб}} = \frac{1}{t_{\text{б}}} = \frac{1}{40} = 0,025 и E_{\text{ро}} = \frac{1}{t_{\text{о}}} = \frac{1}{70} = 0,014 .
К.8 Подставляя вычисленные параметры в формулу (32), получим значение годового экономического эффекта от применения пролетных строений пешеходного перехода из ПКМ взамен железобетонной конструкции
Э = [ЗсбEрб + Зэб(1 + pб)] — [ЗсбEро + Зэо(1 + pо)] = = [24338549 x 0,025 + 57557,12 x (1 + 0,05)] — [25757860 x x 0,014 + 0 x (1 + 0,05)] = 308288,66 р.
| Постановление Правительства Российской Федерации от 27 декабря 1997 г. № 1636 «О Правилах подтверждения пригодности новых материалов, изделий, конструкций и технологий для применения в строительстве» | [2] | |
| Приказ Минстроя России от 30 ноября 2020 г. № 734 «Об утверждении Порядка разработки и согласования специальных технических условий для разработки проектной документации на объект капитального строительства» [3] | ||
| ТУ 5772-001-11567537-2007 | Конструкции пешеходных мостов из композиционных материалов | [4] |
| CUR 2003-6 | Vezelversterkte kunststoffen in civiele draagconstructies. Achtergrondrapport bij CUR-Aanbeveling 96 | [5] |
| СТО НОСТРОЙ 2.29.112-2013 | Мостовые сооружения. Строительство деревянных и композитных мостов. Ч. 2. Сооружение пешеходных мостов из полимерных композитных материалов | [6] |
| ОСТ 1 39502-77 | Стопорение болтов, винтов, шпилек, штифтов и гаек | [7] |
| Методические рекомендации по содержанию мостовых сооружений на автомобильных дорогах, 1999 | [8] | |
| Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования, 2004 | [9] | |
| Приказ Минтранса России от 16 ноября 2012 г. № 402 «Классификация работ по капитальному ремонту, ремонту и содержанию автомобильных дорог» | [10] | |
| ОДМ 218.5.006-2008 | Методические рекомендации по применению экологически чистых антигололедных материалов и технологий при содержании мостовых сооружений | [11] |
| Приказ Минтранса России от 8 июня 2012 г. № 163 «Об утверждении порядка проведения оценки уровня содержания автомобильных дорог общего пользования федерального значения» | [12] | |
| ОДМ 218.3.027-2013 | Рекомендации по применению тканевых композиционных материалов при ремонте железобетонных конструкций мостовых сооружений | [13] |
| Распоряжение Минтранса России от 10 декабря 2002 г. № ОС-1109-р «Руководство по оценке экономической эффективности использования в дорожном хозяйстве инноваций и достижений научно-технического прогресса» | [14] | |
| Приказ Минстроя России от 4 августа 2020 г. № 421/пр «Методика определения стоимости строительства, реконструкции, капитального ремонта, сноса объектов капитального строительства, работ по сохранению объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) народов Российской Федерации на территории Российской Федерации» | [15] | |
| Методические рекомендации по определению стоимости работ по содержанию автомобильных дорог федерального значения, 2014 | [16] | |
| Методика расчетного прогнозирования срока службы железобетонных пролетных строений автодорожных мостов, 2002 | ||
Руководитель организации-разработчика ООО «Руссинтэк» Заместитель генерального директора по технической политике Е. Ю. Крашенинин