Изменение № 1 к СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

(утв. и введено в действие Приказом Минстроя России от 08.07.2015 № 493/пр)

Утверждено и введено в действие Приказом Министерства строительства и ЖКХ от 8 июля 2015 г. № 493/пр

ИЗМЕНЕНИЕ № 1 СП 63.13330.2012 «БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ»

ОКС 91.080.40

Дата введения 13 июля 2015 года

Утверждено и введено в действие Приказом Министерства строительства и ЖКХ от 8 июля 2015 г. № 493/пр и от 5 ноября 2015 г. № 786/пр

Элемент «Содержание» дополнить словами: «Приложение Л (рекомендуемое) Расчет конструкций с композитной полимерной арматурой».

Раздел 1. Второй абзац дополнить словами: «и содержит рекомендации по расчету и конструированию конструкций с композитной полимерной арматурой»;

третий абзац. Исключить слова: «сборно-монолитных конструкций»;

последний абзац исключить.

Раздел 2 дополнить нормативными документами:

«ГОСТ 13087-81 Бетоны. Методы определения истираемости»

ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности

ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия».

Раздел 3. Статью 3.7 исключить.

Раздел 5 дополнить пунктом 5.1.15:

«5.1.15 Расчет и конструирование конструкций с композитной полимерной арматурой рекомендуется проводить по специальным правилам с учетом приложения Л».

Свод правил дополнить приложением Л.

Приложение Л

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ С КОМПОЗИТНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРОЙ

Л.1 Общие положения

Л.1.1 Рекомендации по расчету распространяются на конструкции, армированные композитной полимерной арматурой (далее — АКП).

Л.1.2 АКП рекомендуется применять для армирования конструкций, эксплуатируемых в условиях агрессивного воздействия окружающей среды.

Для армирования конструкций следует применять соответствующую требованиям ГОСТ 31938 АКП следующих видов:

• стеклокомпозитную (АСК);
• базальтокомпозитную (АБК);
• углекомпозитную (АУК);
• арамидокомпозитную (ААК);
• комбинированную (АКК).

Вид АКП следует выбирать с учетом условий эксплуатации конструкций, характера их нагружения и экономических показателей.

Л.2 Нормативные и расчетные характеристики композитной полимерной арматуры

Л.2.1 Нормативное значение сопротивления растяжению Rf,n <1> и значение модуля упругости Ef АКП определяют с обеспеченностью 0,95 по результатам испытаний образцов в соответствии с ГОСТ 31938.

<1> Буквенные обозначения с индексом «f» относятся к характеристикам и параметрам конструкций с АКП.

Л.2.2 Расчетное значение сопротивления растяжению Rf АКП определяют по формуле

R_{f} = \frac{\gamma_{f1} \cdot R_{f,n}}{\gamma_{f}} , (Л.1)

где \gamma_{f} — коэффициент надежности по материалу, принимаемый при расчете по предельным состояниям второй группы равным 1,0, а при расчете по предельным состояниям первой группы — равным 1,5;

\gamma_{f1} — коэффициент, учитывающий условия эксплуатации конструкций с АКП, принимаемый по таблице Л.1.

Таблица Л.1

Л.2.3 При расчете конструкций по предельным состояниям первой группы на действие только постоянных и длительных нагрузок расчетное значение сопротивления растяжению АКП следует определять по формуле

R_{f} = \gamma_{f,l} \cdot R_{fn}, (Л.2)

где \gamma_{f,l} — коэффициент снижения сопротивления растяжению АКП при длительном действии нагрузки, принимаемый по таблице Л.2.

Таблица Л.2

Л.2.4 Расчетное значение предельных относительных деформаций АКП \epsilon_{f,ult} следует вычислять по формуле

\epsilon_{f,ult} = \frac{R_{f}}{E_{f}} . (Л.3)

Л.2.5 Расчетное значение сопротивления АКП сжатию следует принимать равным нулю.

Л.2.6 Расчетное значение сопротивления АКП растяжению при расчете прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента, определяют:

• при радиусе загиба хомутов не менее 6d:

Rfw = 0,004·Ef <= 0,5·Rf, (Л.4)

• при радиусе загиба хомутов менее 6d — по данным изготовителя АКП, но не более значения, вычисленного по формуле (Л.4).

Во всех случаях расчетное значение Rf,w сопротивления АКП растяжению следует принимать не более 300 МПа.

Л.2.7 Расчетные диаграммы деформирования (состояния) АКП, устанавливающие связь между напряжениями и относительными деформациями при растяжении, следует принимать линейными.

Л.3 Конструкции без предварительного напряжения композитной полимерной арматуры

Расчет конструкций по предельным состояниям первой группы

Л.3.1 Расчет конструкций без предварительного напряжения АКП по предельным состояниям первой группы выполняют по разделу 8.1, при этом в расчетные формулы вместо значений характеристик и параметров стальной арматуры подставляют значения соответствующих характеристик и параметров АКП, принимают значение площади сечения расположенной в сжатой зоне АКП A\prime_{f} = 0 и учитывают указания Л.3.2 — Л.3.3.

Л.3.2 При расчете по прочности нормальных сечений изгибаемых, внецентренно сжатых, центрально и внецентренно растянутых конструкций по предельным усилиям:

• значение граничной относительной высоты сжатой зоны \xi_{R} , при котором предельное состояние конструкции наступает одновременно с достижением в растянутой АКП напряжения, равного расчетному сопротивлению Rf, определяют по формуле

\xi_{R} = \frac{x}{h_{o}} = \frac{\omega}{1 + \frac{\epsilon_{f,ult}}{\epsilon_{b2}}} , (Л.5)

где \omega — характеристика сжатой зоны бетона, принимаемая для тяжелого бетона классов до B60 включительно равной 0,8, а для тяжелого бетона классов B70 — B100 и для мелкозернистого, легкого и ячеистого бетонов — равной 0,7;

\epsilon_{f,ult} — предельное значение относительной деформации удлинения АКП, вычисляемое по формуле (Л.3);

\epsilon_{b2} — относительные деформации сжатого бетона, принимаемые по 6.1.20;

• при x>\xi_{R} \cdot h_{o} значение высоты сжатой зоны сечения при определении предельного изгибающего момента Mult для изгибаемых конструкций прямоугольного сечения вычисляют по формуле

x = \sqrt{(0,5\mu_{f}\alpha_{f2}h_{0})^{2} + \mu_{f}\alpha_{f2}\omega h_{0}^{2}} - 0,5\mu_{f}\alpha_{f2}h_{0}, (Л.6)

где

E_{b2} = \frac{R_{b}}{\epsilon_{b2}} ; \alpha_{f2} = \frac{E_{f}}{E_{b2}} ; \mu_{f} = \frac{A_{f}}{b \cdot h_{0}} ;

Af — площадь сечения АКП, расположенной в растянутой зоне сечения.

Расчет по прочности изгибаемых конструкций таврового или двутаврового сечения с полкой в сжатой зоне при x>\xi_{R} \cdot h_{o} проводят на основе деформационной модели по 8.1.20 — 8.1.30 с учетом Л.3.3.

Л.3.3 При расчете по прочности нормальных сечений конструкций на основе деформационной модели:

• в расчетных формулах принимают A\prime_{f} = 0 и vfi = 1;
• расчет по прочности проводят из условия (8.37) и дополнительного условия:

\epsilon_{f,max} \leq \epsilon_{f,ult}, (Л.7)

где \epsilon_{f,max} — относительная деформация наиболее растянутого стержня АКП в нормальном сечении конструкции от действия внешней нагрузки;

\epsilon_{f,ult} — предельное значение относительной деформации удлинения АКП, вычисляемое по формуле (Л.3).

Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы

Л.3.4 Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы, включающий расчеты по образованию, раскрытию трещин и по деформациям, проводят по разделу 8.2, при этом в расчетные формулы вместо значений характеристик и параметров стальной арматуры подставляют значения соответствующих характеристик и параметров АКП, принимают значение площади сечения расположенной в сжатой зоне АКП A\prime_{f} = 0 и учитывают Л.3.5, Л.3.6.

Л.3.5 При расчете по раскрытию трещин значение acrc,ult в условии (8.118) принимают не более:

0,7 мм — при непродолжительном раскрытии трещин в нормальных условиях эксплуатации конструкций (эксплуатация в закрытых помещениях);

0,5 мм — при продолжительном раскрытии трещин, а также при непродолжительном раскрытии трещин при эксплуатации конструкций в среде с повышенной влажностью (эксплуатация на открытом воздухе или в грунте) и в агрессивной среде.

Л.3.6 При расчете ширины раскрытия нормальных трещин в формуле (8.128) значение коэффициента \varphi_{2} , учитывающего профиль продольной АКП, принимают равным:

0,7 — для арматуры периодического профиля;

1,2 — для гладкой арматуры.

Л.4 Конструкции с предварительно напряженной АКП

Л.4.1 Расчет конструкций с предварительно напряженной АКП выполняют по разделу 9, при этом в формулы вместо значений характеристик и параметров стальной арматуры подставляют значения соответствующих характеристик и параметров АКП, в расчетных формулах принимают A\prime_{f} = 0 и учитывают Л.4.2 — Л.4.12.

Л.4.2 Предварительные напряжения АКП \sigma_{fp} принимают не более:

• 0,5Rfn — для ААК;
• 0,65Rfn — для АУК;
• 0,45Rfn — для АСК и АБК.

Л.4.3 Потери от релаксации напряжений АКП \Delta\sigma_{fp1} определяют по формулам:

для АСК, АБК и ААК:

\Delta\sigma_{fp1} = 0,2\sigma_{fp}, (Л.8)

для АУК:

\Delta\sigma_{fp1} = 0,15\sigma_{fp}. (Л.9)

В формулах (Л.8) и (Л.9) значение \sigma_{fp} принимают без учета потерь.

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

Для АКК значения \sigma_{fp} и \Delta\sigma_{fp1} принимают по данным изготовителя.

Л.4.4 Максимальное значение температуры при пропаривании конструкции не должно превышать значения температуры стеклования полимерной матрицы АКП.

Л.4.5 Предварительные напряжения в бетоне \sigma_{bp} не должны превышать:

• 0,6Rbp — при передаче усилия предварительного обжатия P(1), определяемого с учетом первых потерь;
• 0,45Rbp — в эксплуатационной стадии при действии усилия предварительного обжатия P(1), определяемого с учетом полных потерь, и нормативной длительной нагрузки;
• 0,6Rbp — в эксплуатационной стадии при действии усилия предварительного обжатия P(2), определяемого с учетом полных потерь, и полной нормативной нагрузки.

Л.4.6 Значение длины зоны передачи предварительного напряжения на бетон для АКП без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

l_{0,an} = \frac{\sigma_{fp} \cdot A_{f}}{R_{bond} \cdot u_{f}} , (Л.10)

где \sigma_{fp} — предварительное напряжение в напрягаемой АКП с учетом первых потерь;

Rbond — сопротивление сцепления напрягаемой АКП с бетоном, соответствующее передаточной прочности бетона и определяемое по Л.5.6.

Л.4.7 Расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям проводят по 9.2 с учетом Л.3.1 — Л.3.3, Л.4.8 — Л.4.10. При этом в формулах обозначения площадей сечения Af следует относить как к напрягаемой, так и ненапрягаемой АКП.

Л.4.8 Значения относительной деформации \epsilon_{f} АКП, расположенной в растянутой зоне при вычислении значения граничной высоты сжатой зоны бетона \xi_{R} определяют по формуле

\epsilon_{f} = \frac{R_{f} - \sigma_{fp}}{E_{f}} , (Л.11)

где \sigma_{fp} — предварительное напряжение в АКП с учетом всех потерь, принимаемое при значении коэффициента \gamma_{fp} = 0,9 .

Л.4.9 При расчете элемента в стадии предварительного обжатия усилие в напрягаемой АКП вводят в расчет как внешнюю продольную силу, равную

N_{p} = \sigma_{fp} \cdot A_{fp}, (Л.12)

где Afp — площадь сечения напрягаемой АКП;

\sigma_{fp} — предварительные напряжения с учетом первых потерь и коэффициента \gamma_{fp} = 1,1 .

Л.4.10 Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной деформационной модели проводят по 9.2.13 — 9.2.15 с учетом Л.3.3.

Расчет предварительно напряженных конструкций по предельным состояниям второй группы

Л.4.11 Расчет предварительно напряженных конструкций по предельным состояниям второй группы, включающий расчеты по образованию, раскрытию трещин и по деформациям, проводят по 9.3 и с учетом Л.3.9, при этом в расчетные формулы вместо значений характеристик и параметров стальной арматуры подставляют значения соответствующих характеристик и параметров АКП и принимают A\prime_{f} = 0 .

Л.5 Конструктивные требования

Требования к геометрическим размерам

Л.5.1 Геометрические размеры конструкций с АКП должны соответствовать требованиям 10.2.

Требования к армированию

Л.5.2 Армирование конструкций АКП должно соответствовать требованиям 10.3 и учитывать рекомендации Л.5.3 — Л.5.7.

Л.5.3 Минимальные значения толщины слоя бетона до АКП принимают равными:

25 мм — при эксплуатации конструкций в закрытых помещениях;

35 мм — при эксплуатации конструкций на открытом воздухе и в грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий).

Во всех случаях толщину защитного слоя бетона следует принимать не менее диаметра АКП.

Л.5.4 Коэффициент армирования продольной растянутой АКП \mu_{f} , %, следует принимать не менее, чем:

0,13% — в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости \frac{l_{0}}{i} \leq 17 (для прямоугольных сечений \frac{l_{0}}{h} \leq 5 );

0,33% — во внецентренно сжатых элементах при гибкости \frac{l_{0}}{i} \geq 87 (для прямоугольных сечений \frac{l_{0}}{h} \geq 25 );

для промежуточных значений гибкости элементов значение \mu_{s} определяют по интерполяции.

Л.5.5 В линейных конструкциях и плитах с высотой поперечного сечения h > 150 мм наибольшее расстояние между осями стержней продольной АКП должно быть не более 1,5h и 300 мм.

Л.5.6 Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в АКП с полным расчетным значением сопротивления Rs на бетон, определяют по формуле

l_{0,an} = \frac{R_{f} \cdot A_{f}}{R_{bond} \cdot u_{f}} , (Л.13)

где значение Rbond вычисляют по формуле (10.2), принимая в ней значения коэффициентов \eta_{1} = 1,5 и \eta_{2} = 1 .

Для АКП периодического профиля, с показателями сцепления с бетоном не ниже, чем у стальной арматуры, значение коэффициента \eta_{1} допускается принимать в соответствии с приведенным в 10.3.24 для стальной арматуры.

Л.5.7 Требуемую расчетную длину анкеровки АКП определяют по формуле

l_{an} = l_{0,an} \cdot \frac{A_{f,cal}}{A_{f,ef}} , (Л.14)

где l0,an — базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (Л.13);

Af,cal — площадь поперечного сечения АКП, требуемая по расчету;

Af,cal — площадь поперечного сечения АКП фактически установленная.