СНиП 2.03.01-84*(2)

|1 страница| |3 страница|

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(Измененная редакция. Изм. № 2).

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

Для конструкций, предназначенных для работы при расчетной температуре ниже минус 40 °С (п. 1.8), а также при применении проката из низколегированной стали (например, С345 и С375 - марок 09Г2С, 15ХСНД, 10Г2С1) выбор проката для закладных деталей и электродов для их сварных соединений следует производить как для стальных сварных конструкций в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*. Расчетные сопротивления этого проката необходимо принимать по СНиП II-23-81*.

(Измененная редакция. Изм. № 2).

2.24*. Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас-II марки 10ГT и класса А-I марок Ст3сп и Ст3пс, а также класса А-I по ТУ 14-2-736-87 (особенно для конструкций, предназначенных для применения в районах с расчетной температурой ниже минус 30 °С).

(Измененная редакция. Изм. № 2).

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

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

Нормативные и расчетные характеристики арматуры

2.25*. За нормативные сопротивления арматуры R_sn принимают наименьшие контролируемые значения предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлиненно 0,2 %).

(Измененная редакция. Изм. № 2).

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

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

Таблица 19*

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

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

                                                                    (10)

где g_s - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый по табл. 21*.

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

Таблица 20

Примечания:

1. Класс прочности проволочной арматуры - установленное стандартами значение ее условного предела текучести в Н/мм².

2. В обозначении проволочной арматуры классов В-II, Вp-II, К-7 и К-19 в соответствии с государственными стандартами указывают ее класс прочности (например, обозначение проволоки класса B-II диаметром 3 мм - Æ3В1500, класса Вр-II диаметром 5 мм - Æ5Вр1400, канатов класса К-7 диаметром 12 мм - Æ12К7-1500).

(Измененная редакция. Изм. № 3).

Таблица 21*

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

(Измененная редакция. Изм. № 2).

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

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

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

Таблица 22*

_____________

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

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

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

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

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

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

Расчетные сопротивления поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) R_sw снижаются по сравнению с R_s путем умножения на коэффициенты условий работы g_s1 и g_s2:

а) независимо от вида и класса арматуры - на коэффициент g_s1 = 0,8, учитывающий неравномерность распределения напряжений в арматуре по длине рассматриваемого сечения;

б) для стержневой арматуры класса А-III диаметром менее 1/3 диаметра продольных стержней и для проволочной арматуры класса Вр-I в сварных каркасах - на коэффициент g_s2 = 0,9, учитывающий возможность хрупкого разрушения сварного соединения.

Таблица 23

_____________

* При применении проволоки в вязаных каркасах значение R_sw следует приникать равным 325 МПа (3300 кгс/см²).

** Данные значения R_sc принимает при расчете конструкций из тяжелого, мелкозернистого и легкого бетонов на нагрузки, указанные в поз. 2а табл. 15. При расчете конструкций из бетона этих видов на нагрузки, указанные в поз. 2б табл. 15, а также при расчете конструкций из ячеистого и поризованного бетонов на нагрузки всех видов значение R_sc следует принимать для арматуры классов:

Bр-I                                                 - 340 МПа (3500 кгс/см²);

В-II, Вр-II, К-7 и K-19                  - 400 МПа (4100 кгс/см²).

(Измененная редакция. Изм. № 2).

Расчетные сопротивления растяжению поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) R_sw с учетом указанных коэффициентов условий работы g_s1 и g_s2 приведены в табл. 22* и 23.

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

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

,                                                        (11)

где w_p и l_p принимаются по табл. 28.

К значению R_bp при необходимости вводятся коэффициенты условий работы бетона, кроме g_s2.

Величина s_sp в формуле (11) принимается равной:

при расчете элементов по прочности - большему из значений R_s и s_sp;

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

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

Таблица 24*

Примечания: 1. Коэффициенты g_s3 и g_s4 по поз. 3 и 4 настоящей таблицы учитываются только при расчете на выносливость; для арматуры, имеющей сварные соединения, указанные коэффициенты учитываются одновременно.

2. Коэффициент g_s5 по поз. 5 настоящей таблицы вводится кроме расчетных сопротивлений R_s и к предварительному напряжению арматуры s_sp.

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

Таблица 25*

Обозначения, принятые в табл. 25*: 

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

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

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

Таблица 26*

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

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

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

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

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

2. В таблице даны значения g_s4 для арматуры диаметром до 20 мм.

3. Значения коэффициента g_s4 должны быть снижены на 5 % при диаметре стержней 22-32 мм и на 10 % при диаметре свыше 32 мм.

Таблица 27

Таблица 28

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

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

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

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

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

Таблица 29*

3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

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

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

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

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

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

сечения после деформаций остаются плоскими;

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

напряжения в бетоне сжатой зоны определяются с учетом упругих (а в некоторых случаях и неупругих) деформаций бетона;

напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны R_bt.

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

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

Внецентренно сжатые элементы

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

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

Применение бетонных внецентренно сжатых элементов (за исключением случаев, предусмотренных п. 1.7б) не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы с учетом прогибов е₀h, превышающих:

а) в зависимости от сочетания нагрузок:

при основном сочетании                            0,9у

« особом               «                                      0,95у

б) в зависимости от вида и класса бетона:

для тяжелого, мелкозернистого

и легкого бетонов класса выше В7,5          у - 1

для других видов и классов бетона            у - 2

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

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

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

                                                                  (12)

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

Для элементов прямоугольного сечения A_b определяется по формуле

                                                            (13)

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

                                                                   (14)

Для элементов прямоугольного сечения условие (14) имеет вид

                                                               (15)

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

В формулах (12) - (15):

h - коэффициент, определяемый по формуле (19);

a - коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого, мелкозернистого, легкого

и поризованного                                                   1,00

ячеистого автоклавного                                       0,85

«          неавтоклавного                                   0,75

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

                                                          (16)

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

                                                                    (17)

j - см. п. 4.5.

Положение нулевой линии определяется из условия

                                                           (18)

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

                                                                (19)

где N_cr - условная критическая сила, определяемая по формуле

                                                (20)

В формуле (20):

j_l - коэффициент, учитывающий влияние длительного действия нагрузки на прогиб элемента в предельном состоянии, равный:

                                                              (21)

но не более 1 + b,

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

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

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

l₀ -      определяется по табл. 31;

d_e -     коэффициент, принимаемый равным e₀/h, но не менее

                                                 (22)

здесь R_b - в МПа.

Таблица 30

Примечание. Группы мелкозернистого бетона приведены в п. 2.3.

Таблица 31

Обозначение, принятое в табл. 31: Н - высота столба (стены) в пределах этажа за вычетом толщины плиты перекрытия или высота свободно стоящей конструкции.

Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от полной нагрузки и от суммы постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки, то при абсолютном значении эксцентриситета полной нагрузки е₀, превышающем 0,1h, принимают j_l = 1,0; если это условие не удовлетворяется, значение j_l принимают равным  где j_l1 определяют по формуле (21), принимал М равным произведению продольной силы N от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок на расстояние от центра тяжести до растянутой или наименее сжатой от действия постоянных и длительных нагрузок грани сечения.

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

Изгибаемые элементы

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

                                                               (23)

где a -    коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.5;

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

                                                               (24)

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

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

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента

3.10. Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, следует определять исходя из следующих предпосылок:

сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;

сопротивление бетона сжатию представляется напряжениями, равными R_b и равномерно распределенными по сжатой зоне бетона;

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

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

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

3.11. Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных указанной плоскости граней элемента, следует производить а зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона x = x/h₀, определяемой из соответствующих условий равновесия, и значением относительной высоты сжатой зоны бетона x_R (см. п. 3.12*), при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_s с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры, за исключением коэффициента g_s6 (см. п. 3.13*).

3.12*. Значение x_R определяется по формуле

                                                        (25)

где w - характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

                                                             (26)

здесь a - коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого                                            0,85

мелкозернистого (см. п. 2.3)

групп:

А                                                    0,80

Б и В                                             0,75

легкого, ячеистого и

поризованного                                  0,80

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

R_b - в МПа;

s_sR - напряжение в арматуре, МПа, принимаемое для арматуры классов:

А-I, А-II, А-III, А-IIIв, Вр-I              s_sR = R_s - s_sp;

А-IV, А-V, А-VI и Ат-VII                s_sR = R_s + 400 - s_sp - Ds_sp;

В-II, Вр-II, К-7 и К-19                      s_sR = R_s + 400 - s_sp,

здесь R_s - расчетное сопротивление арматуры растяжению с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры g_si, за исключением g_s6 (см. п. 3.13*);

s_sp -     принимается при коэффициенте g_sp 

Ds_sp -     см. п. 3.28*;

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

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

3.13*. При расчете по прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, В-II, Вр-II, К-7 и К-19 при соблюдении условия x x_R расчетное сопротивление арматуры R_s должно быть умножено на коэффициент g_s6 (см. поз. 6 табл. 24*), определяемый по формуле

                                                (27)

где h - коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

А-IV                                                     1,20

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

А-VI и Ат-VII                                      1,10

Для случая центрального растяжения, а также внецентренного растяжения продольной силой, расположенной между равнодействующими усилий в арматуре, значение g_s6 принимается равнымh.

При наличии сварных стыков в зоне элемента с изгибающими моментами, превышающими 0,9M_max (где M_max - максимальный расчетный момент), значение коэффициента g_s6 для арматуры классов А-IV и А-V принимается не более 1,10, а классов А-VI и Ат-VII - не более 1,05.

Коэффициент g_s6 не следует учитывать для элементов:

рассчитываемых на действие многократно повторяющейся нагрузки;

армированных высокопрочной проволокой, расположенной вплотную (без зазоров);

эксплуатируемых в агрессивной среде.

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

Изгибаемые элементы прямоугольного, таврового, двутаврового и кольцевого сечений

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

                                       (28)

при этом высота сжатой зоны х определяется из формулы

                                                      (29)

Черт. 4. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

3.16. Расчет сечений, имеющих полку в сжатой зоне, при x = х/h₀ £ x_R должен производиться в зависимости от положения границы сжатой зоны:

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

                                                   (30)

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

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

             (31)

при этом высота сжатой зоны бетона х определяется из формулы

                                         (32)

Черт. 5. Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого железобетонного элемента

а - в полке; б - в ребре

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

а) при наличии поперечных ребер или при h¢_f ³ 0,1h - 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами;

б) при отсутствии поперечных ребер или при расстояниях между ними больших, чем расстояния между продольными ребрами, h¢_f h - 6 h¢_f;

в) при консольных свесах полки:

при h¢_f ³ 0,1h                              6 h¢_f;

« 0,05h £ h¢_f h                   3 h¢_f

« h¢_f h                              свесы не учитываются

3.17. При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие х £ x_Rh₀. В случае, когда площадь сечения растянутой арматуры по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состояниям второй группы принята большей, чем это требуется для соблюдения условия х £ x_Rh₀, расчет следует производить по формулам для общего случая (см. п. 3.28*).

Если полученное из расчета по формулам (29) или (32) значение х > x_Rh₀, допускается производить расчет из условий (28) и (31), определяя высоту сжатой зоны соответственно из формул:

                                                      (33)

                                      (34)

где                                                                                 (35)

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

s_sp - определяется при коэффициенте g_sp > 1,0.

Для элементов из бетона класса B30 и ниже с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II, А-III и Вр-I при x > x_Rh₀ допускается также производить расчет из условий (28) и (31), подставляя в них значение х = x_Rh₀.

3.18. Расчет изгибаемых элементов кольцевого сечения при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂ ³ 0,5 с арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при числе продольных стержней не менее 6), должен производиться как для внецентренно сжатых элементов согласно указаниям п. 3.21*, принимая в формулах (41) и (42) значение продольной силыN = 0 и подставляя в формулу (40) вместо Ne₀ значение изгибающего момента М.

Внецентренно сжатые элементы прямоугольного и кольцевого сечений

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

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

а) при x = x/h₀ £ x_R (черт. 6) из условия

                                         (36)

при этом высота сжатой зоны определяется из формулы

                                                    (37)

Черт. 6. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

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

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

                                                    (38)

где                                                                                                     (39)

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

3.21*. Расчет внецентренно сжатых элементов кольцевого сечения при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂ ³ 0,5 с арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при числе продольных стержней не менее 6), должен производиться из условия

                             (40)

при этом величина относительной площади сжатой зоны бетона определяется по формуле

                                            (41)

Если полученное из расчета по формуле (41) x_cir x_cir, определяемое по формуле

                                                (42)

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

В формулах (40) - (42):

r_m -    полусумма внутреннего и наружного радиусов;

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

A_s,tot - площадь сечения всей продольной арматуры;

j_s -    коэффициент, определяемый по формуле

                                                         (43)

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

                                                        (44)

но принимаемое не более r_s;

s_sp - определяется при коэффициенте g_sp > 1,0;

w₁ - коэффициент, определяемый по формуле

                                                               (45)

здесь h_r - коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

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

А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, B-II,

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

w₂ - коэффициент, определяемый по формуле

                                                                   (46)

где значение d принимается равным:

                                                           (47)

здесь R_s - в МПа.

Если вычисленное по формуле (43) значение j_s £ 0, то в условие (40) подставляются j_s = 0 и значение x_cir, полученное по формуле (41) при w₁ = w₂ = 0.

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

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

Значения R_b,red определяются по формулам:

а) при армировании сварными поперечными сетками

                                                        (48)

где R_s,xy - расчетное сопротивление арматуры сеток;

                                                        (49)

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

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

А_ef -   площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток;

s -    расстояние между сетками;

j -    коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле

                                                                 (50)

где                                                                                                                  (51)

R_s,xy, R_b - в МПа.

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

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

б) при армировании спиральной или кольцевой арматурой

                                           (52)

где R_s,cir - расчетное сопротивление арматуры спирали;

m_cir -     коэффициент армирования, равный:

                                                                   (53)

здесь A_s,cir - площадь поперечного сечения спиральной арматуры;

d_ef - диаметр сечения внутри спирали;

s - шаг спирали;

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

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

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

                                                   (54)

и принимается не более R_s.

В формуле (54):

                                                           (55)

где                                                 

здесь h - коэффициент, принимаемый равным для арматуры классов:

A-IV                                       10

A-V, A-VI и Aт-VII               15

A_s,tot - площадь сечения всей продольной высокопрочной арматуры;

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

R_b -    в МПа.

Значение q принимается не менее 1,0 и не более:

1,2 при арматуре класса А-IV

1,6    «          «       классов A-V, А-VI и Ат-VII

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

                                                 (56)

где a - коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.12*;

d₂ - коэффициент, равный 10m, но принимаемый не более 0,15,

здесь m - коэффициент армирования m_xy или m_cir, определяемый по формулам (49) и (53) соответственно для сеток и спиралей.

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

                                               (57)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

                                       (58)

где l₀ -   принимается согласно указаниям п. 3.25;

d_e -   коэффициент, принимаемый согласно указаниям п. 3.6;

j_l - коэффициент, определяемый по формуле (21), при этом моменты М и М_l определяются относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок. Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки, то следует учитывать указания п. 3.6;

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

                                                      (59)

здесь s_bp - определяется при коэффициенте g_sp 

R_b - принимается без учета коэффициентов условий работы бетона;

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

a = E_s/E_b.

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

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

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

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

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

сборных                   Н

монолитных            0,7Н

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

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

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

Центрально-растянутые элементы

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

                                                               (60)

где А_s,tot - площадь сечения всей продольной арматуры.

Внецентренно растянутые элементы прямоугольного сечения

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

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

                                                       (61)

                                                         (62)

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

                                      (63)

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

                                                    (64)

Таблица 32

Обозначения, принятые в табл. 32:

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

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

Н₂ - высота надкрановой части колонны от ступени колонны до горизонтальной конструкции в соответствующей плоскости.

Примечание. При наличии связей до верха колонн в зданиях с мостовыми кранами расчетная длина надкрановой части колонн в плоскости оси продольного ряда колонн принимается равной Н₂.

Если полученное из расчета по формуле (64) значение х > x_Rh₀, в условие (63) подставляется х = x_Rh₀, где x_R определяется согласно указаниям п. 3.12*.

Общий случай расчета (при любых сечениях, внешних усилиях и любом армировании)

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

                                                     (65)

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

В формуле (65):

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

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

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

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

Таблица 33

Обозначения, принятые в табл. 33:

l -   длина элемента между центрами примыкающих узлов, а для верхнего пояса фермы при расчете из плоскости фермы - расстояние между точками его закрепления;

L -   длина арки вдоль ее геометрической оси; при расчете из плоскости арки - длина арки между точками ее закрепления из плоскости арки;

h₁ -   высота сечения верхнего пояса;

b₁, b₂ - ширина сечения соответственно верхнего пояса и стойки (раскоса) фермы.

Черт. 7. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно растянутого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

а - продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢; б - то же, за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре S и S¢

Черт. 8. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси железобетонного элемента, в общем случае расчета по прочности

I-I - плоскость, параллельная плоскости действия изгибающего момента, или плоскость, проходящая через точки приложения продольной силы и равнодействующих внутренних сжимающих и растягивающих усилий; 1 - точка приложения равнодействующей усилий в сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны; 2 - точка приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре

S_b - статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно соответствующий из указанных осей, при этом в изгибаемых элементах положение оси принимается таким. как и во внецентренно сжатых;

S_si - статический момент площади сечения i-го стержня продольной арматуры относительно соответствующей из указанных осей;

s_si - напряжение в i-м стержне продольной арматуры, определяемое согласно указаниям настоящего пункта.

Высота сжатой зоны х и напряжение s_si определяются из совместного решения уравнений:

                                                (66)

                                              (67)

В уравнении (66) знак «минус» перед N принимается для внецентренно сжатых элементов, знак «плюс» - для внецентренно растянутых.

Кроме того, для определения положения границы сжатой зоны при косом изгибе требуется соблюдение дополнительного условия параллельности плоскости действия моментов внешних и внутренних сил, а при косом внецентренном сжатии или растяжении - условия, что точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре (либо внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и равнодействующей усилий во всей арматуре) должны лежать на одной прямой (см. черт. 8).

Если значение s_si, полученное по формуле (67), для арматуры классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-VII, В-П, Вр-II, К-7 и К-19 превышает bR_si, то напряжение s_si следует определять по формуле

                                             (68)

В случае, когда найденное по формуле (68) напряжение в арматуре превышает R_si без учета коэффициента g_s6, в условия (65) и (66) подставляется значение s_si, равное R_si с учетом соответствующих коэффициентов условий работы, в том числе g_s6 (см. п. 3.13*).

Напряжение s_si вводится в расчетные формулы со своим знаком, полученным при расчете по формулам (67) и (68), при этом необходимо соблюдать следующие условия:

во всех случаях R_si ³ s_si ³ R_sci;

для предварительно напряженных элементов s_si ³ s_sci, здесь s_sci - напряжение в арматуре, равное предварительному напряжению s¢_spi, уменьшенному на величину s_sc,u (см. пп. 3.12* и3.22*).

В формулах (66) - (68):

A_si - площадь сечения i-го стержня продольной арматуры;

s_spi - предварительное напряжение в i-м стержне продольной арматуры, принимаемое при коэффициенте g_sp, назначаемом в зависимости от расположения стержня;

x_i -   относительная высота сжатой зоны бетона, равная  где h_0i - расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения рассматриваемого i-го стержня арматуры и параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону, до наиболее удаленной точки сжатой зоны сечения (см. черт. 8);

w -    характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формулам (26) или (56);

x_Ri, x_eli -  относительная высота сжатой зоны, отвечающая достижению в рассматриваемом стержне напряжений, соответственно равных R_si и bR_si; значения x_Ri и x_eli определяются по формуле

                                            (69)

здесь  МПа, - при определении x_Ri;

 МПа, - при определении x_eli;

s_sc,u - см. пп. 3.12* и 3.22*.

Значения Ds_spi и коэффициента b определяются:

при механическом, а также автоматизированных электротермическом и электротермомеханическом способах предварительного напряжения арматуры классов А-IV, A-V, А-VI и Ат-VII по формулам:

                                              (70)

                                                   (71)

при иных способах предварительного напряжения арматуры классов А-IV, А-V, А-VI и Ат-VII, а также для арматуры классов В-II, Вр-II, К-7 и К-19 при любых способах предварительного напряжения значения Ds_spi = 0, коэффициент b = 0,8.

В формулах (70) и (71) s_spi принимается при коэффициенте g_sp 

Примечание. Индекс i означает порядковый номер стержня арматуры.

Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента

3.29. Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям должен производиться для обеспечения прочности:

на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами (см. п. 3.30);

на действие поперечной силы по наклонной трещине (см. пп. 3.31*-3.33);

на действие поперечной силы по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой (для коротких консолей колонн; см. п. 3.34);

на действие изгибающего момента по наклонной трещине (см. п. 3.35).

3.30. Расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами должен производиться из условия

                                                     (72)

Коэффициент j_w1, учитывающий влияние хомутов, нормальных к продольной оси элемента, определяется по формуле

                                                             (73)

но не более 1,3,

где 

Коэффициент j_b1 определяется по формуле

                                                                 (74)

где b - коэффициент, принимаемый равным для бетона:

тяжелого, мелкозернистого и

ячеистого                                             0,01

легкого                                                 0,02

R_b - в МПа.

3.31. Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой (черт. 9) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

                                                           (75)

Черт. 9. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие поперечной силы

Поперечная сила Q в условии (75) определяется от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения.

Поперечное усилие Q_b, воспринимаемое бетоном, определяется по формуле

                                              (76)

где с - длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента.

Коэффициент j_b2, учитывающий влияние вида бетона, принимается равным для бетона:

тяжелого и ячеистого                         2,00

мелкозернистого                                 1,70

легкого при марке по средней

плотности:

D 1900 и более                                    1,90

D 1800 и менее при мелком

заполнителе:

плотном                                               1,75

пористом                                             1,50

Коэффициент j_f, учитывающий влияние сжатых полок в тавровых и двутавровых элементах, определяется по формуле

                                                     (77)

но не более 0,5.

При этом b¢_f принимается не более b + 3h¢_f, а поперечная арматура должна быть заанкерена в полке.

Коэффициент j_n, учитывающий влияние продольных сил, определяется по формулам:

при действии продольных сжимающих сил

                                                           (78)

но не более 0,5;

для предварительно напряженных элементов в формулу (78) вместо N подставляется усилие предварительного обжатия Р; положительное влияние продольных сжимающих сил не учитывается, если они создают изгибающие моменты, одинаковые по знаку с моментами от действия поперечной нагрузки;

при действии продольных растягивающих сил

                                                      (79)

но не более 0,8 по абсолютной величине.

Значение 1 + j_f + j_n во всех случаях принимается не более 1,5.

Значение Q_b, вычисленное по формуле (76), принимается не менее 

Коэффициент j_b3 принимается равным для бетона:

тяжелого и ячеистого                                  0,6

мелкозернистого                                         0,5

легкого при марке по средней плотности:

D 1900 и более                                        0,5

D 1800 и менее                                       0,4

При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть также обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами, между опорой и отгибом и между отгибами.

Поперечные усилия Q_sw и Q_s,inc определяются как сумма проекций на нормаль к продольной оси элемента предельных усилий соответственно в хомутах и отгибах, пересекающих опасную наклонную трещину.

Длина с₀ проекции опасной наклонной трещины на продольную ось элемента определяется из минимума выражения Q_b + Q_sw + Q_s,inc, где в значение Q_b вместо с подставляется с₀; полученное значение с₀ принимается не более 2h₀ и не более значения с, а также не менее h₀, если с > h₀.

Для элементов с поперечной арматурой в виде хомутов, нормальных к продольной оси элемента и имеющих постоянный шаг в пределах рассматриваемого наклонного сечения, значение с₀соответствует минимуму выражения Q_b + Q_sw, определяемому по формуле

                                         (80)

где q_sw - усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле

                                                         (81)

Для таких элементов поперечное усилие Q_sw, определяется по формуле

                                                           (82)

При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету, должно удовлетворяться условие

                                          (83)

Кроме того, поперечная арматура должна удовлетворять требованиям пп. 5.26-5.28.

При расчете конструкций, в которых в качестве ненапрягаемой продольной растянутой арматуры применяется стержневая арматура классов А-IV и А-IIIв или арматура классов А-V, А-VI и Ат-VII (при смешанном армировании), коэффициенты j_b2, j_b3, а также j_b4, (п. 3.32) необходимо умножать на 0,8.

3.32 . Расчет железобетонных элементов без поперечной арматуры на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

                                           (84)

где правая часть условия (84) принимается не более 2,5R_btbh₀ и не менее 

Коэффициент j_b4 принимается равным для бетона:

тяжелого и ячеистого                1,5

мелкозернистого                        1,2

легкого при марке

по средней плотности:

D 1900 и более                      1,2

D 1800 и менее                     1,0

Коэффициенты j_b3 и j_n, а также значения Q и с в условии (84) определяются согласно указаниям п. 3.31*.

При отсутствии в рассматриваемой зоне действия поперечных сил нормальных трещин, т. е. если выполняется условие (124) с заменой R_bt,ser на R_bt, допускается учитывать повышение прочности элемента по расчету из условия (141) с заменой R_bt,ser и R_b,ser соответственно на R_bt и R_b.

3.33. Расчет железобетонных элементов с наклонными сжатыми гранями (черт. 10) на действие поперечной силы для обеспечения прочности на наклонной трещине производится согласно указаниям пп. 3.31* и 3.32. При этом в качестве рабочей высоты в пределах рассматриваемого наклонного сечения в расчет вводятся: для элементов с поперечной арматурой - наибольшее значениеh₀, для элементов без поперечной арматуры - среднее значение h₀.

Черт. 10. Схема для расчета железобетонных балок с наклонными сжатыми гранями

3.34. Расчет железобетонных коротких консолей колонн (l £ 0,9 h₀; черт. 11) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной сжатой полосе между грузом и опорой должен производиться из условия

                                                 (85)

где правая часть условия (85) принимается не более 3,5R_btbh₀ и не менее правой части условия (84); q - угол наклона расчетной сжатой полосы к горизонтали.

Черт. 11. Схема для расчета коротких консолей

Ширина наклонной сжатой полосы l_b определяется по формуле

                                                              (86)

где l_sup - длина площадки передачи нагрузки вдоль вылета консоли.

При определении длины l_sup следует учитывать особенности передачи нагрузки при различных схемах опирания конструкций на консоли (свободно опертые или защемленные балки, расположенные вдоль вылета консоли; балки, расположенные поперек вылета консоли, и т. д.).

Коэффициент j_b2, учитывающий влияние хомутов, расположенных по высоте консоли, определяется по формуле

                                                          (87)

где 

A_sw - площадь сечения хомутов в одной плоскости;

s_w - расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

При этом учитываются хомуты горизонтальные и наклонные под углом не более 45° к горизонтали.

Поперечное армирование коротких консолей колонн должно удовлетворять требованиям п. 5.30.

3.35. Расчет железобетонных элементов на действие изгибающего момента (черт. 12) для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по опасному наклонному сечению из условия

                                                     (88)

Момент М в условии (88) определяется от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий N_b в сжатой зоне.

Черт. 12. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие изгибающего момента

Моменты М_s, М_sw и М_s,inc определяются как сумма моментов относительно той же оси от усилий соответственно в продольной арматуре, хомутах и отгибах, пересекающих растянутую зону наклонного сечения.

При определении усилий в арматуре, пересекающей наклонное сечение, следует учитывать ее анкеровку за наклонным сечением.

Высота сжатой зоны наклонного сечения определяется из условия равновесия проекций усилий в бетоне сжатой зоны и в арматуре, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, на продольную ось элемента.

Расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах обрыва или отгиба продольной арматуры, а также в приопорной зоне балок и у свободного края консолей. Кроме того, расчет наклонных сечений на действие момента производится в местах резкого изменения конфигурации элемента (подрезки и т. п.).

На приопорных участках элементов момент М_s, воспринимаемый продольной арматурой, пересекающей растянутую зону наклонного сечения, определяется по формуле

                                                               (89)

где А_s -     площадь сечения продольной арматуры, пересекающей наклонное сечение;

z_s - расстояние от равнодействующей усилий в продольной арматуре до равнодействующей усилий в сжатой зоне.

При отсутствии у продольной арматуры анкеровки расчетные сопротивления арматуры растяжению R_s в месте пересечения ею наклонного сечения принимаются сниженными согласно поз. 5 табл. 24*.

Для конструкций из ячеистого бетона усилия в продольной арматуре должны определяться по расчету только с учетом работы поперечных анкеров на приопорных участках.

Момент М_sw, воспринимаемый хомутами, нормальными к продольной оси элемента, с равномерным шагом в пределах растянутой зоны рассматриваемого наклонного сечения, определяется по формуле

                                                             (90)

где q_sw - усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле (81);

с -      длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента.

Все документы, представленные в каталоге, не являются их официальным изданием и предназначены исключительно для ознакомительных целей.