Требования к расчету железобетонных элементов по деформациям
5.5.1 Расчет железобетонных элементов по деформациям производят из условия, по которому прогибы или перемещения конструкций f от действия внешней нагрузки не должны превышать предельно допустимых значений прогибов или перемещений fult.
f £ fult.(5.4)
5.5.2 Прогибы или перемещения железобетонных конструкций определяют по общим правилам строительной механики в зависимости от изгибных, сдвиговых и осевых деформационных характеристик железобетонного элемента в сечениях по его длине (кривизна, углы сдвига и т.д.).
5.5.3 В тех случаях, когда прогибы железобетонных элементов в основном зависят от изгибных деформаций, значения прогибов определяют по кривизнам элементов или по жесткостным характеристикам.
Кривизну железобетонного элемента определяют как частное деления изгибающего момента на жесткость железобетонного сечения при изгибе.
Жесткость рассматриваемого сечения железобетонного элемента определяют по общим правилам сопротивления материалов: для сечения без трещин - как для условно упругого сплошного элемента, а для сечения с трещинами - как для условно упругого элемента с трещинами (принимая линейную зависимость между напряжениями и деформациями). Влияние неупругих деформаций бетона учитывают с помощью приведенного модуля деформаций бетона, а влияние работы растянутого бетона между трещинами - с помощью приведенного модуля деформаций арматуры.
Расчет деформаций железобетонных конструкций с учетом трещин производят в тех случаях, когда расчетная проверка на образование трещин показывает, что трещины образуются. В противном случае производят расчет деформаций как для железобетонного элемента без трещин.
Кривизну и продольные деформации железобетонного элемента также определяют по нелинейной деформационной модели исходя из уравнений равновесия внешних и внутренних усилий, действующих в нормальном сечении элемента, гипотезы плоских сечений, диаграмм состояния бетона и арматуры и средних деформаций арматуры между трещинами.
5.5.4 Расчет деформаций железобетонных элементов следует производить с учетом длительности действия нагрузок, устанавливаемых соответствующими нормативными документами.
При вычислении прогибов жесткость участков элемента следует определять с учетом наличия или отсутствия нормальных к продольной оси элемента трещин в растянутой зоне их сечения.
5.5.5 Значения предельно допустимых деформаций принимают в соответствии с указаниями 8.2.20. При действии постоянных и временных длительных и кратковременных нагрузок прогиб железобетонных элементов во всех случаях не должен превышать 1/150 пролета и 1/75 вылета консоли.
Материалы для бетонных и железобетонных конструкций
Бетон
6.1.1 Для бетонных и железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего свода правил, следует предусматривать конструкционные бетоны:
тяжелый средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3 включительно;
мелкозернистый средней плотности от 1800 до 2200 кг/м3;
легкий;
ячеистый;
напрягающий.
6.1.2 При проектировании бетонных и железобетонных сооружений в соответствии с требованиями, предъявленными к конкретным конструкциям, должны быть установлены вид бетона и его нормируемые показатели качества (ГОСТ 25192, ГОСТ 4.212), контролируемые на производстве.
6.1.3 Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества бетона являются:
класс по прочности на сжатие В;
класс по прочности на осевое растяжение Вt;
марка по морозостойкости F;
марка по водонепроницаемости W;
марка по средней плотности D;
марка по самонапряжению Sp.
Класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность).
Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение, МПа, с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона).
Допускается принимать иное значение обеспеченности прочности бетона на сжатие и осевое растяжение в соответствии с требованиями нормативных документов для отдельных специальных видов сооружений.
Марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании.
Марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды (в МПа × 10-1), выдерживаемому бетонным образцом при испытании.
Марка бетона по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона (кг/м3).
Марка напрягающего бетона по самонапряжению представляет собой значение предварительного напряжения в бетоне, МПа, создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования μ = 0,01.
При необходимости устанавливают дополнительные показатели качества бетона, связанные с теплопроводностью, температуростойкостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью (как самого бетона, так и находящейся в нем арматуры), биологической защитой и с другими требованиями, предъявляемыми к конструкции (СП 50.13330, СП 28.13330).
Нормируемые показатели качества бетона должны быть обеспечены соответствующим проектированием состава бетонной смеси (на основе характеристик материалов для бетона и требований к бетону), технологией приготовления бетонной смеси и производства бетонных работ при изготовлении (сооружении) бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Нормируемые показатели качества бетона должны контролироваться как в процессе производства работ, так и непосредственно в изготовленных конструкциях.
Необходимые нормируемые показатели качества бетона следует устанавливать при проектировании бетонных и железобетонных конструкций в соответствии с расчетом и условиями изготовления и эксплуатации конструкций с учетом различных воздействий окружающей среды и защитных свойств бетона по отношению к принятому виду арматуры.
Класс бетона по прочности на сжатие В назначают для всех видов бетонов и конструкций.
Класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение в работе конструкции и ее контролируют на производстве.
Марку бетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся воздействию переменного замораживания и оттаивания.
Марку бетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.
Марку бетона по самонапряжению необходимо назначать для самонапряженных конструкций, когда эту характеристику учитывают в расчете и контролируют на производстве.
6.1.4 Для бетонных и железобетонных конструкций следует предусматривать бетоны следующих классов и марок, приведенных в таблицах 6.1 - 6.6.
Таблица 6.1
| Бетон | Классы по прочности на сжатие | |||
| Тяжелый бетон | В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70; В80; В90; В100 | |||
| Напрягающий бетон | В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; В70 | |||
| Мелкозернистый бетон групп: | ||||
| А - естественного твердения или подвергнутый тепловой обработке при атмосферном давлении | В3,5; В5; В7,5; B10; B12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40 | |||
| Б - подвергнутый автоклавной обработке | В15; В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60 | |||
| Легкий бетон марок по средней плотности: | ||||
| D800, D900 | В2,5; В3,5; В5; В7,5 | |||
| D1000, D1100 | В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5 | |||
| D1200, D1300 | В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12.5; В15; В20 | |||
| D1400, D1500 | В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30 | |||
| D1600, D1700 | В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40 | |||
| D1800, D1900 | В15; В20; В25; В30; В35; В40 | |||
| D2000 | В25; В30; В35; В40 | |||
| Ячеистый бетон при марках по средней плотности: | Автоклавный | Неавтоклавный | ||
| D500 | В1,5; В2; В2,5 | - | ||
| D600 | В1,5; В2; В2,5; В3,5 | В1,5; В2 | ||
| D700 | В2; В2,5; В3,5; В5 | В1,5; В2; В2,5 | ||
| D800 | В2,5; В3,5; В5; В7,5 | В2; В2,5; В3,5 | ||
| D900 | В3,5; В5; В7,5; В10 | В2,5; В3,5; В5 | ||
| D1000 | В7,5; В10; В12,5 | В5; В7,5 | ||
| D1100 | В10; В12,5; В15; В17,5 | В7,5; В10 | ||
| D1200 | В12,5; В15; В17,5; В20 | В10; В12,5 | ||
| Поризованный бетон при марках по средней плотности: | ||||
| D800, D900, D1000 | В2,5; В3,5; В5 | |||
| D1100, D1200, D1300 | В7,5 | |||
| D1400 | В3,5; В5; В7,5 | |||
| Примечание - В настоящем своде правил термины «легкий бетон» и «поризованный бетон» используются соответственно для обозначения легкого бетона плотной структуры и легкого бетона поризованной структуры (со степенью поризации свыше 6 %). | ||||
Таблица 6.2 - Классы бетона по прочности на осевое растяжение
| Бетон | Класс прочности на осевое растяжение |
| Тяжелый, напрягающий, мелкозернистый бетоны | Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2,0; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2; Вt3,6; Вt4,0 |
| Легкий бетон | Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2,0; Вt2,4; Вt2,8; Вt3,2 |
Таблица 6.3 - Марки бетона по морозостойкости
| Бетон | Марки по морозостойкости |
| Тяжелый, напрягающий и мелкозернистый бетоны | F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500; F600; F700; F800; F1000 |
| Легкий бетон | F25; F35; F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500 |
| Ячеистый и поризованный бетоны | F15; F25; F35; F50; F75; F100 |
Таблица 6.4 - Марки бетона водонепроницаемости
| Бетон | Марки по водопроницаемости |
| Тяжелый, мелкозернистый бетоны | W2; W4; W6; W8; W10; W12; W14; W16; W18; W20 |
| Легкий бетон | W2; W4; W6; W8; W10; W12 |
| Примечание - Для напрягающего бетона марка по водонепроницаемости обеспечивается не ниже W12 и в проектах может не указываться. |
Таблица 6.5 - Марки бетона по средней плотности
| Бетон | Марки по средней плотности |
| Легкий бетон | D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400; D1500; D1600; D1700; D1800; D1900; D2000 |
| Ячеистый бетон | D500; D600; D700; D800; D900; D1000; D1100; D1200 |
| Поризованный бетон | D800; D900; D1000; D1100; D1200; D1300; D1400 |
Таблица 6.6 - Марки бетона по самонапряжению
| Бетон | Марки по самонапряжению |
| Напрягающий бетон | Sp0,6; Sp0,8; Sp1; Sp1,2; Sp1,5; Sp2; Sp3; Sp4. |
6.1.5 Проектный возраст бетона, т.е. возраст в котором бетон должен приобрести все нормируемые для него показатели качества, назначают при проектировании, исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками, с учетом способа возведения конструкций и условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливают в проектном возрасте 28 сут.
Значение нормируемых отпускной и передаточной прочности бетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015 и стандартами на конструкции конкретных видов.
6.1.6 Для железобетонных конструкций следует применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15.
Для предварительно напряженных железобетонных конструкций класс бетона по прочности на сжатие следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, но не ниже В20.
Передаточную прочность бетона Rbр (прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50 % принятого класса бетона по прочности на сжатие.
6.1.7 Мелкозернистый бетон без специального экспериментального обоснования не допускается применять для железобетонных конструкций, подвергающихся воздействию многократно повторяющейся нагрузки, а также для предварительно напряженных конструкций пролетом свыше 12 м при армировании проволочной арматурой классов В, Вр и К.
Класс мелкозернистого бетона по прочности на сжатие, применяемого для защиты от коррозии и обеспечения сцепления с бетоном напрягаемой арматуры, расположенной в пазах и на поверхности конструкции, должен быть не ниже В20, а для инъекции каналов - не ниже В25.
6.1.8 Марку бетона по морозостойкости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды согласно СП 28.13330.
Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха в холодный период от минус 5 °С до минус 40 °С, принимают марку бетона по морозостойкости не ниже F75. При расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С для надземных конструкций марку бетона по морозостойкости не нормируют.
6.1.9 Марку бетона по водонепроницаемости следует назначать в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды согласно СП 28.13330.
Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку бетона по водонепроницаемости не нормируют.
6.1.10 Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные значения:
сопротивления бетона осевому сжатию Rb,n;
сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n.
Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса бетона на прочность на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 6.7.
При назначении класса бетона по прочности на осевое растяжение Bt нормативные значения сопротивления бетона осевому растяжению Rbt,n принимают равными числовой характеристике класса бетона на осевое растяжение.
6.1.11 Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt определяют по формулам:
(6.1)
(6.2)
Значения коэффициента надежности по бетону при сжатии γb принимают равными:
для расчета по предельным состояниям первой группы:
1,3 - для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;
1,5 - для ячеистого бетона;
для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.
Значения коэффициента надежности по бетону при растяжении γbt принимают равными:
для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на сжатие:
1,5 - для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;
2,3 - для ячеистого бетона;
для расчета по предельным состояниям первой группы при назначении класса бетона по прочности на растяжение:
1,3 - для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего и легкого бетонов;
для расчета по предельным состояниям второй группы: 1,0.
Расчетные значения сопротивления бетона Rb, Rbt, Rb,ser, Rbt,ser (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: для предельных состояний первой группы - в таблицах 6.8, 6.9, второй группы - в таблице 6.7.
6.1.12 В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условий работы γbt, учитывающие особенности работы бетона в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):
а) γb1 - для бетонных и железобетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений Rb и Rbt и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:
γb1= 1,0 при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;
γb1 = 0,9 при продолжительном (длительном) действии нагрузки. Для ячеистых и поризованных бетонов γb1 = 0,85;
б) γb2 - для бетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивления Rb и учитывающий характер разрушения таких конструкций, γb2 = 0,9;
в) γb3 - для бетонных и железобетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb, γb3 = 0,85;
г) γb4 - для ячеистых бетонов, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона Rb:
γb4 = 1,00 - при влажности ячеистого бетона 10 % и менее;
γb4 = 0,85 - при влажности ячеистого бетона более 25 %;
по интерполяции - при влажности ячеистого бетона свыше 10 % и менее 25 %.
Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур, учитывают коэффициентом условий работы бетона γb5 £ 1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γb5 = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды согласно специальным указаниям.
Таблица 6.7
| Вид | Бетон | Нормативные сопротивления бетона Rb,n, Rbt,n, МПа, и расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы Rb,ser и Rbt,ser,МПа, при классе бетона по прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | В10 | В12,5 | В15 | В20 | В25 | В30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | ||
| Сжатие осевое (призменная прочность) Rb,n, Rb,ser | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | - | - | - | 2,7 | 3,5 | 5,5 | 7,5 | 9,5 | 18,5 | 25,5 | 39,5 | |||||||||||
| Легкий | - | - | 1,9 | 2,7 | 3,5 | 5,5 | 7,5 | 9,5 | 18,5 | 25,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | |||||
| Ячеистый | 1,4 | 1,9 | 2,4 | 3,3 | 4,6 | 6,9 | 9,0 | 10,5 | 11,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Растяжение осевое Rbt,n и Rbt,ser | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | - | - | - | 0,39 | 0,55 | 0,70 | 0,85 | 1,00 | 1,10 | 1,35 | 1,55 | 1,75 | 1,95 | 2,10 | 2,25 | 2,45 | 2,60 | 2,75 | 3,00 | 3,30 | 3,60 | 3,80 |
| Легкий | - | - | 0,29 | 0,39 | 0,55 | 0,70 | 0,85 | 1,00 | 1,10 | 1,35 | 1,55 | 1,75 | 1,95 | 2,10 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Ячеистый | 0,22 | 0,26 | 0,31 | 0,41 | 0,55 | 0,63 | 0,89 | 1,00 | 1,05 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Примечания 1 Значения сопротивлений приведены для ячеистого бетона средней влажностью 10 %. 2 Для мелкозернистого бетона на песке с модулем крупности 2,0 и менее, а также для легкого бетона на мелком пористом заполнителе значения расчетных сопротивлений Rbt,n, Rbt,ser следует принимать с умножением на коэффициент 0,8. 3 Для поризованного бетона, а также для керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения расчетных сопротивлений Rbt,n, Rbt,ser следует принимать как для легкого бетона с умножением на коэффициент 0,7. 4 Для напрягающего бетона значения Rbt,n, Rbt,ser следует принимать с умножением на коэффициент 1,2. |
Таблица 6.8
| Вид | Бетон | Расчетные сопротивления бетона Rb, Rbt,МПа, для предельных состояний первой группы при классе бетона по прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | В10 | В12,5 | В15 | В20 | В25 | в30 | B35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | ||
| Сжатие осевое (призменная прочность) | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | - | - | - | 2,1 | 2,8 | 4,5 | 6,0 | 7,5 | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 17,0 | 19,5 | 22,0 | 25,0 | 27,5 | 30,0 | 33,0 | 37,0 | 41,0 | 44,0 | 47,5 |
| Легкий | - | - | 1,5 | 2,1 | 2,8 | 4,5 | 6,0 | 7,5 | 8,5 | 11,5 | 14,5 | 17,0 | 19,5 | 22,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Ячеистый | 0,95 | 1,3 | 1,6 | 2,2 | 3,1 | 4,6 | 6,0 | 7,0 | 7,7 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Растяжение осевое | Тяжелый, мелкозернистый и напрягающий | - | - | - | 0,26 | 0,37 | 0,48 | 0,56 | 0,66 | 0,75 | 0,90 | 1,05 | 1,15 | 1,30 | 1,40 | 1,50 | 1,60 | 1,70 | 1,80 | 1,90 | 2,10 | 2,15 | 2,20 |
| Легкий | - | - | 0,20 | 0,26 | 0,37 | 0,48 | 0,56 | 0,66 | 0,75 | 0,90 | 1,05 | 1,15 | 1,30 | 1,40 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Ячеистый | 0,09 | 0,12 | 0,14 | 0,18 | 0,24 | 0,28 | 0,39 | 0,44 | 0,46 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
Примечания 1 Значения сопротивлений приведены для ячеистого бетона средней влажностью 10 %. 2 Для мелкозернистого бетона на песке с модулем крупности 2,0 и менее, а также для легкого бетона на мелком пористом заполнителе значения расчетных сопротивлений Rbt следует принимать с умножением на коэффициент 0,8. 3 Для поризованного бетона, а также для керамзитоперлитобетона на вспученном перлитовом песке значения расчетных сопротивлений Rbt следует принимать как для легкого бетона с умножением на коэффициент 0.7. 4 Для напрягающего бетона значения Rbt следует принимать с умножением на коэффициент 1,2. 5 Для тяжелых бетонов классов В70 - В100 расчетные значения сопротивления осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt приняты с учетом дополнительного понижающего коэффициента γb,br, учитывающего увеличение хрупкости высокопрочных бетонов в связи с уменьшением деформаций ползучести и равного  , где В - класс бетона по прочности на сжатие. |
Таблица 6.9
| Вид сопротивления | Бетон | Расчетные значения сопротивления бетона для предельных состояний первой группы Rbt, МПа, при классе бетона по прочности на осевое растяжение | ||||||
| Вt 0,8 | Вt 1,2 | Вt 1,6 | Вt 2,0 | Вt 2,4 | Вt 2,8 | Вt 3,2 | ||
| Растяжение осевое Rbt | Тяжелый, мелкозернистый, напрягающий и легкий | 0,62 | 0,93 | 1,25 | 1,55 | 1,85 | 2,15 | 2,45 |
6.1.13 Основными деформационными характеристиками бетона являются значения:
предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии и растяжении (при однородном напряженном состоянии бетона) εb0и εbt0;
начального модуля упругости Еb;
модуля сдвига G;
коэффициента (характеристики) ползучести φb,cr;
коэффициента поперечной деформации бетона (коэффициента Пуассона) vb,P;
коэффициента линейной температурной деформации бетона αbt.
6.1.14 Значения предельных относительных деформаций тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов принимают равными:
при непродолжительном действии нагрузки:
εb0 = 0,002 при осевом сжатии;
εbt0= 0,0001 при осевом растяжении;
при продолжительном действии нагрузки - по таблице 6.10 в зависимости от относительной влажности воздуха окружающей среды.
Таблица 6.10
| Относительная влажность воздуха окружающей среды, % | Относительные деформации тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетона при продолжительном действии нагрузки | |||||
| при сжатии | при растяжении | |||||
| εb0 × 103 | εb2 × 103 | εb1,ref × 103 | εbt0 × 103 | εbt2 × 103 | εbt1,ref × 103 | |
| Выше 75 | 3,0 | 4,2 | 2,4 | 0,21 | 0,27 | 0,19 |
| 40 - 75 | 3,4 | 4,8 | 2,8 | 0,24 | 0,31 | 0,22 |
| Ниже 40 | 4,0 | 5,6 | 3,4 | 0,28 | 0,36 | 0,26 |
| Примечания 1 Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СП 131.13330 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства. 2 Для высокопрочных бетонов значения относительных деформаций εb2следует принимать с умножением на отношение (270 - В)/210. |
Значения предельных относительных деформаций для легких, ячеистых и поризованных бетонов следует принимать по специальным указаниям.
Допускается принимать значения предельных относительных деформаций легких бетонов при продолжительном действии нагрузки по таблице 6.4 с понижающим коэффициентом [(0,4 + 0,6ρ/2200) ³ 0,7] (здесь ρ - плотность бетона.)
6.1.15 Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие В согласно таблице 6.11. Значения модуля сдвига бетона принимают равным 0,4Еb.
При продолжительном действии нагрузки значения модуля деформаций бетона определяют по формуле
(6.3)
где φb,cr - коэффициент ползучести бетона, принимаемый согласно 6.1.16.
6.1.16 Значения коэффициента ползучести бетона φb,cr принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициентов ползучести тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов приведены в таблице 6.12.
Значения коэффициента ползучести легких, ячеистых и поризованных бетонов следует принимать по специальным указаниям.
Допускается принимать значения коэффициента ползучести легких бетонов по таблице 6.12 с понижающим коэффициентом (ρ/2200)2.
6.1.17 Значение коэффициента поперечной деформации бетона допускается принимать vb,P = 0,2.
6.1.18 Значение коэффициента линейной температурной деформации бетона при изменении температуры от минус 40 °С до плюс 50 °С принимают:
αbt = 1 × 10-5 °С-1 - для тяжелого, мелкозернистого, напрягающего бетонов и легкого бетона при мелком плотном заполнителе;
αbt = 0,7 × 10~5 °С1- для легкого бетона при мелком пористом заполнителе;
αbt = 1 × 10~5 °С-1 - для ячеистого и поризованного бетонов.
Таблица 6.11
| Бетон | Значения начального модуля упругости бетона при сжатии и растяжении Eb, МПа × 10-3, при классе бетона по прочности на сжатие | |||||||||||||||||||||
| В1,5 | В2 | В2,5 | В3,5 | В5 | В7,5 | в10 | В12,5 | B15 | B20 | B25 | в30 | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 | В70 | В80 | В90 | В100 | |
| Тяжелый | - | - | - | 9,5 | 13,0 | 16,0 | 19,0 | 21,5 | 24,0 | 27,5 | 30,0 | 32,5 | 34,5 | 36,0 | 37,0 | 38,0 | 39,0 | 39,5 | 41,0 | 42,0 | 42,5 | |
| Мелкозернистый групп: | ||||||||||||||||||||||
| А - естественного твердения | - | - | - | 7,0 | 13,5 | 15,5 | 17,5 | 19,5 | 22,0 | 24,0 | 26,0 | 27,5 | 28,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Б - автоклавного твердения | - | - | - | - | - | - | - | - | 16,5 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | 24,0 | 24,5 | 25,0 | - | - | - | - |
| Легкий и порисованный марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D800 | - | - | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1000 | - | - | 5,0 | 5,5 | 6,3 | 7,2 | 8,0 | 8,4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1200 | - | - | 6,0 | 6,7 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | 10,0 | 10,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1400 | - | - | 7,0 | 7,8 | 8,8 | 10,0 | 11,0 | 11,7 | 12,5 | 13,5 | 14,5 | 15,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1600 | - | - | - | 9,0 | 10,0 | 11,5 | 12,5 | 13,2 | 14,0 | 15,5 | 16,5 | 17,5 | 18,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1800 | - | - | - | - | 11,2 | 13,0 | 14,0 | 14,7 | 15,5 | 17,0 | 18,5 | 19,5 | 20,5 | 21,0 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D2000 | - | - | - | - | - | 14,5 | 16,0 | 17,0 | 18,0 | 19,5 | 21,0 | 22,0 | 23,0 | 23,5 | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Ячеистый автоклавного твердения марки по средней плотности: | ||||||||||||||||||||||
| D500 | 1,4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D600 | 1,7 | 1,8 | 2,1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D700 | 1,9 | 2,2 | 2,5 | 2,9 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D800 | - | - | 2,9 | 3,4 | 4,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D900 | - | - | - | 3,8 | 4,5 | 5,5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1000 | - | - | - | - | 5,0 | 6,0 | 7,0 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1100 | - | - | - | - | - | 6,8 | 7,9 | 8,3 | 8,6 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| D1200 | - | - | - | - | - | - | 8,4 | 8,8 | 9,3 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Примечания 1 Для мелкозернистого бетона группы А, подвергнутого тепловой обработке или при атмосферном давлении, значения начальных модулей упругости бетона следует принимать с коэффициентом 0,89. 2 Для легкого, ячеистого и поризованного бетонов при промежуточных значениях плотности бетона начальные модули упругости принимают по линейной интерполяции. 3 Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения Еb принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8. 4 Для напрягающего бетона значения Еb принимают как для тяжелого бетона с умножением на коэффициент α = 0,56 + 0,006 В. |
Таблица 6.12
| Относительная влажность воздуха окружающей среды, % | Значения коэффициента ползучести бетона φb,cr при классе тяжелого бетона на сжатие | ||||||||||
| В10 | В15 | В20 | В25 | взо | В35 | В40 | В45 | В50 | В55 | В60 - В100 | |
| Выше 75 | 2,8 | 2,4 | 2,0 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,0 |
| 40 - 75 | 3,9 | 3,4 | 2,8 | 2,5 | 2,3 | 2,1 | 1,9 | 1,8 | 1,6 | 1,5 | 1,4 |
| Ниже 40 | 5,6 | 4,8 | 4,0 | 3,6 | 3,2 | 3,0 | 2,8 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 2,0 |
| Примечание - Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СП 131.13330 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства. |
6.1.19 Диаграммы состояния бетона используют при расчете железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели.
В качестве расчетных диаграмм состояния бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформациями, могут быть использованы любые виды диаграмм бетона: криволинейные, в том числе с ниспадающей ветвью (приложение А), кусочно-линейные (двухлинейные и трехлинейные), отвечающие поведению бетона. При этом должны быть обозначены основные параметрические точки диаграмм (максимальные напряжения и соответствующие деформации, граничные значения и т.д.).
В качестве рабочих диаграмм состояния тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетона, определяющих связь между напряжениями и относительными деформациями, принимают упрощенные трехлинейную и двухлинейную диаграммы (рисунки 6.1, а, б) по типу диаграмм Прандтля.
6.1.20 При трехлинейной диаграмме (рисунок 6.1 а) сжимающие напряжения бетона σb в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона εb определяют по формулам:
При 0 £ εb £ εb1
σb = Еb × εb, (6.4)
При εb1 < εb < εb0
0138S10-03623
(6.5)
При εb0 £ εb £εb2
σb = Rb. (6.6)
Значения напряжений σb1принимают
σb1 = 0,6 × Rb,
а значения относительных деформаций εb1принимают
0138S10-03623
а - Трехлинейная диаграмма состояния сжатого бетона;
б - Двухлинейная диаграмма состояния сжатого бетона
Рисунок 6.1 - Диаграммы состояния сжатого бетона
Значения относительных деформаций εb2 для тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов принимают:
при непродолжительном действии нагрузки:
для бетонов класса по прочности на сжатие В60 и ниже εb2 = 0,0035;
для высокопрочных бетонов класса по прочности на сжатие В70 - В100 εb2принимается по линейному закону от 0,0033 при В70 до 0,0028 при В100;
при продолжительном действии нагрузки - по таблице 6.10.
Значения Rb, Еb и εb0 принимают согласно 6.1.11, 6.1.12, 6.1.14, 6.1.15.
6.1.21 При двухлинейной диаграмме (рисунок 6.1, б) сжимающие напряжения бетона σb в зависимости от относительных деформаций εb определяют по формулам:
при 0 £εb £ εb1, где 
σb = Eb.red × εb; (6.7)
при εb1 £ εb £εb2
σ = Rb. (6.8)
Значения приведенного модуля деформации бетона Eb,red принимают:
(6.9)
Значения относительных деформаций εb1,red принимают:
для тяжелого бетона при непродолжительном действии нагрузки εb1,red = 0,0015;
для легкого бетона при непродолжительном действии нагрузки εb1,red = 0,0022;
для тяжелого бетона при продолжительном действии нагрузки по таблице 6.10.
Значения Rb, εb2принимают как в 6.1.20.
6.1.22 Растягивающие напряжения бетона σbt в зависимости от относительных деформаций εbt определяют по приведенным в 6.1.20 и 6.1.21 диаграммам. При этом расчетные значения сопротивления бетона сжатию Rb заменяют на расчетные значения сопротивления бетона растяжению Rbt согласно 6.1.11, 6.1.12, значения начального модуля упругости Ebt определяют согласно 6.1.15, значения относительной деформации εbt0 принимают согласно 6.1.12, значения относительной деформации εbt2принимают для тяжелого, мелкозернистого и напрягающего бетонов: при непродолжительном действии нагрузки - εbt2 = 0,00015, при продолжительном действии нагрузки - по таблице 6.10. Для двухлинейной диаграммы принимают εbt1,red= 0,00008 при непродолжительном действии нагрузки, а при продолжительном - по таблице 6.10; значения Ebt,red определяют по формуле (6.10), подставляя в нее Rbt и εbt1,red.
6.1.23 При расчете прочности железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели для определения напряженно-деформированного состояния сжатой зоны бетона используют диаграммы состояния сжатого бетона, приведенные в 6.1.20 и 6.1.21 с деформационными характеристиками, отвечающими непродолжительному действию нагрузки. При этом в качестве наиболее простой используют двухлинейную диаграмму состояния бетона.
6.1.24 При расчете образования трещин в железобетонных конструкциях по нелинейной деформационной модели для определения напряженно-деформированного состояния сжатого и растянутого бетона используют трехлинейную диаграмму состояния бетона, приведенную в 6.1.20 и 6.1.22, с деформационными характеристиками, отвечающими непродолжительному действию нагрузки. Двухлинейную диаграмму (п.п. 6.1.21), как наиболее простую, используют для определения напряженно-деформированного состояния растянутого бетона при упругой работе сжатого бетона.
6.1.25 При расчете деформаций железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели при отсутствии трещин для оценки напряженно-деформированного состояния в сжатом и растянутом бетоне используют трехлинейную диаграмму состояния бетона с учетом непродолжительного и продолжительного действия нагрузки. При наличии трещин для оценки напряженно-деформированного состояния сжатого бетона помимо указанной выше диаграммы используют, как наиболее простую, двухлинейную диаграмму состояния бетона с учетом непродолжительного и продолжительного действия нагрузки.
6.1.26 При расчете раскрытия нормальных трещин по нелинейной деформационной модели для оценки напряженно-деформированного состояния в сжатом бетоне используют диаграммы состояния, приведенные в 6.1.20 и 6.1.21, с учетом непродолжительного действия нагрузки. При этом в качестве наиболее простой используют двухлинейную диаграмму состояния бетона.
6.1.27 Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур на деформационные характеристики бетона учитывают коэффициентом условий работы γbt £1,0. Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям окружающей среды при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период минус 40 °С и выше, принимают коэффициент γbt = 1,0. В остальных случаях значения коэффициента γbt принимают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды.
6.1.28 Значения прочностных характеристик бетона при плоском (двухосном) или объемном (трехосном) напряженном состоянии следует определять с учетом вида и класса бетона из критерия, выражающего связь между предельными значениями напряжений, действующих в двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Деформации бетона следует определять с учетом плоского или объемного напряженных состояний.
6.1.29 Характеристики бетона-матрицы в дисперсно армированных конструкциях следует принимать как для бетонных и железобетонных конструкций.
Характеристики фибробетона в фибробетонных конструкциях следует устанавливать в зависимости от характеристик бетона, относительного содержания, формы, размеров и расположения фибр в бетоне, ее сцепления с бетоном и физико-механических свойств, а также в зависимости от размеров элемента или конструкции.
Арматура
6.2.1 При проектировании железобетонных зданий и сооружений в соответствии с требованиями, предъявляемыми к бетонным и железобетонным конструкциям, должны быть установлены вид арматуры, ее нормируемые и контролируемые показатели качества.
6.2.2 Для армирования железобетонных конструкций следует применять отвечающую требованиям соответствующих стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий арматуру следующих видов:
горячекатаную гладкую и периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (кольцевой и серповидный профиль соответственно) диаметром 6 - 50 мм;
термомеханически упрочненную периодического профиля диаметром 6 - 50 мм;
холоднодеформированную периодического профиля диаметром 3 - 16 мм;
арматурные канаты диаметром 6 - 18 мм.
6.2.3 Основным показателем качества арматуры, устанавливаемым при проектировании, является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:
А - для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;
В, Вр - для холоднодеформированной арматуры;
К - для арматурных канатов.
Арматурные канаты подразделяются на:
К7, изготовленные из круглой гладкой проволоки;
К7Т, изготовленные из проволоки периодического профиля;
К70, пластически обжатые, изготовленные из гладкой проволоки.
Классы арматуры по прочности на растяжение отвечают гарантированному значению предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,1 % или 0,2 %), с обеспеченностью не менее 0,95, определяемому по соответствующим стандартам.
Кроме того, в необходимых случаях к арматуре предъявляют требования по дополнительным показателям качества: свариваемость, пластичность, хладостойкость, коррозионную стойкость, характеристики сцепления с бетоном и др.
6.2.4 Для железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры в качестве устанавливаемой по расчету арматуры следует преимущественно применять арматуру периодического профиля классов А400, А500 и А600, а также арматуру классов В500 и Вр500 в сварных сетках и каркасах. При обосновании экономической целесообразности допускается применять арматуру более высоких классов.
Для поперечного и косвенного армирования следует преимущественно применять гладкую арматуру класса А240 из стали марок Ст3сп и Ст3пс (с категориями нормируемых показателей не ниже 2 по ГОСТ 535), а также арматуру периодического профиля классов А400, А500, В500 и Вр500.
Для предварительно напряженных железобетонных конструкций следует предусматривать:
в качестве напрягаемой арматуры:
горячекатаную и термомеханически упрочненную периодического профиля классов А600, А800 и А1000;
холоднодеформированную периодического профиля классов от Вр1200 до Вр1600;
канатную 7-проволочную (К7) классов К1400, К1500, К1600, К1700;
в качестве ненапрягаемой арматуры:
горячекатаную гладкую класса А240;
горячекатаную, термомеханически упрочненную и холоднодеформированную периодического профиля классов А400, А500, А600, В500 и Вр500.
6.2.5 При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей следует учитывать температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения.
В конструкциях, эксплуатируемых при статической (и квазистатической) нагрузке в отапливаемых зданиях, а также на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при расчетной температуре минус 40 °С и выше может быть применена арматура всех вышеуказанных классов, за исключением арматуры класса А400 из стали марки 35ГС, класса А240 из стали марки Ст3кп, применяемых при расчетной температуре минус 30 °С и выше.
При расчетной температуре ниже минус 55 °С рекомендуется использовать арматуру класса Ас500С по [1] и А600 из стали марки 20Г2СФБА.
При других условиях эксплуатации класс арматуры и марку стали принимают по специальным указаниям.
При проектировании зоны передачи предварительного напряжения, анкеровки арматуры в бетоне и соединений арматуры внахлестку (без сварки) следует учитывать характер поверхности арматуры (ГОСТ Р 52544, [3]).
При проектировании сварных соединений арматуры следует учитывать способ изготовления арматуры (ГОСТ 14098, [2]).
6.2.6 Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций следует применять горячекатаную арматурную сталь класса А240 марок Ст3сп и Ст3пс (с категориями нормируемых показателей не ниже 2 по ГОСТ 535).
В случае если монтаж конструкций возможен при расчетной зимней температуре ниже минус 40 °С, для монтажных петель не допускается применять сталь марки Ст3пс.
6.2.7 Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное значение сопротивления растяжению Rs,n, принимаемое в зависимости от класса арматуры по таблице 6.13.
6.2.8 Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs определяют по формуле
(6.10)
где γs - коэффициент надежности по арматуре, принимаемый равным 1,15 для предельных состояний первой группы и 1,0 - для предельных состояний второй группы.
Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs приведены (с округлением) для предельных состояний первой группы в таблице 6.14, второй группы - в таблице 6.13. При этом значения Rs,n для предельных состояний первой группы приняты равными наименьшим контролируемым значениям по соответствующим стандартам.
Таблица 6.13
| Класс арматуры | Номинальный диаметр арматуры, мм | Нормативные значения сопротивления растяжению Rs,n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs,ser, МПа |
| А240 | 6 - 40 | |
| А400 | 6 - 40 | |
| А500 | 10 - 40 | |
| А600 | 10 - 40 | |
| А800 | 10 - 32 | |
| А1000 | 10 - 32 | |
| В500 | 3 - 16 | |
| Вр500 | 3 - 5 | |
| Вр1200 | ||
| Вр1300 | ||
| Вр1400 | 4; 5; 6 | |
| Вр1500 | ||
| Вр1600 | 3 - 5 | |
| К1400 | ||
| К1500 | 6 - 18 | |
| К1600 | 6; 9; 11; 12; 15 | |
| К1700 | 6 - 9 |
Значения расчетного сопротивления арматуры сжатию Rsc принимают равными расчетным значениям сопротивления арматуры растяжению Rs, но не более значений, отвечающих деформациям укорочения бетона, окружающего сжатую арматуру: при кратковременном действии нагрузки - не более 400 МПа, при длительном действии нагрузки - не более 500 МПа.
Для арматуры классов В500 и А600 граничные значения сопротивления сжатию принимаются с понижающим коэффициентом условий работы. Расчетные значения Rsc приведены в таблице 6.14.
Таблица 6.14
| Класс арматры | Значения расчетного сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа | |
| растяжению Rs | сжатию Rsc | |
| А240 | ||
| А400 | ||
| А500 | 435 (400) | |
| А600 | 470 (400) | |
| А800 | 500 (400) | |
| А1000 | 500 (400) | |
| В500 | 415 (380) | |
| Вр500 | 390 (360) | |
| Вр1200 | 500 (400) | |
| Вр1300 | ИЗО | 500 (400) |
| Вр1400 | 500 (400) | |
| Вр1500 | 500 (400) | |
| Вр1600 | 500 (400) | |
| К1400 | 500 (400) | |
| К1500 | 500 (400) | |
| К1600 | 500 (400) | |
| К1700 | 500 (400) | |
| Примечание - Значения Rsc в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки. |
6.2.9 В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик арматуры умножают на коэффициенты условий работы γsi, учитывающие особенности работы арматуры в конструкции.
Расчетные значения Rsw для арматуры классов А240 ... А500, В500 приведены в таблице 6.15.
Для поперечной арматуры всех классов расчетные значения сопротивления Rsw следует принимать не более 300 МПа.
Таблица 6.15
| Класс арматуры | Расчетные значения сопротивления поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней) растяжению для предельных состояний первой группы, МПа |
| А240 | |
| А400 | |
| А500 | |
| В500 |
6.2.10 Основными деформационными характеристиками арматуры являются значения:
относительных деформаций удлинения арматуры εs0 при достижении напряжениями расчетного сопротивления Rs;
модуля упругости арматуры Еs.
6.2.11 Значения относительных деформаций а