Свод правил СП 52-104-2006 Сталефибробетонные конструкции.

СП 52-104-2006*

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

 СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

 STEEL FIBRE REINEORCED CONCRETE STRUCTURES DESIGN

Дата введения 2006-09-01

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева) ОАО "НИЦ "Строительство"

2 РЕКОМЕНДОВАН к утверждению и применению конструкторской секцией НТС НИИЖБ им.А.А.Гвоздева 04 июня 2009 г.

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом и.о. генерального директора ФГУП "НИЦ "Строительство" от 3 октября 2006 г. N 143

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В СП 52-104-2006* внесены изменения и дополнения.

Пункты, таблицы, формулы и рисунки, в которые внесены изменения, отмечены звездочкой.

 ВВЕДЕНИЕ

Настоящий Свод правил разработан в развитие СНиП 52-01-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" взамен Свода правил СП 52-104-2006 "Сталефибробетонные конструкции".

С введением в действие настоящего Свода правил прекращается действие СП 52-104-2006.

Свод правил содержит рекомендации по проектированию сталефибробетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений из тяжелого или мелкозернистого бетона с предварительным напряжением и без предварительного напряжения стержневой арматуры, которые обеспечивают выполнение обязательных требований СНиП 52-01-2003.

Решение о применении Свода правил при проектировании сталефибробетонных конструкций конкретных зданий и сооружений относится к компетенции заказчика объекта или проектной организации. В случае применения настоящего Свода правил должны быть выполнены все установленные в нем требования.

Настоящий Свод правил следует применять совместно с СП 52-101-2003 "Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры" и СП 52-102-2004 "Предварительно напряженные железобетонные конструкции".

Единицы физических величин, приведенные в Своде правил, выражены: силы - в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры - в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости - в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия - в кН/м или Н/мм.

Свод правил разработали кандидаты технических наук И.В.Волков, Э.М.Газин, мл. науч. сотр. В.В.Бабекин (НИИЖБ им.А.А.Гвоздева - институт ОАО "НИЦ "Строительство").

 1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил (СП) распространяется на проектирование сталефибробетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, предусмотренных СНиП 52-01, выполняемых из тяжелого или мелкозернистого бетона-матрицы классов по прочности на сжатие от В20 до В60, армируемых стальной фибровой арматурой (фиброй), в том числе в сочетании со стальной стержневой арматурой классов А, В и К по СНиП 52-01.

Положения Свода правил распространяются на проектирование сталефибробетонных конструкций без предварительного и с предварительным натяжением (на упоры) стержневой арматуры и эксплуатируемых в климатических условиях России, в среде с неагрессивной степенью воздействия, при статическом действии нагрузки.

При проектировании сталефибробетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, покрытий автомобильных дорог, аэродромов и других специальных сооружений следует соблюдать также требования соответствующих норм и рекомендации на проектирование этих видов конструкций и сооружений.

Рекомендации СП распространяются на проектирование сталефибробетонных конструкций, армируемых стальной фиброй, указанной в подразделе 5.2 настоящего СП и выпускаемой по техническим условиям, приведенным в приложении В.

 2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем Своде правил использованы ссылки на следующие основные нормативные документы:

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

СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры

СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции

ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.

Другие нормативные и рекомендательные документы, ссылки на которые использованы в настоящем СП, приведены в приложении В.

 3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем Своде правил использованы основные термины и определения по СНиП 52-01, СП 52-101, СП 52-102 и другим нормативным и техническим документам, на которые имеются ссылки в тексте, а также приведенные в приложении А.

 4 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

 4.1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1.1 Сталефибробетон является разновидностью дисперсно-армированного железобетона (СНиП 52-01, приложение В) и изготавливается из тяжелого или мелкозернистого бетона (бетон-матрица), в котором в качестве арматуры используются стальные фибры, дисперсно и равномерно распределенные по объему бетона. Совместная работа бетона и стальных фибр обеспечивается сцеплением по их поверхности, анкеровкой фибры в бетоне за счет ее периодического профиля, кривизны в продольном и поперечном направлениях, а также наличием анкеров на концах фибр.

4.1.2 Сталефибробетонные конструкции по виду армирования рассматриваются как:

фибробетонные - при расчетном армировании только фибрами, равномерно распределенными по объему элемента;

комбинированно армированные - при их расчетном совместном армировании стальными фибрами и стальной стержневой арматурой.

4.1.3 Сталефибробетонные конструкции должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно указаниям СНиП 52-01 и настоящего Свода правил. При этом должны быть учтены технологические требования по изготовлению конструкций, соблюдены требования по эксплуатации зданий и сооружений, а также требования по экологии, устанавливаемые соответствующими нормативными документами.

4.1.4 Применение сталефибробетонных конструкций в средах с агрессивным воздействием на конструкции из бетона и железобетона допускается при выполнении требований, установленных СНиП 2.03.11 и настоящим СП.

4.1.5 Выбор конструктивных решений сталефибробетонных конструкций следует производить исходя из технико-экономической целесообразности применения таких конструкций в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения их материало-, трудо-, энергоемкости и стоимости, с учетом повышения долговечности и увеличения межремонтного ресурса конструкций.

4.1.6 Сталефибробетон рекомендуется применять для изготовления конструкций, в которых наиболее эффективно могут быть использованы следующие его технические преимущества по сравнению с традиционным бетоном и железобетоном:

- повышенные трещиностойкость, ударная прочность, вязкость разрушения, износостойкость, морозостойкость, сопротивление кавитации;

- пониженные усадка и ползучесть;

- возможность использования технологически более эффективных конструктивных решений, чем при традиционном стержневом армировании, например тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой распределительной, косвенной или поперечной арматуры;

- пониженные трудозатраты на арматурные работы;

- повышение степени механизации и автоматизации производства конструкций, например в сборных тонкостенных оболочках, складках, ребристых плитах покрытий и перекрытий, сборных колоннах, балках, монолитных днищах и стенах емкостных сооружений, дорожных и аэродромных покрытиях; монолитных плитах основания пола промышленных и общественных зданий;

- возможность применения новых, более производительных приемов формования армированных конструкций, например торкретирование, погиб свежеотформованных листовых изделий, роликовое прессование и др.

4.1.7 При выборе конструктивных решений сталефибробетонных конструкций следует учитывать методы их изготовления, монтажа и условия эксплуатации. Форму и размеры сечений элементов следует принимать исходя из наиболее полного учета свойств сталефибробетона, возможности заводского механизированного и автоматизированного изготовления, удобства транспортирования и монтажа элементов и конструкций.

4.1.8 Сталефибробетонные конструкции могут изготавливаться различными технологическими приемами: предварительным приготовлением смеси в заводских условиях или в бетоносмесителях на строительном объекте, уплотнением с помощью вибрирования и вакуумирования, роликовым формованием и прессованием, торкретированием и центрифугированием.

4.1.9 При проектировании сталефибробетонных конструкций следует руководствоваться общими положениями и соблюдать расчетные требования СНиП 52-01, СНиП 2.03.11 и настоящего СП.

4.1.10 Сталефибробетон без комбинированного армирования (фибробетон, см. п.4.1.2) рекомендуется применять в элементах конструкций:

работающих преимущественно на ударные нагрузки, смятие, истирание, воздействие кавитации;

работающих преимущественно на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента;

в остальных случаях работающих на сжатие при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента, а также работающих на изгиб, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей, исправности и сохранности оборудования, т.е. в случаях экономической ответственности конструкций при целесообразности фибрового армирования.

4.1.11 В конструкциях и элементах, подверженных действию крутящих моментов, рекомендуется применять только сталефибробетонные элементы с комбинированным армированием (см. п.4.1.2).

4.1.12 Расчет сталефибробетонных конструкций по предельным состояниям выполняется по аналогии с расчетом железобетонных и армоцементных конструкций с учетом расчетных характеристик сталефибробетона в соответствии с положениями разделов 4-7 настоящего СП.

По показателям прочности для бетона-матрицы приняты классы бетона в соответствии со СНиП 52-01.

4.1.13 Статический расчет сталефибробетонных конструкций в виде оболочек и складок следует выполнять как тонкостенных пространственных конструкций.

4.1.14 Сталефибробетонные комбинированно армированные конструкции с предварительным напряжением стержневой арматуры следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 52-01, СП 52-102 и дополнительных указаний настоящего СП.

4.1.15 При расчете сталефибробетонных конструкций среднюю плотность сталефибробетона допускается принимать равной:

- 2500 кг/м

для тяжелого бетона-матрицы;

- 2400 кг/м

для мелкозернистого бетона-матрицы.

При необходимости может приниматься более точное значение плотности сталефибробетона, определяемое с учетом указаний пп.4.1.17 и 5.1.1 настоящего СП.

4.1.16 Содержание фибровой арматуры (расход фибры) в единице объема сталефибробетона определяется расчетом в соответствии с требованиями к его физико-механическим свойствам, назначаемым из условий применения и требований настоящего СП.

4.1.17

В рабочих чертежах конструкций из сталефибробетона в случае необходимости кроме маркировки фибры и ее требуемого содержания (расхода фибры) в 1 м

сталефибробетонной смеси приводятся требования к технологическим приемам изготовления, обеспечивающим требуемые свойства сталефибробетона.

 4.2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

4.2.1 Расчеты сталефибробетонных конструкций следует производить в соответствии с требованиями пп.6.1.1-6.1.10 СНиП 52-01 по предельным состояниям, включающим:

- предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);

- предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.).

Расчеты по предельным состояниям первой группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчеты по прочности, по предельным усилиям.

Расчеты по предельным состояниям второй группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчеты по раскрытию трещин и по деформациям.

4.2.2 Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов следует, как правило, производить для всех стадий - изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.

4.2.3 Расчеты сталефибробетонных конструкций необходимо, как правило, производить с учетом возможного образования трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре.

Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить по методам строительной механики, как правило, с учетом физической и геометрической нелинейности работы конструкций.

4.2.4 При проектировании сталефибробетонных конструкций надежность конструкций устанавливают расчетом путем использования расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных значений характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности зданий и сооружений.

Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов сочетаний, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов надежности по назначению конструкций, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) принимают согласно СНиП 2.01.07.

4.2.5 При расчете элементов сборных сталефибробетонных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от массы элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,60 - при транспортировании; 1,40 - при подъеме и монтаже. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25.

4.2.6

При расчете по прочности сталефибробетонных элементов конструкций на действие сжимающей продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет

, принимаемый не менее:

1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения;

1/30 высоты сечения;

10 мм.

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения

принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее

.

Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет

принимают равным сумме эксцентриситетов - из статического расчета конструкций и случайного.

4.2.7 К трещиностойкости сталефибробетонных конструкций предъявляются требования соответствующих категорий в зависимости от условий, в которых они работают, и от вида применяемой арматуры:

первая категория - не допускается образование трещин;

вторая категория - допускается ограниченное по ширине, непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.

4.2.8 Категории требований к трещиностойкости сталефибробетонных конструкций в зависимости от условий их работы и вида арматуры, а также величины предельно допустимой ширины раскрытия трещин приведены в табл.4.1.

Таблица 4.1

Условия работы элементов конструкций	Категории требований к трещиностойкости сталефибробетонных конструкций и предельно допустимая ширина и , мм, раскрытия трещин при армировании
	фибровом*	комбинированном
		со стержневой арматурой классов А240 (А-I), А300 (А-II), А400 (А-III, А400С), В500 (Bp-I, B500C)	со стержневой арматурой классов A600(A-IV), А800 (A-V) и от Вр1200 до Вр1400 (Вр-II), К1400(К-7) и К1500 (К-19)	со стержневой арматурой классов А1000 (Aт-VI), Вр1500 (Вр-II) и К1500 (К-19)
Элементы:
С полностью растянутым или частично сжатым сечением:   воспринимающие давление жидкостей или газов, а также эксплуатируемые в грунте ниже уровня грунтовых вод или при слабоагрессивной степени воздействия среды на бетон	Первая	Вторая   0,05   0,03	Первая	Первая
Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещений выше 75%, а также на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях в условиях увлажнения атмосферными осадками, а также эксплуатируемые в грунте выше уровня грунтовых вод	Вторая   0,05   0,03	Вторая   0,1   0,05	Первая	Первая
Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещения от 60 до 75% на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при наличии защиты конструкций от систематического воздействия атмосферных осадков или от выпадения конденсата	Вторая   0,07   0,05	Вторая   0,15   0,1	Вторая   0,07   0,05	Первая
Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещения до 60% и при отсутствии возможности систематического увлажнения конструкции конденсатом или атмосферными осадками	Вторая   0,15   0,1	Вторая   0,2   0,15	Вторая   0,15   0,1	Вторая   0,05   0,03
* Применение только фибрового армирования допускается при специальном обосновании.

 5 МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

 5.1 БЕТОН

Показатели качества бетона и их применение при проектировании

5.1.1

Для сталефибробетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего СП, в качестве бетона-матрицы следует предусматривать конструкционный тяжелый бетон средней плотности от 2200 кг/м

до 2500 кг/м

включительно или мелкозернистый бетон средней плотности не менее 2200 кг/м

, соответствующие ГОСТ 26633.

Предусматривается применение мелкозернистого бетона на плотном песке с модулем крупности выше 2, подвергнутого естественному твердению или тепловой обработке при атмосферном давлении.

5.1.2 Основными показателями качества бетона, устанавливаемыми при проектировании, являются:

класс бетона-матрицы по прочности на сжатие В;

класс по прочности на осевое растяжение В

(назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве);

марка по морозостойкости F (назначают для конструкций, подвергаемых действию попеременного замораживания и оттаивания);

марка по водонепроницаемости W (назначают для конструкций, к которым предъявляют требования ограничения водопроницаемости).

Классы бетона-матрицы по прочности на сжатие В и осевое растяжение В

отвечают значению гарантированной прочности бетона-матрицы, МПа, с обеспеченностью 0,95.

5.1.3 Для сталефибробетонных конструкций следует предусматривать бетоны-матрицы следующих классов и марок:

классов по прочности на сжатие:

В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60;

классов по прочности на осевое растяжение:

В

0,8; В

1,2; В

1,6; В

2,0; В

2,4; В

2,8; В

3,2;

марок по морозостойкости:

F50; F75; F100; F150; F200; F300; F400; F500;

марок по водонепроницаемости:

W2; W4; W6; W8; W10; W12.

Допускается применение бетона-матрицы более высоких классов и марок, предусмотренных СНиП 52-01 при соответствующем обосновании.

5.1.4 Возраст сталефибробетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие (проектный возраст), назначают при проектировании исходя из возможных реальных сроков загружения конструкций проектными нагрузками. При отсутствии этих данных класс бетона-матрицы устанавливают в возрасте 28 сут.

Значение отпускной прочности бетона-матрицы или сталефибробетона в элементах сборных конструкций следует назначать в соответствии с ГОСТ 13015 и стандартами на конструкции конкретных видов.

5.1.5 Для сталефибробетонных конструкций рекомендуется, как правило, применять бетон-матрицу класса по прочности на сжатие не ниже В20. Применение бетона-матрицы более низкого класса должно быть обосновано.

5.1.6 Марку сталефибробетона по морозостойкости назначают в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.

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-матрицы по морозостойкости не ниже F75, а при расчетной температуре наружного воздуха выше минус 5 °С в указанных выше конструкциях марку бетона-матрицы по морозостойкости не нормируют.

В остальных случаях требуемые марки бетона-матрицы по морозостойкости устанавливают в зависимости от назначения конструкций и условий окружающей среды согласно другим нормативным документам.

5.1.7 Марку сталефибробетона по водонепроницаемости назначают в зависимости от требований, предъявляемых к конструкциям, режима их эксплуатации и условий окружающей среды.

Для надземных конструкций, подвергаемых атмосферным воздействиям при расчетной отрицательной температуре наружного воздуха выше минус 40 °С, а также для наружных стен отапливаемых зданий марку сталефибробетона по водонепроницаемости не нормируют.

В остальных случаях требуемые марки сталефибробетона по водонепроницаемости устанавливают по специальным указаниям.

Нормативные и расчетные значения характеристик бетона-матрицы

Нормативные значения прочностных характеристик бетона-матрицы

5.1.8 Основными прочностными характеристиками бетона-матрицы являются нормативные значения:

- сопротивления осевому сжатию

;

- сопротивления осевому растяжению

.

Нормативные значения сопротивления бетона-матрицы осевому сжатию (призменная прочность) и осевому растяжению (при назначении класса бетона-матрицы по прочности на сжатие) принимают в зависимости от класса бетона-матрицы по прочности на сжатие В согласно табл.5.1.

При назначении класса бетона-матрицы по прочности на осевое растяжение В

нормативные значения сопротивления бетона-матрицы осевому растяжению

принимают равными числовой характеристике класса бетона-матрицы на осевое растяжение.

Расчетные значения прочностных характеристик бетона-матрицы

5.1.9

Расчетные значения сопротивления бетона-матрицы осевому сжатию

и осевому растяжению

определяют по формулам:

;                                                         (5.1)

.                                                    (5.2)

Значения коэффициента надежности по бетону-матрице при сжатии

принимают равными:

1,3 - для предельных состояний по несущей способности (первая группа);

1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности (вторая группа).

Значения коэффициента надежности по бетону-матрице при растяжении

принимают равными:

1,5 - для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона-матрицы по прочности на сжатие;

1,3 - для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона-матрицы по прочности на осевое растяжение;

1,0 - для предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

Расчетные значения сопротивления бетона-матрицы

,

,

,

(с округлением) в зависимости от класса бетона-матрицы по прочности на сжатие и осевое растяжение приведены: для предельных состояний первой группы - соответственно в табл.5.2 и 5.3, второй группы - в табл.5.1.

Таблица 5.1

Вид сопротивления	Бетон-матрица	Нормативные значения сопротивления бетона-матрицы и и расчетные значения сопротивления бетона-матрицы для предельных состояний второй группы и , МПа, при классе бетона-матрицы по прочности на сжатие
		В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Сжатие осевое (призменная прочность) ,	Тяжелый и мелкозернистый	7,5	11,0	15,0	18,5	22,0	25,5	29,0	32,0	36,0	39,5	43,0
Растяжение осевое ,	То же	0,85	1,10	1,35	1,55	1,75	1,95	2,10	2,25	2,45	2,60	2,75

Таблица 5.2

Вид сопротивления	Бетон-матрица	Расчетные значения сопротивления бетона-матрицы для предельных состояний первой группы и , МПа, при классе бетона-матрицы по прочности на сжатие
		В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Сжатие осевое (призменная прочность)	Тяжелый и мелкозернистый	6,0	8,5	11,5	14,5	17,0	19,5	22,0	25,0	27,5	30,0	33,0
Растяжение осевое	То же	0,56	0,75	0,9	1,05	1,15	1,30	1,40	1,50	1,60	1,70	1,80

Таблица 5.3

Вид сопротивления	Бетон-матрица	Расчетные значения сопротивления бетона-матрицы для предельных состояний первой группы , МПа, при классе бетона-матрицы по прочности на осевое растяжение
		В 0,8	В 1,2	В 1,6	В 2,0	В 2,4	В 2,8	В 3,2
Растяжение осевое	Тяжелый и мелкозернистый	0,62	0,93	1,25	1,55	1,85	2,15	2,45

5.1.10

В необходимых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона-матрицы умножают на следующие коэффициенты условий работы

, учитывающие особенности работы бетона-матрицы в конструкции (характер нагрузки, условия окружающей среды и т.д.):

- для сталефибробетонных конструкций, вводимый к расчетным значениям сопротивлений

и

и учитывающий влияние длительности действия статической нагрузки:

1,0 - при непродолжительном (кратковременном) действии нагрузки;

0,9 - при продолжительном (длительном) действии нагрузки;

- для сталефибробетонных конструкций, бетонируемых в вертикальном положении при высоте слоя бетонирования свыше 1,5 м, вводимый к расчетному значению сопротивления бетона

,

0,85.

Влияние попеременного замораживания и оттаивания, а также отрицательных температур учитывают коэффициентом условий работы бетона

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

1,0.

В остальных случаях значения коэффициента принимают в зависимости от назначения конструкции и условий окружающей среды.

Деформационные характеристики бетона-матрицы

5.1.11 Основными деформационными характеристиками бетона-матрицы являются значения:

- предельных относительных деформаций бетона-матрицы при осевом сжатии и растяжении (при однородном напряженном состоянии бетона-матрицы)

и

;

- начального модуля упругости

;

- коэффициента (характеристики) ползучести

;

- коэффициента поперечной деформации бетона-матрицы (коэффициента Пуассона)

;

- коэффициента линейной температурной деформации бетона-матрицы

.

5.1.12 Значения предельных относительных деформаций бетона-матрицы принимают равными:

при непродолжительном действии нагрузки:

0,003 - при осевом сжатии;

0,00015 - при осевом растяжении;

при продолжительном действии нагрузки - по табл.5.6 в зависимости от относительной влажности окружающей среды.

5.1.13 Значения начального модуля упругости бетона-матрицы при сжатии и растяжении принимают в зависимости от класса бетона-матрицы по прочности на сжатие В согласно табл.5.4.

Таблица 5.4

Бетон	Значения начального модуля упругости бетона-матрицы при сжатии и растяжении , МПа·10 , при классе бетона-матрицы по прочности на сжатие
	В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
Тяжелый	19,0	24,0	27,5	30,0	32,5	34,5	36,0	37,0	38,0	39,0	39,5
Мелкозернистый	16,5	20,5	22,5	24,0	26,0	27,5	28,5	-	-	-	-

При продолжительном действии нагрузки значения начального модуля деформаций бетона-матрицы определяют по формуле

,                                                          (5.3)

где

- коэффициент ползучести, принимаемый согласно п.5.1.14.

5.1.14

Значения коэффициента ползучести бетона-матрицы

принимают в зависимости от условий окружающей среды (относительной влажности воздуха) и класса бетона. Значения коэффициента ползучести бетона-матрицы приведены в табл.5.5 настоящего СП.

Таблица 5.5

Относительная влажность воздуха окружающей среды, %	Значения коэффициента ползучести при классе бетона-матрицы по прочности на сжатие
	В10	В15	В20	В25	В30	В35	В40	В45	В50	В55	В60
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 СНиП 23-01 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.

Таблица 5.6

Относительная влажность воздуха окружающей среды, %	Относительные деформации бетона-матрицы при продолжительном действии нагрузки
	при сжатии			при растяжении
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
Примечание - Относительную влажность воздуха окружающей среды принимают по СНиП 23-01 как среднюю месячную относительную влажность наиболее теплого месяца для района строительства.

5.1.15

Значение коэффициента поперечной деформации бетона-матрицы допускается принимать

0,2.

5.1.16

Значение коэффициента линейной температурной деформации бетона-матрицы при изменении температуры от минус 40 °С до плюс 50 °С принимают

1·10

°С

.

5.1.17

При необходимости в расчетах характеристики бетона-матрицы

,

и

могут заменяться соответствующими характеристиками сталефибробетона, определяемыми по следующим формулам.

Начальный модуль упругости сталефибробетона

определяется по формуле

.                                         (5.4)

Значения коэффициента линейной температурной деформации сталефибробетона

определяются по формуле

,                                      (5.5)

где

- коэффициент линейной температурной деформации стали, принимаемый равным 0,000012 при температуре в диапазоне от минус 40 °С до плюс 50 °С.

В формулах 5.4 и 5.5

- коэффициент фибрового армирования по объему.

 5.2 АРМАТУРА

Показатели качества арматуры

5.2.1* Для фибрового армирования сталефибробетонных конструкций принимается стальная фибра:

- фрезерованная из стальных слябов, выпускаемая по ТУ 0882-193-46854090

;

- резанная из стального листа, выпускаемая по ТУ 0991-123-53832025 и ТУ 1276-001-70832021;

- рубленная из проволоки, выпускаемая по ТУ 1211-205-46854090, ТУ 1221-002-95751815 и ТУ 1276-001-56707303.

Применение стальной фибры других видов и марок может быть допущено при соответствующем обосновании по согласованию с разработчиком настоящего СП.

5.2.2*

Коэффициент фибрового армирования по объему (относительное по объему содержание стальной фибры в объеме сталефибробетона)

указывается в проектной документации на изделие, конструкцию или сооружение из сталефибробетона.

5.2.3 Стержневая арматура для комбинированного армирования сталефибробетонных конструкций (см. п.4.1.2) принимается в соответствии с рекомендациями подраздела 5.2 СП 52-101 и подраздела 2.2 СП 52-102.

Нормативные и расчетные значения характеристик арматуры

Фибровая арматура (фибра)

5.2.4*

Нормативные и расчетные характеристики стальной фибры

,

,

принимаются по табл.5.7 в зависимости от вида фибровой арматуры и расчетной группы предельного состояния.

Таблица 5.7*

N п.п.	Вид фибровой арматуры	Нормативные сопротивления растяжению и расчетные сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы , МПа	Коэффициент надежности по фибровой арматуре при расчете конструкций по предельным состояниям		Расчетные сопротивления растяжению фибровой арматуры для предельных состояний первой группы , МПа
			первой группы	второй группы
1	Фибра стальная, фрезерованная из слябов, отвечающая ТУ 0882-193-46854090	600	1,20	1,00	500
2	Фибра стальная, резанная из стального листа:   типа FIBREX, отвечающая ТУ 0991-123-53832025, соответственно из стали классов по прочности:
	1	460	1,05	1,0	440
	2	550	1,05	1,0	520
	3	640	1,10	1,0	580
	отвечающая ТУ 1276-001-70832021, соответственно из стали классов по прочности:
	1	400	1,05	1,00	380
	2	450	1,05	1,00	430
	3	550	1,10	1,00	500
	4	700	1,15	1,00	610
	5	800	1,15	1,00	700
3	Фибра стальная, рубленная из проволоки:
	отвечающая ТУ 1211-205-46854090, марок:
	ХЕНДИКС (HENDIX)	1050	1,10	1,0	950
	МИКСАРМ (MIXARM)	1100	1,05	1,0	1050
	ФИБЕКС (FIВАХ) - 1/50	950	1,10	1,0	860
	ФИБЕКС (FIBAX) - 1,3/50	820	1,10	1,0	750
	ТВИНФЛЭТ (TWINFLAT)	1150	1,10	1,0	1050
	отвечающая ТУ 1276-001-56707303, типа "МИКАС" марок:
	ФАСк 30/0,5	1200	1,10	1,0	1000
	ФАО 50/1,0	1000	1,05	1,0	950
	ФАО 60/0,75	1050	1,05	1,0	1000
	ФАСк 60/0,75	1050	1,05	1,0	1000
	отвечающая ТУ 1221-002-95751815, при диаметре:
	от 0,5  мм до 0,8 мм	850	1,05	1,00	810
	"  0,85 мм  "   1,2 мм	720	1,10	1,00	655
	"  1,25 мм  "   1,6 мм	690	1,15	1,00	600

Расчетное сопротивление фибры растяжению для предельных состояний первой и второй групп

и

определяется путем деления нормативного сопротивления на коэффициент надежности по фибровой арматуре

приведенный в табл.5.7.

5.2.5*

Модуль упругости стальной фибровой арматуры

принимается равным:

- 2,0·10

МПа, для фибры, фрезерованной из слябов, выпускаемой по ТУ 0882-193-46854090;

- 2,1·10

МПа, для фибры, резанной из стального листа, выпускаемой по ТУ 0991-123-53832025 и ТУ 1276-001-70832021;

- 1,9·10

МПа, для фибры, рубленной из проволоки, выпускаемой по ТУ 1211-205-46854090; ТУ 1221-002-95751815 и ТУ 1276-001-56707303.

Стержневая арматура

5.2.6 При комбинированном армировании (см. пп.4.1.2; 5.2.3) нормативные и расчетные сопротивления растяжению и сжатию стержневой арматуры, коэффициенты условий работы и модули упругости этой арматуры принимаются согласно СП 52-101 и СП 52-102.

Предварительные напряжения стержневой арматуры при комбинированном армировании

5.2.7

Предварительные напряжения стержневой арматуры

принимают не более 0,9

для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры и не более 0,8

для холоднодеформированной арматуры и арматурных канатов.

5.2.8 При расчете предварительно напряженных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений в стержневой арматуре вследствие потерь предварительного напряжения до передачи усилий натяжения на сталефибробетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на сталефибробетон (вторые потери).

Первые потери предварительного напряжения включают потери от релаксации предварительных напряжений в арматуре, от температурного перепада при термической обработке конструкций, от деформации анкеров и деформации формы (упоров).

Вторые потери предварительного напряжения включают потери от усадки и ползучести сталефибробетона.

5.2.9

Потери от релаксации напряжений арматуры

определяют по формулам:

для арматуры классов А600-А1000 при способе натяжения:

механическом -

;                                 (5.6)

электротермическом -

;                              (5.7)

для арматуры классов Вр1200 - Вр1500, К1400, К1500 при способе натяжения:

механическом -

;                                               (5.8)

электротермическом - .	(5.9)

Здесь

принимается без потерь в МПа.

При отрицательных значениях

принимают

0.

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

5.2.10

Потери

от температурного перепада

(°С), определяемого как разность температуры натянутой арматуры в зоне нагрева и устройства, воспринимающего усилия натяжения при нагреве бетона, принимают равными

, МПа.                                             (5.10)

При отсутствии точных данных по температурному перепаду допускается принимать

65 °С.

При наличии более точных данных о температурной обработке конструкции допускается принимать иные значения потерь от температурного перепада.

5.2.11

Потери от деформации стальной формы (упоров)

при неодновременном натяжении арматуры на форму определяют по формуле

,                                                (5.11)

где

- число стержней (групп стержней), натягиваемых неодновременно;

- сближение упоров по линии действия усилия натяжения арматуры, определяемое из расчета деформации формы;

- расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных о конструкции формы и технологии изготовления допускается принимать

30 МПа.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации формы не учитываются.

5.2.12

Потери от деформации анкеров натяжных устройств

определяют по формуле

,                                                       (5.12)

где

- обжатие анкеров или смещение стержня в зажимах анкеров;

- расстояние между наружными гранями упоров.

При отсутствии данных допускается принимать

2 мм.

При электротермическом способе натяжения арматуры потери от деформации анкеров не учитывают.

5.2.13

Потери от усадки сталефибробетона

определяют по формуле

,                                               (5.13)

где

- деформации усадки сталефибробетона, значения которых можно приближенно принимать в зависимости от класса бетона-матрицы равными:

0,0002 - для бетона-матрицы классов В35 и ниже;

0,00025 - для бетона-матрицы класса В40;

0,0003 - для бетона-матрицы классов В45 и выше.

Допускается потери от усадки сталефибробетона определять более точными методами.

5.2.14

Потери от ползучести сталефибробетона

определяют по формуле

,                          (5.14)

где

- коэффициент ползучести бетона-матрицы, принимаемый согласно п.5.1.14 настоящего СП;

- напряжения в сталефибробетоне на уровне центра тяжести рассматриваемой

-й группы стержней напрягаемой арматуры;

- эксцентриситет усилия

относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

- расстояние между центрами тяжести сечения рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры и приведенного поперечного сечения элемента;

,

- соответственно площадь приведенного сечения элемента и ее момент инерции относительно центра тяжести приведенного сечения;

- коэффициент армирования, равный

, где

и

- площади поперечного сечения соответственно элемента и рассматриваемой группы стержней напрягаемой арматуры.

При этом значения потерь предварительного напряжения от ползучести сталефибробетона

принимаются определенными по формуле 5.14 настоящего СП с умножением на понижающий коэффициент, учитывающий влияние фибрового армирования и принимаемый равным:

0,95 - при 0,005

0,007;

0,90 - при 0,007

0,01;

0,85 - при

0,01.

Допускается потери от ползучести сталефибробетона определять более точными методами.

Напряжения

определяют по правилам расчета упругих материалов, принимая приведенное сечение элемента, включающее площади сечения сталефибробетона и всей продольной арматуры (напрягаемой и ненапрягаемой) с коэффициентом приведения арматуры к сталефибробетону

, согласно п.5.2.16.

5.2.15 Полные значения первых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп.5.2.9-5.2.12) определяют по формуле

,                                                      (5.15)

где

- номер потерь предварительного напряжения.

Усилие предварительного обжатия сталефибробетона с учетом первых потерь равно

,                                               (5.16)

где

и

- соответственно площадь сечения

-й группы стержней напрягаемой арматуры в сечении элемента и предварительное напряжение в группе с учетом первых потерь

.

Здесь

- начальное предварительное напряжение рассматриваемой группы стержней арматуры.

Полные значения первых и вторых потерь предварительного напряжения арматуры (по пп.5.2.9-5.2.14) определяют по формуле

.                                          (5.17)

Усилие в напрягаемой арматуре с учетом полных потерь равно

,                                    (5.18)

где

.

При проектировании конструкций полные суммарные потери

следует принимать не менее 100 МПа.

При определении усилия предварительного обжатия сталефибробетона

с учетом полных потерь напряжений следует учитывать сжимающие напряжения в ненапрягаемой арматуре, численно равные сумме потерь от усадки и ползучести сталефибробетона на уровне этой арматуры.

5.2.16

Предварительные напряжения в сталефибробетоне

при передаче усилия предварительного обжатия

, определяемого с учетом первых потерь, не должны превышать: если напряжения уменьшаются или не изменяются при действии внешних нагрузок - 0,9

; если напряжения увеличиваются при действии внешних нагрузок - 0,7

.

Напряжения в сталефибробетоне

определяют по формуле

,                                   (5.19)

где

- усилие предварительного обжатия с учетом первых потерь;

- изгибающий момент от внешней нагрузки, действующий в стадии обжатия (собственный вес элемента);

- эксцентриситет усилия

относительно центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента;

- расстояние от центра тяжести сечения до рассматриваемого волокна.

5.2.17 Длину зоны передачи предварительного напряжения на сталефибробетон для арматуры без дополнительных анкерующих устройств определяют по формуле

,                                                     (5.20)

но не менее 10

и 200 мм, а для арматурных канатов не менее 300 мм.

В формуле (5.15):

- предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом первых потерь (см. п.5.2.15);

- сопротивление сцепления напрягаемой арматуры со сталефибробетоном, отвечающее передаточной прочности сталефибробетона и определяемое согласно указаниям п.8.3.25;

,

- соответственно площадь и периметр стержня арматуры.

Передачу предварительного напряжения с арматуры на сталефибробетон рекомендуется осуществлять плавно.

 6 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ПЕРВОЙ ГРУППЫ

6.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

6.1.1 Сталефибробетонные элементы рассчитывают по прочности на действие изгибающих моментов, продольных и поперечных сил, крутящих моментов и на местное действие нагрузки (местное сжатие, продавливание).

6.1.2 При расчете сталефибробетонных конструкций по прочности они рассматриваются как железобетонные с фибровой арматурой, равномерно распределенной по всему объему (сечению).

6.1.3 Расчет по прочности сталефибробетонных конструкций производится по предельным усилиям с учетом вида армирования - фибрового или комбинированного (см. п.4.1.2).

6.1.4 Расчет предварительно напряженных элементов производят для стадии эксплуатации на действие изгибающих моментов и поперечных сил от внешних нагрузок и для стадии предварительного обжатия на действие усилий от предварительного натяжения арматуры и усилий от внешних нагрузок, действующих в стадии обжатия.

6.1.5 Расчет преднапряженных сталефибробетонных элементов в стадии обжатия производят как при внецентренном сжатии усилием предварительного обжатия в предельном состоянии согласно п.6.3.2.

6.1.6

При расчете предварительно напряженных сталефибробетонных элементов по прочности следует учитывать возможные отклонения предварительного напряжения, определяемого согласно п.5.2.15 путем умножения значений

(или усилия обжатия

) для рассматриваемого

-го стержня или группы стержней напрягаемой арматуры на коэффициент

.

Значения коэффициента

принимают равными:

0,9 - при благоприятном влиянии предварительного напряжения;

1,1 - при неблагоприятном влиянии предварительного напряжения.

 6.2 РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ДЕЙСТВИЕ ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ И ПРОДОЛЬНЫХ СИЛ

Общие положения

6.2.1 Расчет по прочности сталефибробетонных элементов при действии изгибающих моментов и продольных сил (внецентренное сжатие или растяжение) следует производить для сечений, нормальных к их продольной оси.

Расчет по прочности нормальных сечений сталефибробетонных элементов следует производить на основе предельных усилий.

Расчет по прочности сталефибробетонных элементов на действие крутящих моментов допускается производить для сталефибробетонных элементов с комбинированным армированием на основе положений и по аналогии с расчетом железобетонных элементов по пп.6.2.36-6.2.41 СП 52-101.

6.2.2 При расчете внецентренно сжатых сталефибробетонных элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструкций по деформированной схеме.

Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости

14 влияние прогиба элемента на его прочность, путем умножения начального эксцентриситета

на коэффициент

, определяемый согласно п.6.2.26.

6.2.3 Для сталефибробетонных элементов, у которых предельное усилие по прочности оказывается меньше предельного усилия по образованию трещин (п.7.2.6), площадь сечения продольной арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15% или соответствовать предельному усилию по образованию трещин.

Расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям

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

- сопротивление сталефибробетона растяжению представляется напряжениями, равными

и равномерно распределенными по растянутой зоне сталефибробетона;

- сопротивление сталефибробетона сжатию представляется напряжениями, равными

и равномерно распределенными по сжатой зоне сталефибробетона;

- деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны сталефибробетона;

- растягивающие напряжения в стержневой арматуре принимают не более расчетного сопротивления растяжению

;

- сжимающие напряжения в стержневой арматуре принимают не более расчетного сопротивления сжатию

.

Допускается принимать для растянутой арматуры с условным пределом текучести напряжения выше

, но не более 1,1

в зависимости от соотношения

и

(п.6.2.15).

6.2.5

Расчетные сопротивления сталефибробетона сжатию

и растяжению

определяются в зависимости от класса по прочности на сжатие бетона-матрицы, процента фибрового армирования по объему, прочности и агрегатного состояния фибры, геометрии и размеров сечения элемента в соответствии с пп.6.2.6-6.2.12 настоящего СП.

6.2.6

* При определении

различаются два случая исчерпания прочности на растяжение сталефибробетона.

Первый случай: сопротивление растяжению сталефибробетона исчерпывается из-за обрыва некоторого количества фибр и выдергивания остальных, что определяется условием

.                                                                 (6.1)

Второй случай: сопротивление растяжению сталефибробетона исчерпывается из-за выдергивания из бетона условно всех фибр, что определяется условием

.                                                           (6.2)

В формулах (6.1) и (6.2)

- длина заделки фибры в бетоне, обеспечивающая ее разрыв при выдергивании, определяемая по формуле

,                                          (6.3)

где

- приведенный диаметр используемой фибры, мм;

- нормативное сопротивление растяжению фибр, МПа;

- коэффициент, учитывающий анкеровку фибры.

Для фибры, фрезерованной из слябов, выпускаемой по ТУ 0882-193-46854090, коэффициент

принимается равным 0,8.

Для фибры, резанной из стального листа, выпускаемой по ТУ 1276-001-70832021 и ТУ 0991-123-53832025, коэффициент

принимается равным 0,6.

Для фибры, рубленной из стальной проволоки, коэффициент

принимается равным соответственно выпускаемой:

по ТУ 1211-205-46854090:

0,9 - для марки ХЕНДИКС (HENDIX);

0,85 - для марки ФИБЕКС (FIBAX) - 1/50 и 1,3/50;

0,80 - для марки ТВИНФЛЭТ (TWINFLAT);

0,70 - для марки МИКСАРМ (MIXARM);

по ТУ 1221-002-95751815:

1,00 - для типа ФЛГ;

0,95 - для типа ФЛП;

0,85 - для типа ФЛА;

0,80 - для типа ФВ при диаметре

0,8 мм;

0,75 - для типа ФВ при диаметре

0,8 мм;

по ТУ 1276-001-56707303 типа "МИКАС":

0,6 - для марок ФАСк 30/0,5; ФАСк 60/0,75 и ФАО 60/0,75;

0,75 - для марки ФАО 50/1,0.

При проектировании

принимается равным

,                                                  (6.4)

где

- площадь номинального поперечного сечения фибры, определяемая по ее номинальным размерам, принимаемым по соответствующим ТУ.

6.2.7

Если имеет место первый случай исчерпания сопротивления растяжению сталефибробетона, то величина

определяется по формуле

,        (6.5)

где

- коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 для фибры из слябов; 1,1- для фибры из листа и фибры из проволоки;

- коэффициент ориентации, учитывающий ориентацию фибр в объеме элемента в зависимости от соотношения размеров сечения элемента и длины фибры, принимаемый по табл.6.1;

- коэффициент фибрового армирования по объему;

- коэффициент, определяемый по формуле

.                                       (6.6)

Таблица 6.1

Значение в зависимости от размеров сечения растянутого элемента при
	0,5	1	2	3	5	10	20	Более 20
0,2	0,98	0,93	0,78	0,732	0,695	0,665	0,651	0,637
0,4	0,97	0,92	0,77	0,724	0,686	0,658	0,642	0,628
0,6	-	0,91	0,76	0,718	0,681	0,653	0,638	0,624
0,8	-	0,90	0,75	0,707	0,671	0,643	0,628	0,615
1,0	-	-	0,73	0,687	0,652	0,624	0,610	0,597
1,5	-	-	0,69	0,649	0,615	0,589	0,577	0,564
2	-	-	0,67	0,630	0,597	0,573	0,559	0,548
3	-	-	-	0,612	0,580	0,556	0,543	0,532
5	-	-	-	-	0,556	0,543	0,530	0,519
10	-	-	-	-	-	0,533	0,520	0,510
20	-	-	-	-	-	-	0,516	0,505
Более 20	-	-	-	-	-	-	-	0,5
Примечание - и - соответственно больший и меньший размеры сечения элемента (или его части), перпендикулярного к направлению внешнего растягивающего усилия.

6.2.8

Если имеет место второй случай исчерпания сопротивления растяжению сталефибробетона, величина

определяется по формуле

,                               (6.7)

где

- коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0 для фибры из слябов; 1,1 - для фибры из листа и фибры из проволоки.

6.2.9

Значения коэффициентов

и

в случаях применения прогрессивных технологий могут быть уточнены после экспериментального обоснования в соответствующем порядке.

6.2.10

Расчетное сопротивление сжатию сталефибробетона

определяется в зависимости от класса по прочности на сжатие бетона-матрицы, вида и размеров фибры, геометрии и размеров сечения элемента. При этом учитывается только работа фибр, ориентированных нормально к направлению внешнего сжимающего усилия и удовлетворяющих условию (6.1) п.6.2.6 настоящего СП.

Величина

определяется по формуле

,                                            (6.8)

где

- коэффициент, учитывающий работу фибр в сечении, перпендикулярном направлению внешнего сжимающего усилия, и принимаемый по табл.6.2;

- коэффициент эффективности косвенного армирования фибрами, вычисляемый по формуле

,                                                   (6.9)

где

.                                                (6.10)

6.2.11

При расчете конструкций для определения величин

и

коэффициенты

и

принимаются соответственно по табл.6.1 и 6.2, различным для отдельных частей сечения рассчитываемого элемента (верхней полки, нижней полки, стенки, ребра и т.п.), в зависимости от соотношения их размеров и длины фибры.

6.2.12 При расчете по прочности сталефибробетонных конструкций фибровую арматуру следует принимать равномерно распределенной по сечению элемента с коэффициентом приведенного армирования по площади, определяемым по формулам:

для растянутой зоны

;                                              (6.11)

для сжатой зоны

,                                            (6.12)

где

и

- коэффициенты фибрового армирования по площади;

- коэффициент фибрового армирования по объему;

и

- коэффициенты, принимаемые соответственно по табл.6.1 и 6.2 настоящего СП.

Таблица 6.2

Значение в зависимости от размеров сечения сжатого элемента при
	0,5	1	2	3	5	10	20	Более 20
0,2	0,126	0,263	0,449	0,511	0,560	0,597	0,616	0,636
0,4	0,122	0,259	0,444	0,506	0,555	0,591	0,610	0,629
0,6	0,122	0,257	0,441	0,502	0,551	0,589	0,606	0,624
0,8	0,122	0,253	0,429	0,494	0,542	0,578	0,596	0,614
1,0	0,118	0,247	0,422	0,480	0,527	0,563	0,580	0,597
1,5	0,110	0,232	0,399	0,454	0,498	0,531	0,548	0,565
2,0	0,110	0,226	0,387	0,440	0,484	0,517	0,532	0,549
3	0,105	0,219	0,375	0,428	0,470	0,510	0,517	0,532
5	0,1	0,214	0,367	0,418	0,458	0,490	0,504	0,520
10	0,1	0,210	0,360	0,410	0,449	0,481	0,495	0,510
20	0,1	0,297	0,356	0,406	0,446	0,475	0,490	0,505
Более 20	0,1	0,205	0,353	0,401	0,442	0,470	0,485	0,5
Примечание - и - соответственно больший и меньший размеры сечения элемента (или его части), перпендикулярного к направлению внешнего сжимающего усилия.

6.2.13

При расчете прочности сталефибробетонных конструкций величины расчетных сопротивлений принимаются для составляющих частей поперечного сечения элемента

,

,

- (для полки),

,

(для ребра или стенки) и

,

(для кольцевого сечения) и определяются по пп.6.2.7-6.2.11 настоящего СП с использованием в формулах (6.5)-(6.8) коэффициентов ориентации для соответствующих частей сечения:

- для сжатой полки;

- для растянутой полки;

- для растянутой зоны сечения ребра или стенки;

- для сжатой зоны сечения ребра или стенки;

и

- для соответственно растянутой и сжатой зон кольцевого сечения.

6.2.14

Расчет по прочности нормальных сечений следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны сталефибробетона

, определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны

, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению

.

6.2.15

Значение

определяют по формуле

,                                            (6.13)

где

- характеристика сжатой зоны сталефибробетона, определяемая по формуле

,                                             (6.14)

где

- коэффициент, принимаемый равным для бетона-матрицы:

- в МПа;

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

А240, А300, А400, А500, В500 ....

;

А600, А800, А1000 .......

;

от Вр1200 до Вр1500, К1400 и К1500..........

,

где

- расчетное сопротивление арматуры растяжению, принимаемое с учетом соответствующего коэффициента надежности по арматуре

, по указаниям п.2.2 СП 52-102;

- предварительное напряжение в арматуре с учетом всех потерь и

0,9;

- см. п.5.1.15 настоящего СП;

- предельное напряжение в арматуре сжатой зоны, принимаемое для конструкций из тяжелого и мелкозернистого сталефибробетона равным 500 МПа. При расчете элементов в стадии обжатия значение

350 МПа.

6.2.16

Для напрягаемой арматуры, расположенной в сжатой зоне, расчетное сопротивление сжатию

(пп.6.2.18 и 6.2.19) должно быть заменено напряжением

, равным:

500 -

- при учете коэффициента условий работы бетона

0,9 (п.5.1.10);

400 -

- при

1,0.

Здесь 500 и 400 - в МПа.

Значения

определяют с коэффициентом

1,1.

Во всех случаях напряжение

принимают не более

.

6.2.17

При расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов в начальном эксцентриситете приложения продольной силы

следует учитывать случайный эксцентриситет

, принимаемый по п.4.2.6 настоящего СП.

Расчет изгибаемых элементов

6.2.18 Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов производят из условия

,                                                         (6.15)

где

- предельный изгибающий момент, который может быть воспринят сечением элемента.

6.2.19

Значение

для изгибаемых сталефибробетонных элементов прямоугольного сечения

при

определяют по формуле

при фибровом армировании (см. п.4.1.2), рис.6.1

,                                           (6.16)

при этом высоту сжатой зоны

определяют по формуле

;                                          (6.17)

при комбинированном армировании (см. п.4.1.2), рис.6.2

;   (6.18)

при этом высоту сжатой зоны

определяют из условия

.                           (6.19)

Рисунок 6.1 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого сталефибробетонного элемента прямоугольного сечения, при его расчете по прочности (при фибровом армировании)

1 - стержневая арматура

Рисунок 6.2 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого сталефибробетонного элемента прямоугольного сечения при его расчете по прочности (при комбинированном армировании)

В формулах этого пункта и п.6.2.20 обозначения площадей сечения

и

относятся как к напрягаемой, так и к ненапрягаемой арматуре.

а

- при

;

б

- при

;

1

- стержневая арматура

Рисунок 6.3 - Схема распределения усилий и эпюра напряжений в сечениях, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента двутаврового сечения при комбинированном армировании

6.2.20

Значение

для изгибаемых элементов, имеющих полку в сжатой зоне (тавровые и двутавровые сечения)

при

определяют в зависимости от положения границы сжатой зоны:

если граница проходит в полке (рис.6.3, а), т.е. соблюдается условие

,                 (6.20)

значение

определяют по п.6.2.18 как для прямоугольного сечения шириной

;

если граница проходит в ребре (рис.6.3,

б

), т.е. условие (6.20) не соблюдается, значение

определяют по формуле

 (6.21)

при этом высоту сжатой зоны сталефибробетона

определяют из условия

.    (6.22)

6.2.21

Значение

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

1/2 расстояния в свету между продольными ребрами - при наличии поперечных ребер или при

;

6

- при отсутствии поперечных ребер (или при расстояниях между ними больших, чем расстояния между продольными ребрами) и

;

при консольных свесах полки:

6

- при

;

3

- при 0,05

;

при

- свесы не учитывают.

6.2.22 Расчет по прочности изгибаемых элементов кольцевых сечений (рис.6.4) производится:

при

из условия

,                    (6.23)

где

,

;                                              (6.24)

- радиус срединной поверхности стенки кольцевого элемента, равный

,

и

- радиусы соответственно наружной и внутренней граней кольцевого сечения;

при

из условия

,                          (6.25)

где

- общая площадь кольцевого сечения, определяемая по формуле

;

;

.                                         (6.26)

1 - стержневая арматура

Рисунок 6.4 - Схема кольцевого сечения сталефибробетонного элемента, принимаемая при его расчете по прочности на изгиб (при комбинированном армировании)

6.2.23

При расчете по прочности изгибаемых сталефибробетонных элементов складчатого сечения с комбинированным армированием стержневой арматурой класса от Вр1200 до Вр1500 значение величины

в расчетных формулах (6.17)-(6.22) пп.6.2.18, 6.2.19 настоящего СП (рис.6.2 и 6.3) принимается умноженным на коэффициент условий работы

, равный:

0,85 при

;

0,90 при

;

0,95 при

,

где

- суммарное предельное усилие в растянутой стержневой арматуре,

.

6.2.24

При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие

.

В случае когда по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состояниям второй группы площадь растянутой арматуры принята большей, чем это требуется для соблюдения условия

, то для элементов из бетона класса В30 и ниже при комбинированном армировании с ненапрягаемой арматурой классов А240, А300, А400, А500 и В500 допускается предельный изгибающий момент

определять по формулам (6.18) или (6.21), подставляя в них значения высоты сжатой зоны

.

Расчет внецентренно сжатых элементов

6.2.25 Расчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов производят из условия

,     (6.27)

где

- расстояние от точки приложения силы

до центра тяжести сечения растянутой или наименее сжатой (при полностью сжатом сечении элемента) арматуры, равное:

.

Здесь

- коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба (прогиба) элемента на его несущую способность и определяемый согласно п.6.2.27 настоящего СП.

Высоту сжатой зоны

определяют:

при

(рис.6.5) из условия

;                               (6.28)

при

по формуле

.                      (6.29)

6.2.26

Значение коэффициента

при расчете конструкций по недеформированной схеме определяют по формуле

,                                                  (6.30)

где

- условная критическая сила, определяемая по формуле

,                                                (6.31)

где

- жесткость сталефибробетонного элемента;

- расчетная длина элемента, определяемая согласно п.6.2.28.

1 - стержневая арматура

Рисунок 6.5 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси сжатого сталефибробетонного элемента при его расчете по прочности (при комбинированном армировании)

Допускается значение

определять по формуле

,                                     (6.32)

где

,

- модули упругости соответственно сталефибробетона и арматуры;

,

- моменты инерции площадей сечения соответственно сталефибробетона и всей продольной арматуры относительно центра тяжести поперечного сечения элемента;

;

0,7;

- коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки

,

где

,

- моменты относительно центра наиболее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок;

- относительное значение эксцентриситета продольной силы

,

где

, принимаемое не менее 0,15.

Допускается уменьшать значение коэффициента

с учетом распределения изгибающих моментов по длине элемента, характера его деформирования и влияния прогибов на значение изгибающего момента в расчетном сечении путем расчета конструкции как упругой системы.

6.2.27

Расчет по прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов с арматурой, расположенной у противоположных в плоскости изгиба сторон сечения, при эксцентриситете продольной силы

и гибкости

20 допускается производить из условия

,                                                          (6.33)

где

- предельное значение продольной силы, которую может воспринять элемент, определяемое по формуле

,                                         (6.34)

где

- площадь всей продольной арматуры в сечении элемента;

- коэффициент, принимаемый при длительном действии нагрузки по табл.6.3 в зависимости от гибкости элемента.

Таблица 6.3

	6	10	15	20
	0,92	0,9	0,83	0,7

При кратковременном действии нагрузки значения

определяют по линейному закону, принимая

0,9 при

10 и

0,85 при

20.

6.2.28

Расчетную длину

внецентренно сжатого элемента определяют 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.

Допускается расчетную длину

элементов постоянного поперечного сечения по длине

при действии продольной силы принимать равной:

для элементов с шарнирным опиранием на двух концах	1,0 ;
для элементов с жесткой заделкой (исключающей поворот опорного сечения) на одном конце и незакрепленным другим концом (консоль)	2,0 ;
для элементов с шарнирным несмещаемым опиранием на одном конце, а на другом конце:
с жесткой (без поворота) заделкой	0,7 ;
с податливой (допускающей ограниченный поворот) заделкой	0,9 ;
для элементов с податливым шарнирным опиранием (допускающем ограниченное смещение опоры) на одном конце, а на другом конце:
с жесткой (без поворота) заделкой	1,5 ;
с податливой (с ограниченным поворотом) заделкой	2,0 ;
для элементов с несмещаемыми заделками на двух концах:
жесткими (без поворота)	0,5 ;
податливыми (с ограниченным поворотом)	0,8 ;
для элементов с ограниченно смещаемыми заделками на двух концах:
жесткими (без поворота)	0,8 ;
податливыми (с ограниченным поворотом)	1,2 .

6.2.29 Расчет по прочности внецентренно сжатых сталефибробетонных элементов таврового и двутаврового сечений следует производить:

при

,

если

(рис.6.6,

а

), - из условия

     

   (6.35)

высота сжатой зоны

сталефибробетона определяется из условия

;          (6.36)

если

(рис.6.6,

б

), - из условия

     

   (6.37)

где высота сжатой зоны

сталефибробетона определяется из условия

     

;    (6.38)

а

- при

;

б

- при

;

1

- стержневая арматура

Рисунок 6.6 - Схема усилий и эпюра напряжений во внецентренно сжатых элементах двутаврового сечения при комбинированном армировании

при

по формуле

,                                (6.39)

где

- эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения, равный

;

- несущая способность центрально-сжатого элемента, определяемая по формуле

;            (6.40)

- несущая способность сечения, в котором высота сжатой зоны сталефибробетона принимается равной

и определяется по формуле

при

;                 (6.41)

при

;    (6.42)

- эксцентриситет продольной расчетной силы

, определяемый по формуле при

,                                            (6.43)

где

;

;

;

;

;

- расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой или менее сжатой грани;

при

;

где

;

.

Влияние прогиба сталефибробетонного элемента учитывается путем умножения значения

на коэффициент

, вычисляемый согласно п.6.2.26.

6.2.30 Расчет внецентренно сжатых сталефибробетонных элементов кольцевого сечения (рис.6.4) должен производиться из условия

,                      (6.44)

где

;

,

- см. п.6.2.22 настоящего СП.

При этом величина относительной площади сжатой зоны сталефибробетона определяется по формуле

.                                             (6.45)

Если полученное из расчета по формуле (6.45) значение

0,15, в условие (6.44) подставляется значение

, определяемое по формуле

.                                           (6.46)

 6.3 РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В СТАДИИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОБЖАТИЯ

6.3.1 При расчете элемента в стадии предварительного обжатия усилие в напрягаемой арматуре вводится в расчет как внешняя продольная сила, равная

,                                    (6.47)

где

и

- площади сечения напрягаемой арматуры, расположенной соответственно в наиболее обжатой и растянутой (менее обжатой) зонах сечения;

и

- предварительные напряжения с учетом первых потерь и коэффициента

1,1 в арматуре с площадью сечения

и

.

6.3.2 Расчет по прочности элементов прямоугольного сечения в стадии предварительного обжатия производят из условия

     

,   (6.48)

где

- расстояние от точки приложения продольной силы

с учетом влияния изгибающего момента

от внешней нагрузки, действующей в стадии изготовления (собственный вес элемента), до центра тяжести сечения ненапрягаемой арматуры растянутой или наименее сжатой (при полностью сжатом сечении элемента) от этих усилий (рис.6.7), определяемое по формуле

,                                             (6.49)

где

- расстояние от точки приложения силы

до центра тяжести сечения элемента;

- расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию, численно равное передаточной прочности сталефибробетона

, по линейной интерполяции (см. табл.5.2);

- расчетное сопротивление ненапрягаемой арматуры сжатию, принимаемое в стадии предварительного обжатия не более 330 МПа;

- площадь сечения ненапрягаемой арматуры, расположенной в наиболее сжатой зоне сечения элемента.

Рисунок 6.7 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого предварительно напряженного сталефибробетонного элемента, при его расчете по прочности в стадии обжатия

Высоту сжатой зоны сталефибробетона

определяют в зависимости от величины

, определяемой по формуле (6.13)

при

(рис.6.7) из условия

;                                (6.50)

при

по формуле

.                              (6.51)

6.3.3 Расчет по прочности элементов таврового и двутаврового сечений в стадии предварительного обжатия производят в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница сжатой зоны проходит в полке (рис.6.6, а), т.е. соблюдается условие

,                          (6.52)

расчет производят как для прямоугольного сечения шириной

согласно п.6.3.2;

б) если граница сжатой зоны проходит в ребре (рис.6.6, б), т.е. условие (6.40) не соблюдается, расчет производят из условия

 (6.53)

где

;

- см. п.6.3.2;

- расстояние от центра тяжести сечения элемента до растянутой (наименее сжатой) ненапрягаемой арматуры.

Высоту сжатой зоны

определяют по формулам:

при

(

- см. п.6.2.14)

;                              (6.54)

при

.                          (6.55)

Расчет центрально-растянутых элементов

6.3.4 Расчет по прочности сечений центрально-растянутых элементов следует производить только для случаев комбинированного армирования (см. п.4.1.2) из условия

,                                                           (6.56)

где

- предельное значение продольной растягивающей силы, которое может быть воспринято элементом.

Значение силы

определяют по формуле

,                                                  (6.57)

где

- площадь сечения всей продольной стержневой арматуры.

Расчет внецентренно растянутых элементов

6.3.5

Расчет по прочности прямоугольных нормальных сечений внецентренно растянутых сталефибробетонных элементов только с комбинированным армированием следует производить в зависимости от положения продольной силы

:

а) если продольная сила

приложена между равнодействующими усилий в стержневой арматуре

и

(рис.6.8), - из условий:

;                                                       (6.58)

,                                                     (6.59)

где

и

- усилия от внешних нагрузок;

и

- предельные усилия, которые может воспринять сечение.

Усилия

и

определяют по формулам:

;                    (6.60)

.                   (6.61)

Значение коэффициента условия работы

в формулах (6.60) и (6.61) принимается равным:

0,9 при

1%;

0,8 при 0,8

1%;

0,6 при 0,6

0,8%;

0,3 при 0,3

0,6%;

б) если продольная сила

приложена за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре

и

(рис.6.8), - из условия (6.58), определяя предельный момент

по формуле

,      (6.62)

при этом высоту сжатой зоны

определяют из условия

.                       (6.63)

Если полученное из расчета (6.63) значение

, то в формулу (6.62) подставляют

, где

определяют согласно п.6.2.15.

 6.4 РАСЧЕТ ПО ПРОЧНОСТИ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНЫХ СИЛ

Общие положения

6.4.1 Расчет по прочности сталефибробетонных элементов при действии поперечных сил производят на основе модели наклонных сечений.

При расчете по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность элемента по полосе между наклонными сечениями и наклонному сечению на действие поперечных сил, а также прочность по наклонному сечению на действие момента.

Прочность по наклонной полосе характеризуется максимальным значением поперечной силы, которое может быть воспринято наклонной полосой, находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей наклонную полосу. При этом прочность сталефибробетона определяют по сопротивлению сталефибробетона осевому сжатию с учетом влияния сложного напряженного состояния в наклонной полосе.

а

- между равнодействующими усилий в арматуре

и

;

б

- за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре

и

;

1

- стержневая арматура

Рисунок 6.8 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно растянутого сталефибробетонного элемента, при его расчете по прочности при приложении продольной силы

Расчет по наклонному сечению на действие поперечных сил производят на основе уравнения равновесия внешних и внутренних поперечных сил, действующих в наклонном сечении, с длиной проекции

на продольную ось элемента. Внутренние поперечные силы включают поперечную силу, воспринимаемую сталефибробетоном в наклонном сечении, и поперечную силу, воспринимаемую пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом поперечные силы, воспринимаемые сталефибробетоном и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям сталефибробетона и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции

наклонного сечения.

Расчет по наклонному сечению на действие момента производят на основе уравнения равновесия моментов от внешних и внутренних сил, действующих в наклонном сечении, с длиной проекции

на продольную ось элемента. Моменты от внутренних сил включают момент, воспринимаемый сталефибробетоном, момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение продольной растянутой арматурой, момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом моменты, воспринимаемые сталефибробетоном, продольной и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям продольной и поперечной арматуры растяжению с учетом длины проекции

наклонного сечения.

Расчет сталефибробетонных элементов по полосе между наклонными сечениями

6.4.2 Расчет изгибаемых элементов по сталефибробетонной полосе между наклонными сечениями производят из условия

,                                             (6.64)

где

- поперечная сила в нормальном сечении элемента;

- коэффициент, определяемый по формуле

,                                                  (6.65)

где значения

принимаются в МПа;

- коэффициент, определяемый по формуле

,                                             (6.66)

где

 

.                                                   (6.67)

Значения

принимаются по п.6.2.13.

Значение правой части в формуле (6.64) принимают не более 1,3.

Расчет сталефибробетонных элементов по наклонным сечениям на действие поперечных сил

6.4.3 Расчет изгибаемых сталефибробетонных элементов по наклонному сечению при только фибровом армировании (рис.6.9, а) производят из условия

,                                                       (6.68)

где

- поперечная сила в наклонном сечении с длиной проекции

на продольную ось элемента, определяемая от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения;

- поперечная сила, воспринимаемая сталефибробетоном сжатой зоны в наклонном сечении;

- поперечная сила, воспринимаемая сталефибробетоном растянутой зоны в наклонном сечении.

а - при фибровом армировании; б - при комбинированном армировании

Рисунок 6.9 - Схема усилий при расчете сталефибробетонных элементов по наклонному сечению на действие поперечных сил

Значение поперечной силы

для изгибаемых и внецентренно сжатых элементов определяется по формуле

,                                               (6.69)

где

- определяется по формулам (6.5) и (6.7) с заменой в них коэффициента

на

(см. п.6.2.13), определяемого по табл.6.2 настоящего СП;

и

- соответственно ширина и высота элемента в рассчитываемом сечении;

- проекция наклонной трещины; угол наклона трещины принимается равным 45°;

- угол наклона вертикальной оси элемента к вертикали.

Значение поперечной силы

определяется по формуле

,                                                  (6.70)

где

      

.                                         (6.71)

6.4.4 Расчет изгибаемых сталефибробетонных элементов по наклонному сечению при комбинированном армировании (рис.6.9, б) производят из условия

,                                          (6.72)

где

,

и

- принимаются по п.6.4.3;

- поперечная сила, воспринимаемая поперечной арматурой в наклонном сечении.

Поперечную силу

определяют по формуле

,                                              (6.73)

где

- коэффициент, принимаемый равным 0,75;

- усилие в поперечной арматуре на единицу длины элемента, определяемое по формуле

;                                                       (6.74)

- принимается по п.6.4.3.

Расчет сталефибробетонных элементов по наклонным сечениям на действие моментов

6.4.5 Расчет сталефибробетонных элементов по наклонным сечениям на действие моментов (рис.6.10) производят из условия

,                                             (6.75)

где

- момент в наклонном сечении с длиной проекции

на продольную ось элемента, определяемый от всех внешних сил, расположенных по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения, относительно конца наклонного сечения (точка 0), противоположного концу, у которого располагается проверяемая продольная арматура, испытывающая растяжение от момента в наклонном сечении; при этом учитывают наиболее опасное загружение в пределах наклонного сечения;

- момент, воспринимаемый продольной стержневой арматурой, пересекающей наклонное сечение относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0);

- момент, воспринимаемый поперечной стержневой арматурой, пересекающей наклонное сечение относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0);

- момент, воспринимаемый сталефибробетоном, относительно противоположного конца наклонного сечения (точка 0).

Момент

определяют по формуле

,                                                      (6.76)

где

- усилие в продольной растянутой арматуре, принимаемое равным

, a в зоне анкеровки - определяемое согласно пп.8.3.22-8.3.32;

- плечо внутренней пары сил, допускается принимать

.

Момент

для поперечной арматуры, нормальной к продольной оси элемента, определяют по формуле

,                                            (6.77)

где

- усилие в поперечной арматуре, принимаемое равным

;

- определяют по формуле (6.74), a

принимают в пределах от 1,0

до 2,0

.

Момент

определяют по формуле

,                                         (6.78)

где

- определяется по п.6.4.3.

Рисунок 6.10 - Схема усилий при расчете сталефибробетонных элементов по наклонному сечению на действие моментов

Расчет производят для наклонных сечений, расположенных по длине элемента на его концевых участках и в местах обрыва продольной арматуры, при наиболее опасной длине проекции наклонного сечения

, принимаемой в указанных выше пределах.

Допускается производить расчет наклонных сечений, принимая в условии (6.75) момент

в наклонном сечении при длине проекции

на продольную ось элемента, равной 2,0

, а момент

- равным 0,5

.

При отсутствии поперечной арматуры расчет наклонных сечений производят из условия (6.75), принимая момент

в наклонном сечении при длине проекции

на продольную ось элемента, равной 2,0

, а момент

- равным нулю.

 6.5 РАСЧЕТ СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА МЕСТНОЕ СЖАТИЕ

6.5.1 Расчет сталефибробетонных элементов на местное сжатие (смятие) производят при действии сжимающей силы, приложенной на ограниченной площади нормально к поверхности сталефибробетонного элемента. При этом учитывают повышенное сопротивление сжатию сталефибробетона в пределах грузовой площади (площади смятия) за счет объемного напряженного состояния сталефибробетона под грузовой площадью, зависящее от расположения грузовой площади на поверхности элемента.

При наличии сетчатого армирования в зоне местного сжатия учитывают дополнительное повышение сопротивления сжатию сталефибробетона под грузовой площадью за счет сопротивления стержневой арматуры.

Расчет элементов на местное сжатие при фибровом армировании (см. п.4.1.2) производят согласно п.6.5.2, а при комбинированном армировании - согласно п.6.5.3.

6.5.2 Расчет элементов на местное сжатие при фибровом армировании (рис.6.11) производят из условия

,                                               (6.79)

где

- местная сжимающая сила от внешней нагрузки;

- площадь приложения сжимающей силы (площадь смятия);

- расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию при местном действии сжимающей силы;

- коэффициент, принимаемый равным 1,0 при равномерном и 0,75 при неравномерном распределении местной нагрузки по площади смятия.

Значение

определяют по формуле

,                                                 (6.80)

где

- коэффициент, определяемый по формуле

,                                             (6.81)

но принимаемый не более 2,5 и не менее 1,0.

В формуле (6.81):

- максимальная расчетная площадь, устанавливаемая по следующим правилам:

центры тяжести площадей

и

совпадают;

границы расчетной площади

отстоят от каждой стороны площади

на расстоянии, равном соответствующему размеру этих сторон (рис.6.11).

а

- вдали от краев элемента;

б

- по всей ширине элемента;

в

- у края (торца) элемента по всей его ширине;

г

- на углу элемента;

д

- у одного края элемента;

е

- вблизи одного края элемента;

1

- элемент, на который действует местная нагрузка;

2

- площадь смятия

;

3

- максимальная расчетная площадь

;

4

- центр тяжести площадей

и

;

5

- минимальная зона армирования сетками, при которой косвенное армирование учитывается в расчете

Рисунок 6.11 - Схемы для расчета элементов на местное сжатие при расположении местной нагрузки

6.5.3 Расчет элементов на местное сжатие при наличии сетчатого армирования (косвенной арматуры) в виде сварных сеток производят из условия

,                                              (6.82)

где

- приведенное с учетом сетчатого армирования в зоне местного сжатия расчетное сопротивление сталефибробетона сжатию, определяемое по формуле

.                                  (6.83)