Свод правил СП 297.1325800.2017 Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования (с Изменениями N 1, 2 ред. от 16.12.2022).
СП 297.1325800.2017
СВОД ПРАВИЛ
КОНСТРУКЦИИ ФИБРОБЕТОННЫЕ С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФИБРОЙ
Правила проектирования
Fiber reinforced concrete structures and precast products with non-steel fibers. Design rules
ОКС 91.080.40
Дата введения 2017-10-18
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева - институт ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства Строительства и ЖКХ Российской Федерации (Минстрой России) от 17 апреля 2017 г. N 713/пр и введен в действие с 18 октября 2017 г.
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
ВНЕСЕНЫ: Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 19 декабря 2018 г. N 831/пр c 20.06.2019; Изменение N 2, утвержденное и введенное в действие приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России) от 16 декабря 2022 г. N 1071/пр c 17.01.2023
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральных законах от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и содержит требования к расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций, армированных полимерной композитной фиброй.
Свод правил разработан авторским коллективом НИИЖБ им.А.А.Гвоздева АО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев (руководитель работы), кандидат техн. наук Д.В.Кузеванов; д-р техн. наук В.Ф.Степанова, канд. техн. наук А.В.Бучкин, канд. хим. наук В.Р.Фаликман) при участии Объединения юридических лиц "Союз производителей композитов" (С.Ю.Ветохин).
Изменение N 1 к СП 297.1325800.2017 разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (руководитель - д-р техн. наук А.Н.Давидюк; исполнители - д-р техн. наук В.Ф.Степанова, д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев.
Изменение N 2 к настоящему своду правил разработано авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев, д-р техн. наук В.Ф.Степанова, канд. техн. наук А.В.Бучкин, С.А.Зенин, К.Л.Кудяков, И.С.Кузнецова).
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фибробетонных конструкций с неметаллической фиброй, изготовляемых из тяжелого и мелкозернистого бетонов и эксплуатируемых в климатических условиях России (при систематическом воздействии температур не выше плюс 50°C и не ниже минус 70°C) при статическом действии нагрузки и распространяется на проектирование бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, армированных неметаллической фиброй.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 10180-2012 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования
ГОСТ 32794-2014 Композиты полимерные. Термины и определения
ГОСТ Р 59535-2021 Бетоны тяжелые и мелкозернистые, дисперсно-армированные стальной фиброй. Технические условия
СП 63.13330.2018 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2)
СП 468.1325800.2019 Бетонные и железобетонные конструкции. Правила обеспечения огнестойкости и огнесохранности
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применяют термины по ГОСТ 32794, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 фибробетон: Бетон, армированный равномерно распределенными в его объеме фибрами, имеющими сцепление с бетоном по их поверхности.
3.2 фибробетонные конструкции: Конструкции из фибробетона без стержневой арматуры или с рабочей (в том числе предварительно напряженной) и/или конструктивной стержневой арматурой.
3.3 коэффициент фибрового армирования по объему: Относительное содержание объема фибр в единице объема фибробетона.
4 Общие требования
4.1 Фибробетон рекомендуется применять для изготовления конструкций, в которых эффективно могут быть использованы следующие его характеристики:
- повышенные трещиностойкость, ударная прочность, вязкость разрушения, износостойкость, морозостойкость, сопротивление кавитации;
- пониженные усадка и ползучесть.
4.2 Фибробетонные конструкции без стержневой арматуры рекомендуется применять в случае их преимущественной работы:
- на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента;
- на сжатие при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента и на изгиб - в случаях, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей, исправности и сохранности оборудования.
В остальных случаях рекомендуется применять фибробетонные конструкции с рабочей стержневой арматурой.
4.3 Содержание фибры в единице объема фибробетона следует назначать в соответствии с требованиями к его физико-механическим свойствам, назначаемым из условий применения и требований настоящего свода правил.
4.5 Расчеты фибробетонных конструкций следует выполнять с учетом общих положений и требований, указанных в СП 63.13330.2018 (разделы 4 и 5) для расчетов конструкций из бетона без содержания фибры.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
5 Материалы
5.1 Нормативные и расчетные характеристики стальной арматуры
5.1.1 Нормативные и расчетные значения характеристик стальной арматуры, а при расчете конструкций по нелинейной деформационной модели - диаграммы ее деформирования, следует принимать по СП 63.13330.
5.2 Нормативные и расчетные характеристики фибробетона
5.2.1 Для фибробетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего свода правил, в качестве бетона-матрицы следует использовать следующие конструкционные бетоны:
5.2.2 Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества фибробетона являются:
- марка по морозостойкости F;
- марка по водонепроницаемости W.
Марка фибробетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания, выдерживаемых образцом при стандартном испытании.
Классы фибробетона по прочности на сжатие и по прочности на осевое растяжение назначают по результатам испытаний контрольных образцов в соответствии с ГОСТ 10180. Допускается класс фибробетона по прочности на осевое растяжение назначать по результатам испытаний контрольных образцов-балок на изгиб в соответствии с приложением Б.
Марку фибробетона по морозостойкости F назначают для конструкций, подвергающихся воздействию переменного замораживания и оттаивания.
Марку фибробетона по водонепроницаемости W назначают для конструкций, к которым предъявляют требования по ограничению водопроницаемости.
Таблица 1 - Классы фибробетона по остаточной прочности на растяжение
Вид бетона | Классы фибробетона по остаточной прочности на растяжение |
Тяжелый и мелкозернистый |  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  ;  (  ="  ", " b ", " с ", " d " или " е " - индекс подкласса) |
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.2.4 Для фибробетонных конструкций следует предусматривать классы фибробетона по прочности на сжатие, осевое растяжение и марки фибробетона, принятые в СП 63.13330 для обычного тяжелого и мелкозернистого бетонов, и классы по остаточной прочности на растяжение, приведенные в таблице 1.
5.2.5 Основными прочностными характеристиками фибробетона являются нормативные значения:
5.2.6 Нормативные и расчетные значения сопротивления фибробетона осевому сжатию (призменная прочность) принимают равными их значениям, установленным в СП 63.13330 для аналогичного класса обычного бетона.
Таблица 2
Характеристика | Нормативные  и  , расчетные для предельных состояний второй группы  и  и расчетные для предельных состояний первой группы  и  значения сопротивления фибробетона растяжению при классе фибробетона по остаточной прочности на растяжение, МПа | |||||||||||
| | | | | | | | | | | | |
и | 1,00 | 1,50 | 2,00 | 2,50 | 3,00 | 3,50 | 4,00 | 4,50 | 5,00 | 5,50 | 6,00 | |
и |  | 2,00 | 3,00 | 4,00 | 5,00 | 6,00 | 7,00 | 8,00 | 9,00 | 10,00 | 11,00 | 12,00 |
|  | 1,43 | 2,14 | 2,86 | 3,57 | 4,29 | 5,00 | 5,71 | 6,43 | 7,14 | 7,86 | 8,57 |
|  | 1,11 | 1,67 | 2,22 | 2,78 | 3,33 | 3,89 | 4,44 | 5,00 | 5,56 | 6,11 | 6,67 |
|  | 0,91 | 1,36 | 1,82 | 2,27 | 2,73 | 3,18 | 3,64 | 4,09 | 4,55 | 5,00 | 5,45 |
|  | 0,77 | 1,15 | 1,54 | 1,92 | 2,31 | 2,69 | 3,08 | 3,46 | 3,85 | 4,23 | 4,62 |
| 0,77 | 1,15 | 1,54 | 1,92 | 2,31 | 2,69 | 3,08 | 3,46 | 3,85 | 4,23 | 4,62 | |
| | 1,54 | 2,30 | 3,08 | 3,84 | 4,62 | 5,38 | 6,16 | 6,92 | 7,70 | 8,46 | 9,24 |
| | 1,10 | 1,64 | 2,20 | 2,74 | 3,30 | 3,84 | 4,40 | 4,94 | 5,50 | 6,04 | 6,60 |
| | 0,86 | 1,28 | 1,71 | 2,13 | 2,57 | 2,99 | 3,42 | 3,84 | 4,28 | 4,70 | 5,13 |
| | 0,70 | 1,05 | 1,40 | 1,75 | 2,10 | 2,45 | 2,80 | 3,15 | 3,50 | 3,85 | 4,20 |
| | 0,59 | 0,88 | 1,18 | 1,48 | 1,78 | 2,07 | 2,37 | 2,66 | 2,96 | 3,25 | 3,55 |
(Измененная редакция, Изм. N 1).
5.2.8 Основными деформационными характеристиками фибробетона являются значения:
- модуля сдвига G;
Значения основных деформационных характеристик фибробетона при осевом сжатии принимают по СП 63.13330 как для обычного бетона.
при этом принимают
 |
Рисунок 1 - Диаграммы деформирования фибробетона при сжатии и растяжении
6 Фибробетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
6.1 Расчет конструкций по предельным состояниям первой группы
Расчет по прочности элементов конструкций на действие изгибающих моментов и продольных сил
Общие положения
6.1.1 Расчет по прочности элементов фибробетонных конструкций 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 элементов следует производить на основе нелинейной деформационной модели согласно 6.1.13.
Расчет по прочности нормальных сечений элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений без арматуры или с арматурой, расположенной у верхней и нижней граней сечения, допускается производить по предельным усилиям.
6.1.2 При расчете по прочности нормальных сечений внецентренно сжатых элементов следует учитывать случайный эксцентриситет приложения продольной силы и влияние продольного изгиба по СП 63.13330.
6.1.3 Для фибробетонных элементов, у которых предельное усилие по прочности оказывается меньше предельного усилия по образованию трещин, площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15% или определена из расчета по прочности на действие предельного усилия по образованию трещин.
Расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям
6.1.4 Расчет по прочности нормальных сечений элементов с рабочей арматурой по предельным усилиям следует производить, определяя предельные усилия, которые могут быть восприняты фибробетоном и арматурой в нормальном сечении, исходя из следующих положений:
- деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны фибробетона;
6.1.5 Расчет по прочности нормальных сечений элементов без рабочей арматуры по предельным усилиям следует производить исходя из следующих положений:
- эпюру напряжений в сжатой зоне фибробетона принимают треугольной формы, как для упругого тела;
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Расчет изгибаемых элементов
6.1.7 Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов следует производить из условия
где M - изгибающий момент от внешней нагрузки:
- для фибробетонных элементов без рабочей арматуры (рисунок 2)
где B - числовая характеристика класса фибробетона по прочности на осевое сжатие;
при этом высоту сжатой зоны x определяют по формуле
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
 |
Рисунок 2 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого фибробетонного элемента прямоугольного сечения без арматуры при его расчете по прочности
 |
Рисунок 3 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого фибробетонного элемента прямоугольного сечения с арматурой, при его расчете по прочности
а) если граница проходит в полке (рисунок 4), т.е. соблюдается условие:
то по формуле
при этом высоту сжатой зоны определяют по формуле
б) если граница проходит в ребре (рисунок 4), т.е. условие (6.7) не соблюдается, - то по формуле
при этом высоту сжатой зоны определяют по формуле
а) если граница проходит в полке (рисунок 5), т.е. соблюдается условие:
при этом высоту сжатой зоны определяют по формуле
 |
Рисунок 4 - Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого фибробетонного элемента без арматуры
 |
Рисунок 5 - Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого фибробетонного элемента с арматурой
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
6.1.9а Расчет по прочности изгибаемых фибробетонных элементов кольцевых сечений без арматуры (рисунок 5а) производят из условия
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
 |
Рисунок 5а* - Схема кольцевого сечения фибробетонного элемента, принимаемая при его расчете по прочности на изгиб
________________
* Введен дополнительно, Изм. N 2.
Расчет внецентренно сжатых элементов
Расчет по прочности внецентренно сжатых фибробетонных элементов без рабочей арматуры при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента, а также внецентренно сжатых фибробетонных элементов без рабочей арматуры при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента, в которых по условиям эксплуатации не допускается образование трещин, производят с учетом сопротивления фибробетона растянутой зоны из условия
Для элементов прямоугольного сечения (рисунок 5б) условие (6.16д) имеет вид:
В формулах (6.16д), (6.16е):
(Измененная редакция, Изм. N 2).
 |
Рисунок 5б* - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого фибробетонного элемента, рассчитываемого по прочности с учетом сопротивления фибробетона растянутой зоны
________________
* Введен дополнительно, Изм. N 2.
6.1.12 Расчет внецентренно сжатых фибробетонных элементов прямоугольного сечения с рабочей арматурой производят из условия (рисунок 6):
где N - продольная сила от внешней нагрузки;
e - расстояние от точки приложения продольной силы N до центра тяжести сечения растянутой арматуры рассчитывают по формуле
Высоту сжатой зоны x определяют:
(Измененная редакция, Изм. N 2).
 |
Рисунок 6 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого фибробетонного элемента с рабочей арматурой, при расчете ее по прочности
6.1.12а Расчет по прочности внецентренно сжатых фибробетонных элементов кольцевого сечения без рабочей арматуры (см. рисунок 5а) следует производить из условия
При этом значение относительной площади сжатой зоны фибробетона определяют по формуле
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
 |
Рисунок 6а* - Схема, принимаемая при расчете кольцевого сечения сжатого элемента
________________
* Введен дополнительно, Изм. N 2.
В формулах (6.20г)-(6.20ж):
Момент M определяют с учетом влияния прогиба элемента.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной деформационной модели
6.1.13 Расчет по прочности нормальных сечений железобетонных элементов при действии изгибающих моментов и продольных сил (внецентренное сжатие или растяжение) следует производить на основе нелинейной деформационной модели согласно 8.1.20...8.1.30 СП 63.13330.2018 и следующих указаний:
- в расчетах следует учитывать работу бетона растянутой зоны сечения элемента;
- диаграммы осевого сжатия и осевого растяжения фибробетона следует принимать согласно 5.2.9;
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет по прочности элементов при действии поперечных сил
6.1.14 Расчет по прочности элементов при действии поперечных сил следует производить по наклонному сечению на действие поперечной силы, по наклонному сечению на действие изгибающего момента и по бетонной полосе между наклонными сечениями на действие поперечной силы.
Расчет элементов по полосе между наклонными сечениями
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет элементов по наклонным сечениям на действие поперечных сил
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет элементов по наклонным сечениям на действие моментов
6.1.17 Расчет элементов по наклонным сечениям на действие моментов (рисунок 7) производят из условия
где M - момент в наклонном сечении с длиной проекции C 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 нагружение в пределах наклонного сечения;
 |
Рисунок 7 - Схема усилий при расчете элементов по наклонному сечению на действие моментов
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет фибробетонных элементов на местное сжатие
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет фибробетонных элементов на продавливание
(Измененная редакция, Изм. N 2).
6.2 Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы
6.2.1 Расчеты по предельным состояниям второй группы следует выполнять с учетом 8.2.1...8.2.3 СП 63.13330.2018 и 6.2.2...6.2.19 настоящего свода правил.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет фибробетонных элементов по образованию и раскрытию трещин
6.2.2 Расчет фибробетонных элементов по образованию трещин следует выполнять по 8.2.4 СП 63.13330.2018, при этом изгибающий момент, воспринимаемый нормальным сечением элемента при образовании трещин, определяют по указаниям 6.2.4...6.2.8.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
6.2.3 Расчет по раскрытию трещин следует выполнять по 8.2.6, 8.2.7 СП 63.13330.2018.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Определение момента образования трещин, нормальных к продольной оси элемента
Для элементов прямоугольного, таврового или двутаврового сечения с арматурой, расположенной у верхней и нижней граней, момент трещинообразования с учетом неупругих деформаций растянутого фибробетона допускается определять согласно 6.2.6-6.2.8.
6.2.6 Момент образования трещин с учетом неупругих деформаций растянутого фибробетона определяют в соответствии со следующими положениями:
- сечения после деформирования остаются плоскими;
- эпюру напряжений в сжатой зоне фибробетона принимают треугольной формы, как для упругого тела (рисунок 8);
- напряжения в арматуре принимают в зависимости от относительных деформаций как для упругого тела.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
6.2.7 Момент образования трещин с учетом неупругих деформаций растянутого фибробетона определяют по формуле
В формуле (6.25) знак "плюс" принимают при сжимающей продольной силе N, "минус" - при растягивающей силе.
 |
1 - уровень центра тяжести приведенного поперечного сечения
Рисунок 8* - Схема напряженно-деформированного состояния сечения элемента при проверке образования трещин при действии изгибающего момента (а) и изгибающего момента и продольной силы (б)
________________
* Измененная редакция, Изм. N 1.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента
(Измененная редакция, Изм. N 2).
 |
1 - уровень центра тяжести приведенного поперечного сечения
Рисунок 9 - Схема напряженно-деформированного состояния элемента с трещинами при действии изгибающего момента (а, б), изгибающего момента и продольной силы (в)
В формулах (6.32) и (6.33) знак "плюс" принимают при растягивающей, а знак "минус" при сжимающей продольной силе.
и принимают не более h;
0,5 - для арматуры периодического профиля;
0,8 - для гладкой арматуры;
0,5 - для элементов изгибаемых и внецентренно сжатых;
1,0 - для растянутых элементов;
Расчет фибробетонных элементов по прогибам
6.2.12 Расчет фибробетонных конструкций по прогибам следует выполнять в соответствии с 8.2.21, 8.2.22 СП 63.13330.2018.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Определение кривизны фибробетонных элементов
6.2.13 Кривизну изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых фибробетонных элементов для вычисления их прогибов следует определять в соответствии с 8.2.23...8.2.25 СП 63.13330.2018 с учетом 6.2.14...6.2.18 настоящего свода правил.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Жесткость фибробетонного элемента на участке без трещин в растянутой зоне
6.2.14 Жесткость фибробетонного элемента D на участке без трещин определяют по формуле
Значения модуля деформации фибробетона в формулах (6.35), (6.37) принимают равными:
- при непродолжительном действии нагрузки:
- при продолжительном действии нагрузки:
Жесткость фибробетонного элемента на участке с трещинами в растянутой зоне
6.2.15 Жесткость фибробетонного элемента на участках с трещинами в растянутой зоне определяют с учетом следующих положений:
- сечения после деформирования остаются плоскими;
- напряжения в фибробетоне сжатой зоны определяют как для упругого тела;
- напряжения в фибробетоне растянутой зоны в сечении с нормальной трещиной определяют с учетом нелинейных свойств;
Жесткость фибробетонного элемента D на участках с трещинами определяют по формуле (6.35) и принимают не более жесткости без трещин.
0,0015 - при непродолжительном действии нагрузки;
по СП 63.13330.2018 (таблица 6.10) - при продолжительном действии нагрузки.
- площади сечения фибробетона сжатой зоны;
(Измененная редакция, Изм. N 2).
 |
1 - уровень центра тяжести поперечного сечения
Рисунок 10 - Приведенное поперечное сечение и схема напряженно-деформированного состояния элемента с трещинами для расчета его по деформациям при действии изгибающего момента
6.2.16 Для изгибаемых элементов положение нейтральной оси (средняя высота сжатой зоны фибробетона) определяют из уравнения
Для прямоугольных сечений с растянутой и сжатой арматурой высоту сжатой зоны определяют по формуле
Для внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов положение нейтральной оси (высоту сжатой зоны) определяют из уравнения
Допускается для элементов прямоугольного сечения высоту сжатой зоны при действии изгибающих моментов M и продольной силы N определять по формуле
Значения геометрических характеристик сечения элемента определяют по общим правилам расчета сечения упругих элементов.
В формуле (6.47) знак "плюс" принимают при сжимающей, а знак "минус" при растягивающей продольной силе.
6.2.17 Жесткость изгибаемых фибробетонных элементов допускается определять по формуле
где z - расстояние от центра тяжести растянутой арматуры до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне.
Для элементов прямоугольного сечения при отсутствии (или без учета) сжатой арматуры значение z определяют по формуле
6.2.18 Значение условного коэффициента приведения фибробетона растянутой зоны сечения к фибробетону сжатой зоны принимают с учетом характера его деформирования при растяжении равным
Значения коэффициентов приведения арматуры к фибробетону принимают равными:
- для сжатой арматуры
- для растянутой арматуры
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Определение кривизны фибробетонных элементов на основе нелинейной деформационной модели
6.2.19 Кривизны фибробетонных элементов на участках без трещин и с трещинами в растянутой зоне сечения следует определять по 6.2.13, при этом:
- при определении кривизн от непродолжительного действия нагрузки в расчете используют диаграммы кратковременного деформирования сжатого и растянутого фибробетона, а при определении кривизн от продолжительного действия нагрузки - диаграммы длительного деформирования фибробетона с расчетными характеристиками для предельных состояний второй группы;
- для элементов с нормальными трещинами в растянутой зоне напряжение в арматуре, пересекающей трещины, определяют по 8.2.32 СП 63.13330.2018 по значениям усредненных на участке между нормальными трещинами относительных деформаций пересекающей трещины растянутой арматуры.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
7 Предварительно напряженные фибробетонные конструкции
7.1 Предварительные напряжения арматуры
7.1.1 При расчете предварительно напряженных фибробетонных конструкций следует учитывать снижение предварительных напряжений вследствие потерь предварительного напряжения арматуры до передачи усилий натяжения на фибробетон (первые потери) и после передачи усилия натяжения на фибробетон (вторые потери).
7.1.2 Потери предварительного напряжения арматуры следует учитывать по 9.1 СП 63.13330.2018.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
7.2 Расчет конструкций по предельным состояниям первой группы
Расчет предварительно напряженных фибробетонных элементов по прочности
7.2.1 Расчет предварительно напряженных фибробетонных элементов следует производить 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.
Расчет следует выполнять с учетом положений 9.2.1...9.2.6 СП 63.13330.2018.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет предварительно напряженных элементов на действие изгибающих моментов в стадии эксплуатации по предельным усилиям
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Расчет предварительно напряженных элементов в стадии предварительного обжатия
(Измененная редакция, Изм. N 2).
7.2.4 Расчет по прочности элементов прямоугольного сечения в стадии предварительного обжатия производят из условия:
 |
Рисунок 11 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого предварительно напряженного элемента при его расчете по прочности в стадии обжатия
7.2.5 Расчет по прочности элементов таврового и двутаврового сечений в стадии предварительного обжатия производят в зависимости от положения границы сжатой зоны:
если граница сжатой зоны проходит в полке (рисунок 5, а), т.е. соблюдается условие
расчет производят из условия:
Высоту сжатой зоны определяют:
если граница сжатой зоны проходит в ребре (рисунок 5, б), т.е. условие (7.5) не соблюдается, расчет производят из условия
высоту сжатой зоны определяют:
Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной деформационной модели
7.2.6 При расчете по прочности на основе нелинейной деформационной модели усилия и деформации в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяют согласно 9.2.13...9.2.15 СП 63.13330.2018 и 6.1.13 настоящего свода правил.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
7.3 Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы
7.3.1 Расчеты фибробетонных конструкций по предельным состояниям второй группы следует производить с учетом положений 9.3.1...9.3.4 СП 63.13330 и 7.3.2...7.3.8 настоящего свода правил.
Расчет предварительно напряженных фибробетонных элементов по образованию и раскрытию трещин
7.3.2 Расчет предварительно напряженных изгибаемых элементов по образованию и раскрытию трещин следует производить исходя из положений, указанных в разделе 6.2 и с учетом 7.3.3...7.3.8.
Определение момента образования трещин, нормальных к продольной оси элемента
7.3.4 Момент образования трещин следует определять с учетом неупругих деформаций растянутого фибробетона по 7.3.5.
7.3.5 Момент образования трещин предварительно напряженных изгибаемых элементов с учетом неупругих деформаций растянутого фибробетона определяют по формуле
7.3.6 Определение момента образования трещин на основе нелинейной деформационной модели производят исходя из 7.2.6, при этом расчетные характеристики материалов принимают для предельных состояний второй группы.
Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента
7.3.7 Ширину раскрытия нормальных трещин определяют по 8.2.15 СП 63.13330.2018 с учетом 7.3.8.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
где z - расстояние от центра тяжести арматуры, расположенной в растянутой зоне сечения, до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне элемента;
Для элементов прямоугольного поперечного сечения при отсутствии (или без учета) сжатой арматуры значение z определяют по формуле
(Измененная редакция, Изм. N 1).
Расчет предварительно напряженных фибробетонных элементов по прогибам
7.3.9 Расчет предварительно напряженных элементов по прогибам следует производить по указаниям 6.2.12-6.2.19 и с учетом указаний 7.3.10, 7.3.11.
где M - изгибающий момент от внешней нагрузки;
D - изгибная жесткость приведенного поперечного сечения элемента, определяемая по 6.2 как для внецентренно сжатого усилием предварительного обжатия элемента с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки (рисунок 12).
 |
1 - уровень центра тяжести приведенного без учета растянутой зоны фибробетона поперечного сечения
Рисунок 12 - Приведенное поперечное сечение и схема напряженно-деформированного состояния изгибаемого предварительно напряженного элемента с трещинами при его расчете по деформациям
Определение кривизны предварительно напряженных элементов на основе нелинейной деформационной модели
7.3.11 Кривизны фибробетонных элементов на участках без трещин и с трещинами в растянутой зоне сечения следует определять по 6.2.19, при этом для элементов с нормальными трещинами в растянутой зоне напряжение в напрягаемой арматуре, пересекающей трещины, определяют по 9.3.16 СП 63.13330.2018.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
8 Конструктивные требования
8.1 Для обеспечения безопасности и эксплуатационной пригодности фибробетонных конструкций помимо требований к расчету следует также выполнять конструктивные требования к геометрическим размерам и армированию.
8.2 Геометрические размеры фибробетонных конструкций и их армирование стержневой арматурой должны соответствовать требованиям СП 63.13330, установленным к геометрическим размерам и армированию бетонных и железобетонных конструкций из бетона без содержания фибры, и 8.3-8.6 настоящего свода правил.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
8.5 Фракции крупного заполнителя для фибробетонной смеси рекомендуется принимать не более 20 мм.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
8.6 Толщину защитного слоя фибробетона с неметаллической фиброй назначают согласно СП 63.13330 с учетом типа конструкции, роли арматуры в конструкциях (продольная рабочая, поперечная, распределительная, конструктивная арматура), условий окружающей среды и диаметра арматуры.
(Введен дополнительно, Изм. N 2).
Приложение А
(справочное)
Основные буквенные обозначения
Усилия от внешних нагрузок и воздействий в поперечном сечении элемента
| |
M - | изгибающий момент; |
- | изгибающий момент с учетом момента усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения; |
N - | продольная сила; |
Q - | поперечная сила; |
Характеристики материалов
| |
- | нормативное сопротивление фибробетона осевому сжатию; |
, - | -расчетные сопротивления фибробетона осевому сжатию для предельных состояний соответственно первой и второй групп; |
- | нормативное сопротивление фибробетона осевому растяжению; |
, - | расчетные сопротивления фибробетона осевому растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп; |
 - | нормативное остаточное сопротивление фибробетона растяжению, соответствующее значению перемещений внешних граней надреза 0,5 мм при испытаниях на изгиб; |
 - | нормативное остаточное сопротивление фибробетона растяжению, соответствующее значению перемещений внешних граней надреза 2,5 мм при испытаниях на изгиб; |
,  - | расчетные остаточные сопротивления фибробетона растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп; |
,  - | расчетные остаточные сопротивления фибробетона растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп; |
 - | расчетное сопротивление фибробетона смятию; |
-
| расчетное сопротивление сцепления арматуры с фибробетоном; |
, - | расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно первой и второй групп; |
 - | расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению; |
- | расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы; |
- | начальный модуль упругости фибробетона при сжатии и растяжении; |
 - | приведенный модуль деформации сжатого фибробетона; |
-
| приведенный модуль деформации растянутого фибробетона; |
 - | модуль упругости арматуры; |
 - | приведенный модуль деформации арматуры, расположенной в растянутой зоне элемента с трещинами; |
,  - | предельные относительные деформации фибробетона соответственно при равномерном осевом сжатии и осевом растяжении; |
 - | относительные деформации арматуры при напряжении, равном ; |
 - | относительные деформации усадки фибробетона; |
- | коэффициент ползучести фибробетона; |
- | отношение соответствующих модулей упругости арматуры  и фибробетона . |
Характеристики положения продольной арматуры в поперечном сечении элемента
| |
S - | обозначение продольной арматуры:
а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в растянутой зоне;
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у менее сжатой грани сечения;
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении:
- для внецентренно растянутых элементов - расположенной у более растянутой грани сечения;
- для центрально-растянутых элементов - всей в поперечном сечении элемента; |
S’ - | обозначение продольной арматуры:
а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения - расположенной в сжатой зоне;
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечении - расположенной у более сжатой грани сечения;
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечении внецентренно растянутых элементов - расположенной у менее растянутой грани сечения.
|
Геометрические характеристики
| |
b - | ширина прямоугольного ребра таврового и двутаврового сечений; |
 ,  - | ширина полки таврового и двутаврового сечений соответственно в растянутой и сжатой зонах; |
h - | высота прямоугольного, таврового и двутаврового сечений; |
 ,  - | высота полки таврового и двутаврового сечений в растянутой и сжатой зонах, соответственно; |
 ,  - | расстояние от равнодействующей усилий в арматуре S и S’, соответственно, до ближайшей грани сечения; |
 ,  - | рабочая высота сечения, равная (h-a) и (h-a’), соответственно; |
x - | высота сжатой зоны фибробетона; |
 - | относительная высота сжатой зоны фибробетона, равная  ; |
 - | расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента; |
 - | эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения, определяемый с учетом 7.1.7 и 8.1.7; |
e, e’ - | расстояния от точки приложения продольной силы N до равнодействующей усилий в арматуре S и S’, соответственно; |
 - | эксцентриситет усилия предварительного обжатия относительно центра тяжести приведенного сечения; |
 - | расстояние от нейтральной оси до точки приложения усилия предварительного обжатия с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки; |
- | расстояние от точки приложения усилия предварительного обжатия с учетом изгибающего момента от внешней нагрузки до центра тяжести растянутой или наименее сжатой арматуры; |
 - | пролет элемента; |
 - | длина зоны анкеровки; |
 - | длина зоны передачи предварительного напряжения в арматуре на фибробетон; |
 - | расчетная длина элемента, подвергающегося действию сжимающей продольной силы; |
- | радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести сечения; |
,  - | номинальный диаметр стержней продольной и поперечной арматуры, соответственно; |
, - | площади сечения арматуры S и S’, соответственно; |
 - | площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение; |
 - | коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента  без учета свесов сжатых и растянутых полок; |
 - | коэффициент фибрового армирования по объему, определяемый как относительное содержание объема фибр в единице объема фибробетона; |
A - | площадь всего фибробетона в поперечном сечении; |
 - | площадь сечения фибробетона сжатой зоны; |
- | площадь сечения фибробетона растянутой зоны; |
- | площадь приведенного сечения элемента; |
 - | площадь смятия фибробетона; |
- | момент инерции сечения всего фибробетона относительно центра тяжести сечения элемента; |
- | момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести; |
W - | момент сопротивления сечения элемента для крайнего растянутого волокна. |
Характеристики предварительно напряженного элемента
| |
P , - | усилие предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента; |
 ,  - | усилие в напрягаемой арматуре с учетом соответственно первых и всех потерь предварительного напряжения; |
 - | предварительное напряжение в напрягаемой арматуре с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре, соответствующих рассматриваемой стадии работы элемента; |
 - | потери предварительного напряжения в арматуре; |
 - | сжимающие напряжения в фибробетоне в стадии предварительного обжатия с учетом потерь предварительного напряжения в арматуре. |
Приложение А (Измененная редакция, Изм. N 2).
Приложение Б
(обязательное)
Определение остаточной прочности фибробетона на растяжение
Б.1 Метод испытания
Остаточная прочность фибробетона на растяжение определяется по результатам испытаний контрольных образцов-балок с надрезом на действие сосредоточенной нагрузки (рисунок Б.1).
Б.2 Приборы
Б.2.1 Циркулярная пила с лезвием из корунда или алмаза с регулируемой глубиной и направлением резки под углом 90° для выполнения надрезов контрольных образцов.
Б.2.2 Штангенциркуль для определения размеров испытательных образцов с точностью не менее 0,1 мм.
Б.2.3 Линейка для определения размеров испытательных образцов с точностью до 1 мм.
Б.2.4 Испытательная машина по ГОСТ 28840, обеспечивающая регулируемую скорость перемещения активной траверсы в диапазоне и измерение нагрузки и перемещения с погрешностью не более 0,5%. Минимальное регистрируемое значение для нагрузки должно быть не более 100 Н.
 |
Рисунок Б.1 - Схема испытания образца
Б.3 Образцы
Б.3.1 Испытательные образцы должны быть изготовлены в форме призмы (балки) стандартных размеров: ширина b=150 мм, высота h=150 мм и длина L=550 мм. Число образцов для испытаний - не менее 6.
Б.3.2 Испытательные образцы изготавливают и подготавливают к испытаниям согласно требованиям ГОСТ 10180 (раздел 4) и с учетом требований Б.3.3 и Б.3.4.
Б.3.3 Порядок заполнения формы бетонной или фибробетонной смесью следует принимать согласно приведенному на рисунке Б.2. Объем заполнения формы в центральной части (участок 1 на рисунке Б.2) должен быть равен суммарному объему заполнения крайних участков (участки 2 на рисунке Б.2). Первоначально форму следует заполнить приблизительно на 90% высоты испытательного образца и уплотнить на виброплощадке. При формовании образцов из самоуплотняющейся фибробетонной смеси форма заполняется и выравнивается без вибрации.
 |
1, 2 - этапы заполнения формы
Рисунок Б.2 - Порядок заполнения формы
Б.3.4 Для выполнения надрезов в испытательных образцах используют мокрую резку. Надрез следует производить посередине образца в повернутом на 90° вокруг продольной оси положении (рисунок Б.3).
 |
1 - верхняя поверхность бетонирования; 2 - надрез
Рисунок Б.3 - Расположение надреза, выполненного в испытательном образце
Прорезь в образцах следует выполнять не ранее чем через 3 сут с момента их изготовления и не позднее чем за 3 ч до испытания.
Б.4 Подготовка испытательных образцов к испытанию
Б.4.1 Ширину образца и расстояние между вершиной надреза и верхней гранью образца следует определять по среднему из двух измерений, выполняемых штангенциркулем с точностью до 0,1 мм.
Б.4.2 Длину пролета образца следует определять на основании двух измерений расстояния по оси между опорными роликами с обеих сторон образца с помощью линейки с точностью 1 мм.
Б.5 Проведение испытаний
Б.5.3 Результаты испытаний, в ходе которых образование трещин зафиксировано за пределами надреза, считаются недействительными.
Б.6 Обработка результатов
 |
Рисунок Б.4 - График "нагрузка - перемещение внешних граней надреза"
b - ширина сечения образца, мм;
Б.6.3 Нормативные значения остаточной прочности фибробетона на растяжение определяют по формулам:
Число единичных результатов испытаний n | Значение коэффициента |
3 | 3,15 |
4 | 2,68 |
5 | 2,46 |
6 | 2,34 |
7 | 2,25 |
8 | 2,19 |
9 | 2,14 |
10 | 2,10 |
12 | 2,05 |
14 | 2,00 |
16 | 1,98 |
18 | 1,95 |
20 и более | 1,93 |
n - число контрольных образцов-балок.
Значение коэффициента вариации для серии образцов не должно превышать 0,15.
Индекс подкласса фибробетона с неметаллической фиброй по остаточной прочности на осевое растяжение допускается устанавливать по ГОСТ Р 59535.
(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).
Б.6.4 В случае, если испытания контрольных образцов на осевое растяжение не производятся, класс фибробетона по прочности на осевое растяжение допускается назначать по результатам испытаний контрольных образцов-балок на изгиб в следующей последовательности.
Вычисляют нормативные значения прочности фибробетона на растяжение:
(Измененная редакция, Изм. N 1).
- в противном случае - вычисляют по формуле
h - полная высота образца.
, мм | , мм |
0,05 | 0,08 |
0,10 | 0,13 |
0,20 | 0,21 |
0,50 | 0,47 |
1,50 | 1,32 |
2,50 | 2,17 |
3,50 | 3,02 |
4,00 | 3,44 |
УДК 624.012.3/4:691.328.44:625.877(083.13) | ОКС 91.080.40 |
Ключевые слова: фибробетон, неметаллическая фибра, конструкции, расчет по прочности, расчет по трещиностойкости, расчет по деформациям | |
(Измененная редакция, Изм. N 1).