СП 405.1325800.2018 Конструкции бетонные с неметаллической фиброй и полимерной арматурой

• 

  admin

  СП 405.1325800.2018
  ​

  СВОД ПРАВИЛ
  КОНСТРУКЦИИ БЕТОННЫЕ С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФИБРОЙ
  И ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРОЙ
  Правила проектирования
  Constructions of concrete with non-steel fiber reinforcement and polymer reinforcement. Rules of design
  ​

  ОКС 91.080.40
  Дата введения 2019-06-25
  ​

  Предисловие
  Сведения о своде правил
  1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Строительство" (АО "НИЦ "Строительство") - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева
  2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
  3 ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
  4 УТВЕРЖДЕН Приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 24 декабря 2018 г. N 850/пр и введен в действие с 25 июня 2019 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
  Введение
  Настоящий свод правил разработан с учетом требований федеральных законов 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 конструкций с неметаллической фиброй, армированных полимерной композитной арматурой.
  Свод правил разработан авторским коллективом АО "НИЦ "Строительство" - НИИЖБ им.А.А.Гвоздева (руководитель работы - д-р техн. наук Т.А.Мухамедиев; д-р техн. наук В.Ф.Степанова, канд-ты техн. наук Д.В.Кузеванов, А.В.Бучкин).
  
  1 Область применения
  Настоящий свод правил устанавливает требования к проектированию фибробетонных конструкций с неметаллической фиброй и полимерной арматурой, изготовляемых из тяжелого и мелкозернистого бетонов, 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 фибробетонных конструкций различного назначения, армированных неметаллической фиброй и композитной полимерной арматурой на основе углеродных, арамидных, базальтовых или стеклянных волокон.
  
  2 Нормативные ссылки
  В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
  СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1-3)
  СП 295.1325800.2017 "Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования"
  СП 297.1325800.2017 "Конструкции фибробетонные с неметаллической фиброй. Правила проектирования"
  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.
  
  3 Термины и определения
  В настоящем своде правил применены термины по СП 63.13330, СП 295.1325800 и СП 297.1325800, а также следующие термины с соответствующими определениями:
  3.1 фибробетонные конструкции с АКП: Конструкции из фибробетона с неметаллической фиброй и с композитной полимерной арматурой (в том числе предварительно напряженной);
  3.2 АКП: арматура композитная полимерная.
  
  4 Общие требования
  4.1 Фибробетон с неметаллической фиброй и композитную полимерную арматуру рекомендуется применять для армирования конструкций, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных сред в случаях, когда к ним предъявляются повышенные требования к трещиностойкости, ударной прочности, вязкости разрушения, износостойкости или морозостойкости.
  4.2 Расчеты фибробетонных конструкций с АКП следует производить с учетом разделов 4 и 5 СП 63.13330.2012, раздела 4 СП 295.1325800.2017 и раздела 4 СП 297.1325800.2017.
  
  5 Материалы
  5.1 Для фибробетонных конструкций с АКП, проектируемых в соответствии с требованиями настоящего свода правил, следует применять фибробетоны классов по прочности на осевое сжатие Bf, по прочности на осевое растяжение Bft, по остаточной прочности на растяжение Bft3, марок по морозостойкости F и по водонепроницаемости W, установленные в СП 297.1325800 и виды композитной полимерной арматуры, установленные в СП 295.1325800.
  5.2 Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик композитной полимерной арматуры следует принимать по СП 295.1325800.
  5.3 Нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик фибробетона, а при расчете конструкций по нелинейной деформационной модели - диаграммы его деформирования, следует принимать по СП 297.1325800.

  СП 405.1325800.2018
  ​

  
  

  СВОД ПРАВИЛ
  КОНСТРУКЦИИ БЕТОННЫЕ С НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФИБРОЙ
  И ПОЛИМЕРНОЙ АРМАТУРОЙ
  Правила проектирования
  Constructions of concrete with non-steel fiber reinforcement and polymer reinforcement. Rules of design
  ​

  
  
  
  
  
  
  
  
  

  ОКС 91.080.40
  Дата введения 2019-06-25
  ​

  
  
  Предисловие
  Сведения о своде правил
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Вслучаепересмотра(замены)илиотменынастоящегосводаправилсоответствующееуведомлениебудетопубликовановустановленномпорядке.Соответствующаяинформация,уведомлениеитекстыразмещаютсятакжевинформационнойсистемеобщегопользования - наофициальномсайтеразработчика(МинстройРоссии)всетиИнтернет
  
  Введение
  
  
  
  Т.А.МухамедиевВ.Ф.СтепановаД.В.КузевановА.В.Бучкин
  
  1 Область применения
  1 Область применения
  
  
  
  
  2 Нормативные ссылки
  2 Нормативные ссылки
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  3 Термины и определения
  3 Термины и определения
  
  
  
  
  фибробетонныеконструкциисАКП:
  
  АКП:
  
  4 Общие требования
  4 Общие требования
  
  
  
  
  
  
  5 Материалы
  5 Материалы
  
  
  BffBftftBft3ft3FW
  
  
  
  
• 

  admin

  6 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 с АКП 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 50% 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 фибробетонных 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:
  

  • сопротивление фибробетона растяжению представляется остаточными напряжениями, равными Rfbt2 или Rfbt3 и равномерно распределенными по растянутой зоне фибробетона;
  • сопротивление фибробетона сжатию представляется напряжениями, равными Rfb и равномерно распределенными по сжатой зоне фибробетона;
  • деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны фибробетона;
  • сопротивление композитной полимерной арматуры сжатию принимается равным нулю;
  • растягивающие напряжения в композитной полимерной арматуре принимаются не более ее расчетного сопротивления растяжению.

  6.1.5 Расчет по прочности нормальных сечений фибробетонных элементов следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны фибробетона ξ = x/h₀, определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны ξR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rf.
  Значение ξR следует определять по формуле
  

  ξR = xR/h₀ = ω / (1 + εf/εfb2), (6.1)​

  
  где ω - характеристика сжатой зоны фибробетона, принимаемая для фибробетона из тяжелого бетона классов до В60 включительно равной 0,8, а для фибробетона из тяжелого бетона классов В70-В100 и из мелкозернистого бетона - равной 0,7;
  

  εf - расчетное значение предельных относительных деформаций композитной полимерной арматуры, принимаемое по СП 295.1325800;
  εfb2 - относительные деформации сжатого фибробетона при напряжениях Rfb, принимаемые по СП 63.13330 как для обычного тяжелого бетона.​

  
  Расчет изгибаемых элементов
  6.1.6 Расчет по прочности сечений изгибаемых фибробетонных элементов с рабочей арматурой следует производить из условия
  

  M ≤ Mᵤₗₜ, (6.2)​

  
  где M - изгибающий момент от внешней нагрузки;
  

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

  
  6.1.7 Значение Mᵤₗₜ для изгибаемых фибробетонных элементов прямоугольного сечения с рабочей арматурой (см. рисунок 1) при ξ = x/h₀ ≤ ξR определяют по формуле
  

  Mᵤₗₜ = Rfbbx(h₀ - 0,5x) - Rfbt3 b(h - x)[(h - x)/2 - a], (6.3)​

  
  где x - высота сжатой зоны фибробетона, определяемая по формуле
  

  x = (RfAf + Rfbt3bh) / (Rfb + Rfbt3)b, (6.4)​

  
  

  Rf - расчетное значение сопротивления композитной полимерной арматуры растяжению;
  Rfbt3 - расчетное значение остаточной прочности фибробетона на осевое растяжение;
  Rfb - расчетное значение прочности фибробетона на осевое сжатие.​

  
  

  
  Рисунок 1 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого
  фибробетонного элемента прямоугольного сечения с АКП, при его расчете по прочности​

  
  6.1.8 Значение Mᵤₗₜ для изгибаемых фибробетонных элементов таврового или двутаврового сечения, с полкой в сжатой зоне (см. рисунок 2), при ξ = x/h₀ ≤ ξR определяют в зависимости от положения границы сжатой зоны:
  

  • если граница проходит в полке (см. рисунок 2, а), т.е. соблюдается условие

  RfAf + Rfbt3(bf hf + bwhw) ≤ Rfb b"f h"f, (6.5)​

  
  

  значение Mᵤₗₜ определяют по формуле​

  
  

  Mᵤₗₜ = Rfb b"f x(h₀ - 0,5x) - Rfbt3 [bf hf (0,5hf - a)+ bwhw(0,5hw + hf - a) + b"f (h"f - x)(h₀ - 0,5(h"f + x))], (6.6)​

  
  

  при этом высоту сжатой зоны определяют по формуле​

  
  

  x = [RfAf + Rfbt3(b"fH"f + bwhw + bfhf)] / b"f(Rfbt3 + Rfb); (6.7)​

  • если граница проходит в ребре (см. рисунок 2, б), т.е. условие (6.5) не соблюдается, значение Mᵤₗₜ определяют по формуле

  Mᵤₗₜ = Rfb[b"fh"f(h₀ - 0,5h"f) + bw(x - h"f)(h₀ - 0,5x - 0,5h"f)] - Rfbt3 [bf hf(0,5hf - a) + bw(h - hf - x)(h₀ - 0,5(h + x - hf))], (6.8)​

  
  

  при этом высоту сжатой зоны фибробетона х определяют по формуле​

  
  

  x = [RfAf + Rfbt3(bwh"f + bwhw + bfhf) - Rfbh"f(b"f - bw)] / bw(Rfbt3 + Rfb). (6.9)​

  
  6.1.9 Значение b"f, вводимое в расчет, принимают по 8.1.11 СП 63.13330.2012.
  

  
  Рисунок 2 - Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого фибробетонного элемента с АКП​

  
  6.1.10 При расчете по прочности изгибаемых фибробетонных элементов рекомендуется соблюдать условие x ≤ ξR h₀.
  В случае, когда площадь растянутой арматуры принята большей, чем это требуется для соблюдения условия x ≤ ξR h₀, предельный изгибающий момент Mᵤₗₜ для изгибаемых конструкций прямоугольного сечения следует определять по формуле (6.3), подставляя в нее значение высоты сжатой зоны, вычисленное по формуле
  

  , (6.10)​

  где
  

  μf = Af/bh₀;
  αf2 = Ef/Efb2;
  Eb2 = Rfb/εfb2;
  αR1 = Rfb/(Rfb + Rfbt2/ω);
  αR2 = Rfbt2/(Rfb + Rfbt2/ω);
  εfb2 - то же, что и в формуле (6.1);
  ω - принимают по 6.1.5.​

  
  Расчет по прочности изгибаемых конструкций таврового или друтаврового сечений с полкой в сжатой зоне и высоте сжатой зоны x > ξR h₀ следует производить по деформационной модели согласно 6.1.15-6.1.21.6 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 сил6 Конструкции без предварительного напряжения арматуры
  
  
  
  Расчет по прочности элементов конструкций на действие изгибающих моментов и продольных сил
  
  Общие положения
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Расчетпопрочностинормальныхсеченийпопредельнымусилиям
  
  
  

  • сопротивление фибробетона растяжению представляется остаточными напряжениями, равными Rfbt2 или Rfbt3 и равномерно распределенными по растянутой зоне фибробетона;
  • сопротивление фибробетона сжатию представляется напряжениями, равными Rfb и равномерно распределенными по сжатой зоне фибробетона;
  • деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны фибробетона;
  • сопротивление композитной полимерной арматуры сжатию принимается равным нулю;
  • растягивающие напряжения в композитной полимерной арматуре принимаются не более ее расчетного сопротивления растяжению.
• сопротивление фибробетона растяжению представляется остаточными напряжениями, равными Rfbt2 или Rfbt3 и равномерно распределенными по растянутой зоне фибробетона;
Rfbt2fbt2Rfbt3fbt3
• сопротивление фибробетона сжатию представляется напряжениями, равными Rfb и равномерно распределенными по сжатой зоне фибробетона;
Rfbfb
• деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны фибробетона;
• сопротивление композитной полимерной арматуры сжатию принимается равным нулю;
• растягивающие напряжения в композитной полимерной арматуре принимаются не более ее расчетного сопротивления растяжению.
ξ = x/h₀ξRRRff

ξRR


ξR = xR/h₀ = ω / (1 + εf/εfb2), (6.1)​
ξRRxRRh₀ = ω / (1 + εf/εfb2)ffb2
ω

εf - расчетное значение предельных относительных деформаций композитной полимерной арматуры, принимаемое по СП 295.1325800;
εfb2 - относительные деформации сжатого фибробетона при напряжениях Rfb, принимаемые по СП 63.13330 как для обычного тяжелого бетона.​
εff
εfb2fb2fbfb
Расчетизгибаемыхэлементов




M ≤ Mᵤₗₜ, (6.2)​
M ≤ Mᵤₗₜ
M

Mᵤₗₜ - предельный изгибающий момент, который может быть воспринят сечением элемента.​
Mᵤₗₜ
Mᵤₗₜξxh₀ ≤ ξRξRR


Mᵤₗₜ = Rfbbx(h₀ - 0,5x) - Rfbt3 b(h - x)[(h - x)/2 - a], (6.3)​
Mᵤₗₜ = Rfbbx(h₀ - 0,5x) - Rfbt3 b(h - x)[(h - x)/2 - a]fbfbh₀ - 0,5xRfbt3 b(h - x)[(h - x)/2 - a]fbt3 fbt3
x


x = (RfAf + Rfbt3bh) / (Rfb + Rfbt3)b, (6.4)​
ffffffRfbt3bhfbt3fbt3RfbfbfbRfbt3fbt3fbt3b

Rf - расчетное значение сопротивления композитной полимерной арматуры растяжению;
Rfbt3 - расчетное значение остаточной прочности фибробетона на осевое растяжение;
Rfb - расчетное значение прочности фибробетона на осевое сжатие.​
Rfff
Rfbt3fbt3fbt3
Rfbfbfb


Рисунок 1 - Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого
фибробетонного элемента прямоугольного сечения с АКП, при его расчете по прочности​



Mᵤₗₜξxh₀ ≤ ξRξRR

• если граница проходит в полке (см. рисунок 2, а), т.е. соблюдается условие
• если граница проходит в полке (см. рисунок 2, а), т.е. соблюдается условие
а
RfAf + Rfbt3(bf hf + bwhw) ≤ Rfb b"f h"f, (6.5)​
ffffffRfbt3(bf hf + bfbt3(fbt3(f fwhw) ≤ Rfb b"f h"fRfb b"f h"ffb fb f f

значение Mᵤₗₜ определяют по формуле​
Mᵤₗₜ

Mᵤₗₜ = Rfb b"f x(h₀ - 0,5x) - Rfbt3 [bf hf (0,5hf - a)+ bwhw(0,5hw + hf - a) + b"f (h"f - x)(h₀ - 0,5(h"f + x))], (6.6)​
Mᵤₗₜ = Rfb b"f x(h₀ - 0,5x) - RMᵤₗₜ = Rfb b"f xRfb b"f fb fb f fbt3 fbt3 bf hf (0,5hf - a)+ bbf hf (0,5hf - a)+ bf fhfhffwhhw(0,5hhw + hf - a) + b"f hffb"f b"f f h"f - x)(h₀ - 0,5(h"f + x))h"fh"ffh₀ - 0,5(h"f + x)h"ff

при этом высоту сжатой зоны определяют по формуле​


x = [RfAf + Rfbt3(b"fH"f + bwhw + bfhf)] / b"f(Rfbt3 + Rfb); (6.7)​
fffffbt3fbt3ffffwwfffffffbt3fbt3fbfb
• если граница проходит в ребре (см. рисунок 2, б), т.е. условие (6.5) не соблюдается, значение Mᵤₗₜ определяют по формуле
• если граница проходит в ребре (см. рисунок 2, б), т.е. условие (6.5) не соблюдается, значение Mᵤₗₜ определяют по формуле
бMᵤₗₜ
Mᵤₗₜ = Rfb[b"fh"f(h₀ - 0,5h"f) + bw(x - h"f)(h₀ - 0,5x - 0,5h"f)] - Rfbt3 [bf hf(0,5hf - a) + bw(h - hf - x)(h₀ - 0,5(h + x - hf))], (6.8)​
MᵤₗₜRfbfbb"fh"fffh₀ - 0,5h"ffwx - h"ffh₀ - 0,5x - 0,5h"ffRfbt3 fbt3 bf hff fhf - afwh - hf - xfh + x - hff

при этом высоту сжатой зоны фибробетона х определяют по формуле​
х

x = [RfAf + Rfbt3(bwh"f + bwhw + bfhf) - Rfbh"f(b"f - bw)] / bw(Rfbt3 + Rfb). (6.9)​
RfAf + Rfbt3fffbt3bwh"f + bfwhw + bfhfffRfbh"ffbfb"ffwwRfbt3 + Rfbfbt3fb
b"ff



Рисунок 2 - Положение границы сжатой зоны в сечении изгибаемого фибробетонного элемента с АКП​


x ≤ ξR h₀R

x ≤ ξR h₀R Mᵤₗₜ


, (6.10)​


μf = Af/bh₀;
αf2 = Ef/Efb2;
Eb2 = Rfb/εfb2;
αR1 = Rfb/(Rfb + Rfbt2/ω);
αR2 = Rfbt2/(Rfb + Rfbt2/ω);
εfb2 - то же, что и в формуле (6.1);
ω - принимают по 6.1.5.​
μf = Af/bh₀ff
αf2 = Ef/Efb2f2ffb2
Eb2 = Rfb/εfb2b2fbfb2
αR1 = Rfb/(Rfb + Rfbt2/ω)R1fbfbfbt2
αR2 = Rfbt2/(Rfb + Rfbt2/ω)R2fbt2fbfbt2
εfb2fb2
ω
x > ξR h₀R