ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (НИИЖБ) ГОССТРОЯ СССР

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ им. В.А.КУЧЕРЕНКО
(ЦНИИСК им. КУЧЕРЕНКО) ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

по проектированию бетонных
И железобетонных конструкций
из ячеистых бетонов

(к СНиП 2.03.01-84)

Утверждено
приказом НИИЖБ Госстроя СССР от 16 апреля 1985 г. № 20

Рекомендовано к изданию секцией теории железобетона и арматуры НТС НИИЖБ Госстроя СССР.

Содержит основные положения по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из ячеистых бетонов. Приведены данные о материалах, применяемых в указанных конструкциях, рекомендации по расчету и конструктивные требования. Даны примеры расчета.

Для инженерно-технических работников проектных организаций.

При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие распространяется на проектирование элементов бетонных и железобетонных конструкций из различных видов ячеистых бетонов автоклавного и неавтоклавного твердения, применяемых в конструкциях гражданских, промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Поскольку конструкции из ячеистых бетонов выполняются только в виде стеновых панелей, плит покрытий и перекрытий, то многие виды расчетов, предусмотренные СНиП 2.03.01-84, в Пособии не приводятся, в частности, расчеты кольцевых сечений на растяжение и кручение, выносливость, ширину раскрытия и закрытия косых трещин, влияние поперечной силы на прогиб, а также расчеты косвенного армирования.

В скобках указаны номера пунктов, таблиц и формул СНиП 2.03.01-84.

В Пособии использованы материалы разработок НИИСК и ДонпромстройНИИпроекта Госстроя СССР, ВНИИстрома, НИПИсиликатобетона Минстройматериалов СССР, НИИстроительства Госстроя ЭССР, ЛенЗНИИЭПа Госгражданстроя, а также ряда других научно-исследовательских и проектных организаций, высших учебных заведений, предприятий, изготовляющих изделия из ячеистых бетонов, строительных и монтажных организаций, осуществляющих строительство зданий с применением конструкций из ячеистых бетонов, а также использован опыт эксплуатации таких зданий. Пособие разработано НИИЖБ (кандидаты техн. наук К.М.Романовская, В.В.Макаричев) и ЦНИИСК им. Кучеренко (канд. техн. наук Н.И.Левин).

Замечания и предложения просьба направлять в НИИЖБ и ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР по адресу: 109389, Москва, 2-я Институтская, д. 6.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящее Пособие составлено к СНиП 2.03.01-84 и может быть использовано при проектировании элементов конструкций зданий и сооружений для гражданского, промышленного и сельскохозяйственного строительства из различных автоклавных и неавтоклавных ячеистых бетонов, работающих при систематическом воздействии температур не выше 50 ^оС и не ниже минус 70 °С, а именно:

а) бетонных однослойных, работающих на изгиб и внецентренное сжатие;

б) железобетонных однослойных с обычным армированием, работающих на изгиб и внецентренное сжатие;

в) железобетонных двухслойных с обычным армированием и предварительно напряженных, работающих на изгиб.

Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны, предусмотренные настоящим Пособием, должны соответствовать требованиям ГОСТ 25485-82.

Виды применяемых ячеистых бетонов приведены в прил. 1.

Проектирование ячеистобетонных конструкций для сейсмических районов допускается при условии выполнения требований СНиП II-7-81.

1.2. При проектировании элементов конструкций из ячеистых бетонов следует руководствоваться общими требованиями СТ СЭВ 384—76, СНиП II-6-74, СНиП II-3-79, СНиП 2.01.01-82, СНиП 2.03.01-84, а также требованиями настоящего Пособия.

1.3. Проектирование бетонных и железобетонных конструкций для работы в условиях агрессивной среды следует вести с учетом дополнительных требований, предъявляемых СНиП 2.03.11-85.

1.4. В целях обеспечения долговечности конструкций из ячеистых бетонов следует предусмотреть защиту их от увлажнения грунтовыми водами и интенсивного увлажнения атмосферными осадками, для чего рекомендуется применять защитно-декоративные отделки наружных поверхностей стен окрасочными составами, поризованными растворами с дроблеными каменными материалами в соответствии с СН 277-80.

1.5. Однослойные конструкции из ячеистых бетонов следует предусматривать для зданий с относительной влажностью воздуха внутри помещений до 60 %, а при наличии пароизоляции на внутренней поверхности стен — для зданий с влажностью воздуха внутри помещений до 75 %.

Допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании вместо устройства пароизоляции увеличение толщины элементов стен исходя из условия исключения выпадания конденсата на их внутренней поверхности. Двухслойные конструкции с внутренним слоем из тяжелого бетона допускаются к применению без специальных мер защиты при влажности воздуха внутри помещений до 75 %.

1.6. Расчетная зимняя температура наружного воздухе и влажность окружающей среды определяются в соответствии с п. 1.8 СНиП 2.03.01-84.

1.7. Теплотехнический расчет элементов конструкций из ячеистых бетонов следует производить в соответствии со СНиП II-3-79.

Теплофизические характеристики ячеистых бетонов для наружных ограждающих конструкций в случае их отсутствия в СНиП II-3-79 рекомендуется принимать на основании опытных данных.

1.8. В рабочих чертежах, технических условиях на элементы конструкций из ячеистого бетона следует указывать вид ячеистого бетона и его характеристики: класс бетона по прочности на осевое сжатие, марку надежности, прочность бетона при отпуске изделий с завода, а для элементов наружных ограждающих конструкций также марку по морозостойкости.

Кроме того, должны быть указаны вид, класс и марка стали для арматуры и закладных деталей.

1.9. При проектировании конструкций из ячеистых бетонов следует учитывать требования, предъявляемые СН 277-80 к способу их формования (литьевому, по вибротехнологии, по резательной технологии), и другие требования этой Инструкции.

1.10. Автоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях I, II и III классов по степени ответственности.

Неавтоклавные ячеистые бетоны рекомендуется применять в зданиях и сооружениях II и III классов по степени ответственности.

П р и м е ч а н и е. Классы по степени ответственности следует принимать по «Правилам учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций», утвержденным постановлением Госстроя СССР № 41 от 19 марта 1981 г.

1.11. При проектировании следует предусмотреть защиту арматуры и закладных деталей от коррозии в соответствии с СН 277-80.

1.12. Автоклавные и неавтоклавные ячеистые бетоны могут применяться в следующих элементах конструкций:

а) одно- и двухслойных панелях наружных и однослойных панелях внутренних стен;

б) одно- и двухслойных плитах покрытий;

в) неармированных и армированных стеновых крупных блоках;

г) неармированных стеновых мелких блоках.

П р и м е ч а н и я: 1. Проектирование конструкций стен из мелких блоков осуществляется в соответствии со СНиП II-22-81, а прочностные характеристики ячеистых бетонов принимаются согласно настоящему Пособию.

2. Армированные крупнозернистые элементы из неавтоклавных ячеистых бетонов могут применяться при отсутствии в них недопустимых усадочных трещин.

3. Применение ячеистых бетонов в конструкциях внутренних стен и междуэтажных перекрытий допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

1.13. Стеновые панели из автоклавных ячеистых бетонов разрешается применять в зданиях независимо от их этажности при условии обеспечения расчетом необходимой прочности и деформативности.

Усилия, на которые рассчитываются ячеистобетонные стеновые панели и крупные блоки, а также стены из мелких блоков, определяются расчетом в зависимости от способа соединения наружных и внутренних стен или несущих каркасов (колонн, ригелей и плит перекрытий).

При жестком соединении наружных и внутренних стен с помощью сварки закладных деталей или замоноличивания арматурных выпусков стены рассчитываются как совместно работающие, т.е. как несущие. В этом случае нагрузки, приходящиеся на наружные стеновые панели или блоки из ячеистых бетонов, определяются из общего расчета зданий как совместной системы продольных, поперечных и горизонтальных дисков с учетом соотношения упругопластических свойств ячеистого бетона и материала внутренних конструкций зданий.

При соединении наружных ячеистобетонных стен с внутренними несущими конструкциями зданий (колоннами или стенами) с помощью горизонтальных гибких стержней и при наличии зазора между стенами и внутренними конструкциями элементы стен (панели или блоки) рассчитываются как самонесущие.

Для бескаркасных зданий, имеющих жесткое соединение (монолитную связь) между стенами из неавтоклавных ячеистых бетонов, предельной высотой следует считать три этажа.

1.14. Двухслойные плиты перекрытий или покрытий рекомендуется проектировать из слоя тяжелого бетона, плотного силикатного бетона класса по прочности не менее В 10 при армировании без предварительного напряжения и не менее В 17,5 с предварительным напряжением.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.15. Основные расчетные требования к проектированию бетонных и железобетонных однослойных конструкций из ячеистых бетонов принимаются в соответствии с пп. 1.10-1.13 и 1.19-1.22 СНиП 2.03.01-84, двухслойных предварительно напряженных с учетом пп. 1.17; 1.18 и 1.23—130 СНиП 2.03.01.84.

1.16 (1.16). К трещиностойкости конструкций из ячеистых бетонов предъявляются требования только 2- и 3-й категорий, т.е. допускается ограниченное по ширине кратковременное и длительное раскрытие трещин. Ко 2-й категории относятся предварительно напряженные двухслойные конструкции с арматурой классов А-V, А-VI и проволокой классов В-II и Вр-II диаметром 3,5 мм и более. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается кратковременная a_crc1 = 0,2 мм.

Однородные конструкции и конструкции с другими видами арматуры относятся к 3-й категории трещиностойкости. Предельно допустимая ширина раскрытия трещин для данных конструкций принимается: кратковременная a_crc1 = 0,4 мм, длительная a_crc2 = 0,3.

При расчете ширины раскрытия трещин коэффициент надежности по нагрузке (постоянной, длительной и кратковременной) g_f принимается равным 1.

Указанные категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций относятся к трещинам, нормальным к продольной оси элемента.

Во избежание раскрытия продольных трещин следует принимать конструктивные меры (устанавливать соответствующую поперечную арматуру), а для предварительно напряженных элементов, кроме того, ограничивать значения сжимающих напряжений в бетоне в стадии предварительного обжатия (см. п. 1.29 СНиП 2.03.01-84).

П р и м е ч а н и е. В конструкциях, в которых арматура покрывается антикоррозионным составом, допускается ширина раскрытия трещин a_crc2 до 0,5 мм.

1.17. Прогибы элементов железобетонных конструкций из ячеистых бетонов не должны превышать предельно допустимых значений, указанных в п. 1.20 СНиП 2.03.01-84.

Для элементов покрытий сельскохозяйственных зданий производственного назначения, если прогибы не ограничиваются технологическими или конструктивными требованиями, предельно допустимые прогибы принимаются равными при пролетах: до 6 м - 1/150 пролета, от 6 до 10 м - 4 см.

1.18. (1.21). При расчете по прочности бетонных и железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет е_а, обусловленный не учтенными в расчете факторами. Эксцентриситет е_а в любом случае принимается: не менее 1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения, и 1/30 высоты сечения; не менее 2 см для несущих стен и 1 см для самонесущих стен.

Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е_о принимается равным эксцентриситету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее е_а. В элементах статически определимых конструкций эксцентриситет е_о находится как сумма эксцентриситетов - определяемого из статического расчета конструкции и случайного.

Расчет сжатых бетонных элементов прямоугольного сечения (в том числе армированных симметричной конструктивной арматурой) при величине эксцентриситета, определенного в соответствии с указанием настоящего пункта, 0 < е_о £ 0,225h и расчетной длине элемента l_о £ 20h допускается производить в соответствии с прил. 2.

1.19. Расстояние между температурно-усадочными швами устанавливается в соответствии с п. 1.22 СНиП 2.03.01-84.

1.20. При статических и теплотехнических расчетах элементов ячеистобетонных конструкций следует учитывать среднюю установившуюся влажность ячеистого бетона, принимаемую по табл. 1.

Таблица 1

1.21. Расчет предварительно напряженных двухслойных элементов конструкций из ячеистых бетонов, определение потерь напряжения и учет дополнительных требований к ним должны производиться в соответствии с пп. 1.23-1.30 СНиП 2.03.01-84. Длина зоны передачи напряжений определяется в соответствии с п. 2.29 СНиП 2.03.01-84.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ

ЯЧЕИСТЫЕ БЕТОНЫ

2.1. Для бетонных и железобетонных элементов конструкций из ячеистого бетона, проектируемых в соответствии с рекомендациями настоящего Пособия, предусматриваются автоклавные и неавтоклавные бетоны, указанные в ГОСТ 25485-82.

2.2 (2.2). При проектировании бетонных и железобетонных элементов конструкций из ячеистых бетонов в зависимости от их назначения и условий работы следует устанавливать показатели качества бетона, основными из которых являются:

класс бетона по прочности на сжатие В (как правило, следует указывать в проекте);

марка по морозостойкости F (должна назначаться для конструкций, подвергающихся в увлажненном состоянии действию попеременного замораживания и оттаивания);

марка по средней плотности ячеистого бетона D.

П р и м е ч а н и е. Определение понятие класс бетона и марка бетона см. по ГОСТ 25192-82.

Классы бетона по прочности на сжатие соответствуют значениям гарантированной прочности бетона, МПа, контролируемой на базовых образцах в установленные сроки согласно государственным стандартам с обеспеченностью 0,95 при средней установившейся влажности 10 ± 2 % (по массе).

2.3. Для бетонных и железобетонных элементов конструкций из ячеистых бетонов предусматриваются:

классы бетонов по прочности на сжатие при средней марке по плотности — в соответствии с табл. 2;

марки по морозостойкости: F15$ F25; F35; F50; F75; F100;

марки по средней плотности — в соответствии с табл. 2.

Таблица 2

2.4. Величины отпускной прочности ячеистого бетона в элементах сборных конструкций устанавливаются соответствующими государственными стандартами на сборные изделия.

2.5. Для двухслойных предварительно напряженных элементов класс тяжелого бетона по прочности на сжатие принимается в соответствии с п. 2.6 СНиП 2.03.01-84.

2.6. Среднюю плотность для определения собственного веса бетонных и железобетонных элементов конструкций из ячеистого бетона следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

П р и м е ч а н и я: 1. Для железобетонных элементов конструкций из ячеистых бетонов плотность принимается на 50 кг/м³ выше, чем для бетонных.

2. При наличии фактических данных по расходу арматуры и влажности бетона в элементах конструкций разрешается принимать иные значения плотностей, но не менее указанных в табл. 3 с учетом примеч. 1.

2.7. Марки ячеистого бетона по морозостойкости бетонных и железобетонных элементов конструкций в зависимости от режима их эксплуатации и значений расчетных зимних температур наружного воздуха в районе строительства следует принимать:

для конструкций зданий (кроме наружных стен отапливаемых зданий) — не ниже указанных в табл. 9 СНиП 2.03.01-84;

для наружных стен отапливаемых зданий — не ниже указанных в табл. 10 СНиП 2.03.01-84.

П р и м е ч а н и е. Минимальную марку ячеистого бетона по морозостойкости в наружных несущих элементах сборных конструкций следует принимать не ниже F25.

2.8. Для замоноличивания стыков и швов элементов сборных конструкций из ячеистого бетона следует применять строительные растворы проектной марки по прочности на сжатие не ниже М75, марки по плотности D1500 в соответствии со СНиП II-22-81.

Для стыков и швов, которые в процессе эксплуатации или монтажа могут подвергаться воздействию отрицательных температур наружного воздуха, следует применять растворы и бетоны проектных марок по морозостойкости не ниже принятых для стыкуемых элементов.

П p и м е ч а н и е. При назначении вида, проектной марки и состава раствора для монтажных швов необходимо учитывать требования, приведенные в СН 290-74.

Нормативные и расчетные характеристики бетона

2.9 (2.11). Нормативными сопротивлениями бетона являются сопротивление осевому сжатию призм (призменная прочность) R_bn и сопротивление осевому растяжению R_btn.

2.10. Нормативные сопротивления бетона сжатию R_bn и нормативные сопротивления бетона растяжению R_btn (с округлением) в зависимости от класса бетона по прочности и на сжатие В приведены в табл. 4.

Таблица 4

П р и м е ч а н и я. 1. Над чертой приведены расчетные сопротивления в МПа, под чертой - расчетные сопротивления в кгс/см².

2. Величины нормативных сопротивлений ячеистых бетонов даны для состояния средней влажности ячеистого бетона 10 % (по массе).

2.11. Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой и второй групп определяются путем деления нормативных сопротивлений на соответствующие коэффициенты надежности по бетону при сжатии g_bc или при растяжении g_bt , принимаемые по табл. 5.

Таблица 5

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний второй группы R_b,ser и R_bt,ser вводят и расчет с коэффициентом условий работы бетона g_bi = 1.

Значения расчетных сопротивлений в зависимости от класса бетона для предельных состояний первой группы приведены в табл. 6, для предельных состояний второй группы — в табл. 4.

Таблица 6

П р и м е ч а н и я. 1. Над чертой указаны расчетные сопротивления в МПа, под чертой - в кгс/см².

2. Значения расчетных сопротивлений ячеистых бетонов даны для состояния средней влажности ячеистого бетона 10 % (по массе).

Расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы R_b и R_bt, приведенные в табл. 6, снижаются (или повышаются) путем умножения на коэффициенты условий работы бетона g_bi, учитывающие особенности свойств бетона, длительность действия нагрузки, условия и стадии работы конструкций и т.п. согласно табл. 7.

Таблица 7

П р и м е ч а н и я: 1. В табл. 7 приведены коэффициенты условий работы, учитываемые при расчете конструкций из ячеистых бетонов.

2. Если при учете особых нагрузок вводится дополнительный коэффициент g_b2 условий работы меньше единицы согласно указаниям соответствующих документов (например при учете сейсмических нагрузок), коэффициент принимается равным единице.

3. Коэффициенты g_bi по поз. 1, 3 4, 5 должны учитываться при определении R_b и R_bt, а по поз. 2 - только при определении R_b.

4. Коэффициенты условий работы бетона вводятся независимо один от другого с тем, однако, чтобы их произведение было не менее 0,45.

2.12. Значения начального модуля упругости Е_b при сжатии и растяжении для ячеистых бетонов с влажностью 10 ± 2 % (по массе) принимаются по табл. 8.

Таблица 8

П р и м е ч а н и я: 1. Над чертой указаны значения Е_b × 10^-3 в МПа, под чертой - в кгс/см².

2. Для ячеистого бетона неавтоклавного твердения значения E_b принимают как для бетона автоклавного твердения с умножением на коэффициент 0,8.

В климатическом подрайоне IVA для конструкций, не защищенных от действия солнечной радиации, значения E_b, указанные в табл. 8, следует умножать на коэффициент 0,85.

При соответствующем экспериментальном обосновании допускается учитывать влияние не только класса бетона по прочности и его марки по плотности, но и состава и вида вяжущего, а также условий изготовления и твердения бетона, при этом можно принимать другие значения, согласованные в установленном порядке.

2.13 (2.15). Коэффициент линейной температурной деформации ячеистых бетонов а_bt при изменении температуры от минус 40 до плюс 50 °С принимается равным а_bt = 0,8 × 10^-5 °С^-1.

При наличии данных о минералогическом составе заполнителей, расходе цемента, степени водонасыщения бетона, морозостойкости и т.д. допускается принимать другие значения а_bt, обоснованные в установленном порядке. Для расчетной температуры ниже минус 50 °С значения а_bt принимаются по экспериментальным данным.

2.14 (2.16). Начальный коэффициент поперечной деформации ячеистых бетонов (коэффициент Пуассона) n принимается равным 0,2, а модуль сдвига ячеистых бетонов G - равным 0,4 соответствующих значений Е_b, указанных в табл. 8.

АРМАТУРА

2.15 (2.17). Для армирования железобетонных конструкций должна применяться арматура, отвечающая требованиям соответствующих государственных стандартов или утвержденных в установленном порядке технических условий и принадлежащая к одному из следующих видов.

Стержневая арматурная сталь:

а) горячекатаная — гладкая класса A-I, периодическою профиля — классов А-II, A-III, A-IV; A-V; A-VI;

б) термомеханически и термически упрочненная периодического профиля классов Ат-III, Ат-IV.

Проволочная арматурная сталь:

в) арматурная холоднотянутая проволока;

обыкновенная периодического профиля класса Bp-I;

высокопрочная — гладкая класса В-II, периодического профиля класса Вр-II.

Для закладных деталей и соединительных накладок применяется, как правило, прокатная углеродистая сталь соответствующих марок согласно обязательному приложению 2 СНиП 2.03.01-84.

В железобетонных конструкциях допускается применять арматуру других видов сталей, в том числе упрочненную вытяжкой на предприятиях строительной индустрии стержневую арматуру класса А-IIIв, а также в качестве конструктивной арматуры - обыкновенную гладкую проволоку класса В-I. Применение арматуры новых видов, осваиваемых промышленностью, должно быть согласовано в установленном порядке.

П р и м е ч а н и я: 1. Применение специальных индексов в обозначении классов упрочненной и термомеханически упрочненной стержневой арматуры для однослойных и двухслойных конструкций из ячеистого бетона производится в соответствии с примеч. 1, 2, 3 п. 2.17 СНиП 2.03.01-84.

2. В дальнейшем в Пособии используются следующие термины:

стержень - для обозначения арматуры любого диаметра, вида и профиля независимо от того, поставляется ли она в прутках или мотках (бухтах);

диаметр d обозначает номинальный диаметр стержня, если не оговорено особо.

2.16 (2.18). Выбор арматурных сталей следует производить в зависимости от типа конструкции, наличия предварительного напряжения, а также от условий возведения и эксплуатации здания или сооружения в соответствии с п. 2.19.

2.17 (2.19). В качестве ненапрягаемой арматуры железобетонных конструкций следует преимущественно применять:

а) стержневую арматуру класса A-III;

6) арматурную проволоку диаметром 3-5 мм класса Вр-I (в сварных сетках и каркасах);

допускается также применять:

в) стержневую арматуру классов А-II и A-I для поперечной арматуры, а также в качестве продольной арматуры, если другие виды арматуры не могут быть использованы.

Ненапрягаемая рабочая и конструктивная арматура в конструкциях из ячеистых бетонов должна применяться в виде сварных каркасов и сеток.

2.18. В качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных двухслойных железобетонных элементов из ячеистых бетонов при длине до 12 м включ. может применяться:

а) арматурная проволока классов В-II; Вр-II;

б) горячекатаная арматура классов A-V; A-VI;

г) допускается применять стержневую арматуру классов A-IIIв, A-IV.

2.19 (2.23). При выборе вида и марок стали для арматуры, устанавливаемой по расчету, а также прокатных сталей для закладных деталей должны учитываться температурные условия эксплуатации конструкций и характер их нагружения согласно обязательным приложениям 1 и 2 СНиП 2.03.01-84.

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

2.20 (2.24). Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобетонных и бетонных конструкций должна применяться горячекатаная арматурная сталь класса Ас-II марки 10ГТ и класса А-I марок ВСт3сп2, ВСт3пс2.

В случае, если возможен монтаж конструкций при расчетной зимней температуре ниже минус 40 °С, для монтажных петель не допускается применять сталь марки ВСт2пс2.

Нормативные и расчетные характеристики арматуры

2.21. Нормативные сопротивления R_sn для основных видов стержневой и проволочной арматуры приведены соответственно в табл. 9 и 10.

Таблица 9 (19)

Таблица 10 (20)

П р и м е ч а н и е. В табл. 10 приведены виды арматуры, применение которых целесообразно в конструкциях из ячеистого бетона.

2.22.

Таблица 11

П р и м е ч а н и я: 1. В сварных каркасах для хомутов из арматуры класса А-III, диаметр которых меньше 1/3 диаметра продольных стержней, значения R_sw принимаются равными 255 МПа (2600 кгс/см²).

2. Расчетные сопротивления растянутой поперечной арматуры и сжатой продольной принимаются с учетом коэффициентов, указанных в пп. 2.23, 2.24 и табл. 13.

Таблица 12

Таблица 13

П р и м е ч а н и я: 1. Над чертой даны классы бетона по прочности и расчетные сопротивления, МПа; под чертой - расчетные сопротивления, кгс/см².

2. Расчетные сопротивления арматуры даны с учетом коэффициентов условий ее работы в бетоне классов В15 и ниже:

для сжатой арматуры g_s8 = £ 1 ;

" поперечной " g_s8 = £ 1 .

2.23. Расчетные сопротивления арматуры сжатию R_sc, используемые при расчете конструкций по предельным состояниям первой группы, принимаются по табл. 11 и 12 с учетом коэффициентов условий работы g_s9 по табл. 14 и не более величин, указанных в табл. 13.

Таблица 14 (27)

2.24. Расчетные сопротивления поперечной арматуры в конструкциях из ячеистого бетона при работе их по наклонным сечениям на действие поперечной силы и изгибающего момента принимаются по табл. 13.

2.25. Длина передачи напряжения l_о для напрягаемой арматуры двухслойных конструкций определяется согласно п. 2.29 СНиП 2.03.01-84.

2.26 (2.30). Значения модуля упругости арматуры E_s принимаются по табл. 15.

Таблица 15 (29)

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

РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

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

Без учета сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 1.7а СНиП 2.03.01-84, принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением сжатого бетона.

Сопротивление бетона сжатию условно представляется напряжениями, равными R_b, равномерно распределенными по части сжатой зоны сечения — условной сжатой зоне (черт. 1) - сокращенно, именуемой в дальнейшем сжатой зоной бетона.

Черт. 1. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента, рассчитываемого по прочности без учета сопротивлений бетона растянутой зоны

С учетом сопротивления бетона растянутой зоны производится расчет элементов, указанных в п. 1.7б СНиП 2.03.01-84, принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением бетона растянутой зоны (появлением трещин).

Предельные усилия определяются исходя из следующих предпосылок:

сечения после деформаций остаются плоскими;

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

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

напряжения в бетоне растянутой зоны распределены равномерно и равны R_bt.

Кроме того, должен производиться расчет бетонных элементов на местное действие нагрузки (смятие) согласно п. 3.30.

Внецентренно сжатые элементы

3.2 (3.2). При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет продольного усилия е_а, определяемый согласно указаниям п. 1.18.

3.3 (3.3). При гибкости элементов l_o/i > 14 необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов в плоскости эксцентриситета продольного усилия и в нормальной к ней плоскости путем умножения значений е_о на коэффициент h (см. п. 3.6).

В случае расчета из плоскости эксцентриситета продольного усилия значение е_о принимается равным значению случайного эксцентриситета.

Применение внецентренно сжатых бетонных элементов не допускается при эксцентриситетах приложения продольной силы с учетом прогибов е_оh, превышающих:

а) в зависимости от сочетания нагрузок:

при основном сочетании - 0,9 у,

« особом « - 0,95 y,

б) в зависимости от класса бетона по прочности: (у - 2).

Здесь у - расстояние от центра тяжести сечения до наиболее сжатого волокна бетона, см.

3.4 (3.4). Во внецентренно сжатых бетонных элементах в случаях, указанных в п. 5.48 СНиП 2.03.01-84, необходимо предусматривать конструктивную арматуру.

3.5 (3.5). Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов (см. черт. 1) должен производиться из условия

N £ a R_b A_b , (1)

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

Для элементов прямоугольного сечения A_b определяется по формуле

A_b = bh . (2)

Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых появление трещин не допускается по условиям эксплуатации (черт. 2) независимо от расчета из условия (1), должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны (см. п. 3.1) из условия

N £ . (3)

Черт. 2. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном
к продольной оси изгибаемого (внецентренно сжатого) бетонного
элемента, рассчитываемого по прочности с учетом сопротивления
растянутой зоны бетона

Для элементов прямоугольного сечения условие (3) имеет вид

N £ . (4)

В формулах (1) - (4):

h - коэффициент, определяемой по формуле (9);

a - коэффициент, принимаемый равным:

для автоклавных ячеистых бетонов — 0,85;

« неавтоклавных « — 0,75;

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

W_pl = ; (5)

j = 1,6 - , (6)

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

r = j ; (7)

положение нулевой линии определяется из условия

; (8)

- момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительно нулевой линии;

S_bo и Sbt - статический момент площади сечения соответственно сжатой и растянутой зон бетона относительно нулевой линии;

х — высота сжатой зоны бетона.

3.6 (3.6). Значение коэффициента h, учитывающего влияние прогиба на эксцентриситет продольного усилия e_о, следует определять по формуле

h = , (9)

где N_cr - условная критическая сила, определяемая по формуле

N_cr = , (10)

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

j_l = l + b , (11)

но не более l + b.

Здесь b - коэффициент, принимаемый в зависимости от вида ячеистого бетона равным: для автоклавного - 1,3, для неавтоклавного - 1,5;

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

М - то же, от действия постоянных, длительных и кратковременных нагрузок;

l_о - расчетная длина элемента, определяемая по табл. 16;

d_e - коэффициент, принимаемый равным e_o/h, но не менее величины

d_e,min = 0,5 - 0,01 - 0,01 R_b , (12)

где R_b принимается в МПа.

Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от полной нагрузки и от суммы постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки, то при абсолютном значении эксцентриситета полной нагрузки е_o, превышающем 0,1 h, принимают j_l = 1; если это условие не удовлетворяется, значение j_l принимается равным j_l = j_l1 + 10(l - j_l1) , где j_l1 определяют по формуле (11), принимая М равным произведению продольной силы N на расстояние от центра тяжести сечения до соответствующей грани сечения.

При расчете бетонных элементов, имеющих несмещаемые опоры, значения коэффициента h принимаются для сечения в средней трети длины элемента по формуле (9), а для сечений в пределах крайних третей длины элемента - путем линейной интерполяции, принимая в опорных сечениях значения h равными единице.

Таблица 16

П р и м е ч а н и е. Н - высота стены в пределах этажа за вычетом толщины плиты перекрытия.

3.7. Расчет сжатых бетонных элементов (при косом внецентренном сжатии) производится по формуле (1), при этом:

а) площадь сечения сжатой зоны бетона А_b условно принимается в виде прямоугольника, центр тяжести которого совпадает с точкой приложения силы и две стороны ограничены контуром сечения элемента (черт. 3), при этом

b_c = 2C_b = 2 (y_b - e_oy) , (13)

h_c = 2C_h = 2 (y_h - e_ox) . (14)

В формулах (13) и (14):

C_b и С_h — расстояния от точки приложения силы до ближайших границ сечения.

Черт. 3. Схема расположения усилий и эпюра напряжений в поперечном сечении бетонного элемента при косом внецентренном сжатии

Площадь условной сжатой зоны бетона равна:

A_b = 4 (y_h - e_ox) (y_b - e_oy) ; (15)

б) влияние продольного изгиба учитывается в соответствии с п. 3.6, при этом величины h и d опредеыяются в двух вариантах:

1) при высоте сечения h и эксцентриситете е_ох — в направлении h;

2) при высоте сечения h = b и эксцентриситете e_oy - в направлении b.

При двух вариантах значения h за расчетную несущую способность принимается меньшая из значений, вычисленных по формуле (1). Проверка несущей способности с учетом сопротивления бетона растянутой зоны и соответствующем направлении производится по формулам (3) и (4).

3.8 (3.7). Расчет элементов бетонных конструкций на местное сжатие (смятие) следует выполнять согласно пп. 3.30.— 3.31.

Расчет опорных сечений сжатых элементов конструкций в зонах, примыкающих к горизонтальным растворным швам, производится в соответствии с прил. 4.

Изгибаемые элементы

3.9 (3.8). Расчет изгибаемых бетонных элементов (см. черт. 2) должен производиться из условия

M £ a R_bt W_pl, (16)

где a — коэффициент, принимаемый согласно п. 3.5;

W_pl — определяется по формуле (5); для элементов прямоугольного сечения принимается равным:

W_pl = . (17)

РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ПРОЧНОСТИ

3.10. Расчет по прочности элементов железобетонных конструкций должен производиться для сечений, нормальных и наклонных к их продольной оси. При необходимости должен производиться расчет на местное смятие.

Расчет по прочности сечений,
нормальных к продольной оси элемента

3.11 (3.10). Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, следует определять исходя из следующих предпосылок:

сопротивление бетона растяжению принимается равным нулю;

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

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

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

При наличии в элементе напрягаемой и ненапрягаемой арматуры из стали различных видов и классов каждый вид и класс арматуры вводят в расчет прочности со своими расчетными сопротивлениями. В этом случае в расчетных формулах произведения R_sA_s и R_sc A_s¢ заменяют суммой произведений расчетных сопротивлений каждого вида арматуры на соответствующие площади их сечений, а произведения R_sS_so и R_scS_so¢ заменяют суммой произведений расчетных сопротивлений арматуры на статические моменты соответствующих площадей сечений арматуры.

Расчет двухслойных элементов по прочности при расположении слоя тяжелого бетона в растянутой зоне производится так же, как и для однослойных ячеистобетонных элементов; при расчете по деформациям прочность тяжелого бетона принимают равной его классу, указанному в проекте.

В таких элементах положение центра тяжести площади всего сечения бетона или его сжатой зоны, а также статические моменты следует определять, приводя все сечения к классу ячеистого бетона.

3.12 (3.11). Расчет сечений, нормальных к продольной оси элемента, когда внешняя сила действует в плоскости оси симметрии сечения и арматура сосредоточена у перпендикулярных к указанной плоскости граней элемента, следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны бетона , определяемой из соответствующих условий равновесия, и значением относительной высоты сжатой зоны бетона (см. п. 3.13), при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению R_s, с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры, за исключением коэффициента g_s6 по п. 3.13 СНиП 2.03.01-84.

3.13 (3.12). Значение x_R определяется по формуле

x_R = , (18)

где w = a - b R_b ;

a = 0,8;

b = 0,008;

R_b — принимается в МПа.

s_sR — напряжение в арматуре, МПа, принимаемое равным для арматуры классов:

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

A-IV, A-V, A-VI s_sR = R_s + 400 - s_sp - Ds_sp ;

В-II, Вр-II s_sR = R_s + 400 - s_sp ;

здесь R_s — расчетное сопротивление арматуры растяжению с учетом соответствующих коэффициентов усло­вий работы арматуры g_si , за исключением g_s6 (см. п. 3.13 СНиП 2.03.01-84);

s_sR — принимается при коэффициенте g_sp < 1;

Ds_sp — см. п. 3.28 СНиП 2.03.01-84.

При этом x_R должно быть не более 0,6.

3.14 (3.13). При расчете по прочности железобетонных элементов с высокопрочной арматурой классов A-IV, A-V, A-VI, В-II, Вр-II при соблюдении условия x £ x_R расчетное сопротивление арматуры R_s должно быть умножено на коэффициент условий работы g_s6 , определяемый в соответствии с п. 3.13 СНиП 2.03.01-84.

Изгибаемые элементы прямоугольного сечения

3.15 (3.15). Расчет прямоугольных сечений изгибаемых элементов, указанных в п. 3.12 (черт. 4), при x = £ x_R должен производиться из условия:

М £ R_b bx (h_o - 0,5x) + R_sc A_s¢ (h_o - a¢) , (19)

при этом высота сжатой зоны х определяется по формуле

R_s A_s - R_sc A_s¢ = R_b bx , (20)

и принимается с учетом п. 3.16.

Расчет тавровых и двутавровых сечений производится в соответствии с п. 3.16 СНиП 2.03.01-84.

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

3.16 (3.17). При расчете по прочности изгибаемых элементов рекомендуется соблюдать условие

х £ x_R h_o . (21)

В случае, когда площадь сечения растянутой арматуры по конструктивным соображениям или из расчета по предельным состоянием второй группы принята большей, чем это требуется для соблюдения условия х £ x_R h_o, расчет следует производить по формулам для общего случая (см. п. 3.21).

Если полученное из расчета по формуле (20) значение х > x_R h_o, допускается производить расчет из условия (19), определяя высоту сжатой зоны из формулы

s_s A_s - R_sc A_s¢ = R_b bx , (22)

где s_{s =} ; (23)

(x подсчитывается при значениях R_s с учетом соответствующих коэффициентов условий работы арматуры);

s_s - определяется при коэффициенте g_sp, большем единицы.

Для элементов с ненапрягаемой арматурой классов А-I, А-II и А-III и Вр-I при х > x_R h_o допускается также производить расчет из условия (19), подставляя в него значение х = x_R h_o .

Внецентренно сжатые элементы прямоугольного сечения

3.17 (3.19). При расчете внецентренно сжатых железобетонных элементов необходимо учитывать случайный начальный эксцентриситет, согласно п. 1.18, а также влияние прогиба на их несущую способность в соответствии с п. 3.19.

3.18 (3.20). Расчет прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов, указанных в п. 3.12, следует производить:

а) при x = ³ x_R (черт. 5) - из условия

Ne £ R_b bx (h_o - 0,5x) + R_sc A_s¢ (h_o - a¢) , (24)

при этом высота сжатой зоны определяется из формулы

N + R_s A_s - R_sc A_s¢ = R_b bx , (25)

б) при x = > x_R - также из условия (24);

при этом высота сжатой зоны определяется:

для элементов с ненапрягаемой арматурой классов А-I, A-II, A-III - из формулы

N + s_s A_s - R_sc A_s¢ = R_b bx , (26)

где s_s = R_s ; (27)

для элементов с арматурой классов выше А-III (ненапрягаемой и напрягаемой) - из формул (30) - (32).

Черт. 5. Схема и эпюра напряжения в сечении, нормальном
к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента,
при расчете его по прочности

3.19 (3.24). При расчете внецентренно сжатых элементов следует учитывать влияние прогиба на их несущую способность, как правило, путем расчета конструкций по деформированной схеме (см. п. 1.15 СНиП 2.03.01-84). Допускается производить расчет конструкций по недеформированной схеме, учитывая при гибкости > 14 влияние прогиба элемента на его прочность, определяемую из условий (24) и (29) путем умножения е_о на коэффициент h.

При этом условная критическая сила в формуле (9) для вычисления h определяется по формуле

N_cr = , (28)

где l_о - принимается в соответствии с п. 3.20;

d_e - коэффициент, принимаемый согласно п. 3.6;

j_l - коэффициент, определяемый по формуле (11); при этом моменты М и М_l определяются относительно оси, параллельной линии, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр наиболее растянутого или наименее сжатого (при целиком сжатом сечении) стержня арматуры, соответственно от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок. Если изгибающие моменты (или эксцентриситеты) от действия полной нагрузки и от действия постоянных и длительных нагрузок имеют разные знаки, следует учитывать указания п. 3.6.

При расчете из плоскости действия изгибающего момента эксцентриситет продольной силы е_о принимается равным величине случайного эксцентриситета (см. п. 1.18).

3.20 (3.25). Расчетные длины l_о внецентренно сжатых железобетонных элементов рекомендуется определять как для элементов рамной конструкции с учетом ее деформированного состояния при наиболее невыгодном для данного элемента расположении нагрузки, принимая во внимание неупругие деформации материалов и наличие трещин по табл. 16.

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

3.21 (3.28). Расчет сечений в общем случае (черт. 6) должен производиться из условия

М £ R_b S_b - S s_si S_si . (29)

В условии (29):

М - в изгибаемых элементах — проекция момента внешних сил на плоскость, перпендикулярную прямой, ограничивающей сжатую зону сечения; во внецентренно сжатых элементах — момент продольной силы N относительно оси, параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону и проходящей через центр тяжести сечения наиболее растянутого или наименее сжатого стержня продольной арматуры;

S_b и S_si - статические моменты площади сечения сжатой зоны бетона и i-го стержня продольной арматуры относительно соответствующей из указанных выше осей (в изгибаемых элементах положение этой оси принимается таким же, как и во внецентренно сжатых);

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

Черт. 6. Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном
к продольной оси железобетонного элемента,
в общем случае расчета по прочности

I-I - плоскость, параллельная плоскости действия изгибающего момента

1 - точка приложения равнодействующей усилий в сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны; 2 - точка приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре

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

R_b A_b - S s_si A_si - N = 0 ; (30)

s_si = + s_spi . (31)

В формулах (30) и (31) :

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

A_si - площадь сечения i-гo стержня продольной арматуры;

x_i - относительная высота сжатой зоны бетона,

x_i = ,

где h_oi - расстояние от оси, проходящей через центр тяжести сечения рассматриваемого i-го стержня арматуры и параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону до наиболее удаленной точки сжатой зоны сечения (см. черт. 6);

w - характеристика сжатой зоны ячеистого бетона, определяемая по формуле (18);

Кроме того, для определения положения границы сжатой зоны при косом изгибе требуется соблюдение дополнительного условия параллельности плоскости действия моментов внешних и внутренних сил, а при косом внецентренном сжатии - условия, чтобы точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре, лежали на одной прямой (см. черт. 6).

Если значение s_si, полученное по формуле (30), для арматуры классов A-IV, A-V, B-II, Bp-II превышает bR_si, то напряжение s_si следует определять по формуле

s_si = , (32)

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

x_Ri(eli) = . (33)

Здесь s_sRi = R_si + 400 - s_spi - Ds_spi , МПа - при определении x_Ri ;

s_s,eli = b R_si - s_spi , МПа - при определении x_eli ;

s_sc,u - см. п. 3.22 СНиП 2.03.01-84.

Значения Ds_spi и коэффициента b принимаются в соответствии с п. 3.28 СНиП 2.03.01-84.

В случае, когда напряжение в арматуре, найденное по формуле (32), превышает R_si без учета коэффициента g_s6, в условия (29) и (30) подставляется значение s_si, равное R_si, с учетом соответствующих коэффициентов условий работы, в том числе g_s6 (см. п. 3.13 СНиП 2.03.01-84).

Напряжение s_si вводится в расчетные формулы со своим знаком, полученным при расчете по формулам (31) и (32), при этом необходимо соблюдать следующие условия:

во всех случаях R_si ³ s_si ³ -R_sci ;

для предварительно напряженных элементов s_si ³ s_sci , здесь s_sci - напряжение в арматуре, равное предварительному напряжению s_spi¢, уменьшенному на величину s_sc,u (см. пп. 3.12, 3.22 СНиП 2.03.01-84) .

Расчет по прочности сечений,
наклонных к продольной оси элемента

3.22 (3.29). Расчет железобетонных элементов из ячеистых бетонов по наклонным сечениям должен производиться для обеспечения прочности:

на действие поперечной силы по наклонной полосе между наклонными трещинами (п. 3.23);

на действие поперечной силы по наклонной трещине (п. 3.24) ;

на действие изгибающего момента по наклонной трещине (п. 3.26).

3.23 (3.30). Расчет железобетонных элементов на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами должен производиться из условия

Q £ 0,3 j_w1 j_b1 R_b bh_o . (34)

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

j_w1 = 1 +5 a m_w , но не более 1,3 , (35)

где ; ;

s — расстояние между хомутами, измеренное по нормали к ним.

Коэффициент j_b1 определяется по формуле

j_b1 = 1 - 0,01 R_b , (36)

где R_b — в МПа.

3.24 (3.31). Расчет железобетонных элементов из ячеистых бетонов с поперечной арматурой (черт. 7) на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

Q £ Q_b + Q_sw + Q_s,inc . (37)

Черт. 7. Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси
железобетонного элемента, при расчете его по прочности
на действие поперечной силы

Поперечная сила Q в условии (37) определяется от внешней нагрузки, расположенной но одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения.

Поперечное усилие Q_b , воспринимаемое бетоном, определяется по формуле

Q_b = , (38)

где c — длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента.

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

при действии продольных сжимающих сил

, но не более 0,5. (39)

Для предварительно напряженных элементов в формулу (39) вместо N подставляется усилие предварительного обжатия Р; положительное влияние продольных сжимающих сил не учитывается, если они создают изгибающие моменты, одинаковые по знаку с моментами от действия поперечной нагрузки; значение 1 + j_n во всех случаях принимается не более 1,5.

Значение Q_b, вычисленное по формуле (38), принимается не менее величины 0,6 (1 + j_n) R_bt bh_o.

При расчете железобетонных элементов с поперечной арматурой должна быть также обеспечена прочность по наклонному сечению в пределах участка между хомутами, опорой и отгибом и отгибами (черт. 8).

Черт. 8. Расстояния между хомутами и отогнутыми стержнями

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

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

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

c_o = , (40)

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

q_sw = . (41)

Для таких элементов поперечное усилие Q_sw определяется по формуле

Q_sw = q_sw c_o . (42)

При этом для хомутов, устанавливаемых по расчету, следует соблюдать условие

q_sw ³ . (43)

Кроме того, поперечная арматура должна удовлетворять требованиям пп. 5.12-5.17.

3.25 (3.32). Расчет железобетонных элементов без поперечной арматуры на действие поперечной силы для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по наиболее опасному наклонному сечению из условия

Q £ , (44)

где правая часть условия (44) принимается не более 2,5R_btbh_o и не менее 0,6 (1 + j_n) R_bt bh_o .

Коэффициент j_n определяется согласно п. 3.24.

3.26 (3.35). Расчет железобетонных элементов на действие изгибающего момента (черт. 9) для обеспечения прочности по наклонной трещине должен производиться по опасному наклонному сечению из условия

М £ М_s + M_sw + M_s,inc . (45)

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

Момент М в условии (45) определяется от внешней нагрузки, расположенной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения относительно оси, перпендикулярной плоскости действия момента и проходящей через точку приложения равнодействующей усилий N_b в сжатой зоне.

Моменты М_s, М_sw и М_s,inc определяются соответственно как сумма моментов относительно той же оси от усилий в продольной арматуре в хомутах и отогнутых стержнях, пересекающих растянутую зону наклонного сечения, и вычисляются по формулам:

M_s = R_s A_s z_s ; (46)

M_sw = S R_sw A_sw z_sw ; (47)

M_s,inc = S R_s,inc A_s,inc z_s,inc , (48)

где z_s, z_sw и z_s,inc - расстояния от плоскостей расположения соответственно продольной арматуры, хомутов и отогнутых стержней до указанной выше оси.

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

Расчет наклонных сечений на действие момента производится в приопорных участках и местах резкого изменения размеров элементов (подрезки, узлы и т.д.), а также в местах обрыва или отгиба продольной арматуры.

Для конструкций из ячеистых бетонов усилия в продольной арматуре за наклонной трещиной должны определяться по расчету только с учетом работы поперечных анкеров на приопорных участках.

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

М_sw = q_sw , (49)

где q_sw - усилие в хомутах на единицу длины элемента, определяемое по формуле (41);

c - длина проекции опасного наклонною сечения на продольную ось элемента.

3.27. Концы продольной арматуры железобетонных элементов должны быть заанкерены (см. п. 3.35 СНиП 2.03.01-84). Анкеровка продольной арматуры железобетонных конструкций из ячеистых бетонов определяется расчетом.

Значение расчетного усилия N_an, воспринимаемого анкерными поперечными стержнями, приваренными к продольным стержням ненапрягаемой арматуры в однородных элементах, вычисляется по формуле

N_an = , (50)

где n_a - число анкерных поперечных стержней, принимаемое с учетом п. 5.10;

d_a - диаметр анкерных поперечных стержней, см;

m_b - коэффициент, учитывающий вид бетона; принимается: для автоклавных - 1; для неавтоклавных - 0,9;

m_sp - коэффициент, учитывающий вид арматуры; принимается: для гладкой арматуры - 2; для арматуры периодического профиля - 2,5;

g_s9 - коэффициент, учитывающий вид антикоррозионной обмазки по табл. 14;

a_t - расстояние от оси опоры до первой наклонной трещины, определяемое согласно п. 3.28;

u - периметр продольного стержня;

n_p - число анкеруемых продольных стержней в поперечном сечении элемента.

П р и м е ч а н и я: 1. Число расчетных анкерных поперечных стержней, расположенных в одной плоскости, должно быть не более четырех, а расстояние между анкерными стержнями в свету не менее 50 мм.

2. В конструкциях балочного типа, армированных вертикальными каркасами (когда поперечные анкерные стержни расположены вертикально), величину расчетного усилия, воспринимаемого анкерами, определяют по формуле (50) настоящего Пособия и умножают его на коэффициент 0,6.

3. Усилие, воспринимаемое горизонтально расположенными анкерами, при условия соблюдения требований примеч. 1 принимают пропорционально их числу в том случае, если расстояние от начала наклонной трещины до оси близлежащего анкера не менее 100 мм. Если расстояние будет меньше 100 мм, но не менее 50 мм, усилие, воспринимаемое ближайшим к наклонной трещине анкером, умножают на коэффициент 0,6.

4. Усилия, воспринимаемый анкерами, приваренными к стержням, расположенным у боковой грани на расстоянии защитного слоя от нее, определяются по формуле (50) с введением коэффициента 0,5.

3.28. Начало наиболее опасного наклонного сечения принимают на расстоянии а, от оси опоры (см. черт. 9) и вычисляют по формуле

a_t = , (51)

где M_pl - момент появления трещин, определяемый с учетом сжатой и растянутой арматуры для опорного сечения по формуле (62);

Q - расчетная поперечная сила, определяемая в сечении на расстоянии a_t от опоры. Допускается принимать максимальное значение величины Q, соответствующее опорному сечению.

Конец наиболее опасного (по изгибающему моменту) наклонного сечения определяется проекцией длины этого сечения на продольную ось элемента (величиной c_m), которую находят из уравнения

Q = S R_sw A_sw = S R_sw A_s,inc sin q . (52)

При поперечных стержнях, равномерно распределенных вдоль оси элемента, проекцию длины наиболее опасного наклонного сечения на ось элемента с определяют по формуле

c_m = , (53)

где q_sw - определяют по формуле (41).

При равномерно распределенной нагрузке конец наиболее опасного наклонного сечения должен располагаться не далее 1/4 пролета от оси опоры (т.е. а_t + с_m £ l) с тем, чтобы момент внешних сил М в формуле (45) не превышал максимального изгибающего