 |
Основные расчетные требования
|
|
|
|
СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
СВОД ПРАВИЛ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
СП 52-104-2006
Москва
2007
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (НИИЖБ) - филиалом ФГУП «НИЦ «Строительство» Росстроя
2 РЕКОМЕНДОВАН к утверждению и применению конструкторской секцией НТС НИИЖБ 15 августа 2006 г.
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ приказом и.о. генерального директора ФГУП «НИЦ «Строительство» от 3 октября 2006 г. № 143
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение. 2 1 Область применения. 2 2 Нормативные ссылки. 3 3 Термины и определения. 3 4 Общие указания. 3 4.1 Основные положения. 3 4.2 Основные расчетные требования. 5 5 Материалы для сталефибробетонных конструкций. 7 5.1 Бетон (матрица) 7 5.2 Арматура. 11 6 Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по предельным состояниям первой группы.. 16 6.1 Общие положения. 16 6.2 Расчет по прочности сталефибробетонных элементов на действие изгибающих моментов и продольных сил. 17 6.3 Расчет по прочности нормальных сечений предварительно напряженных сталефибробетонных элементов в стадии предварительного обжатия. 30 6.4 Расчет по прочности сталефибробетонных элементов при действии поперечных сил. 32 6.5 Расчет сталефибробетонных элементов на местное сжатие. 37 6.6 Расчет сталефибробетонных элементов на продавливание. 39 7 Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по предельным состояниям второй группы.. 48 7.1 Общие положения. 48 7.2 Расчет сталефибробетонных элементов по раскрытию трещин. 48 7.3 Расчет элементов сталефибробетонных конструкций по деформациям.. 54 8 Конструктивные требования. 59 8.1 Общие положения. 59 8.2 Геометрические размеры конструкций. 59 8.3 Армирование. 60 Приложение А Основные буквенные обозначения. 67 Приложение Б Перечень нормативной и технической документации. 70 |
ВВЕДЕНИЕ
|
|
|
Настоящий Свод правил разработан в развитие СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения».
Свод правил содержит рекомендации по проектированию сталефибробетонных конструкций промышленных и гражданских зданий и сооружений из тяжелого или мелкозернистого бетона с предварительным напряжением и без предварительного напряжения стержневой арматуры, которые обеспечивают выполнение требований СНиП 52-01-2003.
Решение о применении Свода правил при проектировании сталефибробетонных конструкций конкретных зданий и сооружений относится к компетенции заказчика объекта или проектной организации. В случае применения настоящего Свода правил должны быть выполнены все установленные в нем требования.
Настоящий Свод правил следует применять совместно с СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» и СП 52-102-2004 «Предварительно напряженные железобетонные конструкции».
Единицы физических величин, приведенные в Своде правил, выражены: силы - в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры - в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости - в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия - в кН/м или Н/мм.
Свод правил разработали кандидаты технических наук И. В. Волков, Э. М. Газин, мл. науч. сотр. В. В. Бабекин (НИИЖБ - филиал ФГУП «НИЦ «Строительство» Госстроя России).
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
СТАЛЕФИБРОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
STEEL FIBRE REINEORCED CONCRETE STRUCTURES
Дата введения 2006 - 09 - 01
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
|
|
|
Настоящий Свод правил (СП) распространяется на проектирование сталефибробетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения, предусмотренных СНиП 52-01, выполняемых из тяжелого или мелкозернистого бетона классов по прочности на сжатие от В20 до В60, армируемых стальной фибровой арматурой (фиброй), в том числе в сочетании со стальной стержневой арматурой классов А, В и К по СНиП 52-01.
Положения Свода правил распространяются на проектирование сталефибробетонных конструкций без предварительного и с предварительным натяжением (на упоры) стержневой арматуры и эксплуатируемых в климатических условиях России, в среде с неагрессивной степенью воздействия, при статическом действии нагрузки.
При проектировании сталефибробетонных конструкций гидротехнических сооружений, мостов, покрытий автомобильных дорог, аэродромов и других специальных сооружений следует соблюдать также требования соответствующих норм и рекомендации на проектирование этих видов конструкций и сооружений.
Рекомендации СП распространяются на проектирование сталефибробетонных конструкций, армируемых стальной фиброй, упомянутой в подразделе 5.2 настоящего СП и выпускаемой по Техническим условиям, приведенным в приложении Б.
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем Своде правил использованы ссылки на следующие основные нормативные документы:
СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения
СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
СП 52-102-2004 Предварительно напряженные железобетонные конструкции
ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.
Другие нормативные и рекомендательные документы, ссылки на которые использованы в настоящем СП, приведены в приложении Б.
ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем Своде правил использованы основные термины и определения по СНиП 52-01, СП 52-101, СП 52-102 и другим нормативным документам. Используемые термины и их определения в соответствии с документами, на которые имеются ссылки в тексте, приведены в приложении В.
|
|
|
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1.1 Сталефибробетон является разновидностью дисперсно-армированного железобетона (СНиП 52-01, приложение Б) и изготавливается из тяжелого или мелкозернистого бетона (бетон-матрица), в котором в качестве арматуры используются стальные фибры, дисперсно и равномерно распределенные по объему бетона. Совместная работа бетона и стальных фибр обеспечивается сцеплением по их поверхности, анкеровкой фибры в бетоне за счет ее периодического профиля, кривизны в продольном и поперечном направлениях, а также наличием анкеров на концах фибр.
4.1.2 Сталефибробетонные конструкции по виду армирования рассматриваются как:
фибробетонные - при расчетном армировании только фибрами, равномерно распределенными по объему элемента;
комбинированно армированные - при их расчетном совместном армировании стальными фибрами и стальной стержневой арматурой.
4.1.3 Сталефибробетонные конструкции должны быть обеспечены с требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно указаниям СНиП 52-01 и настоящего СП. При этом должны быть учтены технологические требования по изготовлению конструкций, соблюдены требования по эксплуатации зданий и сооружений, а также требования по экологии, устанавливаемые соответствующими нормативными документами.
4.1.4 Применение сталефибробетонных конструкций в средах с агрессивным воздействием на конструкции из бетона и железобетона допускается при выполнении требований, установленных СНиП 2.03.11 и настоящим СП.
4.1.5 Выбор конструктивных решений сталефибробетонных конструкций следует производить исходя из технико-экономической целесообразности применения таких конструкций в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения их материало-, трудо-, энергоемкости и стоимости, с учетом повышения долговечности и увеличения межремонтного ресурса конструкций.
|
|
|
4.1.6 Сталефибробетон рекомендуется применять для изготовления конструкций, в которых наиболее эффективно могут быть использованы следующие его технические преимущества по сравнению с традиционным бетоном и железобетоном:
- повышенные трещиностойкость, ударная прочность, вязкость разрушения, износостойкость, морозостойкость, сопротивление кавитации;
- пониженные усадка и ползучесть;
- возможность использования технологически более эффективных конструктивных решений, чем при традиционном стержневом армировании, например, тонкостенных конструкций, конструкций без стержневой распределительной, косвенной или поперечной арматуры;
- пониженные трудозатраты на арматурные работы;
- повышение степени механизации и автоматизации производства конструкций, например, в сборных тонкостенных оболочках, складках, ребристых плитах покрытий и перекрытий, сборных колоннах, балках, монолитных днищах и стенах емкостных сооружений, дорожных и аэродромных покрытиях; монолитных плитах основания пола промышленных и общественных зданий;
- возможность применения новых, более производительных приемов формования армированных конструкций, например, торкретирование, погиб свежеотформованных листовых изделий, роликовое прессование и др.
4.1.7 При выборе конструктивных решений сталефибробетонных конструкций следует учитывать методы их изготовления, монтажа и условия эксплуатации. Форму и размеры сечений элементов следует принимать исходя из наиболее полного учета свойств сталефибробетона, возможности заводского механизированного и автоматизированного изготовления, удобства транспортирования и монтажа элементов и конструкций.
4.1.8 Сталефибробетонные конструкции могут изготавливаться различными технологическими приемами: предварительным приготовлением смеси в заводских условиях или в бетоносмесителях на строительном объекте, уплотнением с помощью вибрирования и вакуумирования, роликовым формованием и прессованием, торкретированием и центрифугированием.
4.1.9 При проектировании сталефибробетонных конструкций следует руководствоваться общими положениями и соблюдать расчетные требования СНиП 52-01, СНиП 2.03.11 и настоящего СП.
4.1.10 Сталефибробетон без комбинированного армирования (фибробетон, см. п. 4.1.2) рекомендуется применять в элементах конструкций:
работающих преимущественно на ударные нагрузки, смятие, истирание, воздействие кавитации;
работающих преимущественно на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента;
|
|
|
в остальных случаях работающих на сжатие, при расположении продольной сжимающей силы за пределами поперечного сечения элемента, а также работающих на изгиб, когда их разрушение не представляет непосредственной опасности для жизни людей, исправности и сохранности оборудования, т.е. в случаях экономической ответственности конструкций при целесообразности фибрового армирования.
4.1.11 В конструкциях и элементах, подверженных действию крутящих моментов, рекомендуется применять только сталефибробетонные элементы с комбинированным армированием (см. п. 4.1.2).
4.1.12 Расчет сталефибробетонных конструкций по предельным состояниям выполняют по аналогии с расчетом железобетонных и армоцементных конструкций с учетом расчетных характеристик сталефибробетона в соответствии с положениями разделов 4 - 7 настоящего СП.
По показателям прочности для бетона-матрицы приняты классы бетона в соответствии со СНиП 52-01.
4.1.13 Статический расчет сталефибробетонных конструкций в виде оболочек и складок следует выполнять как тонкостенных пространственных конструкций.
4.1.14 Сталефибробетонные комбинированно армированные конструкции с предварительным напряжением стержневой арматуры следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП 52-01, СП 52-102 и дополнительными указаниями настоящего СП.
4.1.15 При расчете сталефибробетонных конструкций среднюю плотность сталефибробетона допускается принимать равной:
- 2500 кг/м3 для тяжелого бетона-матрицы;
- 2400 кг/м3 для мелкозернистого бетона-матрицы.
При необходимости может приниматься более точное значение плотности сталефибробетона, определяемое с учетом указаний пп. 4.1.17 и 5.1.1 настоящего СП.
4.1.16 Содержание фибровой арматуры (расход фибры) в единице объема сталефибробетона определяется расчетом в соответствии с требованиями к его физико-механическим свойствам, назначаемым из условий применения и требований настоящего СП.
4.1.17 В рабочих чертежах конструкций из сталефибробетона в случае необходимости, кроме маркировки фибры и ее требуемого содержания (расхода фибры) в 1 м3 сталефибробетонной смеси, приводятся требования к технологическим приемам изготовления, обеспечивающим требуемые свойства сталефибробетона.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
4.2.1 Расчеты сталефибробетонных конструкций следует производить в соответствии с требованиями пп. 6.1.1 - 6.1.10 СНиП 52-01 по предельным состояниям, включающим:
- предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);
- предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появления недопустимых деформаций и др.).
Расчеты по предельным состояниям первой группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчеты по прочности, по предельным усилиям.
Расчеты по предельным состояниям второй группы, содержащиеся в настоящем СП, включают расчеты по раскрытию трещин и по деформациям.
4.2.2 Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а также отдельных ее элементов следует, как правило, производить для всех стадий: изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации; при этом расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.
4.2.3 Расчеты сталефибробетонных конструкций необходимо, как правило, производить с учетом возможного образования трещин и неупругих деформаций в бетоне и арматуре.
Определение усилий и деформаций от различных воздействий в конструкциях и в образуемых ими системах зданий и сооружений следует производить по методам строительной механики, как правило, с учетом физической и геометрической нелинейности работы конструкций.
4.2.4 При проектировании сталефибробетонных конструкций надежность конструкций устанавливают расчетом путем использования расчетных значений нагрузок и воздействий, расчетных значений характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности зданий и сооружений.
Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов сочетаний, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов надежности по назначению конструкций, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) принимают согласно СНиП 2.01.07.
4.2.5 При расчете элементов сборных сталефибробетонных конструкций на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от массы элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,60 - при транспортировании, 1,40 - при подъеме и монтаже. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке значения коэффициентов динамичности, но не ниже 1,25.
4.2.6 При расчете по прочности сталефибробетонных элементов конструкций на действие сжимающей продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет е 0, принимаемый не менее:
1/600 длины элемента или расстояния между его сечениями, закрепленными от смещения;
1/30 высоты сечения;
10 мм.
Для элементов статически неопределимых конструкций значение эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения е 0 принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее е 0.
Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет е0 принимают равным сумме эксцентриситетов - из статического расчета конструкций и случайного.
4.2.7 К трещиностойкости сталефибробетонных конструкций предъявляют требования соответствующих категорий в зависимости от условий, в которых они работают, и от вида применяемой арматуры:
первая категория - не допускается образование трещин;
вторая категория - допускается ограниченное по ширине непродолжительное и продолжительное раскрытие трещин.
4.2.8 Категории требований к трещиностойкости сталефибробетонных конструкций в зависимости от условий их работы и вида арматуры, а также величины предельно допустимой ширины раскрытия трещин приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1
| Условия работы элементов конструкций | Категории требований к трещиностойкости сталефибробетонных конструкций и предельно допустимая ширина a crc1 и a crc2, мм, раскрытия трещин при армировании | |||
| фибровом* | комбинированном | |||
| со стержневой арматурой классов А240 (А-I), А300 (А-II), А400 (A-III, A400C), В500 (Bp-I, B500C) | со стержневой арматурой классов A600 (A-IV), А800 (A-V) и от Вр1200 до Вр1400 (Вр-II), К1400 (К-7) и К1500 (К-19) | со стержневой арматурой классов А1000 (Aт-VI), Вр1500 (Вр-II) и К1500 (К-19) | ||
| Элементы: | ||||
| 1. С полностью растянутым или частично сжатым сечением: воспринимающие давление жидкостей или газов, а также эксплуатируемые в грунте ниже уровня грунтовых вод или при слабоагрессивной степени воздействия среды на бетон | Первая | Вторая a crc1 = 0,05 a crc2 = 0,03 | Первая | Первая |
| 2. Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещений выше 75 %, а также на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях в условиях увлажнения атмосферными осадками, а также эксплуатируемые в грунте выше уровня грунтовых вод | Вторая a crc1 = 0,05 a crc2 = 0,03 | Вторая a crc1 = 0,1 a crc2 = 0,05 | Первая | Первая |
| 3. Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещения от 60 до 75 % на открытом воздухе и в неотапливаемых зданиях при наличии защиты конструкций от систематического воздействия атмосферных осадков или от выпадения конденсата | Вторая a crc1 = 0,07 a crc2 = 0,05 | Вторая a crc1 = 0,15 a crc2 = 0,1 | Вторая a crc1 = 0,07 a crc2 = 0,05 | Первая |
| 4. Эксплуатируемые в отапливаемых зданиях с относительной влажностью внутреннего воздуха помещения до 60 %и при отсутствии возможности систематического увлажнения конструкции конденсатом или атмосферными осадками | Вторая a crc1 = 0,15 a crc2 = 0,1 | Вторая a crc1 = 0,2 a crc2 = 0,15 | Вторая a crc1 = 0,15 a crc2 = 0,1 | Вторая a crc1 = 0,05 a crc2 = 0,03 |
| * Применение только фибрового армирования допускается при специальном обосновании. |
|
|
|
