+7 (499) 226-91-87

Конструкции из бетона с композитной неметаллической арматурой. Правила проектирования.

МИНИСТЕРСТВО РЕГИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

               С В О Д П Р А В И Л                                            СП ….…………..2013

 

КОНСТРУКЦИИ ИЗ БЕТОНА
С КОМПОЗИТНОЙ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ АРМАТУРОЙ.
ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

 

 

(первая редакция)

 

 

Москва 2013

 

Предисловие

 

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила разработки – постановлением Правительства Российской Федерации «О порядке разработки и утверждения сводов правил» от 19 ноября 2008 г. № 858.

 

Сведения о своде правил

 

  1. ИСПОЛНИТЕЛИ – НИИЖБ им. А.А. Гвоздева – институт ОАО «НИЦ «Строительство»
  2. ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
  3. ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
  4. УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 2013 г. № и введен в действие с … января 201… г.
  5. ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт).

 

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок – в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.

 

© Минрегион России, 2013

 

Настоящий нормативный документ не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения Минрегиона России.

 

Оглавление

  Введение 4
1. Область применения 5
2. Нормативные ссылки 5
3. Термины и определения 6
4. Общие положения 7
5. Материалы 9
5.1. Нормативные и расчетные характеристики бетона 9
5.2. Нормативные и расчетные характеристики неметаллической композитной арматуры 9
6. Конструкции без предварительного напряжения неметаллической композитной арматуры 12
6.1. Расчет конструкций по предельным состояниям первой группы 12
6.2. Расчет конструкций по предельным состояниям второй группы 37
7. Конструкции с предварительно напряженной неметаллической
композитной арматурой
59
7.1. Предварительные напряжения арматуры 59
7.2. Расчет предварительно напряженных конструкций по предельным состояниям первой группы 66
8 Конструктивные требования 81
  Приложение А 91

 

ВВЕДЕНИЕ

Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральных законах от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и содержит требования к расчету и проектированию конструкций с неметаллической композитной арматурой на основе углеродных, арамидных базальтовых или стеклянных волокон.


Свод правил разработан авторским коллективом НИИЖБ им. А.А. Гвоздева – института ОАО «НИЦ «Строительство» (д-р техн. наук Т.А. Мухамедиев - разделы 1-8, кандидаты техн. наук Д.В. Кузеванов, А.Ю. Степанов – разделы 6-8; д-р техн. наук В.Ф.Степанова, канд. хим. наук В.Р.Фаликман, канд. техн. наук А.В.Бучкин – раздел 5 ) при участии ОАО «Роснано» (инж. Ю.Г. Ткачук), ООО «БЗС» (инж. А.Я. Рудольф), ООО «ТБМ» (д-р техн. наук. Е.П. Жирков), ООО НПК «Армастек» (инж. И.А. Механошин), ООО «Европластгрупп» (инж. Е.В. Шевченко).

 

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящие нормы распространяется на проектирование конструкций из бетона зданий и сооружений различного назначения, армированных неметаллической композитной арматурой на основе углеродных, арамидных, базальтовых или стеклянных волокон.
Свод правил устанавливает требования к проектированию конструкций, изготовляемых из тяжелого, мелкозернистого, легкого, ячеистого и напрягающего бетонов, и эксплуатируемых в климатических условиях России при статическом действии нагрузки.

 

2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих нормах использованы ссылки на следующие нормативные документы:

CП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»
СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»
СП 70.1330.2012) «СНиП 3.03.01 Несущие и ограждающие конструкции»
ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения.
ГОСТ ХХХХХ-2013 Арматура полимерная композитная для армирования конструкций. Технические условия (проект)
ГОСТ ХХХХ-2013 Арматура полимерная композитная для армирования конструкций. Методы испытаний (проект)
ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований.

П р и м е ч а н и е – При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования – на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован на 01 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

3. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

3.1 Арматура неметаллическая композитная: Композиционный материал, сформированный в процессе производства в структурированный стержень и состоящий из продольных однонаправленных волокон, связанных затвердевшим полимерным материалом.
3.2 Арматура неметаллическая композитная периодического профиля - неметаллическая композитная арматура с равномерно-расположенными на поверхности под углом к продольной оси поперечными выступами, образованными навивкой или рифлением.
3.3 Номинальный диаметр арматурного стержня периодического профиля - Диаметр равновеликого по площади поперечного сечения круглого гладкого стержня
3.4 Предельное напряжение сцепления стержня с бетоном: максимальные сдвиговые напряжения, которые допускается прикладывать к поверхностному слою стержня, длительно контактирующему с бетоном или строительным раствором.
3.5 Углепластик – полимерный композитный материал, армированный углеродными волокнами.
3.6 Стеклопластик – полимерный композитный материал, армированный стеклянными волокнами.
3.7 Органопластик – полимерный композитный материал, армированный арамидными волокнами.
3.8 Температура стеклования – значение температуры, при которой полимерная матрица композитной арматуры необратимо меняет свои физико- механические свойства.
3.9 Полимерная матрица – компонент композитной арматуры, объединяющий и защищающий ее волокна от повреждений и распределяющий нагрузку между отдельными волокнами.

 

4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Расчеты конструкций с неметаллической композитной арматурой следует производить по предельным состояниям первой и второй групп.
4.2 Расчеты по предельным состояниям первой группы включают:

  • расчет по прочности;
  • расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций);
  • расчет по устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплывание).

4.3 Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

  • расчет по образованию трещин;
  • расчет по раскрытию трещин;
  • расчет по деформациям.

4.4. При расчетах конструкций с неметаллической композитной арматурой по предельным состояниям следует рассматривать различные расчетные ситуации в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010, в том числе стадии изготовления, транспортирования, возведения, эксплуатации, аварийные ситуации, а в необходимых случаях – пожар.
4.5 Расчеты конструкций с неметаллической композитной арматурой следует производить на все виды нагрузок, отвечающих функциональному назначению конструкций, с учетом влияния окружающей среды, а в необходимых случаях – с учетом воздействия пожара, технологических температурных и влажностных воздействий и воздействий агрессивных химических сред.
4.6 Расчеты конструкций с неметаллической композитной арматурой следует производить на действие изгибающих моментов, продольных сил, поперечных сил и крутящих моментов, а также на местное действие нагрузки.
4.7 При расчете сборных конструкций с неметаллической композитной арматурой на воздействие усилий, возникающих при их подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от их массы 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.
4.8 При расчетах конструкций следует учитывать особенности свойств различных видов бетона и неметаллической композитной арматуры, влияния на них характера нагрузки и окружающей среды, способов армирования, совместность работы арматуры и бетона.
4.9 Расчеты по устойчивости формы конструкции, а также по стойчивости положения следует производить согласно указаниям нормативных документов на отдельные виды конструкций.
4.10 Расчет по прочности конструкций с неметаллической композитной арматурой следует производить:

  • по нормальным сечениям (при действии изгибающих моментов и продольных сил);
  • по наклонным сечениям (при действии поперечных сил);
  • по пространственным сечениям (при действии крутящих моментов);
  • на местное действие нагрузки (местное сжатие, продавливание).

 

5. МАТЕРИАЛЫ

5.1 Нормативные и расчетные характеристики бетона и стальной арматуры

 

5.1.1 Нормативные и расчетные значения характеристик бетона и стальной арматуры, а при расчете конструкций по нелинейной деформационной модели - диаграммы их деформирования, следует принимать по указаниям СП 63.13330.2012.

 

5.2 Нормативные и расчетные характеристики неметаллической композитной арматуры

5.2.1 Для армирования конструкций следует применять отвечающую требованиям ГОСТ ХХХХХ-2013 (Арматура полимерная композитная для армирования конструкций. Технические условия (проект)) неметаллическую композитную арматуру следующих видов:

  • стеклопластиковую (АНК-С);
  • базальтопластиковую (АНК-Б);
  • углепластиковую (АНК-У) ;
  • арамидную (АНК-У) ;
  • гибридную (АНК-Г).

5.2.2 Выбор вида неметаллической композитной арматуры следует производить в зависимости от условий эксплуатации конструкций и характера их нагружения.
5.2.3 Основными прочностными и деформационными характеристиками неметаллической композитной арматуры являются нормативные значения:

  • сопротивления растяжению Rf,n;
  • модуля упругости Ef,n;
  • предельных относительных деформаций εfu,n;
  • коэффициента линейной температурной деформации αft,n.

5.2.4 Нормативные значения: сопротивления растяжению Rf,n, модуля упругости Ef,n, и предельных относительных деформаций εfu,n следует определять с обеспеченностью 0,95 по результатам испытаний образцов неметаллической композитной арматуры в соответствии с ГОСТ ХХХХ- 2013….(Арматура полимерная композитная для армирования конструкций. Методы испытаний (проект)).

Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик неметаллической композитной арматуры различных видов должны быть не ниже значений, указанных в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Наименование показателя Единица измерения АНК-С АНК-Б АНК-У АНК-А АНК-Г
Предел прочности при растяжении, Rf,n МПа 800 900 1600 1400 1000
Модуль упругости при растяжении, Ef,n ГПа 50 50 140 70 100

5.2.5 Расчетное значение модуля упругости Ef неметаллической композитной арматуры следует принимать равным его нормативному значению.
5.2.6 Расчетное значение сопротивления растяжению Rf неметаллической композитной арматуры следует принимать равным:

где: γf - коэффициент надежности по материалу, принимаемый при расчете по предельным состояниям второй группы равным 1,0, а при расчете по предельным состояниям первой группы - равным 1,5;
γf1 - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации конструкции с неметаллической композитной арматуры, принимаемый по табл. 5.2;
γf2 - коэффициент, учитывающий длительность действия нагрузки, принимаемый по табл. 5.3.

Таблица 5.2

Условия эксплуатации конструкции Вид неметаллической композиционной арматуры
АНК-С АНК-Б АНК-У АНК-А АНК-Г
Во внутренних помещениях 0,8 0,9 1,0 0,9 0,9
На открытом воздухе 0,7 0,8 1,0 0,8 0,8

 

Таблица 5.3

Вид нагрузки Вид неметаллической композиционной арматуры
АНК-С АНК-Б АНК-У АНК-А АНК-Г
Кратковременная 1 1 1 1 1
Длительная 0,3 0,4 0,6 0,4 0,4

5.2.7 Расчетное значение предельных относительных деформаций неметаллической композитной арматуры следует принимать равным:

5.2.8 Расчетное значение сопротивления неметаллической композитной арматуры сжатию следует принимать равным нулю.
5.2.9 Расчетное значение Rf,w сопротивления неметаллической композитной арматуры растяжению при расчете прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента, следует принимать равным:

  • при радиусе загиба хомутов не менее 6d:

  • при радиусе загиба хомутов менее 6d – по данным производителя неметаллической композитной арматуры, но не более значения, вычисленного по формуле (5.3).

Во всех случаях расчетное значение Rf,w сопротивления неметаллической композитной арматуры растяжению следует принимать не более 300 МПа.
5.2.10 Расчетные диаграммы деформирования (состояния) неметаллической композитной арматуры, устанавливающие связь между напряжениями и относительными деформациями при растяжении, следует принимать линейными.