1.4. РАСЧЕТ СТЕКЛОФИБРОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ.
Расчет по образованию трещин.
1.4.1. Расчет по образованию трещин производится для стеклофибробетонных элементов и стеклофибробетонных элементов с комбинированным армированием стальной арматурой.
1.4.2. Расчет стеклофибробетонных элементов и стеклофибробетонных элементов с комбинированным армированием по образованию трещин, нормальных и наклонных к продольной оси элемента, производится в соответствии с основными положениями пп. 2.2-4.9, 4-11 СНиП 2.03.01 и указаниями пп. 4.1, 4.13 СНиП 2.03.03 для армоцементных элементов из мелкозернистого бетона соответствующего класса и по указаниям п. 1.4.3 настоящих норм из условия формулы (124) СНиП 2.03.01.
Mr ≤ Mcrc, (12)
1.4.3. Момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин - Mcrc определяется из условий:
- для стеклофибробетонных элементов и элементов с комбинированным армированием без предварительного напряжения стальной арматуры
Mcrc = Wp1×σfbt,ser, (13)
- для элементов с комбинированным армированием и предварительно напрягаемой стальной арматурой
Mcrc = Wp1×σfbt,ser ± Mrp, (14)
Значение σfbt,ser определяется по формуле:
σfbt,ser = (1 - 10 μf)×Rfbt,ser, (15)
где: Rfbt,ser = Rfbt×γb3.
1.4.4. Значение Wp1 определяется по формуле
 (16)
где: Ibc, Ifc1, Ift1 - момент инерции сжатой зоны стеклофибробетона, площадей сечения фибровой и стержневой или проволочной арматуры, расположенной соответственно в сжатой и растянутой зонах сечения, относительно нулевой линии;
Sbt - статический момент площади растянутой зоны стеклофибробетона относительно нулевой линии;
α - отношение модулей упругости фибровой арматуры Ef и бетона Eb.
Положение нулевой линии определяется по формуле:
 (17)
где: Sredfbc, Sredflc, Sredflt - статические моменты площадей сечений сжатой зоны стеклофибробетона, площадей сечения фибровой и стержневой или проволочной арматуры, расположенной в сжатой и растянутой зонах сечения относительно нулевой линии.
Значения Iflc, Iflt, Sredflc и Sredflt определяются с учетом коэффициентов армирования по площади фибрового μ’fa, μfa или суммарного приведенного фибрового и стержневого или проволочного армирования μ’s, μs. При этом приведенные коэффициенты армирования в общем случае определяются аналогично положениям п. 4.9 СНиП 2.03.03 по формулам:
для сжатой полки
 (18)
для стенки
 (19)
для растянутой полки
 (20)
Коэффициенты μ’fa, μfa и μfaw определяются по формулам:
μ’fa = μ’fvf×k2orf’; (21)
μfa = μfvf×k2orf; (22)
μfaw = μfvw×k2orw; (23)
где: korf’, korf и korw - коэффициенты, учитывающие ориентацию фибры в полках и ребре, принимаются по указаниям пункта 1.3.9.
Значение коэффициента условий работы γb3, учитывающего влияние процента фибрового армирования, принимается в формуле (15) следующим:
при μf £ 1,5 % равным 1;
при μf = 2,0 % равным 1,05;
при μf = 3,0 % равным 1,10;
при μf = 5,0 % равным 1,20.
Значения γb3 для промежуточных величин μf принимаются по интерполяции.
1.4.5. Расчет по образованию трещин, наклонных к продольной оси элемента, производится по указаниям п. 4.11 СНиП 2.03.01 из формул (141), (142) и (143). Значение коэффициента α в формуле (142) принимается равным:
α = 0,02 при μf £ 1,5 %;
α = 0,015 при μf = 2,0 %;
α = 0,012 при μf = 3,0 %;
α = 0,010 при μf = 5,0 %.
При этом значение Rbt,ser заменяется на величину Rfbt, умноженную на коэффициент γb3 (см. п. 1.4.4).
Расчет по раскрытию трещин.
1.4.6. Расчет по раскрытию трещин производится только для стеклофибробетонных элементов с комбинированным армированием.
Расчет по раскрытию производится только для трещин, нормальных к продольной оси элемента.
1.4.7. Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента при комбинированном армировании, следует определять по формуле:
 (24)
Значение σm определяется по формуле (57) СНиП 2.03.03 с заменой величины Wsl на Wfl для сечения, приведенного к условному эквивалентному сечению из стеклофибры, в соответствии со схемой на рис. 1.13.
Коэффициент φe, учитывающий влияние длительной нагрузки, принимается равным 3 для стеклофибробетона из мелкозернистого бетона групп А и Б. При кратковременном действии нагрузки значение коэффициента φe принимается равным 1.
Рис. 1.13 Схема приведения сечения стеклофибробетонного элемента к стеклянному, при расчете его по раскрытию трещин, нормальных к продольной оси элемента.
а) - сечение стеклофибробетонного элемента;
б) - сечение, приведенное к стеклянному
Коэффициент γm, учитывающий влияние объемного содержания стеклофибры, принимается равным:
γm = 5,0 при μf = 1,5 %;
γm = 4,0 при μf = 2,0 %;
γm = 2,6 при μf = 2,8 %;
γm = 2,0 при μf = 2,8 %;
γm = 1,5 при μf = 5,0 %;
При промежуточных значениях μf значения γm определяются по интерполяции.
1.4.8. Расчет по раскрытию трещин, наклонных к продольной оси элемента, не производится. Для предотвращения чрезмерного раскрытия трещин, наклонных к продольной оси элемента, при комбинированном армировании стеклофибробетонного элемента следует соблюдать условие:
σmt £ γb4×γb5×Rfbt,ser, (25)
где: значения σmt и γb4 принимаются по указаниям п. 4.11 СНиП 2.03.01.
Значения коэффициента условий работы γb5 принимаются в зависимости от процента фибрового армирования;
γb5 = 1,0 при μf £ 1,3 %;
γb5 = 1,05 при μf = 1,5 %;
γb5 = 1,10 при μf = 2,0 %;
γb5 = 1,20 при μf = 3,0 %;
Промежуточные значения μf вычисляются по интерполяции.
Расчет элементов стеклофибробетонных конструкций по деформациям.
1.4.9. Деформации (прогибы, углы поворота) элементов стеклофибробетонных конструкций вычисляются по формулам строительной механики, определяя значения кривизны согласно общим указаниям пп. 4.23-4.30 СНиП 2.03.01 и п.п. 1.4.10-1.4.13 настоящих норм.
Величина кривизны и деформаций фибробетонных элементов отсчитываются от их начального состояния. При наличии предварительного напряжения - от состояния до обжатия.
1.4.10. Кривизна стеклофибробетонных элементов и элементов с комбинированным армированием определяется:
а) для участков элемента, где в растянутой зоне не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента - как для сплошного тела;
б) для участков элемента с комбинированным армированием, где в растянутой зоне имеются трещины, нормальные к продольное оси - как отношение разности средних деформаций крайнего волокна сжатой зоны бетона и продольной растянутой арматуры к рабочей высоте сечения элемента.
Элементы или участки элементов рассматриваются без трещин в растянутой зоне, если трещины не образуются при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, при этом нагрузки вводятся в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке γf = 1,0 согласно п. 1.20 СНиП 2.03.01.
Определение кривизны стеклофибробетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне.
1.4.11. Полное значение кривизны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов на участках, где не образуются нормальные или наклонные к продольной оси элемента трещины, определяются по формуле:
 (26)
где:  и  - кривизна соответственно от кратковременных (принимаемых согласно п. 1.2 СНиП 2.03.01) и от постоянных и длительных временных нагрузок (без учета усилия Р), определяемая по формулам:
 (27)
 (28)
здесь: М - момент от соответствующей внешней нагрузки относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящей через центр тяжести приведенного сечения;
В1 - жесткость стеклофибробетонного элемента при кратковременном действии нагрузки, определяемая по формуле:
B1 = ηf×0,85×Eb×I1; (29)
 (30)
где: Eb - модуль упругости бетона, принимаемый по указаниям СНиП 2.03.01;
I1 - момент инерции сечения, приведенного к бетонному и включающего площадь бетона, фибровой или фибровой и стержневой арматуры, приведенной к бетону. При этом коэффициент приведения для фибровой арматуры  , для стержневой или проволочной арматуры  ; а приведенные коэффициенты армирования фибровой и стержневой (проволочной) арматурой определяются в соответствии с рекомендациями п. 1.4.4.
В2 - жесткость стеклофибробетонного элемента при учете продолжительного действия нагрузки, определяемая по формуле:
B2 = 0,85×B1; (31)
φb2 - коэффициент, учитывающий влияние длительной ползучести бетона и принимаемый равным
 (32)
где: St - коэффициент, учитывающий возраст бетона и моменту (to) приложения длительной нагрузки и принимаемый
St = 1 при to = 28 суток;
St = 0,9 при to ³ 365 суток.
 - кривизна, обусловленная выгибом элемента от непродолжительного действия усилия предварительного обжатия и определяемая по формуле:
 (33)
где: eop - эксцентриситет приложения силы Р относительно центра тяжести элемента.
 - кривизна, обусловленная выгибом элемента вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия, определяемая по формуле:
 (34)
Здесь εb и ε’b - относительные деформации бетона, вызванные его усадкой и ползучестью под действием усилия предварительного обжатия, определяемые соответственно на уровне растянутой и сжатой грани сечения по формулам:
 (35)
 (36)
Значение σb принимается численно равным сумме потерь предварительного напряжения арматуры от усадки и ползучести бетона по указаниям пп. 6, 8 и 9 табл. 5 СНиП 2.03.01 для арматуры растянутой зоны (условно принимаемой расположенной на растянутой грани сечения), а σ’b - то же для напрягаемой арматуры, если бы она имелась на уровне крайнего сжатого волокна бетона.
При этом сумма  принимается не менее  Значения кривизны и для элементов без предварительного напряжения допускается принимать равным нулю.
Определение кривизны на участках с трещинами в растянутой зоне.
1.4.12. Кривизна изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых стеклофибробетонных с комбинированным армированием элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений на участках, где образуются нормальные к продольное оси элемента трещины шириной раскрытия меньше 0,1 мм, определяется по рекомендациям и с использованием формул пп. 4.12-4.15 СНиП 2.03.03 с учетом дополнений приведенных в п. 1.4.10 настоящих норм. При ширине раскрытия трещин в сечении комбинированно армированного элемента более 0,10 мм прогибы и деформации рассчитываются как для железобетонного элемента (без учета стеклянной фибры).
1.4.13. Полное значение кривизны стеклофибробетонных элементов определяется в соответствии с п. 4.12 СНиП 2.03.03 со следующими изменениями:
- значения ρ в формуле (72) заменяется на  c соответствующими индексами: ;  ; … и т.д.;
- определение величины ;  ;  , производится по формуле (73) и указаниями п. 4.13 СНиП 2.03.03, при этом значение Bf1 определяется по формуле (19) настоящих норм.
Значение Bf3 при кратковременном действии нагрузки принимается равным:
Bf3 = 0,9×Ef×If (37)
Значение Bf3 при длительном действии нагрузки принимается равным:
 (38)
где: Р - коэффициент, учитывавший снижение жесткости элемента при длительном действии нагрузки и равный:
 (39)
φb2 - коэффициент, принимаемый по формуле 32 настоящих норм;
Ired - момент инерции сечения, приведенного к бетонному.
Значение определяется по формуле 34 настоящих норм.
Определение прогибов.
1.4.14. Прогибы fm стеклофибробетонных элементов определяются в соответствии с положениями п. 4.31 СНиП 2.03.01, требованиями п. 4.16. СНиП 2.03.03, используя общие указания настоящих норм.
|
