9 Бетонные и железобетонные конструкции

9.1 Требования к бетону

9.1.1 Основным показателем прочности бетона считается класс прочности на сжатие В (С)¹⁾. Численное значение класса прочности соответствует значению прочности обеспеченностью 95 % при расчетном коэффициенте вариации 0,135, определенной на кубах с ребром 15 см в возрасте 28 сут и выраженной в мегапаскалях с округлением.

Бетон конструкции по прочности на сжатие характеризуется проектным классом, передаточной и отпускной прочностями.

Проектный класс бетона В (С) — это прочность бетона конструкции, назначаемая в проекте.

Передаточная прочность бетона R_bp (f_cdp) — прочность (соответствующая классу) бетона в момент передачи на него усилия в процессе изготовления и монтажа.

Отпускная прочность бетона R_bo (f_cdo) — прочность (соответствующая классу) бетона в момент отгрузки (замораживания) его со склада завода-изготовителя.

9.1.2 В конструкциях мостов и труб следует применять тяжелый бетон со средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м³, классов В25 (С²⁰/₂₅), В27,5 (С²²/_27,5), В30 (С²⁵/₃₀), В35 (С²⁸/₃₅), В40 (С³²/₄₀), В45 (С³⁵/₄₅), В50 (С⁴⁰/₅₀), В55 (С⁴⁵/₅₅), В60 (С⁵⁰/₆₀), В65, В70, В75 (С⁶⁰/₇₅) и В80, соответствующих требованиям СТБ 2221 (СТБ 1544).

В зависимости от вида конструкций, их армирования и условий работы класс бетона по прочности на сжатие должен соответствовать требованиям, приведенным в таблице 22.

Таблица 22

Вид конструкций, армирование и условия работы	Бетон класса по прочности на сжатие, не ниже
Бетонные	В25 (С20/25)
Железобетонные с ненапрягаемой арматурой при расположении: а) кроме пролетных строений б) пролетные строения	В25 (С20/25) В30 (С25/30)
Предварительно напряженные железобетонные: а) без анкеров: со стержневой арматурой классов: S500 S800 с проволочной арматурой: из одиночных проволок класса S1400 из одиночных арматурных канатов класса S1400 б) с анкерами: с проволочной арматурой класса S1400 (с наружными или внутренними анкерами) из одиночных арматурных канатов класса S1400 из пучков канатов класса S1400 при стальных канатах (со свивкой спиральной, двойной и закрытых)	В30 (С25/30) В35 (С28/35) В35 (С28/35) В35 (С28/35) В35 (С28/35) В35 (С28/35) В35 (С28/35) В35 (С28/35)
Блоки облицовки опор на реках с ледоходом	В35 (С28/35)

9.1.3 Для омоноличивания напрягаемой арматуры, располагаемой в открытых каналах, следует применять бетон класса не ниже В35 (С²⁸/₃₅). Для конструкций из бетона класса В35 (С²⁸/₃₅) и выше открытые каналы с напрягаемой проволочной арматурой и стыки сборных элементов следует омоноличивать бетоном следующего (более высокого) класса.

____________________________________

¹⁾ Здесь и далее в скобках приведены обозначения по СНБ 5.03.01 и СТБ 1544.

Для инъецирования закрытых каналов с напрягаемой арматурой следует применять цементный раствор прочностью не ниже 30 МПа на 28 сут твердения.

Для омоноличивания стыков сборных конструкций следует применять бетон класса по прочности на сжатие не ниже принятого для стыкуемых элементов.

9.1.4 Марки бетона и раствора по морозостойкости F следует принимать по таблице 21.

Марки по морозостойкости бетона тела опор и блоков облицовки для мостов, расположенных вблизи плотин гидростанций и водохранилищ, должны устанавливаться на основе анализа конкретных условий эксплуатации и требований, предъявляемых в этих случаях к бетону речных гидротехнических сооружений, но не ниже указанных в таблице 21.

9.1.5 В подводных и подземных сооружениях, не подвергающихся электрической и химической коррозии, следует применять бетон с маркой по водонепроницаемости W4.

Марка по водонепроницаемости бетона защитного слоя мостового полотна и бетона парапетных ограждений должна назначаться не ниже W8, бетона монолитных участков для крепления элементов деформационных швов — не ниже W10.

Остальные элементы и части конструкций, в том числе бетонируемые стыки железобетонных мостов и труб должны проектироваться из бетона, имеющего марку по водонепроницаемости не ниже W8.

9.1.6 Для элементов конструкций, предназначенных для эксплуатации в химически агрессивных средах, следует использовать бетон и защитные покрытия в соответствии с ТКП 45-2.01-111.

9.1.7 Расчетные сопротивления бетона применяемых в конструкциях мостов классов по проч­ности на сжатие для расчетов по предельным состояниям первой и второй групп следует принимать по таблице 23.

Расчетные сопротивления бетона на непосредственный срез R_b,cut при расчетах конструкций по предельным состояниям первой группы следует принимать:

— для сечений, расположенных в монолитном армированном бетоне, когда не учитывается работа арматуры, — 0,1R_b;

— для тех же сечений с учетом работы арматуры на срез — в соответствии с приложением П;

— в местах сопряжения бетона омоноличивания с бетоном сборных элементов — 0,05R_b.

Для бетонных конструкций расчетные сопротивления сжатию R_b и R_b,mc2 (f_cd,mc2) необходимо принимать на 10 % ниже значений, указанных в таблице 23, а для непосредственного среза R_b,cut = 0,05R_b.

9.1.8 Расчетные сопротивления бетона, приведенные в таблице 23, в соответствующих случаях следует принимать с коэффициентами условий работы согласно таблице 24.

Кроме указанных в таблице 24 коэффициентов условий работы бетона, допускается вводить другие коэффициенты, учитывающие особые свойства бетона.

Таблица 23							В мегапаскалях
Вид сопротивления	Условное обозначение	Расчетное сопротивление бетонов классов по прочности на сжатие
		В25 (С20/25)		В27,5 (С22/27,5)	В30 (С25/30)			В35 (С28/35)		В40 (С32/40)		В45 (С35/45)		В50 (С40/50)		В55 (С45/55)		В60 (С50/60)		В65		В70		В75 (С50/75)			В80
При расчетах по предельным состояниям первой группы
Осевое сжатие (призменная прочность)	Rb (fcd)	13,0		14,3	15,5			17,5		20,0		22,0		25,0		27,5		30,0		32,5		35,0		37,4		40,0
Осевое растяжение	Rbt (fctd)	0,95		1,05	1,10			1,15		1,1		1,30		1,40		1,45		1,50		1,55		1,60		1,67		1,75
При расчетах по предельным состояниям второй группы
Осевое сжатие (призменная прочность)	Rb,ser (fck)	18,5	20,5			22,0			25,5		29,0		32,0		36,0		39,5		43,0		46,7		50,5		54,0			57,5
Осевое растяжение	Rbt,ser (fctk)	1,60	1,70			1,80			1,95		2,10		2,20		2,30		2,40		2,50		2,60		2,70		2,80			2,90
Скалывание при изгибе	Rb,sh (fc,sh)	2,50	2,75			2,90			3,25		3,60		3,80		4,15		4,45		4,75		4,95		5,10		5,30			5,50
Осевое сжатие (призменная проч­ность) для расчетов по предотвращению образования в конструкциях про­доль­ных трещин:
при предварительном напряжении и монтаже	Rb,mc1	13,7	15,2			16,7			19,6		23,0		26,0		29,9		32,8		36,2
на стадии эксплуатации	Rb,mc2	11,8	13,2			14,6			16,7		19,6		22,0		25,0		27,5		30,0
Примечание — Значения Rb,ser и Rbt,ser равны нормативным сопротивлениям бетона Rbn и Rbtn.

Таблица 24

Фактор, обусловливающий введение коэффициента условий работы	Коэффициент условий работы	Расчетное сопротивление бетона, к которому вводится коэффициент	Значение коэффициента условий работы
Многократно повторяющаяся нагрузка	mb1	Rb (fcd)	mb1 < 1,0, 9.1.9
Бетонирование в вертикальном положении сжатых элементов с площадью поперечного сечения 0,3 м2 и менее	mb4	Rb (fcd)	mb4 = 0,85
Влияние двухосного напряженного состояния при поперечном обжатии бетона	mb6	Rb (fcd) Rb,sh (fc,sh)	По 9.1.10
Попеременное замораживание и оттаивание бетона, находящегося в водонасыщенном состоянии в конструкциях	mb8	Rb (fcd)	mb6 = 0,9
Наличие в составных конструкциях бетонируемых стыков, клееных стыков швов на растворе в неармированной кладке	mb10	fcd (Rb)	По 9.1.11 и таблице 27 По 9.1.12 По 9.1.13
Расчет элементов на стадии эксплуатации по предельным состояниям второй группы:
а) на косой изгиб и косое внецентренное сжатие	mb13	Rb,mc2 (fcd,mc2)	mb10 = 1,1
б) на кручение	mb14	Rb,sh (fcd,sh)	mb14 = 1,15
в) на скалывание в плоскости сопряжения бетона омоноличивания с бетоном конструкции	mb15	Rb,sh (fc,sh)	mb15 = 0,5

9.1.9 При многократно повторяющихся нагрузках, действующих на элементы, подлежащие расчету на выносливость, расчетное сопротивление бетона сжатию при расчетах на выносливость R_bf следует определять по формуле

R_bf = m_b1R_b = 0,6_b_bR_b, (41)

где m_b1 — коэффициент условий работы;

_b — коэффициент, учитывающий рост прочности бетона во времени и принимаемый по таблице 25 (при классе бетона выше В60 — принимается равным 1,0);

_b — коэффициент, зависящий от асимметрии цикла повторяющихся напряжений и принимаемый по таблице 26.

Таблица 25

Класс бетона по прочности на сжатие	В27,5 и ниже	В30	В35	В40	В45	В45	В50	В55	В60
b	1,34	1,31	1,28	1,26	1,24	1,22	1,22	1,21	1,20

Таблица 26

Коэффициент цикла повторяющихся напряжений	0,1 и менее	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6 и более
b	1,00	1,05	1,10	1,15	1,20	1,24
* При промежуточных значениях b коэффициент b следует определять интерполяцией.

9.1.10 В расчетах предварительно напряженных конструкций при поперечном их обжатии напряжением _by к расчетным сопротивлениям бетона осевому сжатию R_b, скалыванию при изгибе R_b,sh и непосредственному срезу R_b,cut следует вводить коэффициенты условий работы m_b6:

а) для R_b:

m_b6 = 1,1 — если 0,1R_b  _by  0,2R_b;

m_b6 = 1,2 — при напряжении _by = 0,6R_b,

которые представляют собой максимальное значение, учитываемое в расчетах;

б) для R_b,sh и R_b,cut:

— при _by  1,0 МПа;

— при _by = 3,0 МПа;

для промежуточных значений _by коэффициенты условий работы бетона принимают по интерполяции.

9.1.11 При расчете составных по длине конструкций с бетонируемыми стыками значения коэффициента условий работы m_b10, учитывающего разницу прочности бетона конструкции и материала заполнения стыкового шва на каждой стадии работы стыка, следует принимать в зависимости от толщины шва b и отношения прочности бетона (раствора) в стыке (шве) R_bj к прочности бетона в блоках конструкции R_b,con по таблице 27.

Таблица 27

Толщина шва, мм	Коэффициент условий работы mb10 при отношении Rbj/Rb,con
	До 0,2 включ.	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
От 20 до 40	0,70	0,76	0,82	0,88	0,94	1,0	1,0	1,0	1,0
70	0,50	0,58	0,65	0,72	0,80	0,85	0,90	0,95	1,0
200 и более	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,0

При толщине частей блока менее 120 мм, а также при наличии в теле блока отверстий для пропуска напрягаемой арматуры значения m_b10 для стыка с толщиной шва от 20 до 40 мм следует принимать как для шва толщиной 70 мм, с толщиной шва 70 мм — как для шва толщиной 200 мм.

9.1.12 Составные конструкции по длине пролетных строений с клееными стыками следует проектировать такими, чтобы они были способны выдерживать монтажные нагрузки при неотвержденном клее.

В расчетах составных конструкций по длине с клееными стыками коэффициент условий работы m_b10, вводимый к расчетным сопротивлениям бетона блоков и учитывающий снижение прочности конструкции до отверждения клея, следует принимать в зависимости от вида поверхности бетона торцов блоков: при рифленой — 0,90, при гладкой — 0,85.

Для клееных стыков, расстояние между которыми меньше наибольшего размера сечения, а также для стыков вставных диафрагм указанные значения m_b10 следует уменьшать на 0,05.

Для клееных стыков с отвержденным клеем следует принимать m_b10 = 1.

9.1.13 При расчете неармированной кладки из бетонных блоков на растворе к расчетным сопротивлениям бетона, принимаемым для бетонных конструкций в соответствии с 9.1.7, следует вводить коэффициенты условий работы m_b10, равные:

0,75 — при классах бетона блоков В25 (С²⁰/₂₅) – В35 (С²⁸/₃₅);

0,70 — то же В40 (С³²/₄₀) и выше.

Толщина швов кладки при этом должна быть не более 1,5 см, а раствор в швах должен иметь прочность в возрасте 28 сут не ниже 20,0 МПа.

9.1.14 При изготовлении предварительно напряженных конструкций обжатие бетона допускается при его прочности не ниже установленной для проектного класса.

Расчетные сопротивления бетона для назначения передаточной прочности следует определять по таблице 23 путем интерполяции значений, относящихся к близким классам бетона.

Прочность бетона к моменту передачи на него полного усилия с напрягаемой арматуры и при монтаже следует назначать, как правило, не ниже прочности, соответствующей классу бетона В25.

9.1.15 Значения модуля упругости бетона при сжатии, растяжении Е_b (E_cm) и твердении бетона конструкций в естественных условиях, в случае отсутствия опытных данных, следует принимать по таблице 28.

Для бетона, подвергнутого тепловлажностной обработке, а также для бетона, работающего в условиях попеременного замораживания и оттаивания, значения модуля упругости Е_b (Е_cm), приведенные в таблице 28, следует уменьшать на 10 %.

Таблица 28

Класс бетона по прочности на сжатие	В25 (С20/25)	В27,5 (С22/27,5)	В30 (С25/30)	В35 (С28/35)	В40 (С32/40)	В45 (С35/45)	В50 (С40/50)	В55 (С45/55)	В60 и выше (С50/60)
Eb ∙ 10–3, МПа	30,0	31,5	32,5	34,5	36,0	37,5	39,0	39,5	40,0

9.1.16 Для кладки из бетонных блоков значения модуля деформации E следует принимать для бетона классов:

В25 (С²⁰/₂₅) – В35 (С²⁸/₃₅) — 0,5E_b;

В40 (С³²/₄₀) и выше — 0,6E_b.

Приведенный модуль деформации бетона сборно-монолитной опоры в целом определяется как средневзвешенный по значениям модуля деформации бетона кладки из блоков и модуля упругости бетона ядра сечения, с учетом пропорциональности их площадей сечения по отношению ко всей площади сечения опоры.

9.1.17 Модуль сдвига бетона G_b (G_cm) следует принимать равным 0,4Е_b, коэффициент поперечных деформаций , равным 0,2.

Минимальное значение модуля упругости клеев, используемых в стыках составных конструкций, должно быть не менее 1500 МПа, а значения коэффициента поперечной деформации  — не более 0,25.